Незаменимые вещества организма

БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ

Наука о пище и питании называется нутрициологией (от греч. нутрицио - питание). Нутрициология – это наука о пище, пищевых веществах и других компонентах, содержащихся в продуктах питания, их взаимодействии, роли в поддержании здоровья или возникновении заболеваний, о процессах их потребления, усвоения, переноса, утилизации (расходования) и выведения из организма.

В основе жизнедеятельности лежат процессы метаболизма. Из внешней среды в организм поступают органические и неорганические вещества, которые подвергаются различным химическим превращениям. Питательные вещества используются для обновления составных частей клеток тканей и органов, для роста организма, а также для энергетических целей. Все нутриенты делятся на 6 главных групп –

углеводы,

белки,

жиры,

витамины,

минеральные вещества и

вода.

При метаболическом превращении органических веществ пищи освобождается химическая энергия и составляющие компоненты, которые используется для жизнедеятельности. Потребность в пище определяется физиологическим состоянием организма.

К основным вопросам, с которыми сталкивается биохимия питания можно отнести:

1) Какие вещества и в каком количестве необходимы организму для жизнедеятельности?

2) Какова биофункция каждого из питательных веществ?

3) К каким последствиям приводит потребление питательных веществ в избыточном или недостаточном количестве?

4) Изучение возможности использования питательных веществ для курации патологических состояний.

Питание обеспечивает следующие функции:

- пластическая роль – рост, развитие и обновление тканей организма;

- энергетическое обеспечение клетки;

- поступление с пищей незаменимых веществ.

Для удовлетворения всех этих функций пищевой рацион должен быть полноценным и удовлетворять принципам рационального питания, а именно:

1. Калорийность пищи должна обеспечивать энергетические затраты организма, которые зависят от возраста, пола, типа физической или умственной активности (для студентов составляет 2200-3000 ккал/сутки).

2. Рациональное отношение белков, жиров и углеводов, которое для усредненного человека составляет 1:1,5:4.

Большую часть пищи составляют углеводы в основном растительного происхождения. Обычный суточный рацион содержит 400-500 г углеводов, из которых 60-80% составляют полисахариды (в основном, крахмал, в меньшем количестве – гликоген и пищевые волокна – клетчатка), 20-30% олигосахариды (сахароза, лактоза), остальное количество – моносахариды (глюкоза, фруктоза и пентозы).

Приблизительно в равных соотношения среди пищевых жиров (150 г/сутки) должны присутствовать насыщенные, мононенасыщенные и полиненасыщенные жирные кислоты.

Норма белка в питании от 80 до 100 г/сутки и она должна обеспечиваться белками как растительного происхождения, так и животного (в равных долях).

3. Наличие в пище незаменимых компонентов, многие из которых присутствуют в минимальных количествах (минорные вещества): незаменимые аминокислоты, незаменимые жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидоновая), витамины, микроэлементы, клетчатка, вода.

4. Режим приема пищи, который включает кратность приема и распределение дневного рациона утро-обед-вечер. Хотя наиболее физиологичным является увеличение частоты приёма пищи.

5. Соответствие пищевого рациона физиологическому (или патологическому) статусу организма (ограничение углеводов при сахарном диабете, белков – при патологии почек, липидов – при атеросклерозе).

6. Пища должна быть подвергнута кулинарной обработке для улучшения органолептических свойств и обеспечения безопасности для организма.

Основные виды нарушения питания сводятся к следующиму:

- дефицит большинства витаминов;

- дефицит полноценных (животных) белков, дисбаланс незаменимых аминокислот;

- дефицит полиненасыщенных жирных кислот;

- избыточное потребление животных жиров;

- выраженный дефицит пищевых волокон.

- дефицит минеральных элементов – кальций, магний, железо;

- дефицит микроэлементов – йод, фтор, селен;

Незаменимые вещества организма

Витамины.

2. Аминокислоты.

3. Полиненасыщенные жирные кислоты.

4. Неорганические вещества (минеральные элементы).

5. Клетчатка.

Витамины.

Так, древние египтяне знали, что печень помогает от куриной слепоты.

В 1330 году в Пекине Ху Сыхуэй опубликовал трёхтомный труд «Важные принципы пищи и напитков», систематизировавший знания о терапевтической роли питания и утверждавший необходимость для здоровья комбинировать разнообразные продукты.

В 1749 году шотландский врач Джеймс Линд (James Lind), пребывая в длительном плавании, провел своего рода эксперимент на больных матросах. Вводя в их рацион различные кислые продукты он открыл свойство цитрусовых предотвращать цингу. В 1753 году Линд опубликовал «Трактат о цинге», где предложил использовать лимоны и лаймы для профилактики цинги. Однако эти взгляды получили признание не сразу. Тем не менее Джеймс Кук на практике доказал роль растительной пищи в предотвращении цинги, введя в корабельный рацион кислую капусту, солодовое сусло и подобие цитрусового сиропа. В результате он не потерял от цинги ни одного матроса — неслыханное достижение для того времени. Лишь в 1795,преодолев британских бюрократов, лимоны и другие цитрусовые стали стандартной добавкой к рациону моряков. Это послужило появлением крайне обидной клички для матросов — лимонник. Парадокс, но известны так называемые лимонные бунты: матросы выбрасывали за борт бочки с лимонным соком.

1. Роль витаминов в жизнедеятельности организма

Витамины - это низкомолекулярные органические вещества разнообразного строения. Объединены в одну группу по следующим признакам:

• Витамины абсолютно необходимы организму и в очень небольших количествах.
• Витамины не синтезируются в организме и должны поступать извне или синтезироваться микрофлорой кишечника.

Витамины играют одинаковую роль во всех формах жизни, но высшие животные утратили способность к их синтезу. Например, аскорбиновая кислота (витамин "С") не синтезируется в организмах человека, обезьян и морской свинки, так как в процессе эволюции был утерян всего один фермент - гулонолактон оксидаза - системы синтеза этого витамина из глюкозы (обмен глюкуроновой кислоты).

Авитаминоз - это заболевание, которое развивается при полном отсутствии того или иного витамина в организме. В настоящее время авитаминозы обычно не встречаются, а бывают гиповитаминозы при недостатке витамина в организме.

Ситуация с обеспеченностью витаминами современного человека очень серьёзная проблема. По данным Института питания АМН России недостаток по некоторым из исследованных витаминов поражает: недостаточность витамина С у 40%, витамина В₂ – у 80%, В₆ – у 65%, витамина А у 80% школьников старших классов Москвы.
Причины развития гипо - и авитаминозов можно разделить на внешние и внутренние.

Внешние причины гиповитаминозов:

1. Недостаточное содержание витамина в пище (при неправильной обработке пищи, при неправильном хранении пищевых продуктов).
2. Обеднённый состав рациона питания (например, отсутствие в рационе овощей и фруктов).
3. Не учитывается потребность в том или ином витамине. Например, при низкобелковой диете возрастает потребность в витамине "РР" (при обычном питании он может частично синтезироваться из триптофана). Если человек потребляет много белковой пищи, то может увеличиться потребность в витамине "В₆" и снизиться потребность в витамине РР.
4. Социальные причины: урбанизация населения, питание исключительно высокоочищенной и консервированной пищей; наличие антивитаминов в пище. Например, в отдаленных районах Севера, в рационе людей мало овощей и фруктов. Урбанизация также имеет значение, так как в пищу потребляется много консервированных и рафинированнных продуктов. В крупных городах люди недостаточно обеспечены солнечным светом - поэтому может быть гиповитаминоз Д.

Внутренние причины гиповитаминозов:

Классификация витаминов

1. 1. Водорастворимые витамины. К этой группе относят витамины С, Р, В₁, В₂, В₃, B₄, B₅, В₆, B_7, В₉, В₁₂.
2. Жирорастворимые витамины: А, Д, Е, К.

Большинство водорастворимых витаминов должно поступать регулярно с пищей, так как они быстро выводятся или разрушаются в организме.
Жирорастворимые витамины могут депонироваться в организме. Кроме того, они плохо выводятся, поэтому иногда при избытке жирорастворимых витаминов наблюдаются гипервитаминозы - заболевания, связанные с интоксикацией организма высокими дозами жирорастворимых витаминов. Такие заболевания описаны для витаминов А и Д.

Для большинства витаминов известно, что их производные входят в состав коферментов и простетических групп ферментов.

Витамин А(ретинол, реталь, ретиноевая кислота, антиксерофтальмический, часто на упаковке отмечают E – 160).

Предшественники (каратеноиды):β-каротин (E-160a), α-каротин, лютеин, зеаксантин.

Лютеин -(жёлтый, лат.) находится в зелёных листьях капусты и салата; в желтках и в сетчатке глаза, определяет окраскуа цыплят, желтка, определяет окраску глаз).

Основная функция Защищает от оксидантного стресса сетчатку.

Зеаксантин (Zeaxanthin)(E-161h) – относится к спиртам. Очень много в macula lutea сетчатки глаза. Источники - кукуруза, красный перец, шафран. Придаёт окраску томатам, арбузам, папайе (дынное дерево), но не вишне и не землянике. Не имеет активности витамина А. Предшественник β-каротина - E-160d.

Ликопен – Антиоксидант. В 100 раз более эффективен, чем vit E и в 125 раз, чем GSH поглотитель ROS.

Лютеин.

Витамин А важен для эмбриогенеза, синтеза гормона роста, созревания стволовых клеток, роста эпителиальных клеток, синтеза глипопротеинов, родопсина*.

*Родопсин (фоторецептор) состоит из белка опсина и ковалентно связанного с ним кофактора - ретиналя. Структурно опсин содержит семь трансмембранных альфа спиралей пронизывающих мембрануи относится к рецепторам, связанным с G-белками (GPCRs, G-protein-coupled receptors). В центре этого образования к аминокислотному остатку лизина присоединён ретиналь. Ретиналь в сетчатке синтезируется из ретинола, предшественником которого в организме служит β-каротин. Изомеризация под действием света 11-цис-ретиналя в полностью транс-ретинальиндуцирует конформационное превращение опсина в метародопсин II (Meta II), и активацию G-белка - трансдуцина (G_t) – к нему присоединяется ГТФ. В таком виде трансдуцин активирует цитоплазматическую цГМФ фосфодиэстеразу. Происходит гидролиз цГМФ, снижение активности катионных каналов, гиперполяризация фоторецепторов и изменение скорости высвобождения ими нейротрансмиттеров, т.е активация зрительного пути.

Сразу же после активации метародопсин II деактивируется при участии фермента родопсин киназы. Белокаррестин присоединяется и блокирует трансдуцин компенсируя действие яркого света.