Окислении 1 г белка. Белки, жиры, углеводы. Справка. Расход энергии при физической нагрузке

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

Вспомните, что происходит с яичным белком при нагревании.

Одними из наиболее важных органических компонентов живого являются белки. Второе их название - протеины (от греч. протос - первый). Белки - полимеры с большой молекулярной массой от нескольких десятков до нескольких миллионов единиц. Их мономерами служат аминокислоты. Количество аминокислот в молекулах разных белков может колебаться от 3-5 до нескольких тысяч. Например, молекула белка рибонуклеазы состоит из 124 аминокислот и имеет молекулярную массу 12640, а молекула гемоглобина имеет в своем составе 574 аминокислоты и молекулярную массу 64500.

Состав и строение белков. В белках постоянно встречаются 20 видов аминокислот. Они отличаются по своему строению, но имеют общие группы, посредством которых соединяются в длинные цепи (рис. 21). Последовательность и число аминокислот для каждого белка строго индивидуальны. Поэтому разнообразие белков потенциально безгранично.

Рис. 21. Строение аминокислот: 1 - общая формула; 2 - схема

Связь между аминокислотами называют пептидной связью, а образующуюся цепь - полипептидной (рис. 22, 23).

Рис. 22. Образование пептидной связи (схема)

Белки имеют сложное строение и несколько структурных уровней, которые определяют их свойства и выполняемые функции. Особенности структуры, формы, свойств и функций белковой молекулы зависят, в первую очередь, от последовательности аминокислот в полипептидной цепи. В каждом белке эту последовательность определяет наследственная программа организма. Поэтому белки каждого организма различаются друг от друга.

Рис. 23. Структура белковой молекулы (полипептидная цепь)

Свойства и функции белков. Белки, в отличие от других органических веществ, легко разрушаются. Они сворачиваются при действии сильных кислот, щелочей, солей тяжелых металлов, например свинца и ртути, высоких температур и радиоактивного излучения. Этот процесс называется денатурацией (от лат. де - утрата, потеря, и натура - природные свойства).

Среди органических веществ белки занимают первое место по разнообразию выполняемых функций. Самая важная из них - ферментативная. Ферменты (от лат. ферментум - закваска) - это биологические катализаторы, т. е. ускорители химических реакций в живом. Следующая важная функция белков - строительная.

Нет ни одной структуры живого, которые не содержали бы в своем составе белка. Они входят в состав мембран клеток, клеточного центра, ядра и рибосом. Белки выполняют и энергетическую функцию, хотя она у них не столь важная, как у углеводов и липидов. При окислении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии. Примерно столько же энергии выделяется при окислении 1 г углеводов. Однако белки служат последним энергетическим резервом, т. е. используются лишь после полного расходования запасов углеводов и липидов. В некоторых случаях белки выполняют функцию запасного питательного вещества, например, желточные белки куриного яйца и казеин молока.

Двигательная функция связана с сократительными белками, которые входят в состав мышечных волокон, ресничек, жгутиков, а значит - обеспечивают движение организма и клеток. Транспортные белки связывают и переносят вещества в одной клетке и во всем организме. Например, гемоглобин эритроцитов транспортирует кислород и углекислый газ.

Белки выполняют и защитную функцию. Они образуют антитела, защищающие организм от болезнетворных бактерий и вирусов. Регуляторные белки - это гормоны, регулирующие обмен веществ в организме. Например, выделяемый поджелудочной железой гормон инсулин регулирует углеводный обмен в организме.

Упражнения по пройденному материалу

1. Какие вещества являются мономерами белков?
2. При окислении белков и углеводов выделяется одинаковое количество энергии. Почему организм использует белки, как источник энергии только в последнюю очередь?

Имеются три вида аминокислот - А, В, С. Составьте несколько вариантов полипептидных цепей, построенных из пяти аминокислот. Будут ли такие белки обладать одинаковыми свойствами? Ответ поясните.

В пищеварительном тракте белки расщепляются под влиянием протеолитических ферментов. При этом, с одной стороны, белки и другие азотистые соединения, входящие в состав пищи, теряют свои специфические особенности, с другой - из белков образуются аминокислоты, из нуклеиновых кислот - нуклеотиды и т.д. Образовавшиеся при перевари­вании пищи или находившиеся в ней азотсодержащие вещества с неболь­шой молекулярной массой подвергаются всасыванию.
Различают первичные (при различных формах патологии желудка и кишечника - хронических гастритах , язвенной болезни , раке) и вторичные или функциональные расстройства секреторной и всасывательной функции эпителия в результате отека слизистой оболочки желудка и ки­шечника, нарушения переваривания белков и всасывания аминокислот в желудочно-кишечном тракте.
Основные причины недостаточного расщепления белков - количе­ственное уменьшение секреции соляной кислоты и ферментов, сниже­ние активности протеолитических ферментов (пепсина, трипсина, химотрипсина) и связанное с этим недостаточное образование аминокислот, уменьшение времени их воздействия (ускорение перистальтики). Так, при ослаблении секреции соляной кислоты снижается рН желудочного сока , что ведет к уменьшению набухания пищевых белков в желудке послабле­нию превращения пепсиногена в его активную форму - пепсин. В этих условиях часть белковых структур переходит из желудка в двенадцати­перстную кишку в неизменном состоянии, что затрудняет действие трип­сина, химотрипсина и других протеолитических ферментов кишечника.
Недостаточное образование свободных аминокислот из пищевых белков возможно при ограничении поступления в кишечниксекрета поджелудочной железы (панкреатит, сдавление, закупорка протока). Недостаточность функции поджелудочной железы вызывает дефицит трип­сина, хемотрипсина, карбоангидразы А, Б и других протеаз, действующих на полипептиды с длинной цепью или расщепляющих короткие олигопептиды, что снижает интенсивность полостного или пристеночного пищеварения.
Недостаточное действие пищеварительных ферментов на белки может возникнуть вследствие ускоренного прохождения пищевых масс по кишечнику при усилении его перистальтики (энтероколиты) либо уменьшении площади всасывания (оперативное удаление значи­тельных участков тонкого кишечника). Это ведет к резкому сокращению времени контакта содержимого химуса с апикальной поверхностью энтероцитов, незавершенности процессов энзиматического распада и про­цессов активного и пассивного всасывания.
Причинами нарушения всасывания аминокислот являются повреждение стенки тонкого кишечника (отек слизистой оболочки, воспале­ние) или неравномерное по времени всасывание отдельных аминокислот. Это ведет к нарушению (дисбалансу) соотношения аминокислот в крови и нарушению синтеза белка, поскольку незаменимые аминокис­лоты должны поступать в организм в определенных количествах и соот­ношениях. Чаще всего отмечается нехватка метионина, триптофана, ли­зина и ряда других аминокислот.
Нарушения аминокислотного обмена также могут возникнуть в связи с отсутствием конкретной аминокислоты. Так, недостаток лизина (осо­бенно в развивающемся организме) задерживает рост и общее развитие, понижает содержание в крови гемоглобина и эритроцитов. При недостатке триптофана развивается гипохромная анемия. Дефицит аргинина приводит к нарушению сперматогенеза, а гистидина - к разви­тию экземы, отставанию в росте, угнетению синтеза гемоглобина.
Кроме того, недостаточное переваривание белка в верхних от­делах желудочно-кишечного тракта сопровождается увеличением пе­рехода продуктов его неполного расщепления в толстый кишечник и уси­лением процесса бактериального расщепления аминокислот. Это ведет к увеличению образования ядовитых ароматических соединений (индол, скатол, фенол, крезол) и развитию интоксикации организма этими продуктами гниения.

Вариант 1

1. В пищеварительном тракте белки расщепляются до

а) аминокислот

б) нуклеотидов

в) глюкозы

г) глицерина

2. Механическая обработка пищи происходит в части

пищеваритель­ной системы, обозначенной на ри­сунке цифрой

3. Углеводы в большом количестве содержатся в

а) картофеле

в) горохе

г) орехах

4. На рисунке рыхлая соединитель­ная ткань зуба ,

5. При глотании надгортанник

а) опускается

б) поднимается

в) неподвижен

г) открывает вход в гортань

а) человек рождается с молочными зубами

б) в зубе различают корень, шейку и коронку

в) у человека 8 клыков, 4 резца

Отдел пищеварительного канала

1) ротовая полость

2) желудок

Пищеварительная система

Вариант 2

1. Вжелудочно-кишечном тракте жиры расщепля­ются до

а) белков

б) Сахаров

в) липидов

г) глицерина и жирных кислот

2. Биологические катализаторы, под действием

кото­рых происходит расщепление пищи, - это

а) витамины

б) гормоны

в) ферменты

г) субстраты

3. На рисунке орган, вырабатывающий желчь,

обозначен цифрой

в) желудок расположен в левой части брюшной полости

г) средний слой стенки желудка состоит из попе­речно-полосатой мышечной ткани

д) средний слой стенки желудка образован глад­кой мышечной тканью

е) в желудке пища находится от 20 минут до 1 часа

7. Установите правильную последовательность пере­мещения пищи, поступающей в пищеварительную систему человека.

Б) толстая кишка

В) желудок

Г) ротовая полость

Д) пищевод

Е) тонкая кишка

Ответ:

Пищеварительная система

Вариант 3

а) прямая кишка б) подвздошная кишка

в) двенадцатиперстная кишка г) слепая кишка

2. В двенадцатиперстной кишке НЕ расщепляются

а) белкив) углеводы

3. Пища окончательно переваривается в

а) желудкев) толстой кишке

б) тонкой кишкег) прямой кишке

в) печень

г) толстую кишку

2. Как называется самая крупная пищеварительная железа?

в) печень г) селезенка

3. Бактерии, расщепляющие клетчатку, находятся в

а) желудке

б) двенадцатиперстной кишке

в) тонкой кишке

г) толстой кишке

4. Через кишечные ворсинки в кровь всасываются

а) аминокислоты и глюкоза

в) аминокислоты и глицерин

г) жирные кислоты и глюкоза

5. В ротовой полости вырабатывается фермент

а) пепсин б) птиалин

в) трипсин г) химозин

6. Выберите три верных ответа.

Особенности функционирования печени:

а) вырабатывает большое количество пищевари­тельных ферментов

Межуточный обмен - это внутриклеточный обмен: совокупность химических превращений веществ в клетках тканях и органах.

Основной обмен - это энергетические затраты организма в строго определенных условиях (относительный покой, постоянная темпе­ратура, очищенный кишечник).

Обмен веществ складывается из двух взаимосвязанных и одно­временно протекающих в организме процессов - ассимиляции и диссимиляции, или анаболизма и катаболизма.

Ассимиляция - это процесс усвоения организмом питательных веществ, поступающих из внешней среды .

Диссимиляция - это процесс распада сложных органических веществ организма на более простые химические соединения ; со­провождается освобождением энергии и образованием конечных продуктов метаболизма.

Ассимиляция и диссимиляция неразрывно связаны между со­бой и составляют единый процесс обмена веществ и энергии. Все реакции обмена осуществляются, прежде всего, на клеточном \ ровне и регулируются ферментами. В основе автоматической ре­гуляции обмена веществ лежит принцип обратной связи , когда концентрация вещества определяет направленность химических процессов.

Часть энергии используется для построения новых клеток, рас­ходуется в процессе их жизнедеятельности, например для сокра­щения мышц, а часть ее освобождается в виде тепла.

При превращениях углеводов, жиров и белков формируются особые химические соединения, накапливающие запас энергии - макроэрги. В организме роль макроэргов выполняют в основном различные фосфорные соединения, главным образом АТФ - аденозинтрифосфорная кислота. При отщеплении одного остатка фос­форной кислоты АТФ превращается в АДФ - аденозиндифосфорную кислоту с выделением большого количества энергии, используемой в процессе жизнедеятельности. В АТФ концентри­руется 60 -70 % энергии. АТФ рассматривается как универсальный посредник, обеспечивающий перенос химической энергии от пи­тательных веществ к метаболическим процессам, требующим ее затрат.

Обмен углеводов. Углеводы - основной источник энергии в организме: при окислении 1 г углеводов выделяется 4,1 ккал теп­ла. Некоторые углеводы, соединяясь с белками и липидами, обра­зуют структурные компоненты клеток. Углеводы содержатся в ра­стительных кормах в виде полисахаридов (глюкоза, фруктоза). Они всасываются из кишечника в виде глюкозы. Глюкоза расходуется в организме для энергетических целей, откладывается в печени и мышцах в форме гликогена, а в жировых депо превращается в жир. Гликоген и жир являются запасным энергетическим матери­алом.

Уменьшение содержания глюкозы в крови ниже нормы назы­вается гипогликемией, а увеличение - гипергликемией. При ги­погликемии появляется мышечная слабость, понижается темпе­ратура тела, нарушается деятельность центральной нервной сис­темы, возникают судороги, и животные могут погибнуть. Гипер­гликемия может возникать после приема корма, богатого глюко­зой и сахарозой. Избыточное количество глюкозы в крови выво­дится почками, появление ее в моче называется глюкозурией.

Расщепление углеводов в организме с освобождением энергии может происходить как без участия 0 2 - анаэробное расщепление , так и с его участием - аэробное расщепление.

При анаэробном расщеплении углеводов образуется молочная кислота, которая затем при участии 0 2 окисляется до воды и С0 2 , либо снова превращается в гликоген. Важнейшим процессом окис­ления углеводов в тканях животных является их аэробное расщеп­ление, при котором конечными продуктами являются СО, и Н 2 0.

При этом полностью освобождается заключенная в углеводах эниргия, которая в основном накапливается в АТФ. Гормоны под ж с лудочной железы - инсулин и глюкагон регулируют окисление глюкозы в тканях, синтез гликогена в печени и мышцах.

Обмен белков. Белки, или протеины, - сложные высокомолекулярные органические соединения, построенные из аминокис­лот. Белки в обмене веществ занимают особое место, они являют ся главной составной частью живого вещества и материальной основой процессов жизнедеятельности.

В состав белков входят С, 0 2 , Н, М, иногда 8, Р, Ре. Молекула белка состоит из десятков и сотен аминокислот. Структура белко­вых молекул животных специфична и свойственна только данно­му животному. В пищеварительном тракте белки расщепляются до аминокислот и при этом лишаются специфических свойств. Из аминокислот, принесенных кровью к клеткам, синтезируются белки, свойственные уже данному животному.

Аминокислоты, идущие на построение белков организма, не­равноценны. Одни из них являются заменимыми, другие - неза­менимыми. К заменимым относятся те аминокислоты, которые мо­гут синтезироваться в организме из других аминокислот. Незаме­нимыми называются такие кислоты, которые не синтезируются в организме. К ним относятся: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин. Если этих амино­кислот нет в корме, то в организме нарушается обмен веществ, синтез белков, некоторых гормонов и т.д. Животное постепенно худеет и, в конце концов, погибает.

Центральная нервная система регулирует обмен белков через железы внутренней секреции : щитовидные, половые, надпочеч­ники (см. раздел «Железы внутренней секреции»).

Биологическая ценность белков. Белки и корма, содержащие все незаменимые аминокислоты, называются полноценными. К ним относятся животные белки (молоко, мясо, яйца). В большинстве растительных белков (рожь, пшеница, овес, кукуруза, горох) некоторые незаменимые аминокислоты отсутствуют или находят­ся в очень малом количестве. Такие белки не обеспечивают всех потребностей животного организма, и они называются неполно­ценными. Поэтому при составлении рациона для животных и птиц необходимо учитывать аминокислотный состав кормов.

Обмен липидов. Липиды - это общее название для жира и жи­роподобных веществ.

Жиры состоят из одной молекулы глицерина и трех молекул жирной кислоты. У разного вида животных состав жира, точка его плавления, содержание различных жирных кислот неодинаковы. Жиры имеют большое значение в организме. Они входят в состав клеток (цитоплазма, ядро, клеточные мембраны), являясь их струк­турной частью.

Жир служит основным источником энергии в организме. При окислении 1 г жира выделяется 9,3 ккал тепла. С жирами в орга­низм поступают растворимые в них витамины А, О, Е, К.

Жиры в организме животных составляют 10 - 20 % живой мас­сы, а при откорме - 30% и более.

Жиры могут образовываться из углеводов и белков. Однако жиры корма нельзя заменять полностью углеводами и белками, так как га кие жирные кислоты, как линолевая, линоленовая и арахидоновая, в организме не синтезируются. При их недостатке у живот­ных нарушается половая функция , снижается эластичность сте­нок кровеносных сосудов , нарушается обмен жиров.

Регуляция жирового обмена осуществляется центральной не­рвной системой и железами внутренней секреции. Центры регуля­нии находятся в гипоталамусе, они оказывают свое влияние на жировой обмен через вегетативную нервную систему. Симпати­ческие нервы усиливают распад, а парасимпатические - синтез жира. Деятельность гипоталамуса контролируется корой больших полушарий.

Взаимосвязь обмена белков, углеводов и жиров. Обмен белков, углеводов и жиров имеет специфические особенности, но наряду с этим существуют и обшие закономерности. В процессе обмена белков, углеводов и жиров образуется пировиноградная кислота, которая является общим продуктом их обмена. Эта кислота может служить продуктом для синтеза углеводов и жиров.

В процессе обмена из аминокислот образуются углеводы и жиры, из углеводов - жиры, а из жира - углеводы. В процессе обмена белков, углеводов и жиров образуется энергия: 60 - 70% ее на­капливается в аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ), 30 - 40% превращается в тепловую энергию, которая выделяется из орга­низма во внешнюю среду в процессе теплоотдачи.

Обмен воды и электролитов. Все биохимические реакции в орга­низме идут в водных растворах . Вода обеспечивает основу внутри­клеточного обмена. Внутри клеток заключено 71 % всех водных запасов организма. Внеклеточная вода находится в крови, лимфе, спинно-мозговой жидкости и составляет 10%, а в межклеточном пространстве - 19 %. Вода в организме находится в виде солевых растворов , что обусловливает тесную связь водного обмена с об­меном минеральных веществ. После исключения воды из рациона животных они погибают через несколько суток. Вода и минераль­ные соли создают внутреннюю среду организма, являясь состав­ной частью плазмы, лимфы и тканевой жидкости. Они участвуют в поддержании осмотического давления и реакции крови.

Обмен воды тесно связан с обменом электролитов. Для биоло­гических мембран (оболочка клеток, стенки капилляров) харак­терна полупроницаемость, т.е они проницаемы для воды и не­проницаемы для крупных молекул. При повышении осмотического давления вода легко проникает через этот участок и проис­ходит выравнивание концентраций осмотически активных веществ . Вода участвует в регуляции температуры тела; испаряясь, она ох­лаждает тело и предохраняет его от перегрева.

Потребность в воде у животных неодинаковая, она зависит также и от вида корма. При сухих кормах воды потребляется больше. На каждый 1 кг сухого вещества корма корова потребляет 4 - 6 л воды, лошадь и овца - 2 - 3, свинья - 7 - 8 л. Регуляция водного обмена происходит центральной нервной системой и железами внутренней секреции.

Минеральный обмен. Роль минеральных веществ в организме разнообразна. С ними связаны перенос газов и секреция пищева­рительных желез. Они составляют основу костной ткани , участву­ют в процессах обмена веществ, поддерживают кислотно-щелоч­ное равновесие, создают осмотическое давление, возбудимость нервной и мышечной тканей. Они входят в состав гемоглобина, сложных белков - металлопротеидов, содержащих атомы метал­лов (Fe, Мg, Сu, Zn, Со, Мn и др.).

Минеральные вещества обеспечивают процессы роста, размно­жения, поддержания физиологического равновесия и продуктив­ности животных, поскольку они участвуют во всех жизненных про­цессах организма: дыхании, работе сердца и мышц, деятельности нервной системы и др. В минеральных веществах особенно нужда­ются молодые, растущие и высокопродуктивные животные. В орга­низм они поступают с пищей и водой.

Химические элементы, содержащиеся в организме в значитель­ных количествах, называются макроэлементами, другие - в не­значительных количествах - называются микроэлементами. К мак­роэлементам относят Na, К, О, Са, Р, Ре, Мg, S.

Натрийи калий.Ионы натрия и калия оказывают влияние на возбудимость нервной системы, на сердечную деятельность. В ос­новном благодаря №С1 поддерживается нормальное осмотическое давление крови. Он необходим для процессов роста. Калий уча­ствует в транспорте СО2 кровью. Натрия в растительных продуктах мало, поэтому травоядные должны получать достаточное количе­ство NaCl, однако избыточное поступление Na тоже вредно, осо­бенно для птицы и свиней. Нормальная деятельность организма возможна при соотношении Na: К = 1: 2. Любые отклонения при­водят к нарушению деятельности сердца, кишечника, мышечной и нервной ткани.

Кальцийвместе с фосфором составляет основную массу кост­ной ткани. В основном (99 %) он находится в костях в виде фос­форных и углекислых солей. Кальций, помимо чисто механиче­ской функции, необходим для многих процессов жизнедеятель­ности. Так, Са участвует в процессах свертывания крови, стимули­рует сердечную деятельность, влияет на проницаемость клеточмой мембраны для натрия и калия, участвует в процессе мышеч­ного сокращения. Кальций понижает возбудимость нервной сис- I емы, поэтому при его недостатке в крови у животных наступают судороги. Особо нуждаются в Са молодняк и лактирующие живот­ные, выделяющие с молоком много его соединений. Кальций есть но всех кормах, но в грубых кормах его больше.

Фосфор. Обмен Р тесно связан с обменом Са. Соотношение Са и Р в рационе должно быть примерно 2 или 1,5:1. Кальций и фос­фор составляют в теле животных 65 -70 % всех минеральных со­единений. Фосфор необходим для нормального межуточного об­мена. Соли фосфорной кислоты входят в состав всех клеток и меж­клеточных жидкостей, они имеются в различных белках, липидах и участвуют в процессах их обмена. Фосфор является важнейшей частью нуклеиновых кислот, входит в состав аденозинтрифосфорной кислоты и креатинфосфата, в которых аккумулируется энер­гия, образующаяся при обмене веществ. Фосфор - активный ка­тализатор и стимулятор обменных процессов в организме.

Сера входит в состав белков, аминокислот, гормона инсулина, витаминов В, (тиамина) и биотина. Особую роль она играет в формировании шерстного покрова. Соединения серы в организме участвуют в детоксикации, связывая ядовитые вещества - фено­лы, индоксилы и др. продукты обмена. Сера поступает в организм вместе с белками корма, выводится с мочой, калом и потом у овец.

Хлор - важнейший анион в составе жидкостей организма. Ани­оны С1 - непременные участники процессов возбуждения ЦНС. Он участвует в образовании соляной кислоты желудочного сока. Участвует в транспорте С0 2 кровью, в водном обмене.

Железо входит в состав гемоглобина, миоглобина (мышечного гемоглобина), ферментов, участвующих в тканевом дыхании. В организме железо находится в соединении с белками и отклады­вается в печени, селезенке и слизистой оболочке кишечника. При недостатке железа нарушается образование эритроцитов, что при­водит к возникновению у животных анемии. Эго наблюдается у молодняка в подсосный период, особенно у поросят, так как в молоке железа очень мало. Поэтому препараты железа необходимо давать молодняку в виде подкормки. Потребность в железе у взрос­лых животных покрывается тем количеством, которое имеется в кормах. ИзлишнийСа конкурирует с железом, а низкая кислот­ность желудочного сока снижает усвояемость Ре. Дефицит вита­мина А и В нарушает процесс всасывания Ре.

Магний - 60 % его находится в костях в виде фосфорнокисло­го магния, 20% в мышцах в соединении с белками. Остальные 20% находятся в других тканях, больше всего его обнаружено в печени. Магний участвует в процессе мышечного сокращения, активирует выработку антител организмом, входит в систему обеспечивающую, естественную резистентность организма к раз­личным возбудителям.

К микроэлементам относят Со, I, Сu, Мn, Zn, Р, Вr, Sr и др. Они принимают участие в росте и развитии животных, способ­ствуют устойчивости к различным заболеваниям , повышают пло­довитость и продуктивность.

Кобальт требуется для синтеза витамина В, в состав которо­го он входит. В организм животных поступает с кормом, отклады­вается главным образом в печени, поджелудочной железе, мыш­цах. Он необходим для образования эритроцитов и гемоглобина, для внутриутробного развития плода. Кобальт стимулирует рост молодняка, повышает молочную и шерстную продуктивность жи­вотных, улучшает качество спермы. При недостатке кобальта у жи­вотных развивается анемия, возникают заболевания (лизуха и др.).

Йод является важнейшим компонентом гормона щитовидной железы - тироксина, роль которого в организме исключительно велика. Недостаток йода нарушает функцию щитовидной железы, молодняк рождается слабым, нежизнеспособным. У взрослых жи­вотных при недостатке йода снижаются продуктивность и плодо­витость животных. Йод поступает в организм с кормами и водой.

Медь - один из незаменимых микроэлементов для организма. Она находится в мышцах, костях и печени. В крови медь содер­жится в эритроцитах и лейкоцитах. Она входит в состав некоторых ферментов. Главное биологическое значение ее состоит в стиму­ляции тканевого дыхания, процессов кроветворения и синтеза ге­моглобина. При недостатке меди у животных нарушается функция нервной, мышечной и кровеносной систем . У крупного рогатого скота снижается молочная продуктивность, воспроизводительная способность, развивается анемия.

Цинк обнаружен во всех органах и тканях, но наибольшее его количество находится в скелетных мышцах, а также в гипофизе, половых железах, печени и сперме. Он является составной частью фермента карбоангидразы, участвующего в процессах дыхания. Недостаток 7лл задерживает рост, нарушает процессы размноже­ния, рост шерсти, приводит к развитию рахита и остеопороза. Избыток цинка вызывает у животных тяжелые отравления.

Марганец содержится во всех органах и тканях животных, но его больше в печеyи, костях, почках. Он входит в состав некото­рых ферментов, участвует в окислительно-восстановительных про­цессах. При дефиците Мп у животных замедляется рост скелета, нарушаются функция нервной системы, равновесие, животные не способны к размножению. Избыток марганца также неблаго­приятно влияет на организм: происходит задержка роста, нару­шается эмаль зубов, изменения в костях напоминают рахит.

Фтор практически весь в организме входит в состав твердых тканей (кости, зубы) и спермы. При его дефиците у животных наблюдают задержку роста, снижение плодовитости и продолжи­тельности жизни, кариес зубов.

Стронций содержится во всех органах и тканях животных, боль­ше его в костях и зубах. Отсутствие стронция вызывает кариес зубов, а избыток - стронциевый рахит.

Регуляция минерального обмена. Минеральный обмен тесно свя­зан с водным обменом. Регуляция минерального обмена осуще­ствляется гипоталамусом и железами внутренней секреции - щитовидной, паращитовидной, гипофизом, надпочечниками.

Витамины и их роль в обмене веществ. Витаминами называют особую группу низкомолекулярных, биологически активных орга­нических соединений, обеспечивающих нормальные биохимиче­ские и физиологические процессы в организме.

Витамины открыл в 1881 г. русский ученый Н. И.Лунин, а на­звание им предложил в 1912 г. польский ученый К. Функ. В насто­ящее время известно более 30 витаминов, установлена их хими­ческая структура. Многие витамины входят в состав ферментов, поэтому жизнь без них невозможна. Некоторые витамины образу­ются в организме животных из провитаминов, другие - в желу­дочно-кишечном тракте синтезируются микроорганизмами.

По физико-химическим свойствам витамины делят на две груп­пы: жирорастворимые и водорастворимые.

Жирорастворимые витамины. К их числу относят: витамин А (ретинол), витамин D (кальциферол), витамин Е (токоферол), витамин К (нафтохинон).

Ретинол образуется в организме животных из растительного пигмента каротина, который является провитамином А. Из каро­тина в стенке тонкой кишки образуетсяретинол. Он участвует в процессах обмена веществ, поддерживает нормальное состояние эпителия пищеварительного тракта, дыхательных, мочеполовых путей , кожного покрова , глаз. При его недостатке эти клетки ороговевают. Ретинол участвует в процессах зрения, из него образу­ется в темноте зрительный пигмент родопсин.

Кальциферол объединяет целую группу витаминов (D 2 , D3, D 4 , D 5 , D 6). Для животных имеют значение витамины 0 2 и 0 3 . В орга­низме витамин П 3 образуется из эргостерина под влиянием уль­трафиолетовых лучей. Витамин D 2 синтезируется в высушенной на солнце траве. Наиболее богат витаминами группы D рыбий жир ; они содержатся также в молоке, сливочном масле , яичном желт­ке. Витамины группы Dрегулируют в организме обмен кальция и фосфора. С фосфорно-кальциевым обменом самым тесным обра­зом связаны процессы роста и развития. Когда в организме не хватает витаминов D, минерализация костной ткани нарушается, останавливаются процессы ее образования и регенерации. При не­достатке витаминов D у молодняка развивается рахит, а у взрос­лых - остеомаляция.

Токоферол (витамины группы Е ) представлен тремя видами, которые участвуют в обмене жиров, белков, углеводов, способ­ствуют усвоению витамина А, процессам размножения и разви­тия зародыша у самок. Витамины Е содержатся в зеленых кормах, зародышах семян злаков, молоке, масле (коровьем и раститель­ном), мясе, яйцах. При недостатке этого витамина нарушается образование спермиев, у самок гибнет плод.

Филлохинон(витамин К) представлен тремя витаминами. Они содержатся в зеленых частях растений, а у животных участвуют в образовании протромбина, необходимого для свертывания крови. У взрослых животных витамины К синтезируются микроорганиз­мами желудочно-кишечного тракта, а при их недостатке у живот­ных появляются кровоизлияния в мышцах, кишечнике. Особенно чувствительны к недостатку витамина К птицы.

Водорастворимые витамины. К ним относится большая группа витаминов В, витамин С (аскорбиновая кислота), витамин Р (цит­рин).

Тиамин(витамин В }) содержится в зернах злаковых, горохе, дрож­жах. У жвачных и лошади он синтезируется в желудочно-кишечном тракте и играет важную роль в процессах обмена веществ. Тиамин образует активную часть ферментов, участвующих в углеводном об­мене, влияет на обмен ацетилхолина. При его недостатке нарушает­ся нервная проводимость . Кроме того, в результате накопления недоокисленных продуктов обмена углеводов возникают воспаление нервной системы, судороги, параличи, расстройство движений.

Рибофлавин(витамин В 2) содержится в зеленых кормах, дрож­жах, печени, почках, молоке, яйцах. Рибофлавин необходим для синтеза ферментов, участвующих в процессах обмена белков и углеводов, для процессов цветового зрения , для синтеза гемогло­бина, функции нервной системы и половых желез. От недостатка рибофлавина чаще страдают свиньи и птицы. У них ухудшается аппетит, воспаляется слизистая оболочка пищеварительного трак­та, появляется понос. У крупного рогатого скота рибофлавин син­тезируется в желудочно-кишечном тракте.

Пантотеновая кислота(витамин В 3) широко представлен в растительных и животных тканях. Наиболее богаты ею печень, яич­ный желток, почки, надпочечники, сердце, арахис, горох, дрож­жи, а также зеленые растения и злаки. Она синтезируется микро­флорой желудочно-кишечного тракта. Пантотеновая кислота яв­ляется составной частью фермента, который участвует в процес­сах обмена углеводов, жиров и белков, необходима для синтеза ацетилхолина, нормальной функции надпочечников. Дефицит ее у птиц проявляется в виде массовых параличей, а у свиней разви­ваются дерматит и язвенный колит.

Холин (витамин В 4) содержится в зеленых листьях, хлебных злаках, жмыхах, дрожжах, печени, рыбной и мясной муке, соевых бобах, арахисе, капусте. Он необходим для образования ме­диатора ацетилхолина, для предупреждения жирового перерож­дения печени. Холин принимает участие в процессах роста, улуч­шает сопротивляемость организма к инфекционным болезням.

Никотиновая кислота (витамин В 5 , или витамин РР ) - анти-пеллагрический витамин, содержится в молоке, мясе, яйцах, сыре, бобах, семенах кунжута и подсолнечника, цельном зерне и пивных дрожжах, пшеничных отрубях , пшенице, ячмене. Синтезируется в пищеварительном тракте животных, если животные получают бел­ки, содержащие аминокислоту триптофан. При недостатке витами­на РР у животных, особенно у свиней и птиц, возникает тяжелое заболевание пеллагра, которая протекает с явлениями нарушения функции коры больших полушарий и поражениями кожи.

Пиридоксин(витамин В 6) - содержится в печени, мясе, рыбе, молоке, зернах хлебных злаков, бобовых, жмыхах, картофеле, дрож­жах. Он участвует в процессе обмена белков, являясь активной ча­стью ферментов, влияет на процессы кроветворения. При недо­статке пиридоксина у свиней и птиц появляются дерматиты, ане­мия, судороги, параличи. У молодняка происходит задержка роста.

Фолиевая кислота(витамин В 9) содержится в зеленых листьях растений, цветной капусте, хлебных злаках, сое, грибах, дрож­жах, печени. Она входит в состав ферментов, обеспечивающих эритропоэз, деление и дифференцировку лейкоцитов, предупреж­дает жировое перерождение печени. При недостатке фолиевой кислоты у цыплят, индюшат, поросят развивается анемия, задер­живается рост.

Биотин (витамин Н ) содержится в печени, почках, молоке, зернах хлебных злаков, овощах, дрожжах, частично синтезирует­ся кишечной микрофлорой . При участии биотина совместно с АТФ происходят реакции присоединения С0 2 к органическим кисло­там (реакция карбоксилирования). Снижает уровень глюкозы в крови.

Цианкобаламин(витамин В 12) синтезируется в кишечнике у моногастральных и в рубце у жвачных. Поступая в кровь накапли­вается в печени, почках и селезенке. В его состав входит кобальт и цианогруппы. Цианкобаламин участвует в синтезе нуклеиновых кислот, холина. Он стимулирует синтез белков. Витамин необхо­дим для образования эритроцитов и гемоглобина. Авитаминоз может наблюдаться у свиней, птиц и собак. При этом нарушается белковый обмен, возникают анемия и расстройства функции не­рвной системы.

Парааминобензойная кислота(витамин Н }) содержится в про­дуктах растительного и животного происхождения, особенно бо­гаты ею дрожжи и печень. Она способствует синтезу РНК и ДНК, входит в состав фолиевой кислоты. При отсутствии этого витами­на задерживается рост волос и наступает их поседение.

Пангамовая кислота(витамин В 15) усиливает кислородный обмен в клетках и тканях, предупреждает жировое перерождение печени. Содержится в растениях, тканях животных, дрожжах.

Аскорбиновая кислота (витамин С) содержится в плодах ши­повника, ягодах черной смородины, в помидорах, цитрусовых, капусте, картофеле, зеленой траве, хвое сосны, листьях березы, липы, хрене, петрушке и др. растениях. Витамин С синтезируется у всех животных, за исключением человека, обезьян и морских сви­нок. Он необходим для синтеза ряда гормонов, ферментов, уча­ствует в углеводном обмене, обеспечивает нормальную проницае­мость капилляров, ускоряет заживление ран, повышает сопротив­ляемость организма к различным инфекциям и неблагоприятным воздействиям внешней среды, стимулирует образование антител.

Цитрин (витамин Р ) содержится вместе с аскорбиновой кис­лотой в растительных продуктах. В организме он повышает проч­ность капилляров, нормализует их проницаемость. Витамин Р про­являет активность только в присутствии аскорбиновой кислоты и способствует более экономному ее использованию в организме.

Антивитамины. Соединения, которые химически похожи на тот или иной витамин, но по своему действию обладают противопо­ложными свойствами, называются антивитаминами. Открыты они у тиамина, пиридоксина, фолиевой кислоты, биотина и др. Ме­ханизм действия антивитаминов заключается в конкурентных от­ношениях с витаминами при образовании ферментов. В ряде слу­чаев свойства антивитаминов используются в лечебных целях.

ОБМЕН ЭНЕРГИИ

В результате сложных превращений в процессе диссимиляции потенциальная энергия питательных веществ частично расходует­ся на процессы ассимиляции, на механическую работу (сокраще­ние сердца, скелетных мышц и т.п.), электрическую энергию, но в большей своей части превращается в тепловую энергию. Уста­новлено, что жиры, белки и углеводы при окислении в организ­ме дают определенное количество тепла: 1 г жира - 9,3 ккал; 1 г белка - 4,1 ккал; 1 г углеводов - 4,1 ккал.

Регуляция обмена энергии. Ведущая роль в регуляции обмена энергии принадлежит коре головного мозга. На обмен энергии влияют гипоталамус, в котором находятся центры вегетативной нервной системы: симпатическая нервная система усиливает об­мен энергии. Гипофиз, щитовидная железа , надпочечники тоже влияют на обмен энергии; гормон щитовидной железы - тирок­син, надпочечников - адреналин усиливают его.

Методы изучения обмена энергии. Количество энергии, выде­ляемой организмом, определяют методами прямой и непрямой калометрии. Прямаякалометрия производится с помощью специ­альных аппаратов - калориметрических камер. Впрактике широ­ко применяется непрямаякалометрия - метод измерения энергии по выделенному углекислому газу и потребленному кислороду. У животных измеряют количество выдохнутого воздуха за опреде­ленное время, содержание в нем С0 2 и 0 2 и вычисляют дыхатель­ный коэффициент.

Дыхательным коэффициентом называется объемное отношение выдохнутого С0 2 к потребленному 0 2 . При окислении углеводов дыхательный коэффициент равен 1; белков - 0,8; жиров - 0,7. Для вычисления образовавшейся энергии учитывают количество потребленного 0 2 или выдохнутого С0 2 , так как потребление 1 л 0 2 или выделение 1 л С0 2 соответствует образованию определен­ного количества тепла.

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте значение обмена веществ в животном организме.

2. Какова роль белков, жиров и углеводов в обмене веществ?

3. Опишите обмен воды в организме и его регуляцию.

4. Расскажите о минеральном обмене.

5. Какова роль витаминов в организме?

6. Что такое регуляция обмена веществ и энергии?

ТЕПЛОРЕГУЛЯЦИЯ

Поддержание температурного гомеостаза в организме высших животных осуществляется благодаря деятельности сложного фи­зиологического механизма, регулирующего теплопродукцию и теп­лоотдачу. Теплопродукция - процесс химический, а теплоотда­ча - физический.

Для каждого вида теплокровных животных характерна опреде­ленная температура тела. Жизнь теплокровных животных возмож­на в сравнительно узких температурных пределах - от 37 до 42 °С. Гибель их наступает при снижении температуры ниже 24 °С и подъе­ме ее выше 44 °С. Из внутренних органов самая высокая темпера­тура в печени и сердце.

Образование тепла в организме сопровождается его отдачей. Организм теряет столько тепла, сколько его в нем образуется. Тепло в теле животных не задерживается, иначе они погибли бы в тече­ние нескольких часов.

Химическая теплорегуляция. Тепло в теле животных образуется в результате окисления питательных веществ до конечных про­дуктов их распада. Примерно 2/3 тепла, образующегося в организ­ме, приходится на мышцы. В них образование тепла происходит даже тогда, когда животные находятся в полном покое, так как мышцы сохраняют определенный тонус. Много тепла образуется в печени, пищеварительном тракте, во время приема корма, при пережевывании жвачки.

Последствия удаления матки и яичников Удаление матки без яичников

Удаление матки (гистеректомия) - сложная и масштабная операция, ведь одновременно с маткой часто удаляют яичники. Для этого существуют веские медицинские причины – опущение матки, избыточно обильные кровотечения, сопровождающиеся анемией, эктопия эндометр

страница 1
Материал для проведения практических работ по биологии

10 класс

Задачи

Строение и свойства углеводов, липидов

При окислении 1г углевода и белка выделяется 17,6 Кдж энергии, при окислении 1г липидов выделяется 38,9 кДж энергии.

1. 
   Молекулярная формула глюкозы С 6 Н 12 О 6 . Какова молекулярная формула полимера, образованного соединением 10 молекул глюкозы путем поликонденсации? (С 60 Н 102 О 51)
2. 
   Сколько молекул воды выделиться в процессе поликонденсации при образовании полимера из 25 молекул глюкозы? (24)
3. 
   Сколько молекул воды необходимо затратить для гидролиза молекулы крахмала, состоящей из 120 остатков глюкозы? (119)
4. 
   Какова молярная масса полисахарида, состоящего из 110 остатков глюкозы?(19458)
5. 
   Какова молярная масса сахарозы? (342)
6. 
   В чай добавили 10 г свекловичного сахара, содержащего 95% сахарозы. Сколько энергии может усвоить организм из данной порции сахара, при к.п.д. 56%? Сколько энергии потеряется в виде тепла? (93,6 кДж; 73,6 кДж)
7. 
   Сколько граммов чистой глюкозы необходимо употребить, чтобы компенсировать затраты энергии, затраченной за 3 часа езды на велосипеде (920 кДж/ч)?
8. 
   Бег трусцой требует энергозатрат в 2100 кДж/ч. Сколько граммов глюкозы или жира необходимо для компенсации потерь энергии за 20 минут такой пробежки?
9. 
   При выполнении вольных упражнений мышцы руки расходуют 12 кДж энергии за минуту. Определите, сколько всего граммов и химического количества вещества (моль) глюкозы используют мышцы руки за 10 минут вольных упражнений.
10. 
    При окислении 100г жира выделилось 1550 кДж энергии. Сколько жира (в граммах, в %) не подверглось окислению?
11. 
    Сколько шоколада с содержанием масла какао 70% необходимо съесть, чтобы компенсировать энергию, затраченную на бег трусцой (2100 Кдж/ч) в течение получаса только за счет жиров, содержащихся в шоколаде?
12. 
    Жир, состоящий из триглицерида стеариновой кислоты (С 17 Н 35 СООН) подвергся омылению. Мыло какой массы получится при омылении 500г этого липида?
13. 
    Какое количество молекул водорода необходимо для полного насыщения 100г триглицерида, образованного олеиновой кислотой (С 17 Н 33 СООН)?
14. 
    Гидролизу подверглось 2 кг свиного жира с массовой долей нежировых примесей 10%. Сколько энергии при этом можно получить, если энергетические потери составляют 40%?
15. 
    Сколько энергии и сколько воды получает верблюд при расщеплении 2 кг запасенного в горбах жира?
16. 
    Максимальная механическая работа, которая может быть совершена человеком в результате окисления 2 г фруктозы кислородом, равна 13 кДж. При этом выделится теплота, равная 9,6 кДж/г. Какая масса фруктозы должна окислиться в организме, чтобы человек мог поднять груз массой 20 кг на высоту 2 м 25 раз? (1,5 г фруктозы. Механическая работа вычисляется по формуле А = mgh. А = 20х2х10х25 = 10000Дж = 10 кДж.).

Строение и свойства белков

Аминокислоты, входящие в состав белков и их условные сокращения

Аминокислота	Сокращенное название	Аминокислота	Сокращенное название
Аланин	Ала	Лейцин	Лей
Аргинин	Арг	Лизин	Лиз
Аспарагин	Асн	Метионин	Мет
Аспарагиновая кислота	Асп	Пролин	Про
Валин	Вал	Серин	Сер
Гистидин	Гис	Тирозин	Тир
Глицин	Гли	Треонин	Тре
Глутамин	Глн	Триптофан	Три
Глутаминовая кислота	Глу	Фенилаланин	Фен
Изолейцин	Иле	Цистеин	Цис

1. 
   

валин C 3 H 7 -CHNH 2 -COOH и глицин CH 2 NH 2 - COOH

1. 
   Соедините пептидной связью аминокислоты:

аланин СН 3 СН NH 2 - COOH и глицин CH 2 NH 2 - COOH.

1. 
   Постройте все возможные дипептиды из валина и глицина.
2. 
   Сколько дипептидов можно построить из валина, глицина и аланина? (3 2 =9)
3. 
   Сколько трипептидов можно построить из валина и лейцина (С 4 Н 9 СНNH 2 - COOH)? (2 3 =8)
4. 
   Сколько дипептидов можно создать из 4 аминокислот? Сколько тетрапептидов можно создать из двух аминокислот? Выведите формулу, определяющую зависимость количества полимеров от количества разных мономеров и длины цепи.
5. 
   Сколько полипептидов длиной в 100 аминокислотных остатков можно построить из двух разных аминокислот? (2 100)
6. 
   Белок содержит 0,5% глицина. Чему равна минимальная молекулярная масса этого белка М глицина =75,1) (150200)
7. 
   Гемоглобин крови человека содержит 0,34% железа. Вычислите минимальную молекулярную массу гемоглобина.(16471).
8. 
   Альбумин сыворотки человека имеет молекулярную массу 68400. Определите общее количество аминокислотных остатков в указанном белке, если средняя молекулярная масса одного аминокислотного остатка принимается за 120. (570)
9. 
   Проанализируйте график температурной зависимости скорости ферментативных реакций: Определите: при какой температуре фермент Б проявляет максимальную активность: при какой температуре оба фермента осуществляют превращения с одинаковой скоростью; в каком температурном диапазоне ускоряется реакция, осуществляемая ферментом А; как изменяется скорость реакций А и Б в диапозоне 60 – 70 градусов. (с 173 biology)
10. 
    Проанализируйте график протекания ферментативной реакции при разных значениях температуры (Грин,1,с 203, Определите: какая температура является оптимальной для данного фермента; при какой температуре скорость реакции постоянная; при какой температуре за минуту прореагирует наибольшее количество вещества.
11. 
    На графике (Грин,1,204) показано влияние рН на активность трех ферментов – А,В,С. Определите: оптимальное значение рН для каждого фермента; значение рН, при котором работают все три фермента; значение рН, при котором протекают ферментативные реакции В и С, но исключена реакция, контролируемая ферментом А.
12. 
    К раствору пероксида водорода добавляли при разных значениях рН по 1 мл раствора каталазы и отмечали время, за которое удавалось собрать 10 мл О 2. При этом были получены следующие результаты:

рН раствора	время, мин
4,00	20,00
5,00	12,50
6,00	10,00
7,00	13,60
8,00	17,40

Представьте эти результаты в виде графика и объясните их.

1. 
   Неполярные радикалы имеют следующие аминокислоты: метионин, аланин, пролин, валин, лейцин, изолейцин, триптофан, фенилаланин. Сколько гидрофобных взаимодействий возможно в молекуле белка, имеющей среди прочих, аминокислотные остатки: мет, арг, ала, лиз, про, вал, мет, сер, три, лей, ала. (4)
2. 
   Полярные положительные радикалы имеют аминокислоты аргинин, гистидин и лизин. Радикалы глутаминовой кислоты и аспарагиновой кислоты имеют отрицательный заряд. Полярные заряженные радикалы в водной среде образуют ионные связи и стабилизируют третичную структуру белка. Сколько ионных связей между радикалами аминокислот может образоваться в третичной структуре белковой молекулы, в которой имеются следующие радикалы аминокислот: глу, асп, асп, глу, арг, гис, лиз? (3)
3. 
   Полярные незаряженные (дипольные) радикалы аминокислот аспарагин, глутамин, серин, глицин, тирозин, треонин, цистеин при формировании третичной структуры белка стабилизируют молекулу за счет образования водородных связей между собой. Какое максимальное количество водородных связей может возникнуть в молекуле белка между радикалами аминокислот, если в белке имеются 3 молекулы асп , 3 молекулы глн , по 4 молекулы гли и тир и по одной молекуле тре и цис ? (8)
4. 
   Какие связи возникнут при формировании третичной структуры в молекуле белка между следующими парами остатков аминокислот: аргинин – аспарагиновая кислота; аланин – метионин; аргинин – глутаминовая кислота; аргинин – гистидин; аспарагин – глутамин?
5. 
   Какие связи в третичной структуре образуются в молекуле белка, содержащей, среди прочих, аминокислотные остатки: цистеин, гистидин, аргинин, глутаминовая кислота, аспарагиновая кислота, цистеин, аланин, валин, пролин, триптофан?
6. 
   Трипептид состоит из трех молекул аспарагиновой кислоты. Как изменится суммарный заряд данной молекулы при уменьшении рН раствора на одну единицу? (возрастет)
7. 
   Полигистидиновый фрагмент поместили в водный раствор сильной кислоты. Как изменится реакция раствора? (изменится в сторону уменьшения кислотности)

Строение и свойства нуклеиновых кислот

Спираль ДНК имеет витки длиной в 10 пар нуклеотидов. Длина одного нуклеотида примерно 0,34 нм, средняя относительная масса нуклеотида 345.

1. 
   Постройте цепочки ДНК, комплементарные данным:

а. ЦТГАТЦТГТАТЦААЦТА

б. 3"АЦТГАТЦТГТАТЦААЦТ5"

в. 5"ГТАЦТАГЦТАГЦТАГЦТАГЦЦАТ3"

1. 
   В молекуле ДНК адениловые нуклеотиды составляют 20% от общего числа. Определите процентное содержание других нуклеотидов.
2. 
   В молекуле ДНК тимидиловые нукеотиды составляют 16%. Определите процентное содержание нуклеотидов, содержащих гуаниновое основание.
3. 
   Из бактерии была выделена ДНК. Оказалось, что она содержит 37% цитозина. Можно ли рассчитать процентное содержание аденина в ней?
4. 
   Если в молекуле ДНК 56% ГЦ пар, каков будет процент А, Г, Ц, и Т соответственно?
5. 
   В молекуле ДНК 880 Г-нуклеотидов, что составляет 22% от общего числа нуклеотидов. Определить количество остальных видов нуклеотидов в этой молекуле. Определите длину данной молекулы.
6. 
   В молекуле ДНК обнаружено 570 адениловых нуклеотидов. Они составляют 30% всех нуклеотидов в этой молекуле. Определите: а) число остальных типов нуклеотидов по отдельности; б) относительную молекулярную массу этой молекулы; в) длину этой молекулы.
7. 
   Дан фрагмент молекулы ДНК: ГАТАЦАГТААГГТАТ.

Определите длину данной молекулы и процентное содержание в ней каждого вида нуклеотидов. Определите соотношение (А+Т)/(Г+Ц) в молекуле ДНК, соответствующей данному фрагменту.

1. 
   Если вирусная частица имеет двухнитчатую кольцевую молекулу ДНК размером 200 тысяч пар нуклеотидов, то сколько нуклеотидов находится в этой молекуле? Сколько полных витков приходится на эту молекулу ДНК? Сколько атомов фосфора содержится в каждой из нитей ДНК? (400 тыс.; 20 тыс.; 200 тыс.)
2. 
   Дана молекула ДНК с относительной молекулярной массой 69 000, из них 8625 приходится на долю адениловых нуклеотидов. Сколько содержится в нуклеотидов по отдельности и какова длина этой ДНК? (А=Т=25; Г=Ц=75; 34 нм)
3. 
   По мнению некоторых ученых, общая длина всех молекул ДНК в ядре одной половой клетки человека составляет приблизительно 102 см. Сколько всего пар нуклеотидов содержится в ДНК одной кетки? (3 млрд. пар)
4. 
   РНК, выделенная из ВТМ (вируса табачной мозаики) содержит 20% цитозина. Можно ли рассчитать процентное содержание аденина в этой молекуле?
5. 
   Найдите число молекул рибозы и остатков фосфорной кислоты в молекуле иРНК, в которой оснований урацила 80, гуанина 280, цитозина 280, аденина 80. Какова длина этой молекулы? (24 480 нм)
6. 
   Докажите верность или неверность следующий утверждений для ДНК:

а) А+Т=Г+Ц; б)А=Г, Ц=Т; в) А/Т=Ц/Г; г)Т/А=Ц/Г; д) А+Г=Ц+Т; е) Г/Ц=1; ж) А=Т в каждой цепи.

1. 
   Вы провели эксперимент по выделению нуклеиновой кислоты из бактериофага. Результаты эксперимента показали следующее содержание нуклеотидов: А – 25%, Т – 33%, Г – 24%, Ц – 18%. Каким образом можно объяснить эти результаты?

12. Синтетическая РНК имеет только два типа нуклеотидов. При этом она содержит в 5 раз больше У, чем Ц. Какое возможное число существующих в этой РНК кодонов? (2 3 =8)
Энергетический и пластический обмен

1. 
   В процессе диссимиляции полному расщеплению подверглось 5 моль глюкозы. Сколько кислорода для этого понадобилось?
2. 
   В клетке произошел гликолиз (неполное окисление) 10 моль глюкозы. Сколько молочной кислоты при этом образовалось?
3. 
   В процессе диссимиляции произошло расщепление 7 моль глюкозы, из которых полному (кислородному) расщеплению подверглись только 2 моль. Определите, сколько моль молочной кислоты и углекислого газа при этом образовалось? Сколько моль АТФ синтезировалось? Сколько моль кислорода следует добавить для полного окисления образовавшейся в данных условиях молочной кислоты? (10; 12; 86; 30)
4. 
   В результате диссимиляции в клетках образовалось5 моль молочной кислоты и 27 моль углекислого газа. Определите: сколько моль глюкозы подверглось неполному расщеплению? Сколько моль глюкозы подверглось полному окислению? Сколько моль кислорода выделилось? Сколько АТФ синтезировано? Сколько энергии аккумулировано в клетке? (2,5; 4,5; 0; 1715, 68600)
5. 
   В одном сосуде, содержащем 100г растворенной глюкозы, находятся хлорелла и инфузория. Сколько глюкозы будет в этом сосуде через 10 минут на свету, если известно, что продуктивность фотосинтеза – 8 г в минуту, а на диссимиляцию хлорелла расходует 2 г глюкозы за минуту, а инфузория – 3 грамма? Сколько глюкозы будет в этом сосуде через 10 минут в темноте? (130г; 50г)
6. 
   Водоросли и инфузории живут вместе в замкнутом сосуде, стоящем на свету. Инфузории потребляют 0,11 моль глюкозы в неделю, водоросли – 0,12 моль глюкозы в неделю. Суммарная недельная продукция глюкозы составляет 0,25 моль. Как изменится содержание кислорода в этом сосуде через неделю? (уменьшится на 0,12 м)
7. 
   Для организма верблюда ежесуточно требуется 2 литра воды. Какое количество жира должно быть в его горбах, чтобы он мог не пить в течение 6 дней? (13,2 кг)
8. 
   На сколько будет отличаться молекулярная масса сахарозы от суммарной массы 1 молекулы глюкозы и 1 фруктозы? (на 18 единиц)
9. 
   На сколько будет отличаться молекулярная масса 10 аминокислот и олигопептида, состоящего из 10 аминокислот? (на 162 единицы)

страница 1

Каждому человеку для нормальной жизнедеятельности необходима энергия, которую он может получать только из пищи. Регулирование массы и состава тела непосредственно связано с энергетическим обменом и балансом энергии. Физические законы сохранения массы и энергии в полной мере реализуются в человеке.

В здоровой пище на определенное число калорий должно содержаться необходимое количество незаменимых пищевых веществ – белков, жиров, углеводов, витаминов и минералов.

Главным принципом диетотерапии ожирения является снижение энергетической ценности (калорийности) пищи и достижение отрицательного энергетического баланса за счет уменьшения размера порций, объема питательных веществ, а также сокращения доли некоторых макронутриентов, преимущественно жиров и/или углеводов.

Для снижения веса используются различные варианты рационов с пониженной калорийностью: 1200 ккал, 1400 ккал, 1600 ккал и 1800 ккал.

Несмотря на снижение общей калорийности рацион худеющего должен включать в себя основные группы продуктов (хлебные изделия, блюда из мяса, птицы, рыбы, овощи, фрукты), чтобы обеспечить организм всем необходимым.

Что такое энерготраты?

Все люди разные, соответственно и потребности каждого в энергии, а также в белках, жирах и углеводах могут сильно различаться. Чем больше площадь поверхности тела, тем выше потребности в энергии. У детей, подростков, беременных и кормящих женщин энерготраты выше, так как энергия затрачивается на рост и построение новых тканей организма.

Для рационального питания необходимо соблюдения энергетического равновесия между потреблением и затратами. Общие суточные энерготраты складываются из энерготрат покоя, физической и умственной работы.

Расчет энерготрат покоя

Энерготраты покоя соответствуют суточной калорийности рациона, необходимой для безопасного и эффективного похудения. Для их расчета необходимо знать вес, рост, возраст и пол. Расчет энерготрат покоя по формуле Миффлина-Сан Жеора производится следующим образом.

• Для женщины: 9,99 * вес(кг) + 6.25 * рост (см) – 4,92 * возраст – 161
• Для мужчины: 9,99 * вес (кг) + 6.25 * рост (см) – 4,92 * возраст + 5

Например, мужчина 26 лет, рост 185 см, вес 100 кг, работник умственного труда.

Для того чтобы снизить вес, необходимо придерживаться рациона калорийностью 2031 ккал/сут.

С возрастом как, как известно, обменные процессы в организме замедляются. Поэтому чтобы похудеть мужчине тех же росто-весовых параметров, но уже в возрасте 60 лет потребуется 1861 ккал/сут.

Рассмотрим следующий пример: Женщина 23 года, 160 см, 86 кг

Для того чтобы снизить вес, необходимо придерживаться рациона 1584 ккал/сут. В возрасте 55 лет при тех же росто-весовых параметрах для того, чтобы похудеть, ей потребуется – 1424 ккал/сут.

Есть и другие способы расчета калорийности рациона для похудения. Вот вариант приведенной выше формулы.

1. Рассчитываем уровень метаболизма

• Женский уровень метаболизма = 655 + (9,6 x вес в кг.) + (1,8 x рос в см.) – (4,7 x возраст в годах)
• Мужской уровень метаболизма = 66 + (13,7 X вес тела) + (5 X рост в см) - (6,8 X возраст в годах)

2. Полученную цифру умножаем на коэффициент активности:

• Низкая активность (сидячий образ жизни) – 1,20
• Малая активность (1-3 раза в неделю легкие тренировки) – 1,38
• Средняя активность (1-5 раза в неделю умеренные тренировки) – 1,55
• Высокая активность (5-7 раза в неделю интенсивные тренировки) – 1,73

3. Из полученного результат следует вычесть примерно 20%, для того чтобы получить суточную норму, при которой организм начнет терять лишний вес. При этом диапазон калорийности можно немного варьировать - от –250 ккал до +100 ккал. То есть, если показатель 1500 ккал, то похудение будет происходить во время потребления от 1250 (нижний предел) до 1600 ккал в сутки (верхний предел).

Умственный труд и работа в офисе повышают потребности в энергии незначительно, поэтому категория населения, имеющая «сидячую» работу, чаще страдает избыточным весом и ожирением, чем те,чья профессия связана с физическим трудом.

Белки, жиры, углеводы (БЖУ)

Что касается соотношения б:ж:у, то не стоит впадать в крайности и полностью избегать жиров и углеводов или переходить на одни белки. В организме все компоненты пищи имеют свое назначение, главное соблюсти баланс.

Белки

Белки состоят из 20 различных аминокислот и для того чтобы получить их полный спектр, необходимо включать в рацион мясо, рыбу, птицу, молочные продукты, орехи и бобовые. При окислении 1 г белка в организме освобождается 4 ккал. Потребность в белке должна составлять 0,8-1 г на кг массы тела. Нежелателен как недостаток, так и избыток белка в рационе (более 2 г/кг).

Жиры

Жиры играют роль не только как источник энергии, но и как структурный компонент клеточных мембран и гормонов. При окислении 1 г жира в организме освобождается 9 ккал, что в 2,5 раза больше, чем при окислении 1 г белка или 1 г углеводов. Жировая составляющая рациона не должна превышать 30-33% от общей калорийности. В рационе должны присутствовать как растительные, так и животные жиры.

При сжигании жировых запасов в теле из 1 кг жира выделяется 7760 ккал!

Углеводы

Углеводная составляющая рациона обеспечивает организм энергией и составляет – 55-70% от общей калорийности рациона. При окислении 1 г углеводов в организме освобождается 4 ккал. Ежедневное потребление сахара не должно превышать 50 г в сутки. Следует отдавать предпочтение растительным продуктам, богатым пищевыми волокнами – овощи, фрукты и бобовые. Порции крупяных блюд во время снижения веса необходимо ограничить, так как несмотря на их пользу следует помнить и о достаточно высоком содержании калорий в зерновых.

Крепкий алкоголь не относят ни к белкам, ни к жирам и не к углеводам, НО окисление 1 г этилового спирта = 7 ккал! Поэтому во время похудения лучше исключить алкогольные напитки.

В заключение хочется сказать, что на массу тела можно влиять двумя основными способами: изменением калорийности пищи и физической активности. Необходимо знать свою норму потребления, только так можно управлять своим весом!