Физиология питания

Состав белка

Незаменимые аминокислоты используются продуктивно. Биологический и химический состав белков находиться в прямой зависимости от их аминокислотного состава.

Химический состав белков

В яичном белке недостаточно лизина организма для млекопитающих (дефицит лизина равен примерно 6%). Добавление этой аминокислоты ускоряет рост животных.

Белки коровьего молока содержат избыток лизина, лейцина, триптофана, гистидина и треонина и равен 20%.

Белки кукурузы значительно беднее первых двух групп пищевых белков. Они дефицитны по многим аминокислотам: лизину (60% нормы), триптофану, аминокислотам, содержащим серу, валину, изолейцину и треонину. В этих белках содержится избыток лейцина, гистидина, фениланина (тирозина). Биологическую ценность растительных белков можно значительно увеличить, сочетая их с белками молока. Так, смесь 60% белков кукурузы и 40% белков молока по биологической ценности почти эквивалентна белкам молока. Сочетание растительных и животных белков обеспечивает наилучшую регенерацию составных частей гемоглобина.

Аминокислотный состав белков

При сравнительном исследовании аминокислотного состава белков и эквивалентных им смесей аминокислот лучшие, результаты были получены с белками.

В опытах на животных было показано, что массивные дозы любой аминокислоты могут давать токсический эффект. Изучаемые аминокислоты состава белка добавлялись в диеты, содержащие различные количества белка. Добавление к диете 6−12% метионина приводило к высокой смертности, снижению потребляемого корма, потере веса, атрофии печени и селезенки, Токсическое действие метионина возрастало при диетах с недостаточным содержанием витамина В8. Добавление глицина снижало токсический эффект метионина. В то же время увеличение белка в диете всегда давало защитный эффект.

Как показатель пищевой ценности состава белков используют коэффициент белковой эффективности (КБЭ). В практической работе принято определять КБЭ при определенном уровне белка в диете, чаще всего при 10%.

Некоторые исследователи считают, что максимальная величина биологической ценности получается при уровне белка в диете, покрывающем эндогенную потребность человека, т. е. от 15 до 33 г белка в сутки. Получаемые в этом случае величины биологической ценности предложено называть абсолютными (АБЦ).

Предложен также метод определения пищевой ценности белков по усвоению отдельных аминокислот и их балансу. Определяются обычно незаменимые аминокислоты в крови через различное время после приема пищи.

Cвойства белка

" Жизнь — это и есть форма существования белковых тел" (Ф. Энгельс). Составные части человеческого организма реализуют свойства белков (мышцы, сердце, мозг и даже кости содержат значительное количество белка), но и участие белковых молекул во всех важнейших процессах жизнедеятельности человека. Все ферменты содержат в своей основе химические свойства белков, многие гормоны также являются белками; антитела, обеспечивающие иммунитет, представляют собой белки.

Значение свойств белков определяется не только многообразием их функций, но и их незаменимостью другими пищевыми веществами. Поэтому все свойства белков считаются наиболее ценными компонентами пищи. Опыт показал, что длительное безбелковое питание ведет к гибели организма.

Химические свойства белков

Белки пищевых продуктов представляют собой весьма сложные высокомолекулярные соединения, и эти химические свойства белков состоят из различных аминокислот, которых насчитывают до 80. Однако в большинстве продуктов содержится около 20 аминокислот. Разнообразие белков определяется в аминокислотной цепочке (первичная структура свойства белка), дополнительными связями аминокислот внутри полипептидной цепи (вторичная структура) и особенностями пространственного расположения полипептидных химических цепей (третичная структура).

В организме человека под влиянием ферментов протеиназ и пептидаз свойства белка в пище в основном расщепляются до свободных аминокислот. Это происходит в кишечнике, и является важным свойством белков. В ротовой полости измельченная пища обрабатывается ферментом амилазой, содержащейся в слюне. Амилаза расщепляет углеводы, в том числе углеводы растительной пищи, связанные с химическими свойствами белков, что высвобождает белки для последующей обработки.

Общие свойства белков

В желудке, где выделяются соляная кислота и пепсин, под влиянием повышенной кислотности и фермента происходят частичная денатурация (изменение, третичной структуры) свойства белка и его расщепление на крупные фрагменты. В кишечнике частично гидролизованные белки расщепляются протеазами и пептидазами в основном до аминокислот, которые всасываются в кровь и далее разносятся по всему организму, этим самым, влияя на соотношение, которое описывает норма белка для человека. Одни аминокислоты используются при этом чтобы построить химические свойства белков в организме, другие преобразуются в соединения, участвующие в образовании некоторых важных органических веществ, например нуклеопротеидов, и т. д.

Определенная часть аминокислот расщепляется до органических кетокислот, из которых в организме вновь синтезируются новые аминокислоты и затем белки, это важный процесс когда, в конечном счете, свойства белков играют важную роль. Эти аминокислоты называют заменимыми. Однако 8 аминокислот, а именно: изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, триптофан, тренин и валин — относительно того свойства белка не могут образовываться в организме взрослого человека из других.

Суточная норма потребления белка

Основными источниками белка в питании являются мясные, рыбные, молочные и зернобобовые продукты. Больше всего нормы потребления белка содержится в сырах — около 25%, в горохе и фасоли — 22−23%. Для того чтобы более тщательно была описана норма белка, укажем, что в разных видах мяса, рыбы и птицы содержится 16−20% белка, в яйцах — 13%, жирном твороге-14%, гречневой крупе ядрице- 13%, овсяной крупе и пшене- 12%, макаронах- 10−11%, хлебе ржаном — 5−6%, пшеничном — около 8%, молоке — 2,9% белка.

В большинстве овощей содержится не более 2% белка. Еще меньше его во фруктах и ягодах. Большинство пищевых продуктов подвергается тепловой кулинарной обработке. Эта заметно отражается на качестве и суточной норме белка.

4) В небольших количествах минеральные вещества поступают в растения, а с растительной пищей — животным и человеку. Функция минеральных веществ — образование скелета. Для этого используются кальций и фосфор пищи. Названные элементы участвует во многих других проявлениях жизнедеятельности организма. Фосфор, например, участвует в энергетическом обмене. Высокое его содержание в головном мозге привело даже в конце XIX — начале XX столетия к представлению об особой роли фосфора в умственной деятельности. Пытались приписать фосфору и значительную роль в половой активности человека, однако со временем интерес к нему убавился.

Кальций — участник множества регуляций, без которых человек просто не мог бы существовать.

Источниками фосфора служат: хлеб, крупы, мясо, печень, мозги, рыба, яйца, молоко, сыр, орехи и другие продукты.

Источниками кальция являются молоко и молочные продукты (в том числе твердые сыры, творог) зеленые овощи (лук и др.), курага, орехи, бобовые продукты, овес и изделия из него.

В пище человека часто возникает неудачное соотношение: кальция не хватает, а фосфор оказывается в избытке.

Магний и калий важны для работы сердца

Источниками калия являются: овощи, особенно шпинат и щавель, бахчевые, картофель, фрукты (особенно чернослив, курага, урюк), овес, бобовые, морская капуста, молоко.

Магний содержится в морской рыбе, хлебе из муки грубого помола, крупах (гречневой, пшене, ячневой и др.), в бобовых, свекле, салате, шпинате и некоторых других продуктах.

Многие минеральные вещества нужны человеку в крайне малых количествах, их из-за этого называют микроэлементами.

Железо необходимо для образования гемоглобина эритроцитов крови, при недостатке его развивается анемия. Наиболее легко железо усваивается из мяса, печени, лёгких. В куриных яйцах железа много, но усваивается оно из этого источника весьма плохо, поскольку связано в недоступные для организма человека соединения. Молоко и молочные продукты бедны железом. В зерновых железа меньше, чем в мясе, печени или легких и усваивается они из зерновых значительно хуже, чем из продуктов животного происхождения. Богаты железом свекла, яблоки, груши, черная смородина. Органические кислоты фруктов способствуют усвоению железа в кишечнике, орехи подавляют его.

Многие микроэлементы необходимы как составная часть ферментов, катализирующих основополагающие процессы жизнедеятельности. Железо не только переносит кислород в крови, но и катализирует использование его в тканях для получения энергии из пищевых веществ.

Источники важнейших микроэлементов пищи

ЙОД - морская капуста, изделия из нее, морская рыба (треска, минтай, сайра и др.), кальмары, креветки, мясо, молоко. Беднее йодом куриные яйца, говяжья печень. На морском побережье часть необходимого йода человек получает с воздухом.

МАРГАНЕЦ — бобовые, зерновые продукты (ячмень, овсяная крупа и др.), абрикосы, орехи, кофе, чай, шоколад, какао, некоторые пряности. Меньше в мясе, рыбе, яйцах, молоке, морепродуктах.

МЕДЬ — печень, морепродукты, зерновые продукты (гречиха, овес), бобовые (горох, фасоль), орехи, твердые сыры, какао, шоколад. В молоке весьма мало.

МОЛИБДЕН — бобовые, печень, почки; меньше в крупах. Во фруктах и многих овощах совсем мало.

МЫШЪЯК — морская и речная рыба, моллюски.

ХРОМ - печень, мясо, зерновые продукты (гречиха, кукуруза, перловая крупа), бобовые.

ЦИНК — мясо, твердые сыры, крупы (овсяная, гречневая и др.), ржаной хлеб, бобовые (горох, фасоль), креветки, сельдь, кальмары, какао, шоколад, чай. Меньше в картофеле, но потребление его выше, чем ряда других продуктов.

Типы пищеварения

В зависимости от происхождения гидролитических ферментов пищеварение делят на три типа: собственное, симбионтное и аутолитическое.

1. Собственное пищеварение осуществляется ферментами, синтезированными данным макроорганизмом, его железами, эпителиальными клетками — ферментами слюны, желудочного и поджелудочного соков, эпителия тонкой кишки.

2. Симбионтное пищеварение — гидролиз питательных веществ за счет ферментов, синтезированных симбионтами микроорганизма — бактериями и простейшими пищеварительного тракта. Симбионтное пищеварение у человека осуществляется в толстой кишке. У человека клетчатка пищи по типу собственного пищеварения из-за отсутствия соответствующего фермента в секретах желез не гидролизуется (в этом заключается определенный физиологический смысл — сохранение пищевых волокон, играющих важную роль в кишечном пищеварении), поэтому переваривание ее ферментами симбионтов в толстой кишке является важным процессом. У человека в условиях развитого собственного пищеварения его роль в общем пищеварительном процессе относительно невелика.

3. Аутолитическое пищеварение.

Роль данного пищеварения существенна при недостаточно развитом собственном пищеварении. У новорожденных собственное пищеварение еще не развито, поэтому возможно его сочетание с аутолитическим пищеварением, т. е. питательные вещества грудного молока перевариваются ферментами, поступающими в пищеварительный тракт младенца в составе грудного молока. В зависимости от локализации процесса гидролиза питательных веществ пищеварение делят на несколько типов. Прежде всего на внутри — и внеклеточное.

1. Внеклеточное пищеварение делят на дистантное и контактное, пристеночное, или мембранное.

Дистантное пищеварение совершается в среде, удаленной от места продукции гидролаз. Так осуществляется действие на питательные вещества в полости пищеварительного тракта ферментов слюны, желудочного сока и сока поджелудочной железы. Такое пищеварение в специальных полостях называется полостным.

Полостное пищеварение — ферменты действуют в какой-либо полости. Например: ротовое пищеварение — ферменты, вырабатываемые за пределами ротовой полости, слюнными железами действуют в ротовой полости.

Эффективность полостного пищеварения определяется активностью ферментов секретов пищеварительных желез в соответствующих отделах пищеварительного тракта.

Пристеночное, контактное, или мембранное, пищеварение открыто в 50-х годах текущего столетия А. М. Уголевым. Такое пищеварение происходит в тонкой кишке на колоссальной поверхности, образованной складками, ворсинками и микроворсинками ее слизистой оболочки. Гидролиз происходит с помощью ферментов, «встроенных» в мембраны микроворсинок.

Пристеночное пищеварение — осуществляется на границе между 1 и 2 типами, за счет ферментов, которые фиксируются на клеточной мембране. Встречается у человека в тонком кишечнике (каемчатый эпителий, щеточная кайма). При этом типе наиболее сближены конечные этапы гидролиза пищевых продуктов и их всасывание. Следовательно, пристеночное пищеварение в широком его понимании совершается в слое слизи, зоне гликокаликса и на поверхности микроворсинок с участием большого количества ферментов кишки и поджелудочной железы. Полостное пищеварение заключается в начальном гидролизе полимеров до стадии олигомеров, пристеночное обеспечивает дальнейшую ферментативную деполимеризацию олигомеров в основном до стадии мономеров, которые затем всасываются.

2. Внутриклеточное пищеварение — присуще низкоорганизованным организмам. У человека этот вид осуществляется лишь при поступлении в клетку нерасщепленных продуктов. Например: фагоцитоз.

Рыба и рыбопродукты

Белки рыбы по своей биологической ценности близки к белку мяса убойного скота. Они являются полноценными, содержащими все незаменимые аминокислоты. Неполноценного белка — коллагена в рыбе всего около 0,5%, а неусвояемый эластин фактически отсутствует. Количество белков в мясе рыбы в зависимости от её сорта и вида колеблется от 15 до 20%, то есть такое же, как и в мясе животных. Но белки рыбных продуктов обладают большей усвояемостью (93−98%), чем мясных (87−89%).

Биологическая ценность рыбы - показатель качества рыбного белка, отражающий степень соответствия его аминокислотного состава потребностям организма в аминокислотах для синтеза белка. Белок рыбы по содержанию лизина, триптофана и аргинина превосходит куриный белок, а по содержанию валина, лейцина, аргинина, фениланина, тирозина, триптофана, цистина и метионина — оптимальный аминокислотный состав пищи человека.

Жир рыбы богат важными для организма полиненасыщенными жирными кислотами. У большинства промысловых рыб общее количество полиненасыщенных жирных кислот колеблется от 1 до 5%, тогда как в говядине и баранине 0,2 — 0,5% и лишь в свинине около 3%. Жиры некоторых морских рыб (сайры, ставриды, скумбрии) содержат значительное количество (больше 1%) ненасыщенных жирных кислот с большим числом двойных связей.

По содержанию насыщенных и ненасыщенных жирных кислот жиры рыбы сильно отличаются от жиров наземных животных. В них меньше насыщенных жирных кислот (13−15%), чем в говяжьем и бараньем жире (до 23−30% общего их количества). Из-за высокого содержания насыщенных жирных кислот в жирах наземных животных заметно снижается их усвояемость. Жиры рыбы отличаются высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот с большим молекулярным весом

Биологическая эффективность - показатель качества жировых компонентов продукта, отражающий содержание в них полиненасыщенных (незаменимых) жирных кислот.

Пищевая ценность рыбы определяется всей полнотой полезных свойств, включая степень обеспечения физиологических потребностей человека в основных пищевых веществах, энергию и органолептические достоинства. Характеризуется химическим составом рыбы с учетом ее потребления в общепринятых количествах.

В рыбе есть витамины, в основном жирорастворимые и витамины группы В. Наибольшее количество жирорастворимых витаминов сосредоточено в жире печени. Значительное количество витамина, А содержится в мышечном жире угря, палтуса, сельди. Больше всего витамина Д в мышечном жире угря, миноги, лососей, скумбрии, тунцов. Витамина С в мясе рыб мало — 1−5 мг, но в мясе свежих лососей — до 30−40 мг.

В рыбе содержатся необходимые для организма человека минеральные элементы. Наибольшее значение из макроэлементов имеют соединения фосфора, кальция, магния, железа, калия, натрия, хлора, серы, из микроэлементов — йод, медь, мышьяк, кобальт, марганец, цинк, фтор и др. Они обеспечивают нормальный обмен веществ и поэтому очень ценны в пищевом рационе человека. Соли кальция и фосфора находятся в мясе рыб в таком соотношении, которое обеспечивает их наибольшую усвояемость организмом человека. Фтора больше в мясе мелких рыб. В мясе лососевых в значительном количестве находятся соли железа и меди.

5) Гипоталамо-гипофизарная система.

Гипоталамо-гипофизарная система - морфофункциональное объединение структур гипоталамуса и гипофиза, принимающих участие в регуляции основных вегетативных функций организма.

Гипоталамус представляет собой образование из нервной ткани, расположенное в головном мозге. В гипоталамусе содержится огромное число отдельных групп нервных клетках, которые называются ядрами. Общее число ядер около 150.

Гипоталамус имеет большое количество связей с различными участками нервной системы и выполняет множество функций, которые до конца еще не изучены, так же, как и не известно, назначение многих его ядер. Сейчас гипоталамус рассматривают не только как центр регуляции работы вегетативной нервной системы, температуры тела, но и как эндокринный орган.

Эндокринная функция гипоталамуса тесно связана с работой нижнего мозгового придатка — гипофиза. В клетках и ядрах гипоталамуса выделяются:

Гипоталамические гормоны — либерины и статины, которые регулируют гормонпродуцирующую функцию гипофиза.

Тиреолиберин — стимулирует выработку тиротропина в гипофизе.

Гонадолиберин — стимулирует выработку в гипофизе гонадотропных гормонов.

Кортиколиберин — стимулирует выработку в гипофизе кортикотропина.

Соматолиберин — стимулирует выработку в гипофизе гормона роста — соматотропина.

Соматостатин — угнетает выработку в гипофизе гормона роста.

Эти гормоны, синтезированные гипоталамусом, поступают в особую кровеносную систему, связывающую гипоталамус с передней долей гипофиза. Два из ядер гипоталамуса производят гормоны вазопрессин и окситоцин. Окситоцин стимулирует выделение молока во время лактации. Вазопрессин или антидиуретический гормон контролирует водный баланс в организме, под его влиянием усиливается обратное всасывание воды в почках. Эти гормоны накапливаются в длинных отростках нервных клеток гипоталамуса, которые заканчиваются в гипофизе. Таким образом, запас гормонов гипоталамуса окситоцина и вазопрессина хранится в задней доле гипофиза.

Гипофиз или нижний мозговой придаток называют главной эндокринной железой организма человека. Он расположен в костной полости, которая называется турецким седлом. Гипофиз расположен на основании головного мозга и прикрепляется к мозгу тонким стеблем. По этому стеблю гипофиз связан с гипоталамусом. Гипофиз состоит из передней и задней долей. Промежуточная доля у человека недоразвита. В передней доле гипофиза, ее называют аденогипофиз, производится шесть собственных гормонов. В задней доле гипофиза, называемой нейрогипофиз, накапливаются два гормона гипоталамуса — окситоцин и вазопрессин.

Гормоны, которые производит передняя доля гипофиза:

Пролактин. Этот гормон стимулирует лактацию (образование материнского молока в молочных железах).

Соматотропин или гормон роста — регулирует рост и участвует в обмене веществ.

Гонадотропины — лютеинизирующий и фолликулостимулирующий гормоны. Они контролируют половые функции у мужчин и женщин.

Тиротропин. Тиротропный гормон регулирует работу щитовидной железы.

Адренокортикотропин. Адренокортикотропный гормон стимулирует выработку глюкокортикоидных гормонов корой надпочечников.

Передняя доля гипофиза или аденогипофиз регулирует, таким образом, работу трех желез-мишеней.

При недостаточности или удалении желез-мишеней, возрастает концентрация регулирующего гормона, так как организм пытается восстановить нормальный уровень гормонов. В этом случае возникают состояния недостаточности функции желез при избыточной продукции стимулирующих гормонов гипофиза.

При недостаточности функции половых желез возникает первичный гипергонадотропный гипогонадизм (недостаточность функции половых желез при избыточном уровне фоллитропина и лютропина).

При недостаточности коры надпочечников возникает адиссонова болезнь (недостаточность гормонов коры надпочечников при избыточном уровне адренокортикотропина).

При недостаточности функции щитовидной железы возникает первичный гипотироз (недостаточность гормонов щитовидной железы при избыточном уровне тиротропина).

Если же разрушен или удален сам гипофиз — исчезает его тропная (стимулирующая) функция и тропные гормоны не вырабатываются. В этом случае из-за отсутствия стимулирующего действия тропных гормонов гипофиза возникают: Вторичный гипогонадотропный гипогонадизм. Вторичная надпочечниковая недостаточность. Вторичный гипотироз. При этом исчезают также пролактин и гормон роста, и их действие. Выработка же окситоцина и вазопрессина не нарушается, поскольку их производит гипоталамус.

Cписок литературы

1. Автор (ы) Матюхина З.П. Начальное профессиональное образование

2. Общий курс физиологии человека и животных. / Под ред. Ноздрачева А. Д. — М., Высшая школа, 1991.

3. Физиология человека // Под ред. Косицкого Г. И.

4. Дудел Дж., Рюэг И., Шмидт Р., Яниг В. Физиология человека. — В 4 томах, М., Мир, 1985.

5. Костюк П. Г. Физиология центральной нервной системы.