При окислении 1 г белков выделяется. Обмен веществ и энергии. Функции жиров в организме

Жаропонижающие средства для детей назначаются педиатром. Но бывают ситуации неотложной помощи при лихорадке, когда ребенку нужно дать лекарство немедленно. Тогда родители берут на себя ответственность и применяют жаропонижающие препараты. Что разрешено давать детям грудного возраста? Чем можно сбить температуру у детей постарше? Какие лекарства самые безопасные?

Белковый обмен

Белковый обмен - использование и преобразование аминокислот белков в организме человека.

При окислении 1 г белка выделяется 17,2 кДж (4,1 ккал) энергии.

Но организм редко использует большое количество белков для покрытия своих энергетических затрат, так как белки нужны для выполнения других функций (основная функция - строительная ). Организму человека нужны не белки пищи, сами по себе, а аминокислоты, из которых они состоят.

В процессе пищеварения белки пищи, распадаясь в желудочно-кишечном тракте до отдельных аминокислот, всасываются в тонком кишечнике в кровяное русло и разносятся к клеткам, в которых происходит синтез новых собственных белков, свойственных человеку.

Остатки аминокислот используются, как энергетический материал (преобразуются в глюкозу, избыток которой превращается в гликоген).

Углеводный обмен

Углеводный обмен – совокупность процессов преобразования и использования углеводов.

Углеводы являются основным источником энергии в организме. При окислении 1 г углеводов (глюкозы) выделяется 17,2 кДж (4,1 ккал) энергии.

Углеводы поступают в организм человека в виде различных соединений: крахмал, гликоген, сахароза или фруктоза и др. Все эти вещества распадаются в процессе пищеварения до простого сахара глюкозы , всасываются ворсинками тонкого кишечника и попадают в кровь.

Глюкоза необходима для нормальной работы мозга. Снижение содержания глюкозы в плазме крови с 0,1 до 0,05 % приводит к быстрой потере сознания, судорогам и гибели.

Основная часть глюкозы окисляется в организме до углекислого газа и воды, которые выводятся из организма через почки (вода) и лёгкие (углекислый газ).

Часть глюкозы превращается в полисахарид гликоген и откладывается в печени (может откладываться до 300 г гликогена) и мышцах (гликоген является основным поставщиком энергии для мышечного сокращения).

Уровень глюкозы в крови постоянный (0,10–0,15%) и регулируется гормонами щитовидной железы, в том числе инсулином . При недостатке инсулина уровень глюкозы в крови повышается, что ведет к тяжёлому заболеванию - сахарному диабету.

Инсулин также тормозит распад гликогена и способствует повышению его содержания в печени.

Другой гормон поджелудочной железы – глюкагон способствует превращению гликогена в глюкозу, тем самым повышая ее содержание в крови (т.е. оказывает действие, противоположное инсулину).

При большом количестве углеводов в пище их избыток превращается в жиры и откладывается в организме человека.

1 г углеводов содержит значительно меньше энергии, чем 1 г жиров. Но зато углеводы можно окислить быстро и быстро получить энергию.

Обмен жиров

Обмен жиров - совокупность процессов преобразования и использования жиров (липидов).

При распаде 1 г жира выделяется 38,9 кДж (9,3 ккал) энергии (в 2 раза больше, чем при расщеплении 1 г белков или углеводов).

Жиры являются соединениями, включающими в себя жирные кислоты и глицерин. Жирные кислоты под действием ферментов поджелудочной железы и тонкого кишечника, а также при участии желчи всасываются в лимфу в ворсинках тонкого кишечника. Далее с током лимфы липиды попадают в кровоток, а затем в клетки.

Как и углеводы, жиры распадаются до углекислого газа и воды и выводятся тем же путём.

В гуморальной регуляции уровня жиров участвуют железы внутренней секреции и их гормоны.

Значение жиров

Значительная часть энергетических потребностей печени, мышц, почек (но не мозга!) покрывается засчёт окисления жиров.
Липиды являются структурными элементами клеточных мембран, входят в состав медиаторов, гормонов, образуют подкожные жировые отложения и сальники.
Откладываясь в запас в соединительнотканных оболочках, жиры препятствуют смещению и механическим повреждениям органов.
Подкожный жир плохо проводит тепло, что способствует сохранению постоянной температуры тела.

Потребность в жирах определяется энергетическими потребностями организма в целом и составляет в среднем 80-100 г в сутки. Избыток жира откладывается в подкожной жировой клетчатке, в тканях некоторых органов (например, печени), а также и на стенках кровеносных сосудов.

Если в организме недостает одних веществ, то они могут образовываться из других. Белки могут превращаться в жиры и углеводы, а некоторые углеводы - в жиры. В свою очередь, жиры могут стать источником углеводов, а недостаток углеводов может пополняться за счет жиров и белков. Но ни жиры, ни углеводы не могут превращаться в белки.

Подсчитано, что взрослому человеку для нормальной жизнедеятельности необходимо не менее 1500-1700 ккал в сутки. Из этого количества энергии на собственные нужды организма уходит 15-35 %, а остальное затрачивается на выработку тепла и поддержание температуры тела.

1. Как называется процесс нарушения природной структуры белка, при котором сохраняется его первичная структура? Действие каких факторов может приводить к нарушению структуры белковых молекул?

Процесс нарушения природной структуры белков под влиянием каких-либо факторов без разрушения первичной структуры называется денатурацией. Денатурация белков может быть вызвана действием различных факторов, например, высокой температуры, концентрированных кислот и щелочей, тяжёлых металлов.

2. Чем фибриллярные белки отличаются от глобулярных? Приведите примеры фибриллярных и глобулярных белков.

Молекулы фибриллярных белков имеют вытянутую, нитевидную форму. Глобулярные белки характеризуются компактной округлой формой молекул. К фибриллярным белкам относятся, например, кератин, коллаген, миозин. Глобулярными белками являются глобулины и альбумины крови, фибриноген, гемоглобин и др.

3. Назовите основные биологические функции белков, приведите соответствующие примеры.

● Структурная функция. Белки входят в состав всех клеток и межклеточного вещества, являются компонентами различных структур живых организмов. Например, у животных белок коллаген входит в состав хрящей и сухожилий, эластин – в состав связок и стенок кровеносных сосудов, кератин является важнейшим структурным компонентом перьев, волос, ногтей, когтей, рогов, копыт.

● Ферментативная (каталитическая) функция. Белки-ферменты являются биологическими катализаторами, ускоряя протекание химических реакций в живых организмах. Например, пищеварительные ферменты амилаза и мальтаза расщепляют сложные углеводы до простых, пепсин – белки до пептидов, под действием липаз происходит расщепление жиров до глицерина и карбоновых кислот.

● Транспортная функция. Многие белки способны присоединять и переносить различные вещества. Например, гемоглобин связывает и переносит кислород и углекислый газ. Альбумины крови транспортируют высшие карбоновые кислоты, а глобулины – ионы металлов и гормоны. Многие белки, входящие в состав цитоплазматической мембраны, участвуют в транспорте веществ в клетку и из неё.

● Сократительная (двигательная) функция. Сократительные белки обеспечивают способность клеток, тканей, органов и целых организмов изменять форму, двигаться. Например, актин и миозин обеспечивают работу мышц и немышечные внутриклеточные сокращения, тубулин входит в состав микротрубочек веретена деления, ресничек и жгутиков эукариотических клеток.

● Регуляторная функция. Некоторые белки и пептиды участвуют в регуляции различных физиологических процессов. Например, гормоны белково-пептидной природы инсулин и глюкагон регулируют содержание глюкозы в крови, а соматотропин (гормон роста) – процессы роста и физического развития.

● Сигнальная функция заключается в том, что некоторые белки, входящие в состав цитоплазматической мембраны клеток, в ответ на действие внешних факторов изменяют свою пространственную конфигурацию, тем самым обеспечивая приём сигналов из внешней среды и передачу информации в клетку. Например, белок опсин, входящий в состав пигмента родопсина, воспринимает свет и обеспечивает возникновение зрительного возбуждения рецепторов (палочек) сетчатки глаза.

● Защитная функция. Белки предохраняют организм от вторжения чужеродных объектов и от повреждений. Например, иммуноглобулины (антитела) участвуют в иммунном ответе, интерферон защищает организм от вирусной инфекции. Фибриноген, тромбопластин и тромбин обеспечивают свёртывание крови, предотвращая кровопотерю.

● Токсическая функция. Многие живые организмы выделяют белки-токсины, которые являются ядами для других организмов.

● Энергетическая функция. После расщепления до аминокислот белки могут служить источником энергии в клетке. При полном окислении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии.

● Запасающая функция. Например, в семенах растений запасаются особые белки, которые используются при прорастании зародышем, а затем и проростком в качестве источника азота.

4. Что такое ферменты? Почему без их участия протекание большинства биохимических процессов в клетке было бы невозможным?

Ферменты – белки, которые выполняют функцию биологических катализаторов, т. е. ускоряют протекание химических реакций в живых организмах. Они катализируют реакции синтеза и расщепления различных веществ. Без участия ферментов эти процессы протекали бы слишком медленно или не протекали бы вовсе. Практически все процессы жизнедеятельности организмов обусловлены ферментативными реакциями.

5. В чем заключается специфичность ферментов? Какова её причина? Почему ферменты активно функционируют лишь в определённом диапазоне температуры, рН и других факторов?

Специфичность ферментов заключается в том, что каждый фермент ускоряет только одну реакцию либо действует только на определённый тип связи. Эта особенность объясняется соответствием пространственной конфигурации активного центра фермента тому или иному субстрату (субстратам).

Ферменты являются белками. Изменение рН, температуры и других факторов может вызвать денатурацию ферментов, в результате чего они теряют способность связываться со своими субстратами.

6. Почему белки, как правило, используются в качестве источников энергии лишь в крайних случаях, когда в клетках исчерпаны запасы углеводов и жиров?

Белки – основа жизни. Они выполняют чрезвычайно важные биологические функции, многие из которых (ферментативную, транспортную, двигательную и др.) не способны выполнять ни углеводы, ни жиры. Белки, использованные в качестве энергетического субстрата, дают столько же энергии, сколько и углеводы (1 г – 17,6 кДж) и в 2,2 раза меньше, чем жиры (1 г – около 39 кДж). Кроме того, при полном расщеплении белков (в отличие от углеводов и жиров) образуются не только СО 2 и Н 2 О, но также соединения азота и серы, причём некоторые из них токсичны для организма (например, NH 3). Поэтому энергетическую функцию у живых организмов выполняют прежде всего углеводы и жиры.

7*. У многих бактерий в процессах синтеза веществ, необходимых для нормального роста и размножения, участвует парааминобензойная кислота (ПАБК). В то же время в медицине для лечения ряда бактериальных инфекций используются сульфаниламиды - вещества, по структуре сходные с ПАБК. Как вы думаете, на чём основано лечебное действие сульфаниламидов?

С помощью фермента (дигидроптероатсинтетазы) бактерии осуществляют превращение ПАБК в продукт (дигидроптероевую кислоту), который далее используется для синтеза необходимых ростовых факторов. Из-за структурного сходства с ПАБК, сульфаниламиды также способны связываться с активным центром этого фермента, блокируя его работу (т.е. наблюдается конкурентное ингибирование). Это ведёт к нарушению синтеза ростовых факторов и нуклеиновых кислот у бактерий.

* Задания, отмеченные звёздочкой, предполагают выдвижение учащимися различных гипотез. Поэтому при выставлении отметки учителю следует ориентироваться не только на ответ, приведённый здесь, а принимать во внимание каждую гипотезу, оценивая биологическое мышление учащихся, логику их рассуждений, оригинальность идей и т. д. После этого целесообразно ознакомить учащихся с приведённым ответом.

Расчет потребляемой энергии

Q =4,1 (ккал/г) ∙ Б (г) ∙1 + 9,3 (ккал/г) ∙ Ж (г) ∙1 + 4,1 (ккал/г) ∙ У (г) ∙4

*В рационе должны быть сбалансированы белки, жиры и углеводы 1: 1,2: 4,6 или1:1:4

*Полученный результат следует оценивать с поправкой на усвоение, в среднем составляющей 90%.

Расход энергии (определение энергообразования) в организме определяют, используяпрямую и непрямую калориметрию .

Прямая калориметрия – непосредственный и полный учет количества выделенного организмом тепла в биокалориметрах.

Непрямая калориметрия – определение количества потребленного О 2 и выделенного СО 2 за период времени(полный газовый анализ ) или только количество поглощенного О 2 (неполный газовый анализ ) с последующим расчетом теплопродукции.

Количество кислорода, необходимое для окисления 1 г белков, жиров и углеводов – неодинаково, также как и количество выделяемо СО 2 и тепла. В связи с этим определяюткалорический эквивалент кислорода (КЭК) – количество тепла, освобождающееся после потребления организмом 1 л О 2 .

Дыхательный коэффициент (ДК) – отношение объема выделенного СО 2 к объему поглощенного О 2 различен при окислении белков, жиров и углеводов.

ДК= V СО 2 / V О 2

Его высчитывают, исходя из формул окислительных химических реакций.

Углеводы – 1,0 (6 VСО 2 / 6VО 2)

Жиры – 0,71 (102 VСО 2 / 145VО 2)

Белки (при расщеплении до мочевины) – 0,8 (77.5 VСО 2 / 96.7VО 2)

При смешанной пище ДК = 0,85.

Расчет теплопродукции организма ( Q)

Q = V О 2 ∙КЭК, где

V О 2 – л/мин, КЭК – ккал/л, Q - ккал/мин

Способ неполного газового анализа более прост: зная количество потребленного организмом кислорода (с помощью определения наклона кривой спирограммы) –VО 2 , усредненный дыхательный коэффициент 0,85 и соответствующий ему КЭК 4,86, можно рассчитать энергообмен за любой промежуток времени (1 мин или 1 сут):

Q = V О 2 ∙4,86

Газообмен у человека можно определять методом Крога в специальных камерах закрытого типа(респираторная камера закрытого типа Шатерникова) либо открытым респираторным методом Дугласа-Холдейна.

Расход энергии подразделяют на:

Основной

Рабочий .

ОСНОВНОЙ ОБМЕН – минимальное количество энергии, необходимое для обеспечения гомеостаза бодрствующего организма в условиях относительного физического и психического покоя.

Основной обмен определяют в строго контролируемых стандартных условиях:

Натощак (через 12-16 часов после приема пищи)
В положении лежа
В состоянии спокойного бодрствования
В условиях температурного комфорта (18-20оС)

Выражается количеством энергозатрат из расчета 1 ккал на 1 кг массы тела в час (в среднем равна 1 ккал/кг∙ ч, т.е. при массе 70 кг основной обмен мужчины составляет 1700 ккал/сут, у женщин с такой же массой тела на 10% ниже).

Факторы, способные влиять на интенсивность обменных процессов:

Суточные колебания

Прием пищи (специфическое динамическое действие пищи). При белковой пище обмен увеличивается на 30%, при питании жирами и углеводами – на 14-15%.Алкоголь поставляет энергию 7 ккал/г, но и усиливает ее расход, т.е. повышает основной обмен, поэтому в качестве замены пищевым продуктам неприемлем .

Температура окружающей среды .

РАБОЧИЙ ОБМЕН, или рабочая прибавка – энергозатраты при физической или умственной нагрузке.

Сумма основного обмена и рабочей прибавки составляет ВАЛОВЫЙ ОБМЕН.

Предельно допустимая по тяжести работа для человека не должна превышать по энергозатратам уровень основного обмена более, чем в 3 раза .

РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ЭНЕРГИИ

Нервный механизм:

Условнорефлекторный механизм (предстартовое состояние)

Вегетативная регуляция (центры в гипоталамусе)

Эндокринная регуляция

Питание – процесс поступления, переваривания, всасывания и усвоения организмом пищевых веществ, необходимых для компенсации энерготрат, построения и восстановления клеток и тканей тела, осуществления и регуляции функций организма.

Различают питание естественное и искусственное (парентеральное и зондовое энтеральное),лечебное и лечебно-профилактическое .

В настоящее время существуют 2 основные теории питания :

Классическая (теория сбалансированного питания)

Современная (теория адекватного питания)

Сбалансированное питание характеризуется оптимальным соответствием количества и соотношении всех компонентов пищи физиологическим потребностям организма.

1. В рационе должны быть сбалансированы белки, жиры и углеводы . Среднее соотношение их массы составляет1:1,2:4,6 или 1:1:4

У детей: 3 мес – 1:3 :6 , 6 мес – 1:2:5, старше 1 года – 1:1,2:4,6

У пожилых – 1:0,8:3,5

2. Наличие витаминов, минералов.

3. Регулярный прием в одно и тоже время суток дробно. Завтрак –30%, обед – 50%, ужин – 20%. Более рационально5-6 разовое питание.

Адекватное питание характеризуется принятием постулата о сбалансированном питании и дополнениях, наиболее полно отражающих все стороны полноценного питания человека. Автор – А.М. Уголев

БЕЛКИ - полимеры, состоящие из аминокислот, связанных между собой пептидной связью.

В пищеварительном тракте белки расщепляются до аминокислот и простейших полипептидов, из которых в дальнейшем клетками различных тканей и органов, в частности печени, синтезируются специфические для них белки. Синтезированные белки используются для восстановления разрушенных и роста новых клеток, синтеза ферментов и гормонов.

Функции белков:

1. Основной строительный материал в организме.
2. Являются переносчиками витаминов, гормонов, жирных кислот и др. веществ.
3. Обеспечивают нормальное функционировании иммунной системы.
4. Обеспечивают состояние "аппарата наследственности".
5. Являются катализаторами всех биохимических метаболических реакций организма.

Организм человека в нормальных условиях (в условиях, когда нет необходимости пополнения дефицита аминокислот за счет распада сывороточных и клеточных белков) практически лишен резервов белка (резерв - 45 г : 40 г в мыщцах, 5 г в крови и печени), поэтому единственным источником пополнения фонда аминокислот, из которых синтезируются белки организма, могут служить только белки пищи.

Вне зависимости от видоспецифичности все многообразные белковые структуры содержат в своем составе всего 20 аминокислот.

Различают заменимые аминокислоты (синтезируются в организме) и незаменимые аминокислоты (не могут синтезироваться в организме, а поэтому должны поступать в организм в пищей). К незаменимым аминокислотам относятся: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин.

Недостаток незаменимых аминокислот в пище приводит к нарушениям белкового обмена.

Незаменимыми аминокислотами являются валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан, цистеин, незаменимыми условно — аргинин и гистидин. Все эти аминокислоты человек получает только с пищей.

Заменимые аминокислоты также необходимы для жизнедеятельности человека, но они могут синтезироваться и в самом организме из продуктов обмена углеводов и липидов. К ним относятся гликокол, аланин, цистеин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты, тирозин, пролин, серин, глицин; условно заменимые — аргинин и гистидин.

Белки, в которых нет хотя бы одной незаменимой аминокислоты или если они содержатся в недостаточных количествах называются неполноценными (растительные белки). В связи с этим для удовлетворения потребности в аминокислотах наиболее рациональной является разнообразная пища с преобладанием белков животного происхождения.

Кроме основной функции белков - белки как пластический материал, он может использоваться и как источник энергии при недостатке других веществ (углеводов и жиров). При окислении 1 г белка освобождается около 4,1 ккал.

При избыточном поступлении белков в организм, превышающем потребность, они могут превращаться в углеводы и жиры. Избыточное потребление белка вызывают перегрузку работы печени и почек, участвующих в обезвреживании и элиминации их метаболитов. Повышается риск формирования аллергических реакций. Усиливаются процессы гниения в кишечнике - расстройство пищеварения в кишечнике.

Дефицит белка в пище приводит к явлениям белкового голодания - истощению, дистрофии внутренних органов, голодные отеки, апатия, снижению резистентности организма к действию повреждающих факторов внешней среды, мышечной слабости, нарушении функции центральной и периферической нервной системы, нару- шению ОМЦ, нарушение развития у детей.

Суточная потребность в белках - 1 г/кг веса при условии достаточного содержания незаменимых аминокислот (например, при приеме около 30 г животного белка), старики и дети - 1,2-1,5 г/кг , при тяжелой работе, росте мышц - 2 г/кг .

ЖИРЫ (липиды) - органические соединения, состоящие из глицерина и жирных кислот.

Функции жиров в организме:

Являются важнейшим источником энергии. При окислении 1 г вещества выделяется максимальное по сравнению с окислением белков и углеводов количество энергии. За счёт окисления нейтральных жиров образуется 50% всей энергии в организме;

Являются компонентом структурных элементов клетки — ядра, цитоплазмы, мембраны;

Депонированные в подкожной клетчатке, предохраняют организм от потерь тепла, а окружающие внутренние органы — от механических повреждений.

Различают нейтральные жиры (триацилглицеролы), фосфолипиды , стероиды (холестерин).

Поступившие с пищей нейтральные жиры в кишечнике расщепляются до глицерина и жирных кислот. Эти вещества всасываются - проходят через стенку тонкого кишечника, вновь превращаются в жир и поступают в лимфу и кровь. Кровь транспортирует жиры в ткани, где они используются в качестве энергетического и пластического материала. Липиды входят в состав клеточных структур.

Уровень жирных кислот в организме регулируется как отложением (депонированием) их в жировой ткани, так и высвобождением из нее. По мере увеличения уровня глюкозы в крови жирные кислоты под влиянием инсулина, депонируются в жировой ткани.

Высвобождение жирных кислот из жировой ткани стимулируется адреналином, глюкагоном и соматотропым гармоном, тормозится — инсулином.

Жиры, как энергетический материал используется главным образом при выполнении длительной физической работы умеренной и средней интенсивности (работа в режиме аэробной производительности организма). В начале мышечной деятельности используются преимущественно углеводы, но по мере уменьшения их запасов начинается окисление жиров.

Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. Поступающие в избытке в организм углеводы и белки превращаются в жир. При голодании жиры, расщепляясь, служат источником углеводов.

Суточная потребность в жирах - 25-30% от общего числа калорий. Суточная потребность незаменимых жирных кислот около 10 г .

Жирные кислоты являются основными продуктами гидролиза липидов в кишечнике. Большую роль в процессе всасывание жирных кислот играют желчь и характер питания.

К незаменимым жирным кислотам , которые не синтезируются организмом, относятся олеиновая, линолевая, линоленовая и арахидовая кислоты (суточная потребность 10-12 г ).

Линолевая и лоноленовая кислоты содержатся в растительных жирах, арахидовая — только в животных.

Недостаток незаменимых жирных кислот приводит к нарушению функций почек, кожным нарушениям, повреждениям клеток, метаболическим расстройствам. Избыток незаменимых жирных кислот приводит к повышенной потребности токоферола (витамина Е).

УГЛЕВОДЫ - органические соединения, содержащиеся во всех тканях организма в свободном виде в соединениях с липидами и белками и являющиеся основным источникам энергии.

Функции углеводов в организме:

Являются непосредственным источником энергии для организма.

Участвуют в пластических процессах метаболизма.

Входят в состав протоплазмы, субклеточных и клеточных структур, выполняют опорную функцию для клеток.

Углеводы делят на 3 основных класса: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды - углеводы, которые не могут быть расщеплены до более простых форм (глюкоза, фруктоза).

Дисахариды - углеводы, которые пригидролизе дают две молекулы моносахаров (сахароза, лактоза).

Полисахариды - углеводы, которые при гидролизе дают более шести молекул моносахаридов (крахмал, гликоген, клетчатка).

На углеводы должно приходиться до 50 - 60% энергоценности пищевого рациона.

В пищеварительном тракте полисахариды (крахмал, гликоген; клетчатка и пектин в кишечнике не перевариваются) и дисахариды под влиянием ферментов подвергаются расщеплению до моносахаридов (глюкоза и фруктоза) которые в тонком кишечнике всасываются в кровь. Значительная часть моносахаридов поступает в печень и в мышцы и служат материалом для образования гликогена.

В печени и мышцах гликоген откладывается в резерв. По мере необходимости гликоген мобилизуется из депо и превращается в глюкозу, которая поступает к тканям и используется ими в процессе жизнедеятельности.

Продукты распада белков и жиров могут частично в печени превращаться в гликоген. Избыточное количество углеводов превращается в жир и откладывается в жировом "депо".

Около 70% углеводов пищи окисляется в тканях до воды и двуокиси углерода.

Углеводы используются организмом либо как прямой источник тепла (глюкозо-6-фосфат), либо как энергетический резерв (гликоген);
Основные углеводы - сахара, крахмал, клетчатка - содержатся в растительной пище, суточная потребность в которой у человека составляет около 500 г (минимальная потребность 100-150 г/сут ).

При недостаточности углеводов развивается похудание, снижение трудоспособности, обменные нарушения, интоксикация организма.
Избыток потребления углеводов может привести к ожирению, развитию бродильных процессов в кишечнике, повышенной аллергизации организма, сахарному диабету.

Материал подготовлен на основе информации из открытых источников

Цель: расширить знания о функциях белков в живой клетке; научить учащихся выявлять причины происходящих в клетке процессов, используя свои знания о функциях в ней белков.

Оборудование: таблицы по общей биологии, модель первичной структуры белка.

Ход урока

I . Проверка знаний учащихся.

Карточка для работы у доски.

Запишите номера вопросов, против них – правильные ответы.

Какие органические вещества в клетке на первом месте по массе?
Какие элементы входят в состав простых белков?
Сколько аминокислот образует все многообразие белков?
Сколько аминокислот являются незаменимыми для человека?
Какая функциональная группировка придает аминокислоте кислые, какое – щелочные свойства?
В результате какой реакции образуется пептидная связь?
Между какими группировками аминокислот образуется пептидная связь?
Какие связи стабилизируют вторичную структуру белков?
Какую структуру имеет молекула гемоглобина?

Тесты классу.

Тест 1 . Какие органические вещества в клетке на первом месте по массе?

углеводы.
белки
липиды.
нуклеиновые кислоты.

Тест 2 . Какие элементы входят в состав простых белков?

углерод...
водород
кислород
фосфор
железо
хлор.

Тест 3 . Сколько аминокислот образует все многообразие белков?

Тест 4 . Сколько аминокислот являются незаменимыми для человека?

таких аминокислот нет.

Тест 5. Какие белки называются неполноценными?

В которых отсутствуют некоторые аминокислоты.
В которых отсутствуют некоторые незаменимые аминокислоты.
В которых отсутствуют некоторые заменимые аминокислоты.
Все известные белки являются полноценными.

Тест 6

Тест 7

Реакция гидролиза.
Реакция гидратации.
Реакции конденсации.

Тест 8

Тест 9

ковалентные
водородные
ионные
такие связи отсутствуют

Тест 10. Какую структуру имеют молекула гемоглобина?

первичную
вторичную
третичную
четвертичную

II . Изучение нового материала.

1 . Свойства белков.

У человека более 10 000 видов разных белков.

Свойства белков:

Денатурация (утрата трехмерной конформации без изменения первичной структуры). Ренатурация.
Нерастворимые белки (кератин, фиброин) и растворимые белки (альбумины, фибринген).
Малоактивные и химически высокоактивные.
Устойчивые и крайне неустойчивые.
Фибриаллярные и глобулярные.
Нейтральные (альбумины, глобулины), основные (гистоны), кислые (казеин)
Инактивация при замерзании.

2. Функции белков в клетке и организме.

1. Строительная.

2. Каталическая (ферментативная).

Напомним некоторые особенности функционирования ферментов:

а) ферменты ускоряют протекание реакции только одного вида, то есть обладают специфичностью действия;
б) ферменты конкретного организма действуют в узких температурных пределах;
в) ферменты эффективно работают при строго определенных показателях среды. Например, в разных участках пищеварительного тракта она может быть слабощелочной, щелочной или кислой.

Ферментативный белок соединятся реагирующими веществами, ускоряет их превращения ения и выходит из реакции неизменным.

3. Регуляторная.

Осуществляется с помощью гормонов. Многие гормоны являются белками. Рассмотрим их действия на некоторых конкретных примерах.

Ослабленное функционирование поджелудочной железы может привести к нарушению (замедлению) процесса превращения глюкозы в гликоген, вследствие чего возникает серьезное заболевание – сахарный диабет.

4. Двигательная функция белка проявляется при работе мускулатуры человека и животных. В мышечных клетках имеются специальные сократительные белки, обеспечивающие специфическое функционирование этих клеток.

5. Транспортная функция белка проявляется в переносе кислорода и углекислого газа с помощью белка глобина.

6. Защитная функция белка заключается в выработке белков – антител, уничтожающих возбудителей болезней, попавших в организм.

Защитная функция белка приносит… человеку не только пользу. Могут возникнуть серьезные проблемы при пересадке органов и тканей от одного человека другому. Пересаженный орган воспринимается иммунной системой нового «хозяина» этого органа как чужеродный белок. Воздействие антител приводит к отторжению пересаженного органа со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Аналогичные проблемы могут возникнуть при беременности, в том случае, если мать будущего ребенка является резус-отрицательной, а отец имеет резус-положительную кровь. В том случае может возникнуть серьёзный конфликт между материнским организмом и организмом развивающего плода.

Напомним, что ген резус-положительности доминирует над геном резус-отрицательности.

Следствием указанного выше конфликта являются задержка и нарушение процесса развития плода, в ряде случаев – его гибель. Связи с ответным воздействием антител плода на чужеродный белок материнского организма женщина испытывает симптомы обостренно протекающего токсикоза беременности.

Защитные функции могут быть могут быть ослаблены либо с помощью медицинских средств (когда это необходимо),либо в результате негативного воздействия природных факторов(ухудшение условий жизни организма, агрессия вируса СПИДа) (см. схему).

7. Энергетическая функция белка проявляется в выделении свободной энергии при последовательном расщеплении полипептидной молекулы

Биологическую роль, которую играют белки в живой клетке и организме, трудно переоценить. Вероятно, жизнь на нашей планете д ействительно можно рассматривать как способ существования белковых тел, осуществляющих обмен веществом и энергией с внешней средой.

III . Закрепление.

«Свойства и функции белков. »

Тест 1 . Что образуется при окислении 1 г белка?

Углекислый газ.
Аммиак.
17,6 кДж энергии.
Мочевина.
38,9 кДж энергии.

Тест 2 . В пробирке с пероксидом водорода поместили кусочек варенной колбасы, хлеба, моркови, рубленного яйца. В одной из пробирок выделялся кислород. В какой?

С кусочком вареной колбасы.
С кусочком хлебы.
С кусочком моркови.
С кусочком рубленного яйца.

Тест 3. Какие суждения верны?

Ферменты специфичны, каждый фермент обеспечивает раекции одного типа.
Ферменты универсальны и могут катализировать реакции разных типов.
Каталическая активность ферментов не зависит от рН и температуры.
4. Каталическая активность ферментов напрямую зависит от рН и температуры.

Тест 4. Какие суждения верны?

Фермент – ключ, субстрат – замок, согласно теории Фишера.
Фермент – замок, субстрат – ключ, согласно теории Фишера.
После каталитической реакции фермент и субстрат распадаются, образуя продукты реакции.
После каталитической реакции фермент остается неизменным, субстрат распадается, образуя продукты реакции.

Тест 5 . Какие суждения верны?

Витамины являются кофакторами ферментов.
Все белки являются биологическими катализаторами, ферментов.
При замерзании происходит необратимая денатурация ферментов.
Ренатурация – утрата трехмерной конфигурации белка без изменения первичной структуры

Тест 6 . Какая функциональная группировка придает аминокислоте кислые, какое –щелочные свойства?