Řízení metabolismu. Bazální metabolismus minimální látková přeměna potřebná pro udržení života při tělesném i duševním klidu

Transkript

1 PŘEMĚNA LÁTEK A VÝŽIVA ČLOVĚKA METABOLISMUS (vzájemná přeměna látek a energie) tvoří děje: Katabolismus štěpení složitých organických látek na jednoduché, energie se uvolňuje, využíváno při rozkladu přijaté potravy Anabolismus tvorba složitějších látek z jednoduchých, energie se spotřebovává. Jde o syntetické děje zejména při růstu organismu, tvorbě látek vlastního těla Látkový metabolismus v heterotrofním organismu spočívá v těchto dějích: 1. přijaté živiny jsou zdrojem látek a energie, látky jsou v trávicím traktu štěpeny enzymy, poté vstřebány a rozvedeny krví k buňkám 2. z jednoduchých látek vznik stavebních součástí buněk a tkání, např. z aminokyselin vznikají bílkoviny, z glycerolu a mast. kyselin vznikají tuky, glukosa je měněna na zásobní glykogen 3. jdou vytvářeny látky biologického významu hormony, enzymy, krevní barvivo. 4. dochází k uvolňování energie z látek, ta je ukládána do makroergních vazeb nebo se mění na tělesné teplo 5. dochází k ukládání látek do zásoby (podkožní tuk, glykogen v játrech, svalech, srdci) 6. nepotřebné a odpadní látky jsou degradovány a vylučovány z těla vylučovací, krycí a dýchací soustavou Pro metabolismus živin (cukrů, tuků bílkovin) platí: - živiny se mohou navzájem přeměňovat (bílkoviny jsou nezastupitelné obsahují dusík, který žádná jiná živina neobsahuje) - všechny živiny jsou zdrojem energie - přeměny neprobíhají izolovaně (meziprodukty přeměny jedné živiny jsou důležité pro metabolismus jiných živin) - v období růstu převládají anabolické děje, v dospělosti je katabolismus a anabolismus v rovnováze, ve stáří se metabolismus snižuje a převládají katabolické děje Biologická oxidace je proces získávání energie štěpením substrátů (cukrů, mastných kyselin a aminokyselin) za přístupu kyslíku. Degradace látek je spojena s tzv. citrátovým (Krebsovým) cyklem. Vzniká CO2, vodík z látek se v dýchacím řetězci přenáší na kyslík z vzniku H2Oa uvolňuje se energie vázaná do makroergních vazeb ATP. Děj je označován jako buněčné dýchání. Dýchací řetězec je soubor reakci, je umístěn ve vnitřní membráně mitochondrií. Přenos elektronů a vodíku v dýchacím řetězci a dekarboxylaci v citrátovém cyklu katalyzují enzymy. Enzymy - bílkovinná povaha, součásti je nebílkovinná složka, tzv. koenzym, který není pevně vázán na bílkovinu (např. NADP přenos H + ) - jsou nutné pro dílčí metabolické reakce - dehydrogenasy odebírají elektrony ze substrátu - oxidasy předávají elektrony na kyslík (finální akceptor) tvoří H 2 O - reduktasy (jiný akceptor) Obr.: Dýchací řetězec v mitochondriích - aerobní dehydrogenasy (přenos elektronů ze substrátu na kyslík) tvoří H 2 O 2 1

2 Citrátový (Krebsův cyklus) umožňuje postupné odštěpení CO 2 z karboxylové skupiny (dekarboxylace) šestiuhlíkaté látky a odbourání monosacharidů, mastných kyselin, glycerolu a aminokyselin. Reakce probíhají v cytoplazmě. Řízení metabolismu 1. Hormonální prostřednictvím hormonů, jejichž sekreci řídí hypotalamo hypofyzární systém, hormony zajišťují souhru přeměn látek a činností různých tkán. Uplatňuje se při udržení stálého vnitřního prostředí. 2. Nervové prostřednictvím mediátorů (látky, která se uvolňují na nervových zakončeních neuronů). Bazální metabolismus minimální látková přeměna potřebná pro udržení života při tělesném i duševním klidu Přeměna jednotlivých živin a jejich vtah k výživě Sacharidy - Sacharidy jsou v organismu enzymaticky měněny obvykle na glukosu - Glukóza vstřebávána ze střev do krve ( koncentrace v krvi 5,5 mmol/l, po požití potravy se její hladina zvyšuje, je okamžitým a nejdůležitější zdrojem energie. - Štěpení glukosy na tříuhlíkatou látku nebo na CO 2 probíhá způsoby: 2

3 a) Anaerobní glykolýza bez přítomnosti kyslíku přes několik meziproduktů až na kyselinu mléčnou CH 3 CHOH COOH (C 6 2 C H 2 O + 2 ATP) b) Aerobní glykolýza za přítomnosti kyslíku (jde o biologickou oxidaci = buněčné dýchání = respirace) C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O + 38 ATP mwz0gbc0yug - Glukóza je jako zásobní látka ukládána ve formě glykogenu v játrech, kosterním svalstvu, v případě potřeby se glykogen přeměňuje zpět na glukózu (homeostáza) - podíl sacharidů v potravě %, jsou přijímány ve formě polysacharidů z brambor, rýže, kukuřice, pečiva - nestravitelné sacharidy (vláknina obsažená v zelenině, ovoci) podporují střevní peristaltiku, brání zácpě, snižují výskyt střevních nádorů, ischemické choroby srdeční (snižují hladinu cholesterolu v krvi) TUKY - stavební součást všech buněk (cytoplazma, membrány) - zásobní látka vydatný zdroj energie - v krevní plazmě je vždy určité stálé množství tuku, jsou vstřebávány do lymfy - neutrální tuky se štěpí na mastné kyseliny a glycerol, ten je zužitkován stejně jako glukóza - mastné kyseliny jsou postupně štěpeny na 2-uhlíkaté štěpy, ty vázané na acetylkoenzym A (zkratka acetyl-coa) vstupují do do Krebsova cyklu - nadbytečný tuk tvoří zásoby v buňkách tukové tkáně (podkožním vazivu, % tělesné hmotnosti) - tuky rozpouštějí vitamíny A, D, E, K a napomáhají jejich vstřebání - rostlinné tuky obsahují esenciální nenasycené mastné kyseliny (př. linolová, arachidonová - podíl tuků v potravě je %, nadměrný příjem zvláště živočišných tuků má vliv na vznik aterosklerózy v důsledku ukládaní těžkého cholesterolu v stěnách cév - zdrojem tuků je tučné maso, mléko, máslo, sádlo, oleje, špek, vajíčka, semena plodin. BÍLKOVINY - hlavní stavební součást všech buněk, součást krevní plamy a mezibuněčných hmot - látky z potravy jsou štěpeny v žaludku, dvanáctníku a tenkém střevě enzymy na aminokyseliny, které jsou vstřebávány do krve - v krvi je vždy určité množství aminokyselin, které pochází z potravy a z vlastních orgánových bílkovin - aminokyseliny jsou použity k tvorbě tělu vlastních buněčných bílkovin, k tvorbě enzymů, hormonů - mohou být zdrojem energie, při degradaci je prvotně odštěpena skupina -NH 2, která je vázána ve formě močoviny CO (NH 2 ) 2 a odstraněna z těla s močí, zbytek AK je štěpen na CO 2 a H 2 O (ornitinový cyklus) - z aminokyselin mohou vznikat přeměnou v játrech cukry, tuky - bílkoviny nejsou ukládány jako zásobní látka - denní příjem bílkovin 1 g na 1 kg tělesné hmotnosti (u dospívajících 4 g na 1 kg hmotnosti) odpovídá potřebě nepostradatelných esenciálních aminokyselin, které si lidský organismus nedokáže vyrobit) - živočišné bílkoviny jsou výživnější než rostlinné obsahují esenciální aminokyseliny - ostatní aminokyseliny organismus si je sám vytvoří (především ze sacharidů v játrech) - podíl v potravě 15%, zdrojem jsou nízkotučné mléčné výrobky, přednostně bílé libové maso, vajíčka, luštěniny 3

4 Další látky obsažené v potravě Minerální látky Voda - nejsou zdrojem energie, udržují homeostázu - jsou nezbytné jako součást buněk, tělních tekutin, oporné soustavy, krevního barviva - jsou ve stopovém množství potřebné pro funkci enzymů, či některých orgánů - je rozpouštědlo, tvoří prostředí, ve kterém probíhají všechny biochemické reakce organismu - podílí se na udržení stálého ph vnitřního prostředí - zdroj H, O - denní příjem 2-3 l (1,5 l v tekutinách, ostatní potrava obsahuje až 1 l vody) v závislosti na okolní teplotě a pocení Vitamíny - nejsou zdrojem energie, tělo si je ve většině případů nedokáže vyrobit - jsou oddělitelnou složkou některých enzymů (koenzymy) - nezbytné pro řádnou funkci některých orgánů - hypovitaminóza onemocnění způsobená nedostatkem vitamínů - hypervitaminóza onemocnění způsobená nadbytkem vitamínů (zejména rozpustných v tucích) - avitaminóza úplný nedostatek některého vitamínu Doporučená literatura: MAREČEK, Aleš; HONZA, Jaroslav. CHEMIE pro čtyřletá gymnázia: 3. díl. 1. vydání, reprint Olomouc: NAKLADATELSTVÍ OLOMOUC, s.r.o., s. ISBN JELÍNEK, Jan, ZICHÁČEK, Vladimír a kol: Biologie pro gymnázia. 9. vydání., Olomouc: Nakladatelství Olomouc, s.r.o., ISBN: Zdroje obrázků: FVASCONCELLOS. wikimedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: E2%80%94Etc4.svg/648px-Mitochondrial_electron_transport_chain%E2%80%94Etc4.svg.png DOSTÁL. wikimedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: DOSTÁL. wikimedia [online]. [cit ]. Dostupný na WWW: 4px-Citric_acid_cycle_with_aconitate_2_cs.svg.png 4

5 Příloha: Pracovní list: Metabolismus a výživa člověka Odpovězte na otázky, doplňte text nebo splňte pokyn: Otázka Vzorec, prvek ODPOVĚĎ Definujte, co je metabolismus. Pojmenujte 2 základní děje, při kterých jsou látky syntetizovány nebo štěpeny na menší části. Napište, co vzniká při anabolických dějích z : a) AK b) z glycerolu a mast. kyselin c) z desetitisíců jednotek glukosy. Napište vzorec kyseliny pyrohroznové. Napište vzorec kyseliny citrónové. Napište vzorec kyseliny mléčné. Napište rovnici buněčného dýchání. Za jakých podmínek probíhá mléčné kvašení? Popište vstřebávání a přeměny aminokyselin v játrech. Popište vstřebávání a přeměny sacharidů v játrech. Popište vstřebávání a přeměny tuků v játrech. Jaká je úloha jater při vzájemní přeměně látek? Z čeho vzniká močovina, jaký má vzorec? a) b) c) Co je to makroergní vazba? Jaká je stavba ATP, napište vzorec. Co to je heterocyklická sloučenina? Uveďte 2 příklady. Jakou funkci povahu mají biokatalyzátory, jakým jiným pojmem je označujeme? 5

6 Vyjmenujte enzymy štěpící látky a) v trávící soustavě: b) a) Cukry b) Bílkoviny c) Tuky c) Co je to koenzym? Uveďte 2 názvy koenzymů. Co to je heterocyklická sloučenina? Které látky slouží v těle jako látky zásobní? Kde jsou uloženy? Popište cholesterol po stránce chemické a jeho funkci v těle Co to jsou civilizační choroby, jaký mají vztah k výživě? Jaká je role vitamínu C v organismu? Je známá avitaminóza či hypervitaminóza u této látky? Které esenciální látky musíme získávat z potravy, protože je náš organismus nedokáže účinně vytvořit? 6

7 Příloha: Téma METABOLISMUS povinné vzorce, pojmy, rovnice Látková přeměna Kabolismus Anabolické děje Buněčné dýchání (rovnice) Anaerobní glykolýza Pyruát (resp. kyselina pyrohroznová, vzorec) Kyselina mléčná (laktát) Citrát (kys. citonová), racionální vzorec Acetylkoenzym A Glykogen Vláknina Glycerol Cholesterol Vyšší mastná kyselina Esenciální kyseliny, aminikyseliny Heterocyklická sloučenina Adenin Pentosa (ribosa) ATP Hypovitaminóza a hypervitaminóza Avitaminóza (kurděje, paradentóza) Vitamín C Vitamíny rozpustné v tucích Poživatiny obsahující vitamíny rozpustné ve vodě 7