الدور الفسيولوجي وهيكل البروتينات. وظيفة البروتينات في الجسم. احتياطي أو غذائي

الدهون

السناجب

يتمثل الدور الفسيولوجي للبروتينات المستهلكة مع الطعام في أنها العنصر الرئيسي في عملية التمثيل الغذائي للبلاستيك في الجسم ، كونها مصدرًا "لمواد البناء". يتم تقسيم البروتينات التي يتم الحصول عليها من الطعام إلى عناصرها الهيكلية - الأحماض الأمينية. لا يمكن استبدال الأطعمة التي تحتوي على بروتينات بأطعمة تحتوي على دهون وكربوهيدرات. يمكن تصنيع بعض الأحماض الأمينية التي تشكل جزيئات البروتين في الجسم. هذه هي ما يسمى ب الأحماض الأمينية غير الأساسية... الجزء الآخر ( الأحماض الأمينية الأساسية) لا يمكن تصنيعه ، لذلك يجب تناوله مع الطعام. المصادر الرئيسية للبروتينات للإنسان هي: اللحوم والبيض والأسماك والفول والبازلاء والفول.

على عكس الكربوهيدرات والدهون ، لا يقوم الجسم بتجميع البروتينات وتخزينها. إذا تم تزويد المزيد منهم بالطعام أكثر مما هو ضروري لتلبية الاحتياجات الحالية ، فإن منتجات التحلل المائي (الأحماض الأمينية) تخضع لتغيرات كيميائية حيوية ويتم تضمينها في التفاعلات الأيضية. جزء من الأحماض الأمينية ، لا يستخدم كعناصر هيكلية ومادة نشطة ، يتم إبطاله ، ويتم تحويل متواليات الكربون المتبقية وإدراجها في تفاعلات التمثيل الغذائي للكربوهيدرات. يُفرز النيتروجين المنفصل من الجسم في البول على شكل يوريا.

الدهون جزء مهم من النظام الغذائي. هم جزء من العديد من المنتجات الغذائية: اللحوم والأسماك والحليب. وتتكون منتجات مثل شحم الخنزير والزبدة بالكامل تقريبًا من الدهون. عادة ، تختلف الدهون النباتية عن الدهون الحيوانية من حيث أنها تحتوي على المزيد من الأحماض الدهنية غير المشبعة.

أثناء التحلل المائي في الجسم ، يتم تكسير الدهون (الجليسريدات) إلى جلسرين وأحماض دهنية ، بعضها لا يمكن تعويضه ، حيث لا يمكن تصنيعها في جسم الإنسان (على سبيل المثال ، بعض الأحماض غير المشبعة - اللينوليك واللينولينيك).

مثل العناصر الغذائية الأخرى ، تشارك الدهون في بلاستيكو طاقةتبادل. يؤدي تأكسدها إلى إطلاق طاقة أكثر بكثير من أكسدة البروتينات والكربوهيدرات. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للدهون جمعفي الجسم ، مما يشكل مستودعًا عالميًا للمواد ذات القيمة العالية. يمكن أن تتحول الكربوهيدرات الزائدة وجزء من البروتينات التي تدخل الجسم إلى دهون ، مما يؤدي إلى نمو رواسبها. إذا لزم الأمر ، يمكن تحويل الدهون المخزنة بهذه الطريقة إلى جليكوجين واستخدامها في تفاعلات التمثيل الغذائي للكربوهيدرات.

الغذاء النباتي - الفواكه والخضروات والحبوب - هو المصدر الرئيسي للكربوهيدرات للإنسان ، وأهمها عديد السكاريد نشاء.

الكربوهيدرات - المصدر الرئيسي للطاقةفي الجسم ، نظرًا لأن تكسيرها يمكن الوصول إليه أكثر من تكسير الدهون ، على الرغم من أن تكسير الكربوهيدرات يؤدي إلى إطلاق سعرات حرارية أقل من تحلل نفس كميات الدهون. يمكن تخزين الكربوهيدرات بكميات صغيرة في كبدو عضلاتكما الجليكوجين.يمكن تضمين منتجات تكسير البروتينات والدهون (الأحماض الأمينية والأحماض الدهنية) في عملية التمثيل الغذائي للكربوهيدرات.

لم تجد ما كنت تبحث عنه؟ استخدم البحث:

أفضل الأقوال: إذا انجرفت إليك فتاة ، فسوف تنمو ذيولك ، وإذا درست ، ستنمو القرون 9502 - | 7518 - أو قراءة الكل ...

اقرأ أيضا:

ب) وراثي. تعتبر اضطرابات التمثيل الغذائي للفينيل ألانين أكثر شيوعًا. عادة ، يتم تحويل FEN إلى TIR
أغسطس. في الليل دفنوا أنفسهم في الأرض على مقربة من الألمان. نجلس في الحفر. لا يمكنك الخروج والنهوض - سوف يقتلك. يبدو أن الرياح مصنوعة من الحطام. لإبقائك مشغولا
المسؤولية الإدارية. مهام التشريع المتعلق بالجرائم الإدارية هي حماية الفرد ، وحماية حقوق الإنسان والحقوق والحريات المدنية ، وحماية صحة المواطنين ،

عدد المحاضرة 3

الموضوع: الأهمية الفسيولوجية للبروتينات والأحماض الأمينية في تغذية الإنسان.

1 ـ أهم مجموعات الببتيدات ودورها الفسيولوجي.

2 خصائص بروتينات الخامات الغذائية.

3 أنواع جديدة من الأطعمة البروتينية.

4 الخصائص الوظيفية للبروتينات.

1 ـ أهم مجموعات الببتيدات ودورها الفسيولوجي.

الببتيدات عبارة عن أوليغومرات تتكون من بقايا الأحماض الأمينية. لها وزن جزيئي منخفض (يتراوح محتوى بقايا الأحماض الأمينية من عدة قطع إلى عدة مئات).

في الجسم ، تتشكل الببتيدات إما أثناء تخليق الأحماض الأمينية ، أو أثناء التحلل المائي (انقسام) جزيئات البروتين.

اليوم ، تم تحديد الأهمية الفسيولوجية والدور الوظيفي لمجموعات الببتيدات الأكثر شيوعًا ، والتي تعتمد عليها صحة الإنسان والخصائص الحسية والصحية للمنتجات الغذائية.

الببتيدات العازلة.في عضلات الحيوانات والبشر ، تم العثور على الببتيدات التي تؤدي وظائف عازلة ، أي الحفاظ على مستوى ثابت لدرجة الحموضة.

هرمون الببتيدات... الهرمونات - مواد ذات طبيعة عضوية ، تنتجها خلايا الغدد ، تنظم نشاط الأعضاء الفردية والغدد والجسم ككل: تقليل العضلات الملساء في الجسم وإفراز الغدد الثديية للحليب ، وتنظيم نشاط الغدة الدرقية ، نشاط نمو الجسم ، تكوين أصباغ تحدد لون العينين ، الجلد ، الشعر ...

نيوروببتيد.هذه مجموعتان من الببتيدات ( الإندورفين و إنكيفالين ) الموجودة في دماغ الإنسان والحيوان. فهي تحدد ردود أفعال السلوك (الخوف ، الخوف) ، وتؤثر على عمليات الحفظ ، والتعلم ، وتنظيم النوم ، وتخفيف الألم.

الببتيدات النشطة في الأوعيةنتيجة لذلك ، يتم تصنيعها من البروتينات الغذائية ، ولها تأثير على توتر الأوعية الدموية.

السموم الببتيديةهي مجموعة من السموم التي تنتجها الكائنات الحية في العالم ، والفطر السام ، والنحل ، والثعابين ، ورخويات البحر والعقارب. هم غير مرغوب فيه لصناعة المواد الغذائية. يتمثل الخطر الأكبر في سموم الكائنات الحية الدقيقة (Staphylococcus aureus ، وبكتيريا التسمم الغذائي ، والسالمونيلا) ، بما في ذلك الفطريات التي تتطور في المواد الخام والمنتجات شبه المصنعة والمنتجات الغذائية الجاهزة.

الببتيدات المضادات الحيوية... يستخدم ممثلو هذه المجموعة من الببتيدات من أصل جرثومي أو فطري في مكافحة الأمراض المعدية التي تسببها المكورات العقدية والمكورات الرئوية والمكورات العنقودية والكائنات الحية الدقيقة الأخرى.

نكهة الببتيدات- أولاً وقبل كل شيء ، هذه مركبات لها طعم حلو أو مرير. تتشكل الببتيدات المرة في الجبن الشابة غير الناضجة والإنزيمية. الببتيدات الحلوة ( الأسبارتام ) كبديل للسكر.

الببتيدات الواقيةأداء وظائف الحماية ، مضادات الأكسدة في المقام الأول.

2 خصائص بروتينات الخامات الغذائية.

تسمى الببتيدات التي يزيد وزنها الجزيئي عن 5000 دا وتؤدي وظيفة بيولوجية معينة بروتينات.

تعتمد الخصائص الوظيفية للبروتينات على تسلسل الأحماض الأمينية في سلسلة البولي ببتيد (ما يسمى بالبنية الأولية) ، وكذلك على التركيب المكاني لسلسلة البولي ببتيد (اعتمادًا على الهياكل الثانوية والثالثية والرباعية).

تتميز المنتجات الغذائية المختلفة بمحتواها النوعي والكمي من البروتين.

في الحبوب محتوى البروتين الكلي هو 10-20٪. عند تحليل تركيبة الأحماض الأمينية للبروتينات الكلية للحبوب المختلفة ، تجدر الإشارة إلى أن جميعها ، باستثناء الشوفان ، فقيرة في اللايسين (2.2 ÷ 3.8٪). تتميز بروتينات القمح والذرة الرفيعة والشعير والجاودار بكميات صغيرة نسبيًا من المثيونين والسيستين (1.6 ÷ 1.7 مجم / 100 جرام بروتين). الأكثر توازناً من حيث تكوين الأحماض الأمينية هو الشوفان والجاودار والأرز.

في البقوليات (فول الصويا والبازلاء والفول والبيقية) محتوى البروتين الكلي مرتفع ويصل إلى 20 40٪. يستخدم فول الصويا على نطاق واسع. معدله قريب من واحد من كل خمسة أحماض أمينية ، لكن فول الصويا يحتوي على كمية غير كافية من التربتوفان والفينيل ألانين والتيروزين وهو منخفض جدًا في الميثيونين.

في البذور الزيتية(عباد الشمس ، القطن ، بذور اللفت ، الكتان ، زيت الخروع ، الكزبرة) محتوى البروتين الكلي هو 14 37٪. في الوقت نفسه ، فإن معدل الأحماض الأمينية للبروتينات في جميع البذور الزيتية (إلى حد أقل القطن) مرتفع بما يكفي حتى للحد من الأحماض. تحدد هذه الحقيقة جدوى الحصول على أشكال مركزة من البروتين من البذور الزيتية وإنشاء أشكال جديدة من البروتين الغذائي على أساسها.

محتوى منخفض نسبيًا من المواد النيتروجينية في البطاطس(حوالي 2٪)، خضروات(1 ÷ 2٪) و الفاكهة(0.4 ÷ 1.0٪) تشير إلى الدور الضئيل لهذه الأنواع من المواد النباتية الصالحة للأكل في تزويد الغذاء بالبروتين.

لحم ، حليبوتحتوي المنتجات التي يتم الحصول عليها منها على بروتينات ضرورية للجسم ، ومتوازنة بشكل إيجابي وجيدة الامتصاص (بينما يكون معدل امتصاص الحليب وتوازنه أعلى من معدل امتصاص اللحوم). يتراوح محتوى البروتين في منتجات اللحوم من 11 إلى 22٪. يتراوح محتوى البروتين في الحليب من 2.9 إلى 3.5٪.

3 أنواع جديدة من الأطعمة البروتينية.

اليوم ، في مجتمع ينمو باستمرار وموارد محدودة ، يواجه الشخص الحاجة إلى إنشاء منتجات غذائية حديثة لها خصائص وظيفية وتفي بمتطلبات علم التغذية الصحية.

الأشكال الجديدة من الأطعمة البروتينية هي منتجات غذائية يتم الحصول عليها على أساس أجزاء بروتين مختلفة من المواد الخام الغذائية باستخدام طرق معالجة مثبتة علميًا ، ولها تركيبة كيميائية معينة وهيكل وخصائص.

مصادر البروتين النباتي المختلفة معروفة على نطاق واسع: البقوليات والحبوب والحبوب والمنتجات الثانوية لمعالجتها والبذور الزيتية ؛ الخضار والبطيخ ، كتلة نباتية من النباتات.

في الوقت نفسه ، يتم استخدام فول الصويا والقمح بشكل أساسي لإنتاج منتجات البروتين.

تنقسم منتجات معالجة بروتينات الصويا إلى ثلاث مجموعات ، تختلف في محتوى البروتين: يتم الحصول على الدقيق والحبوب بالطحن ، وتحتوي على 40 45٪ من البروتين من الكتلة الإجمالية للمنتج ؛ يتم الحصول على مركزات الصويا عن طريق إزالة المكونات القابلة للذوبان في الماء ؛ وتحتوي على 65 70٪ بروتين ؛ يتم الحصول على عزلات الصويا عن طريق استخلاص البروتين وتحتوي على 90٪ بروتين على الأقل.

الحصول على فول الصويا محكم الأطعمة البروتينية، حيث يتم استخدام بروتينات الصويا ، على سبيل المثال ، بدلاً من بروتينات اللحوم. تسمى بروتينات الصويا المتحللة تم التعديل... يتم استخدامها كمضافات غذائية وظيفية ومنكهة.

اليوم ، ينتج فول الصويا أيضًا حليب الصويا وصلصة الصويا والتوفو (خثارة الفول) ومنتجات غذائية أخرى.

يتم الحصول على جلوتين القمح الجاف الذي يحتوي على نسبة بروتين 75 80٪ من القمح أو دقيق القمح بطريقة استخلاص الماء.

في الوقت نفسه ، فإن وجود الحد من الأحماض الأمينية في البروتينات النباتية يحدد دونيتها. المخرج هنا هو الاستخدام المشترك لبروتينات مختلفة ، مما يوفر تأثير إثراء متبادل. إذا تم تحقيق زيادة في معدل الأحماض الأمينية لكل حمض أميني أساسي مقيد في نفس الوقت مقارنة بالاستخدام الفردي للبروتينات الأصلية ، فعندئذٍ يتحدث المرء عن تأثير التخصيب البسيط، إذا تجاوز معدل الأحماض الأمينية لكل حمض أميني بعد الخلط 1.0 ، فعندئذ يكون تأثير التخصيب الحقيقي... يوفر استخدام مثل هذه المجمعات البروتينية المتوازنة زيادة في قابلية هضم البروتينات النباتية بنسبة تصل إلى 80 100٪.

4 الخصائص الوظيفية للبروتينات.

تُستخدم البروتينات ومركزات البروتين على نطاق واسع في إنتاج الغذاء نظرًا لخصائصها الوظيفية الفريدة المتأصلة ، والتي تُفهم على أنها خصائص فيزيائية كيميائية تحدد سلوك البروتينات أثناء المعالجة في المنتجات الغذائية وتوفر هيكلًا معينًا وخصائص تكنولوجية واستهلاكية للمنتج النهائي.

تشمل أهم الخصائص الوظيفية للبروتينات القابلية للذوبان ، والقدرة على ربط الماء والدهون ، والقدرة على تثبيت الأنظمة المشتتة (المستحلبات ، والرغاوي ، والمعلقات) ، وتشكيل المواد الهلامية.

الذوبان- هذا هو المؤشر الأساسي لتقييم الخصائص الوظيفية للبروتينات ، والتي تتميز بكمية البروتين التي تمر في المحلول. تعتمد القابلية للذوبان بشكل كبير على وجود التفاعلات غير التساهمية: روابط كارهة للماء والكهرباء الساكنة والهيدروجين. تتفاعل البروتينات ذات الكراهية العالية للماء بشكل جيد مع الدهون ، وتتفاعل بشكل جيد مع الماء. نظرًا لأن البروتينات من نفس النوع لها نفس الشحنة ، فإنها تتنافر ، مما يساهم في قابليتها للذوبان. وفقًا لذلك ، في الحالة الكهربية المتساوية ، عندما تكون الشحنة الكلية لجزيء البروتين صفراً ، وتكون درجة التفكك ضئيلة ، يكون للبروتين قابلية ذوبان منخفضة ويمكنه حتى التخثر.

ملزمة الماءتتميز القدرة بامتصاص الماء بمشاركة بقايا الأحماض الأمينية المحبة للماء ، ربط الدهون- امتصاص الدهون بسبب المخلفات الكارهة للماء. في المتوسط ، يمكن لـ 1 غرام من البروتين أن يربط ويحتفظ بـ 2-4 غرام من الماء أو الدهون على سطحه.

استحلاب الدهونو الرغوةتُستخدم قدرة البروتينات على نطاق واسع في إنتاج مستحلبات الدهون والرغاوي ، أي ، أنظمة غير متجانسة ، ماء - زيت ، ماء - غاز. نظرًا لوجود المناطق المحبة للماء والطارئة للماء في جزيئات البروتين ، فإنها تتفاعل ليس فقط مع الماء ، ولكن أيضًا مع الزيت والهواء ، وتعمل كغلاف في الواجهة بين وسيطين ، وتساهم في توزيعها في بعضها البعض ، أي ، إنشاء أنظمة مستقرة.

التبلورتتميز خواص البروتينات بقدرة محلولها الغروي من حالة مشتتة حرة على الانتقال إلى حالة تشتت مرتبط بتكوين أنظمة لها خصائص المواد الصلبة.

مرونة فيسكوتعتمد خصائص البروتينات على طبيعتها (كروية أو ليفية) ، بالإضافة إلى وجود مجموعات وظيفية تربط جزيئات البروتين ببعضها البعض أو بالمذيب.

البروتينات والدهون والكربوهيدرات والفيتامينات هي العناصر الغذائية الرئيسية في النظام الغذائي للإنسان. المغذيات هي مركبات كيميائية أو عناصر فردية يحتاجها الجسم لتطوره البيولوجي ، للسير الطبيعي لجميع العمليات الحيوية.

البروتينات هي مركبات نيتروجينية ذات وزن جزيئي مرتفع ، وهي الجزء الرئيسي والأساسي لجميع الكائنات الحية. تشارك المواد البروتينية في جميع العمليات الحيوية. على سبيل المثال ، يتم توفير التمثيل الغذائي عن طريق الإنزيمات ذات الصلة بالبروتين في الطبيعة. البروتينات هي أيضًا هياكل مقلصة ضرورية لتحقيق وظيفة انقباض العضلات - الأكتوموسين ؛ أنسجة الجسم الداعمة - كولاجين العظام والغضاريف والأوتار. أنسجة غلافية للجسم - الجلد والأظافر والشعر.

وفقًا لتكوينها ، تنقسم البروتينات إلى: البروتينات البسيطة (أثناء التحلل المائي فقط تتكون الأحماض الأمينية والأمونيا) والمعقدة - البروتينات (أثناء التحلل المائي ، تتشكل أيضًا المواد غير البروتينية - الجلوكوز ، الدهون ، الأصباغ ، إلخ).

من بين العناصر الغذائية العديدة ، تلعب البروتينات الدور الأكثر أهمية. تعمل كمصدر للأحماض الأمينية الأساسية وما يسمى بالنيتروجين غير المحدد المطلوب لتخليق البروتين.

يحدد مستوى إمداد البروتين إلى حد كبير الحالة الصحية والنمو البدني والأداء البدني والأطفال الصغار - والنمو العقلي. إن كفاية البروتين في النظام الغذائي وجودته العالية يجعل من الممكن تهيئة الظروف المثلى للبيئة الداخلية للجسم ، والتي تعد ضرورية للنمو والتطور والنشاط البشري الطبيعي والأداء. تحت تأثير نقص البروتين ، يمكن أن تتطور الحالات المرضية مثل الوذمة والسمنة في الكبد ؛ انتهاك الحالة الوظيفية لأعضاء الإفراز الداخلي ، وخاصة الغدد التناسلية والغدد الكظرية والغدة النخامية ؛ انتهاك نشاط المنعكس المشروط وعمليات التثبيط الداخلي ؛ انخفاض المناعة الحثل الهضمي. تتكون البروتينات من الكربون والأكسجين والهيدروجين والفوسفور والكبريت والنيتروجين ، وهي جزء من الأحماض الأمينية - المكونات الهيكلية الرئيسية للبروتين. تختلف البروتينات في مستوى الأحماض الأمينية وتسلسل ارتباطها. فرّق بين البروتينات الحيوانية والنباتية.

على عكس الدهون والكربوهيدرات ، تحتوي البروتينات ، بالإضافة إلى الكربون ، والهيدروجين والأكسجين ، على النيتروجين - 16٪. لذلك ، يطلق عليهم المواد الغذائية المحتوية على النيتروجين. يحتاج جسم الحيوان إلى البروتينات في صورة جاهزة ، حيث لا يمكنه تصنيعها ، مثل النباتات ، من المواد غير العضوية للتربة والهواء. تعمل المواد الغذائية من أصل حيواني ونباتي كمصدر للبروتين للإنسان. البروتينات ضرورية في المقام الأول كمادة بلاستيكية ، وهذه هي وظيفتها الرئيسية: فهي تشكل 45٪ من الجزء الصلب المتبقي من الجسم.

البروتينات هي أيضًا جزء من الهرمونات وكريات الدم الحمراء وبعض الأجسام المضادة ذات التفاعل العالي.

في عملية النشاط الحيوي ، هناك شيخوخة مستمرة وموت الهياكل الخلوية الفردية ، وتعمل البروتينات الغذائية كمواد بناء لاستعادتها. تعطي أكسدة 1 جرام من البروتين في الجسم 4.1 كيلو كالوري من الطاقة. هذه هي وظيفتها النشطة. البروتين له أهمية كبيرة للنشاط العصبي البشري العالي. يحسن محتوى البروتين الطبيعي في الطعام الوظيفة التنظيمية للقشرة الدماغية ، ويزيد من نبرة الجهاز العصبي المركزي.

مع نقص البروتين في النظام الغذائي ، يحدث عدد من التغييرات المرضية: يتباطأ نمو الجسم وتطوره ، ويقل الوزن ؛ تعطل تكوين الهرمونات. تقل فعالية ومقاومة الجسم للعدوى والتسمم. تعتمد القيمة الغذائية للبروتينات الغذائية بشكل أساسي على تكوين الأحماض الأمينية واكتمال استخدامها في الجسم. هناك 22 نوعًا من الأحماض الأمينية المعروفة ، ولكل منها معنى خاص. يؤدي عدم وجود أي منها أو عدم وجودها إلى تعطيل بعض وظائف الجسم (النمو ، تكون الدم ، الوزن ، تخليق البروتين ، إلخ). الأحماض الأمينية التالية ذات قيمة خاصة: ليسين ، هيستيدين ، تريبتوفان ، فينيل ألانين ، ليسين ، آيزولوسين ، ثريونين ، ميثيونين ، فالين. بالنسبة للأطفال الصغار ، يعتبر الهيستيدين ضروريًا.

لا يمكن تصنيع بعض الأحماض الأمينية في الجسم واستبدالها بأخرى. يطلق عليهم لا غنى عنه. اعتمادًا على محتوى الأحماض الأمينية غير الأساسية والتي لا يمكن الاستغناء عنها ، يتم تقسيم البروتينات الغذائية إلى بروتينات كاملة ، يكون تكوين الأحماض الأمينية فيها قريبًا من تكوين الأحماض الأمينية لبروتينات جسم الإنسان وتحتوي على جميع الأحماض الأمينية الأساسية بكميات كافية ، و إلى تلك الناقصة ، والتي تفتقر إلى واحد أو أكثر من الأحماض الأمينية الأساسية. البروتينات الأكثر اكتمالا من أصل حيواني ، وخاصة بروتينات صفار بيض الدجاج واللحوم والأسماك. من البروتينات النباتية ، لبروتينات الصويا قيمة بيولوجية عالية ، وبدرجة أقل إلى حد ما ، الفاصوليا والبطاطس والأرز. توجد البروتينات المعيبة في البازلاء والخبز والذرة وبعض الأطعمة النباتية الأخرى.

المعايير الفسيولوجية والصحية لمتطلبات البروتين. تعتمد هذه المعايير على الحد الأدنى من البروتين القادر على الحفاظ على توازن النيتروجين في جسم الإنسان ، أي كمية النيتروجين التي تدخل الجسم مع البروتينات الغذائية تساوي كمية النيتروجين التي تفرز منه في البول يوميًا.

يجب أن يضمن المدخول اليومي من البروتين الغذائي تمامًا توازن النيتروجين في الجسم مع الإرضاء الكامل لاحتياجات الجسم من الطاقة ، وضمان حرمة بروتينات الجسم ، والحفاظ على الأداء العالي للجسم ومقاومته للعوامل البيئية غير المواتية. لا يتم تخزين البروتينات ، على عكس الدهون والكربوهيدرات ، في الجسم بشكل احتياطي ويجب إدخالها يوميًا مع الطعام بكميات كافية.

يعتمد تناول البروتين الفسيولوجي اليومي على العمر والجنس والنشاط المهني. على سبيل المثال ، بالنسبة للرجال هو 96-132 جم ، للنساء - 82-92 جم.هذه هي المعايير لسكان المدن الكبيرة. بالنسبة لسكان المدن والقرى الصغيرة الذين يقومون بأعمال بدنية ثقيلة ، يزداد تناول البروتين اليومي بمقدار 6 جم. لا تؤثر شدة النشاط العضلي على التمثيل الغذائي للنيتروجين ، ولكن من الضروري ضمان التطور الكافي للجهاز العضلي لمثل هذه الأشكال من الجسم. العمل والمحافظة على كفاءته العالية.

يحتاج الشخص البالغ الذي يعيش في ظروف معيشية عادية ، مع العمل الخفيف ، إلى متوسط 1.3 - 1.4 غرام من البروتين لكل 1 كيلوغرام من وزن الجسم في اليوم ، وفي العمل البدني - 1.5 غرام أو أكثر (حسب شدة العمل).

في النظام الغذائي اليومي للرياضيين يجب أن تكون كمية البروتين 15-17٪ أو 1.6-2.2 جم لكل 1 كجم من وزن الجسم.

يجب أن تحتل البروتينات ذات الأصل الحيواني في النظام الغذائي اليومي للبالغين 40-50٪ من إجمالي كمية البروتينات المستهلكة ، الرياضيون - 50-60 ، الأطفال - 60-80٪. الاستهلاك المفرط للبروتينات ضار بالجسم ، حيث يتم إعاقة عمليات الهضم وإفراز منتجات التسوس (الأمونيا واليوريا) عبر الكلى.

البروتينات هي أيضًا جزء من الهرمونات وكريات الدم الحمراء وبعض الأجسام المضادة ذات التفاعل العالي.

في النظام الغذائي اليومي للرياضيين يجب أن تكون كمية البروتين 15-17٪ أو 1.6-2.2 جم لكل 1 كجم من وزن الجسم.

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http://www.allbest.ru/

مقدمة

القسم 1. الدور الفسيولوجي للبروتين

1.1 الوظيفة الهيكلية للبروتينات

1.2 التمثيل الغذائي للبروتين في جسم الإنسان

1.3 توازن النيتروجين

القسم 2. التمثيل الغذائي للبروتين في حالات مختلفة من الجسم

2.1 استقلاب البروتين أثناء نشاط العضلات

2.2 اضطراب استقلاب الأحماض الأمينية

مقدمة

البروتينات هي أهم عنصر في التغذية. البروتينات هي أساس العناصر الهيكلية للخلايا والأنسجة. ترتبط المظاهر الرئيسية للحياة بالبروتينات: التمثيل الغذائي ، وتقلص العضلات ، وتهيج الأعصاب ، والقدرة على النمو والتكاثر والتفكير. من خلال ربط كميات كبيرة من الماء ، تشكل البروتينات هياكل غروانية كثيفة تحدد تكوين الجسم. بالإضافة إلى البروتينات الهيكلية ، تشتمل المواد البروتينية على الهيموجلوبين - ناقل للأكسجين في الدم ، والإنزيمات - أهم مسرعات التفاعلات الكيميائية الحيوية ، وبعض الهرمونات ، والبروتينات النووية - تحديد اتجاه تخليق البروتين في الجسم ، وهي ناقلات للخصائص الوراثية.

يتكون البروتين الكامل من 20 من الأحماض الأمينية ، والتي يمكن أن يؤدي دمجها في جزيئات البروتين إلى تنوعها الهائل. المصدر الوحيد لتكوين البروتين في الجسم هو الأحماض الأمينية لبروتينات الطعام. يتم الحكم على قيمة إمداد الجسم بالبروتين من خلال مؤشرات توازن النيتروجين.

البروتينات هي المصدر الوحيد للنيتروجين الذي يمتصه الجسم. مع الأخذ في الاعتبار كمية النيتروجين التي يتم توفيرها مع الطعام والتي يتم إطلاقها من الجسم ، يمكن للمرء أن يحكم على رفاهية أو انتهاك التمثيل الغذائي للبروتين. في جسم البالغين الأصحاء ، يتم ملاحظة توازن النيتروجين ، وهذا عندما تكون كمية النيتروجين المقدمة مع الطعام "مساوية لكمية النيتروجين التي تفرز من الجسم. وفي الأطفال ، يتميز توازن النيتروجين بتراكم البروتينات في الجسم وفي نفس الوقت فإن كمية النيتروجين التي يتم توفيرها مع الطعام تفوق بشكل كبير إفرازها مع نواتج التسوس ، وفي هذه الحالة يكون هناك توازن نيتروجين إيجابي ويلاحظ وجود توازن نيتروجين إيجابي في جسم طفل وفتى وفتاة.

في الأشخاص الذين يتلقون كمية غير كافية من البروتين من الطعام أو الأشخاص المصابين بأمراض خطيرة والذين يتم امتصاص البروتين في أجسامهم بشكل سيئ ، هناك فقدان للنيتروجين ، أي توازن نيتروجين سلبي. بالنسبة للبالغين ، يكون الحد الأدنى للمعدل هو 40-50 جم من البروتين يوميًا. إذا لم يكن العمل مرتبطًا بعمل بدني مكثف ، فإن جسم الشخص البالغ يحتاج في المتوسط إلى حوالي 1-1.2 جم من البروتين لكل 1 كجم من وزن الجسم مع الطعام. هذا يعني أن الشخص الذي يزن 70-75 كجم يجب أن يحصل على 70 إلى 90 جرامًا من البروتين يوميًا. مع زيادة كثافة العمل البدني ، تزداد أيضًا احتياجات الجسم من البروتين.

تعتمد القيمة الغذائية لأنواع مختلفة من البروتينات على تكوين الأحماض الأمينية. 8 فقط لديهم بروتين كامل يتكون من 20 حمضًا أمينيًا ، والتي لا غنى عنها في النظام الغذائي للبالغين (وواحد آخر لطفل صغير). - لا يتم تصنيع الأحماض الأمينية الأساسية في الجسم ويجب بالضرورة أن تدخل الجسم بكميات معينة مع الطعام. وفقًا لمفهوم النظام الغذائي المتوازن ، يمكن تسمية القيم التالية ، مع تحديد الحد الأدنى من المتطلبات لكل من الأحماض الأمينية الأساسية لجسم الشخص البالغ ونسبها المثلى لضمان استخدام البروتين.

إذا كان أي من الأحماض الأمينية في بروتينات الطعام أقل ، فلن يتم تصنيعه ، ولكن لا يمكن للجسم الاستفادة من الأحماض الأمينية الأخرى بشكل كامل. تم أخذ تركيبة الأحماض الأمينية لبروتينات البيض على أنها مثالية ، حيث أن امتصاصها من قبل جسم الإنسان يقترب من 100٪. كما أن درجة استيعاب المنتجات الأخرى ذات الأصل الحيواني عالية جدًا: الحليب (75-80٪) ، اللحوم (70-75٪) ، الأسماك (70-80٪) ، إلخ.

تحتوي العديد من الأطعمة النباتية ، وخاصة الحبوب ، على بروتينات ذات توافر حيوي منخفض. معظم المواد النباتية ناقصة في الأحماض الأمينية المحتوية على الكبريت.

القسم 1. الدور الفسيولوجي للبروتين

1.1 الوظيفة الهيكلية للبروتين

البروتينات هي مركبات عضوية معقدة مبنية من الأحماض الأمينية. يشمل تكوين جزيئات البروتين النيتروجين والكربون والهيدروجين وبعض المواد الأخرى. تتميز الأحماض الأمينية بوجود مجموعة أمينية (NH2) فيها.

تختلف البروتينات عن بعضها البعض في محتوى الأحماض الأمينية المختلفة فيها. في هذا الصدد ، تتمتع البروتينات بخصوصية ، أي أنها تؤدي وظائف مختلفة. تختلف بروتينات الحيوانات من أنواع مختلفة ، وأفراد مختلفين من نفس النوع ، وكذلك بروتينات أعضاء وأنسجة مختلفة لكائن حي عن بعضها البعض. تسمح خصوصية البروتينات بإدخالها إلى الجسم فقط من خلال أعضاء الجهاز الهضمي ، حيث يتم تقسيمها إلى أحماض أمينية وفي هذا الشكل يتم امتصاصها في الدم. في الأنسجة ، تتكون البروتينات المميزة لهذه الأنسجة من الأحماض الأمينية التي ينتقلها الدم. البروتينات هي المادة الرئيسية التي تتكون منها خلايا الجسم (Abramova T. 1994)

وظائف البروتينات متنوعة للغاية. يؤدي كل بروتين كمواد ذات بنية كيميائية معينة وظيفة واحدة عالية التخصص وفي بعض الحالات فقط ، كقاعدة عامة ، تؤدي وظائف مترابطة. حول إحدى الوظائف المركزية ، مشاركتهم في الغالبية العظمى من التحولات الكيميائية مثل الإنزيمات أو أهم مكون من الإنزيمات. تضمن الإنزيمات في معظمها تدفق العمليات الضرورية للحياة في درجات حرارة منخفضة ودرجة حموضة قريبة من المحايدة.

أكبر مجموعة وظيفية من البروتينات هي الإنزيمات. كل إنزيم خاص بدرجة أو بأخرى ، أي تتكيف وظيفيًا مع ركيزة معينة ، وأحيانًا مع نوع معين من الروابط الكيميائية. تحت تأثير التأثيرات المختلفة ، يمكن أن يتغير هيكل جزيء البروتين ، وبالتالي يتغير نشاط الإنزيم أيضًا. على سبيل المثال ، هناك اعتماد على معدل التفاعل الأنزيمي للتغيرات في درجة الحرارة ودرجة الحموضة.

بعض الجزيئات البيولوجية قادرة على التعجيل أو التثبيط (من اللاتينية inhibere - لكبح ، للتوقف) ، أي لقمع نشاط الإنزيمات - هذه إحدى طرق تنظيم التفاعلات الأنزيمية. (كوموف ف.ب. 2004)

البروتينات عبارة عن هياكل كيميائية تمثل تسلسلًا خطيًا للأحماض الأمينية التي تشكلت خلال سلسلة من تفاعلات التكثيف التي تتضمن مجموعتي a-carboxyl و a-amine من الأحماض الأمينية المجاورة. تسمى الروابط التي تشكلت نتيجة هذه التفاعلات روابط الببتيد. يشكل اثنان من الأحماض الأمينية ثنائي الببتيد ، وتشكل السلاسل الأطول عديد الببتيدات. تحتوي كل سلسلة بولي ببتيد على أمين واحد ونهاية كربوكسيل واحدة ، والتي يمكن أن تشكل روابط ببتيدية لاحقة مع الأحماض الأمينية الأخرى. تتكون العديد من البروتينات من أكثر من سلسلة بولي ببتيد واحدة ، كل منها يشكل وحدة فرعية. يتم تحديد الترتيب الذي يتم فيه ترتيب الأحماض الأمينية في سلسلة أثناء تخليق البروتين من خلال سلسلة من القواعد النوكليوتيدية في DNA معين يحتوي على معلومات وراثية متعلقة بهذا البروتين. يحدد تسلسل الأحماض الأمينية البنية النهائية ، حيث أن السلاسل الجانبية لمكون الحمض الأميني تجتذب أو تتنافر أو تتداخل فيزيائيًا مع بعضها البعض ، مما "يجبر" الجزيء على الثني واتخاذ الشكل النهائي المقابل. الهيكل الأساسي للبروتين هو تسلسل محدد من الأحماض الأمينية في سلسلة البولي ببتيد ، بالإضافة إلى تركيبها الكمي والنوعي. تسلسل الأحماض الأمينية في البروتينات الفردية ثابت وراثيًا ويحدد خصوصية البروتين الفردي والأنواع. يعتبر فك شفرة الهيكل الأساسي للبروتين ذا أهمية عملية كبيرة ، لأنه يفتح إمكانية تصنيعه في المختبر. بفضل فك شفرة بنية هرمون الأنسولين والغلوبولين المناعي ، يتم الحصول على هذه البروتينات صناعياً وتستخدم على نطاق واسع في الطب. مكنت دراسة التركيب الأساسي للهيموجلوبين من الكشف عن التغيرات في تركيبته لدى البشر المصابين بأمراض معينة. في الوقت الحاضر ، تم فك شفرة الهيكل الأساسي لأكثر من 1000 بروتين ، بما في ذلك إنزيمات الريبونوكليز ، الكربوكسي ببتيداز ، الميوغلوبين ، السيتشروم ب ، وغيرها الكثير.

الهيكل الثانوي للبروتين هو الطي المكاني لسلسلة البولي ببتيد. هناك ثلاثة أنواع من الهياكل الثانوية: الحلزون الحلزون ، الحلزون الطبقي (أو الحلزون B) ، واللولب الكولاجيني.

عندما يتم تشكيل الحلزون a ، تكون سلسلة البولي ببتيد حلزونية بسبب الروابط الهيدروجينية بطريقة تتكرر فيها دورات سلسلة الببتيد بشكل دوري. هذا يخلق بنية مضغوطة وقوية لسلسلة البروتين متعدد الببتيد.

التركيب الطبقي للبروتين عبارة عن سلسلة خطية متعددة الببتيد تقع بالتوازي وترتبط بإحكام بواسطة روابط هيدروجينية. هذا الهيكل هو أساس البروتينات الليفية.

يتميز حلزون الكولاجين للبروتين بالطي الأكثر تعقيدًا لسلاسل البولي ببتيد. السلاسل المنفردة ملفوفة وملفوفة حول بعضها البعض ، لتشكل ملفًا فائقًا. هذه التركيبة نموذجية للكولاجين. يتميز ملف الكولاجين بمرونة عالية وقوة الخيط الفولاذي. ("أساسيات الكيمياء الحيوية" 1986)

الهيكل الثلاثي يسمى الترتيب العام ، الطي المتبادل للمناطق والمجالات المختلفة ومخلفات الأحماض الأمينية الفردية لسلسلة بولي ببتيد واحدة ، البنية الثلاثية لبروتين معين. من المستحيل رسم حدود واضحة بين الهياكل الثانوية والثالثية ، ومع ذلك ، يُفهم الهيكل الثالث على أنه علاقات فاصلة بين بقايا الأحماض الأمينية التي تكون بعيدة عن بعضها البعض على طول السلسلة. البنية الرباعية إذا كانت البروتينات تتكون من سلسلتين أو أكثر من سلاسل بولي ببتيد مرتبطة بروابط غير تساهمية (غير ببتيدية وغير ثنائية كبريتيد) ، فيقال إن لها بنية رباعية. يتم تثبيت هذه الركام عن طريق الروابط الهيدروجينية والتفاعلات الكهروستاتيكية بين المخلفات على سطح سلاسل البولي ببتيد. تسمى هذه البروتينات oligomers ، وسلاسل البولي ببتيد الفردية المكونة لها عبارة عن بروتومرات أو مونومرات أو وحدات فرعية.

تحتوي العديد من البروتينات قليلة القسيمات على اثنين أو أربعة بروتومرات وتسمى ثنائيات أو رباعي ، على التوالي. تعتبر الأوليغومرات التي تحتوي على أكثر من أربعة بروتومرات شائعة جدًا ، خاصة بين البروتينات التنظيمية (على سبيل المثال ، تران كاربامويلاز). تلعب البروتينات قليلة القسيمات دورًا خاصًا في التنظيم داخل الخلايا: يمكن لبروتيناتها أن تغير قليلاً من التوجه المتبادل ، مما يؤدي إلى تغيير في خصائص قليل القسيمات.

الوظيفة الهيكلية للبروتينات أو البلاستيك ، وظيفة البروتينات هي أن البروتينات هي المكون الرئيسي لجميع الخلايا والهياكل بين الخلايا. توجد البروتينات أيضًا في المادة الأساسية للغضاريف والعظام والجلد. يحدد التخليق الحيوي للبروتين نمو وتطور الجسم.

تتمثل الوظيفة التحفيزية أو الأنزيمية للبروتينات في أن البروتينات قادرة على تسريع التفاعلات الكيميائية الحيوية في الجسم. جميع الإنزيمات المعروفة حاليًا عبارة عن بروتينات. يعتمد تنفيذ جميع أنواع التمثيل الغذائي في الجسم على نشاط بروتينات الإنزيم.

تتجلى الوظيفة الوقائية للبروتينات في تكوين الأجسام المناعية (الأجسام المضادة) عندما يدخل بروتين غريب (على سبيل المثال ، البكتيريا) إلى الجسم. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل البروتينات على ربط السموم والسموم التي تدخل الجسم ، وتضمن تخثر الدم ووقف النزيف في حالة الإصابة.

وظيفة نقل البروتينات هي أن البروتينات تشارك في نقل العديد من المواد. لذلك ، يتم تزويد الخلايا بالأكسجين وإزالة ثاني أكسيد الكربون من الجسم بواسطة بروتين معقد - الهيموجلوبين والبروتينات الدهنية توفر نقل الدهون ، إلخ.

يعد نقل الخصائص الوراثية التي تلعب فيها البروتينات النووية دورًا رائدًا أحد أهم وظائف البروتينات. الأحماض النووية جزء من البروتينات النووية. هناك نوعان رئيسيان من الأحماض النووية: الأحماض النووية الريبية (RNA) ، والتي تحتوي على الأدينين ، والسيتوزين ، واليوراسيل ، والريبوز ، وحمض الفوسفوريك ، وأحماض الدي أوكسي ريبونوكلييك (DNA) ، والتي تحتوي على ديوكسيريبوز بدلاً من الريبوز والثيمين بدلاً من اليوراسيل. أهم وظيفة بيولوجية للأحماض النووية هي مشاركتها في التخليق الحيوي للبروتينات. الأحماض النووية ليست ضرورية فقط لعملية التخليق الحيوي للبروتين نفسها ، بل إنها توفر أيضًا تكوين بروتينات خاصة بنوع وعضو معين.

تهدف الوظيفة التنظيمية للبروتينات إلى الحفاظ على الثوابت البيولوجية في الجسم ، والتي يتم ضمانها من خلال التأثيرات التنظيمية للهرمونات المختلفة ذات الطبيعة البروتينية.

يتمثل دور الطاقة للبروتينات في توفير الطاقة لجميع العمليات الحياتية في جسم الحيوان والإنسان. تحدد البروتينات والإنزيمات جميع جوانب التمثيل الغذائي وتكوين الطاقة ليس فقط من البروتينات نفسها ، ولكن أيضًا من الكربوهيدرات والدهون. عندما يتأكسد 1 جرام من البروتين ، يتم تحرير 16.7 كيلو جول (4.0 كيلو كالوري) من الطاقة في المتوسط.

الأجسام البروتينية لأشخاص مختلفين لها خصوصية فردية. وهذا يعني أن تكوين الأجسام المناعية في جسم الإنسان أثناء زراعة الأعضاء ، مما قد يؤدي إلى حدوث رد فعل لرفض العضو المزروع.

الفروق الفردية في تكوين البروتين موروثة. يمكن أن يؤدي انتهاك الشفرة الوراثية في بعض الحالات إلى أمراض وراثية شديدة (Kositsky G.I. 1985).

1.2 استقلاب البروتينفي جسم الإنسان

معيار مهم للقيمة الغذائية للبروتينات هو توافر الأحماض الأمينية. يتم إطلاق الأحماض الأمينية لمعظم البروتينات الحيوانية تمامًا أثناء الهضم. الاستثناء هو بروتينات الأنسجة الداعمة (الكولاجين والإيلاستين). يتم هضم البروتينات من أصل نباتي بشكل سيء في الجسم ، وذلك بسبب تحتوي على الكثير من الألياف ومثبطات في بعض الأحيان

اعتمادًا على محتوى الأحماض الأمينية الأساسية وغير الأساسية ، تنقسم البروتينات إلى كاملة ومعيبة. البروتينات التي تحتوي على جميع الأحماض الأمينية الضرورية للجسم وبالكميات المطلوبة تسمى بيولوجيا كاملة. أعلى قيمة بيولوجية للبروتينات في اللحوم والحليب والبيض والأسماك والكافيار. تسمى البروتينات التي يكون فيها حمض أميني أو آخر غائبًا أو يحتوي ، ولكن بكميات غير كافية ، معيبة بيولوجيًا

يقوم الجسم بتكسير البروتينات باستمرار. يتم تدمير الخلايا القديمة ، يتم تشكيل خلايا جديدة. لذلك ، يحتاج الجسم إلى إمداد مستمر بالبروتين من الطعام. تزداد الحاجة إلى البروتين بشكل حاد عند الأطفال خلال فترة نمو الجسم المتزايد ، عند النساء الحوامل ، أثناء فترة الشفاء بعد مرض خطير ، أثناء التدريب الرياضي المكثف.

يتم تكسير البروتينات في الجهاز الهضمي إلى أحماض أمينية وعديد ببتيدات منخفضة الوزن الجزيئي ، والتي يتم امتصاصها في مجرى الدم. مع مجرى الدم ، يدخلون الكبد ، حيث يخضع بعضهم لنزع الأمين ونقله ؛ توفر هذه العمليات لتخليق بعض الأحماض الأمينية والبروتينات. يتم نقل الأحماض الأمينية من الكبد إلى أنسجة الجسم ، حيث يتم استخدامها لتخليق البروتين. يتم تحويل البروتين الزائد من الطعام إلى كربوهيدرات ودهون. تفرز المنتجات النهائية لتفكك البروتين - اليوريا والأمونيا وحمض البوليك والكرياتينين وغيرها - من الجسم في البول والعرق. (تشوسوف يو إن 1998)

البروتينات معقدة في التركيب ومحددة للغاية. تختلف البروتينات الموجودة في الطعام والبروتينات في أجسامنا اختلافًا كبيرًا في صفاتها. إذا تمت إزالة البروتين من الطعام وحقنه مباشرة في الدم ، فقد يموت الشخص. تتكون البروتينات من عناصر بروتينية - أحماض أمينية ، تتشكل أثناء هضم البروتينات الحيوانية والنباتية وتدخل مجرى الدم من الأمعاء الدقيقة. تحتوي خلايا الكائن الحي على أكثر من 20 نوعًا من الأحماض الأمينية. عمليات تخليق جزيئات البروتين الضخمة ، التي تتكون من سلاسل من الأحماض الأمينية ، مستمرة في الخلايا. مزيج هذه الأحماض الأمينية (كلها أو جزء منها) ، مرتبطة في سلاسل في تسلسل مختلف ، وتحدد مجموعة لا حصر لها من البروتينات.

الأحماض الأمينية مقسمة إلى الأحماض الأساسية وغير الأساسية. التي لا غنى عنها هي تلك التي يحصل عليها الجسم مع الطعام فقط. يمكن تصنيع الأحماض الأمينية الأخرى القابلة للاستبدال في الجسم. يتم تحديد قيمة البروتينات الغذائية من خلال محتوى الأحماض الأمينية. هذا هو السبب في أن البروتينات من الطعام تنقسم إلى مجموعتين: كاملة ، تحتوي على جميع الأحماض الأمينية الأساسية ، والمعيبة ، والتي تفتقر إلى بعض الأحماض الأمينية الأساسية. البروتينات الحيوانية هي المصدر الرئيسي للبروتينات الكاملة. البروتينات النباتية (مع استثناءات نادرة) معيبة.

في الأنسجة والخلايا ، يستمر تدمير وتركيب الهياكل البروتينية بشكل مستمر. في الجسم الصحي المشروط لشخص بالغ ، تكون كمية البروتين المتحلل مساوية لكمية البروتين المركب. نظرًا لأن توازن البروتين في الجسم له أهمية عملية كبيرة ، فقد تم تطوير العديد من الطرق لدراسته. يتم تحديد توازن البروتين من خلال الفرق بين كمية البروتين المأخوذة من الطعام وكمية البروتين التي تعرضت للتدمير خلال هذا الوقت. يختلف محتوى البروتين في الأطعمة.

يتم تنظيم عملية التمثيل الغذائي في الجسم من خلال المراكز العصبية الموجودة في الدماغ البيني. عندما تتلف بعض نوى هذا الجزء من الدماغ ، يزداد التمثيل الغذائي للبروتين ، ويصبح توازنه سالبًا ، مما يؤدي إلى نضوب حاد. يؤثر الجهاز العصبي على التمثيل الغذائي للبروتين من خلال هرمونات الغدة الدرقية والغدة النخامية الأمامية (هرمون النمو) والغدد الصماء الأخرى. تلعب البروتينات دورًا خاصًا في العمليات الحيوية للجسم ، حيث لا يمكن للكربوهيدرات ولا الدهون أن تحل محلها في تكاثر العناصر الهيكلية الأساسية للخلية ، وكذلك في تكوين مواد مهمة مثل الإنزيمات والهرمونات. ومع ذلك ، فإن تخليق البروتين من المواد غير العضوية

تلعب البروتينات دورًا مهمًا للغاية في تغذية الإنسان ، لأنها الجزء الأساسي المكون لخلايا جميع أعضاء وأنسجة الجسم.

الغرض الرئيسي من البروتينات الغذائية هو بناء خلايا وأنسجة جديدة تدعم نمو الكائنات الحية الشابة. في مرحلة البلوغ ، عندما تكون عمليات النمو قد اكتملت بالفعل بالكامل ، تظل هناك حاجة لتجديد الخلايا البالية المتقادمة. لهذا الغرض ، مطلوب البروتين ، وبما يتناسب مع تآكل الأنسجة. لقد ثبت أنه كلما زاد الحمل العضلي ، زادت الحاجة إلى التجديد ، وبالتالي البروتين.

البروتينات عبارة عن بوليمرات حيوية معقدة تحتوي على النيتروجين ، ومونومراتها عبارة عن أحماض أمينية.

تؤدي البروتينات في جسم الإنسان عدة وظائف مهمة - اللدائن ، والحافز ، والهرموني ، والخصوصية ، والنقل. أهم وظيفة لبروتينات الغذاء هي تزويد الجسم بمادة بلاستيكية. جسم الإنسان يخلو عمليا من احتياطيات البروتين. مصدرها الوحيد هو البروتينات الغذائية ، ونتيجة لذلك تنتمي إلى مكونات النظام الغذائي التي لا يمكن الاستغناء عنها.

في العديد من البلدان ، يعاني السكان من نقص في البروتينات. في هذا الصدد ، يصبح البحث عن طرق غير تقليدية جديدة للحصول عليها مهمة مهمة.

من بين الأطعمة النباتية ، تتميز البقوليات بمحتوى بروتيني كبير. قبل فترة زراعة البطاطس في أوروبا ، كانت البقوليات أحد الأجزاء الرئيسية في غذاء السكان. حتى الآن ، في العديد من البلدان ، تزرع الفاصوليا والفول والبازلاء في مساحات واسعة. بروتينات الصويا غنية بجميع الأحماض الأمينية الأساسية ، والتي يكون معدلها مساويًا أو يتجاوز 100٪ وفقًا لمقياس منظمة الصحة العالمية ؛ الاستثناء هو الأحماض الأمينية المحتوية على الكبريت (scat 71٪). نسبة هضم بروتينات الصويا 90.7٪. من حيث الكفاءة الابتنائية ، فهي ليست أدنى من البروتينات من أصل حيواني.

لا يمكن استبدال البروتينات بمغذيات أخرى ، لأن تركيبها في الجسم ممكن فقط من الأحماض الأمينية. في الوقت نفسه ، يمكن للبروتين أن يحل محل الدهون والكربوهيدرات ، أي أنه يمكن استخدامه لتركيب هذه المركبات.

يحصل الإنسان على البروتين من الطعام. مع إدخال مواد بروتينية أجنبية مباشرة في الدم ، وتجاوز الجهاز الهضمي ، لا يمكن استخدامها من قبل الجسم فحسب ، بل تؤدي أيضًا إلى عدد من المضاعفات الخطيرة (الحمى والتشنجات وظواهر أخرى). مع الإدخال المتكرر لبروتين غريب في مجرى الدم ، قد تحدث الوفاة بعد 15-20 يومًا. (Solodkov AS 2001)

في حالة عدم وجود تغذية بروتينية عالية الجودة ، يتم إعاقة النمو ، ويضعف تكوين الهيكل العظمي. مع تجويع البروتين ، يحدث أولاً انهيار متزايد لبروتينات العضلات والهيكل العظمي والكبد والدم والأمعاء والجلد. تُستخدم الأحماض الأمينية التي يتم إطلاقها في هذه الحالة لتخليق بروتينات الجهاز العصبي المركزي وعضلة القلب والهرمونات. ومع ذلك ، فإن إعادة توزيع الأحماض الأمينية لا يمكن أن تعوض عن نقص البروتين الغذائي ، ويحدث انخفاض طبيعي في نشاط الإنزيمات ، وتضعف وظائف الكبد والكلى وما إلى ذلك.

يتم تقليل تخليق البروتين بدون فيتامينات ب بشكل ملحوظ. تشارك الدهون في نقل البروتينات. تختلف بروتينات المنتجات الغذائية المختلفة عن بعضها البعض في تكوين الأحماض الأمينية ، ولكنها في المجموع تكمل بعضها البعض. لذلك ، لتزويد الجسم بمجموعة كاملة من الأحماض الأمينية في تغذية الإنسان ، يجب استخدام مجموعة واسعة من المنتجات البروتينية من أصل حيواني ونباتي. يمكن استخدام تركيبات البروتين المختلفة لتزويد الجسم بتركيبة الأحماض الأمينية المثلى. على سبيل المثال: كعك الجبن مع الجبن ، فطائر اللحم ، عصيدة الأرز بالحليب. تحدد القيمة البيولوجية للبروتينات المستخدمة في التغذية الكمية المطلوبة لتلبية احتياجات الجسم.

كلما كانت تركيبة الأحماض الأمينية أفضل للبروتين ، كلما تم هضمها وامتصاصها بشكل أسرع ، كلما قلت الحاجة إليها. يمكن تفسير الخصوصية العالية للأنواع للبروتينات التي تتكون منها الأعضاء والأنسجة من خلال حقيقة أنه في ظل ظروف الجوع الكامل في جسم شخص بالغ ، يتم تكسير 22-24 جرامًا من بروتينات الأنسجة لتغطية الحد الأدنى من التكاليف الفسيولوجية باستخدام تشكيل توازن النيتروجين السلبي. لإعادة تركيب هذه الكمية من البروتين ، من الضروري إدخال 50-70 جم من البروتين مع الطعام. يعتمد هذا الاختلاف الكبير على القيمة البيولوجية للبروتينات. محتوى البروتين غير الكافي في النظام الغذائي للإنسان يؤدي إلى انهيار بروتينات الأنسجة ، مما يؤدي في النهاية إلى توازن النيتروجين السلبي ، واستنزاف الجسم. يتجلى ذلك في شكل تأخير في النمو والتطور العقلي عند الأطفال ، وانخفاض في استثارة الانعكاس الشرطي للجهاز العصبي المركزي ، وانخفاض مقاومة الإجهاد والالتهابات ، وتثبيط النشاط الهرموني ، ونقص وزن الجسم ، وتسلل الكبد الدهني ، ضعف التئام الجروح ، وانخفاض المناعة. يساهم نقص البروتين في تطور البلاجرا ، والذي يتجلى في الاضطرابات الغذائية وضعف العضلات والوذمة. على خلفية نقص البروتين ، يصاب الأطفال بمرض كواشيوركور ، وأعراضه هي: الوذمة ، وتأخر النمو ، وهشاشة العظام ، وضعف العضلات ، والإسهال ، والتبول.

يمكن أن يحدث نقص البروتين الغذائي عندما يتم انتهاك مبادئ التغذية العقلانية ، على خلفية الأمراض الحادة والمزمنة للأمعاء والأجهزة والأنظمة الأخرى. إذا تعرضت عمليات الهضم للاضطراب ، فإن امتصاص واستيعاب الدهون والكربوهيدرات يتدهور ، وهذا يساهم في تحلل البروتين المعزز لتجديد نفقات الطاقة. يحدث زيادة استهلاك البروتين في الأمراض المعدية ، والسل ، والصدمات ، والعمليات الجراحية ، والحروق ، وعمليات الأورام ، وفقدان الدم بشكل كبير. النظام الغذائي الخاص يمكن أن يمنع نقص البروتين.

في الوقت نفسه ، فإن البروتين الزائد في النظام الغذائي ضار أيضًا بالجسم. مع الإفراط في تناول البروتين مع الطعام في الجسم ، تتكثف عمليات التعفن في الأمعاء ، ويحدث إجهاد مفرط في نشاط الكبد والكلى بسبب منتجات التمثيل الغذائي للبروتين ، وهو إجهاد مفرط للوظيفة الإفرازية للغدد الهضمية.

البروتين المطلوب للبالغين هو 1 جرام لكل 1 كيلوجرام من وزن الجسم الطبيعي يوميًا ، بمعدل 70 جرامًا في اليوم. يجب أن تشكل البروتينات الحيوانية 50-55٪ من إجمالي البروتين.

تزداد الحاجة للبروتين إلى 100-120 جرام يومياً خلال فترة الشفاء بعد الإصابات الشديدة والكسور وأمراض الجهاز الهضمي وأمراض الرئة القيحية وتناول الكورتيكوستيرويد والهرمونات البنائية. البروتين محدود في حالات التهاب الكلية الحاد والفشل الكلوي والكبدى والنقرس وبعض الأمراض الأخرى. (Baeshko AA 1999).

في الجهاز الهضمي ، يتم تكسير البروتينات بواسطة الإنزيمات إلى أحماض أمينية ويتم امتصاصها في الأمعاء الدقيقة. بالتزامن مع الأحماض الأمينية ، يمكن أيضًا امتصاص أبسط الببتيدات جزئيًا. تصنع الخلايا البروتين الخاص بها من الأحماض الأمينية وأبسط الببتيدات ، وهو ما يميز هذا الكائن الحي فقط. لا يمكن استبدال البروتينات بمغذيات أخرى ، لأن تركيبها في الجسم ممكن فقط من الأحماض الأمينية.

القيمة البيولوجية للبروتينات. يوجد في المصادر الطبيعية المختلفة للبروتين (نباتي وحيواني) أكثر من 80 من الأحماض الأمينية. تحتوي الأطعمة التي يستخدمها الإنسان على 20 حمضًا أمينيًا فقط.

في البشر ، يتم الحفاظ على توازن نسبي للبروتين باستمرار ، أي كمية البروتين المستهلكة ، لذا يجب توفير الكثير من الطعام. يمكن الحكم على كمية البروتين المتحلل من خلال كمية النيتروجين التي يفرزها الجسم ، لأنه يكاد لا يحتوي على العناصر الغذائية الأخرى. يتم الحكم على توازن البروتين في الجسم من خلال توازن النيتروجين ، أي بنسبة كمية النيتروجين التي تدخل الجسم والنيتروجين المزال منه. إذا كانت هذه الكمية هي نفسها ، فإن هذه الحالة تسمى توازن النيتروجين ، أو التوازن. لوحظ في شخص بالغ يتمتع بصحة جيدة ، يأكل بشكل طبيعي. تسمى الحالة التي يتجاوز فيها امتصاص النيتروجين إفرازه توازن النيتروجين الإيجابي. إنه نموذجي لكائن حي متنام ، وكذلك للرياضيين ، الذين يهدف تدريبهم إلى تطوير عضلات الهيكل العظمي ، وصفات قوتهم. في بعض الأمراض وأثناء الجوع ، يمتص النيتروجين أقل مما ينفق. تسمى هذه الحالة بتوازن النيتروجين السلبي. الوظائف الحيوية الطبيعية للكائن الحي ممكنة فقط مع توازن النيتروجين أو توازن النيتروجين الإيجابي.

1.3 توازن النيتروجين

توازن النيتروجين هو النسبة بين كمية النيتروجين الموجودة في الطعام المبتلع وكمية النيتروجين التي يفرزها الجسم. إذا تساوت هاتان القيمتان ، يكون الجسم في حالة توازن النيتروجين. عندما يتم تكسير بروتينات الأنسجة في الجسم دون استعادة كاملة لها ، يحدث توازن نيتروجين سلبي - يُفرز المزيد من النيتروجين من الجسم أكثر مما يأتي. لوحظ توازن النيتروجين السلبي تحت الجسم مع تجويع كامل وجزئي للبروتين ، وكذلك مع بعض الأمراض المصحوبة بزيادة في تسوس الأنسجة لدى شخص بالغ يعاني جوعًا تامًا ، يتم إطلاق 3.71 جم من النيتروجين يوميًا في المتوسط. هذا يتوافق مع 23.2 جم من البروتين القابل للتحلل. النشاط الطبيعي للكائن البالغ ممكن فقط بالتوازن النيتروجيني أو بتوازن النيتروجين الإيجابي. يحدث توازن النيتروجين عندما يتم إدخال 60-70 جم من البروتين في الجسم ، بشرط وجود كمية كافية من الدهون والكربوهيدرات. هذه الكمية من البروتين هي البروتين اليومي الأمثل للبروتين في النظام الغذائي للشخص البالغ وهي أعلى بكثير من الحد الأدنى من البروتين وتتقلب تبعًا لمعدل التمثيل الغذائي وطبيعة العمل المنجز. بالنسبة للأشخاص الذين لا يقومون بعمل بدني ، يكون البروتين الأمثل في المتوسط 109 جم. بالنسبة للعمالة الميكانيكية الجسدية ، يجب زيادة معيار البروتين في المتوسط إلى 122 جم. بالنسبة للأشخاص الذين يتم تشغيلهم آليًا أو غير ميكانيكيين بالكامل ، فإن معيار البروتين في المتوسط من 140 إلى 163 جم ، وعندما يذهب الشخص لممارسة الرياضة ، يزداد التمثيل الغذائي ويزداد تكسير البروتينات النسيجية وتكوينها. تزداد الحاجة إلى البروتين الغذائي ، لتصل إلى 150-160 جرامًا ، اعتمادًا على أذواق وعادات كل رياضي ، قد يتقلب محتوى البروتين في النظام الغذائي ، ولكن تحت أي ظرف من الظروف يجب أن يكون المدخول اليومي أقل من 1.5 جرام لكل 1 كجم من الوزن وفقًا لبعض المؤلفين ، للبروتينات الحيوانية أهمية خاصة للأشخاص الذين يمارسون تمارين القوة والسرعة.

رغبة بعض الرياضيين في استهلاك كميات كبيرة من البروتين (تصل إلى 250 وحتى 300 جرام في اليوم) غير مبررة من الناحية الفسيولوجية. مع الإفراط في تناول البروتين في الجسم ، يتم استخدام مكوناته الخالية من النيتروجين كمواد طاقة ، بينما تتحول المكونات التي تحتوي على النيتروجين إلى مواد ليست غير مبالية فحسب ، بل ضارة أيضًا بالأعضاء. لذلك ، على سبيل المثال ، الأمونيا ، المكونة من الأحماض الأمينية ، مادة سامة للجسم. لوحظ التأثير الأكبر عندما يتم إدخال البروتينات إلى الجسم مباشرة بعد جلسة التدريب أو حتى قبل ذلك. في الحالة الأخيرة ، تحدث الزيادة في كتلة وقوة عضلات العمل بشكل أكثر فاعلية. (شميت 1983).

توازن النيتروجين. يمكن الحكم على كمية البروتين التي يتم الحصول عليها من الطعام أو التي تفرز من الجسم من خلال كمية النيتروجين المستهلك أو المفرز. من العناصر الغذائية ، تحتوي البروتينات فقط على النيتروجين. ومن المعروف أن كميته في البروتين تبلغ 16٪. من السهل حساب أن 1 جرام من النيتروجين موجود في 6.25 جرام من البروتين (100: 16). ومن ثم ، بمعرفة كمية النيتروجين المفرز أو المستهلك ، من السهل حساب الكمية المقابلة من البروتين.

يشير توازن النيتروجين إلى الاختلاف في كمية النيتروجين التي تدخل الجسم مع الطعام وتفرز في البول والبراز والعرق. يتميز يوم الشخص البالغ الأصحاء بتوازن النيتروجين ، والذي يكون فيه توازن النيتروجين صفرًا.

القيمة البيولوجية للبروتينات. يميز بين البروتينات الكاملة بيولوجيا والبروتينات المعيبة. يتم تحديد درجة قيمة البروتين بكمية الأحماض الأمينية المطلوبة للمسار الطبيعي لعمليات التوليف في الجسم. تسمى البروتينات التي تحتوي في نسبة معينة على جميع الأحماض الأمينية اللازمة لذلك كاملة ، والبروتينات التي لا تحتوي على المجموعة المطلوبة من الأحماض الأمينية تسمى معيبة. وتشمل الأخيرة ، على سبيل المثال ، بروتين الذرة والشعير.

في الجهاز الهضمي ، يتم تكسير البروتينات إلى أحماض أمينية يتم امتصاصها في مجرى الدم. بعد المرور عبر أوعية الكبد ، يتم إحضار الأحماض الأمينية إلى جميع الأعضاء ، في الخلايا التي يتم فيها تصنيع البروتين مرة أخرى ، ولكنها محددة بالفعل لكل منها. لتخليق البروتين ، يتم أيضًا استخدام الأحماض الأمينية والببتيدات والببتيدات النوكليوتيدية ، والتي تتشكل أثناء انهيار البروتينات الخلوية. الببتيد النوكليوتيد هو نتاج تحلل غير كامل للبروتين ، يتكون من الببتيدات ومجموعة النيوكليوتيدات. لتخليق البروتين ، تستخدم الأحماض الأمينية أيضًا ، والتي يتم تصنيعها في الجسم. في الجسم ، يمكن تصنيع بروتينات من نوع آخر من نواتج تفكك بروتينات من نوع واحد.

كثافة تخليق البروتين عالية جدًا. كل يوم في جسم الإنسان النامي ، يتم تصنيع 100 غرام من البروتينات. ومع ذلك ، لا يتم استخدام جميع الأحماض الأمينية التي تكونت أثناء تكسير البروتين في تركيبها. يخضع جزء من الأحماض الأمينية للتحلل ، ومنتجاتها النهائية هي NH3 و CO2 و H2O. يتم إجراء تحييد الأمونيا أيضًا في الكبد من خلال تخليق اليوريا - وهي مادة غير ضارة نسبيًا بالجسم ، تُفرز في البول. يمكن استخدام نواتج الانهيار غير الكامل لبعض الأحماض الأمينية في الجسم كمواد بناء لتخليق الأحماض الأمينية الأخرى. يصنع الجسم ويتحلل باستمرار ليس فقط البروتينات البسيطة ، ولكن أيضًا البروتينات المعقدة.

المنتجات النهائية لعملية التمثيل الغذائي للبروتين النووي هي اليوريا وحمض البوليك وثاني أكسيد الكربون والماء. أهم منتجات تفكك النيتروجين للبروتينات التي تفرز في البول والعرق هي اليوريا وحمض البوليك والأمونيا.

تحدث أكسدة الأحماض الأمينية عن طريق التخلص من النيتروجين منها على شكل أمونيا. الأمونيا شديدة السمية للجهاز العصبي المركزي وأنسجة الجسم الأخرى. ومع ذلك ، تصبح الأمونيا غير ضارة في أنسجة الكبد والدماغ: في الكبد عن طريق تكوين اليوريا ، في أنسجة المخ عن طريق التحول إلى الجلوتامين.

يحتوي دم الوريد الكبدي على أمونيا أقل بثلاث مرات من الوريد البابي. وبالتالي ، في الكبد ، يتم تحويل جزء كبير من الأمونيا إلى اليوريا. استئصال الكبد يؤدي إلى الوفاة من التسمم بالأمونيا. من ناحية أخرى ، تعتبر اليوريا منتجًا غير ضار نسبيًا ويتم إفرازه في البول.

يصبح جزء من الأمونيا غير ضار بالتحول إلى حمض الجلوتاميك والجلوتامين. فقط كمية صغيرة من الأمونيا تنتشر في دم الأشخاص الأصحاء.

في حالة ضعف تركيب اليوريا في الكبد ، يزداد تركيز الأمونيا والأحماض الأمينية والببتيدات في الدم ، مما يسبب إثارة الجهاز العصبي المركزي وظهور النوبات والارتباك وحتى الغيبوبة والموت. (شميت ر. 1983)

القسم 2. التمثيل الغذائي للبروتين في حالات مختلفة من الجسم

2 .واحد. استقلاب البروتين أثناء نشاط العضلات

البروتينات هي اللبنات الأساسية لبناء الخلايا والأنسجة. في النظام الغذائي للرياضي الشاب ، الذي ينمو جسمه ويتشكل ، يجب أن تكون كمية البروتين الغذائي كافية - أكثر من 3 غرام في اليوم لكل كيلوغرام من وزن الجسم. مع تقدم العمر ، تنخفض هذه القيمة: لذلك ، في سن 15-17 ، 2.5 غرام كافية ، ومن 18 سنة - 2.0 غرام أو أقل لكل 1 كيلوغرام من وزن الجسم. مصدر البروتين هو اللحوم والأسماك والبيض والجبن والحليب والبازلاء والفول والفول والحنطة السوداء والحبوب الأخرى. (سميرنوف في إم 2002)

تساهم البروتينات مساهمة ضئيلة في طاقة نشاط العضلات ، لأنها توفر فقط 10-15 ٪ من إجمالي استهلاك الطاقة في الجسم. ومع ذلك ، فإنهم يلعبون دورًا مهمًا في ضمان الوظيفة الانقباضية لعضلات الهيكل العظمي والقلب ، وفي تكوين تكيف طويل الأمد مع النشاط البدني ، وفي تكوين تركيبة تركيبية معينة للعضلات.

يتسبب النشاط البدني في تغيرات في عمليات تخليق وتفكك البروتينات في الأنسجة ، وخاصة في عضلات الهيكل العظمي والكبد ، وتعتمد درجة جمودها على كثافة ومدة النشاط البدني ، وكذلك على لياقة الجسم. عادة ما يتم تحديد التغييرات في استقلاب البروتين الخلالي من خلال تركيز الأحماض الأمينية الأساسية الفردية في الدم ، والتي لا يتم تصنيعها في الجسم وتتشكل أثناء تكسير بروتينات الأنسجة. كمؤشر محدد لتفكك البروتينات الانقباضية الأكتين والميوسين ، يتم استخدام 3-ميثيل هيستيدين.

يتسبب النشاط البدني الفردي في تثبيط تخليق البروتين وزيادة تقويضها. لذلك ، على سبيل المثال ، عند الركض على جهاز المشي لمدة ساعة ، انخفض معدل تخليق البروتين في الكبد بنسبة 20٪ ، ومع العمل الشاق - بنسبة 65٪. لوحظ هذا النمط أيضًا في عضلات الهيكل العظمي.

تحت تأثير المجهود البدني ، يزداد انهيار بروتينات العضلات (الهيكلية بشكل أساسي) ، على الرغم من أن أنواعًا معينة من الأحمال تزيد من انهيار البروتينات المقلصة.

مع المجهود البدني المنتظم ، يتم تنشيط تخليق البروتين التكيفي في العضلات والأنسجة الأخرى ، ويزداد محتوى البروتينات الهيكلية والمقلصة ، وكذلك الميوجلوبين والعديد من الإنزيمات. هذا يؤدي إلى زيادة كتلة العضلات ، المقطع العرضي للألياف العضلية ، والذي يعتبر تضخمًا عضليًا. تؤدي الزيادة في عدد الإنزيمات إلى خلق ظروف مواتية لتوسيع إمكانات الطاقة في عضلات العمل ، والتي بدورها تعزز التركيب الحيوي لبروتينات العضلات بعد المجهود البدني وتحسن القدرات الحركية للإنسان.

تعمل الأحمال ذات الطبيعة عالية السرعة والقوة إلى حد كبير على تعزيز تخليق البروتينات الليفية العضلية في العضلات ، وتحمل على التحمل - إنزيمات الميتوكوندريا التي توفر عمليات التوليف الهوائي لـ ATP. يحدد نوع النشاط البدني (السباحة والجري) إلى حد كبير حجم التغيرات في تخليق البروتين.

تحت تأثير التدريب في العضلات الهيكلية ، يحدث تنشيط تكيفي لجميع الروابط الرئيسية لتخليق البروتين ، مما يؤدي إلى زيادة عامة في إمكانات تخليق البروتين الخلوي. في تحريض تخليق البروتين التكيفي أثناء التدريب ، تلعب الهرمونات دورًا مهمًا: القشرانيات السكرية ، والأدرينالين ، وهرمون النمو ، وهرمون الغدة الدرقية ، والأنسولين. وهم يشاركون في ضمان انتقال الاستجابات التكيفية العاجلة للتكيف طويل الأجل.

يرتبط ظهور التكيف الكيميائي الحيوي بزيادة نشاط عدد من الإنزيمات وزيادة كمية ركائز الطاقة. يؤدي تقوية استقلاب الطاقة إلى تكوين المستقلبات - محرضات تخليق البروتين على المستوى الجيني. يمكن أن تكون المحرِّضات ADP ، و AMP ، والكرياتين ، وبعض الأحماض الأمينية ، و AMP الدوري ، وما إلى ذلك. تؤدي الزيادة في نشاط الجينوم إلى زيادة في ترجمة أو تخليق البروتينات الإنزيمية أو الانقباضية الهيكلية ، والتي بدورها توفر نشاطًا وظيفيًا عاليًا للعضلات من جسم مدرب عند القيام بعمل عضلي.

تساهم الأحماض الأمينية ، وهي نواتج تكسير البروتينات الذاتية ، مساهمة كبيرة في طاقة نشاط العضلات ، وخاصة النشاط طويل الأمد. يمكن أن يزيد عددهم في الأنسجة أثناء العمل البدني طويل الأمد 20-25 مرة. تتأكسد هذه الأحماض الأمينية وتجدد ATP ، أو تشارك في عملية أورام الجلوكوز وتساعد في الحفاظ على مستواه في الدم ، وكذلك مستوى الجليكوجين في الكبد وعضلات الهيكل العظمي.

تترافق عمليات تكسير البروتين وأكسدة الأحماض الأمينية مع زيادة تكوين الأمونيا (NH3) أثناء نشاط العضلات ، والتي ترتبط بالكبد في دورة تخليق اليوريا وتفرز من الجسم. لذلك ، يؤدي النشاط البدني إلى زيادة محتوى اليوريا في الدم ، ويشير تطبيع مستواه خلال فترة الراحة إلى استعادة عمليات التحلل وتخليق البروتينات في الأنسجة.

التمرينات البدنية المنتظمة لها تأثير محدد واضح على استقلاب البروتينات في الجسم. إن التدريب البدني الذي يهدف إلى تطوير القوة يزيد من كتلة العضلات ويزيد من محتوى الأكتين والميوسين في العضلات. في الوقت نفسه ، فإن الدورات التدريبية التي تهدف إلى تطوير القدرة على التحمل لها تأثير ضئيل على كتلة العضلات ، لكنها تزيد من محتوى بروتينات الميتوكوندريا في الأنسجة العضلية ، خاصة تلك المرتبطة بعملية التمثيل الغذائي التأكسدي. هذه التغييرات انتقائية وتعتمد على اتجاه تأثيرات التدريب.

يمكن أن يكون للتمرين أيضًا تأثيرات حادة: زيادة كتلة العضلات وزيادة محتوى الأكتين والميوسين في العضلات. في الوقت نفسه ، فإن الدورات التدريبية التي تهدف إلى تطوير القدرة على التحمل لها تأثير ضئيل على كتلة العضلات ، لكنها تزيد من محتوى بروتينات الميتوكوندريا في الأنسجة العضلية ، خاصة تلك المرتبطة بعملية التمثيل الغذائي التأكسدي. هذه التغييرات انتقائية وتعتمد على اتجاه تأثيرات التدريب.

يمكن أن يكون للتمرين أيضًا تأثيرات حادة على استقلاب البروتين. ردود الفعل التي تظهر استجابة للنشاط العضلي المتوتر قد تكون متشابهة في كثير من النواحي مع ردود الفعل المميزة للمرحلة الحادة أثناء العدوى أو الإصابة.

للعضلة قدرة محدودة على أكسدة الأحماض الأمينية. لذلك ، يمكن للعضلات الهيكلية للثدييات أن تؤكسد ستة منها فقط - ألانين ، أسبارتات ، جلوتامات ، ليسين ، آيزولوسين وفالين (الثلاثة الأخيرة عبارة عن أحماض أمينية متفرعة السلسلة) ، وأكسدة العضلات تؤدي إلى مشكلة القضاء على المجموعات الأمينية ، يتم نقل بعض منها في تفاعل نقل الدم إلى البيروفات لتشكيل ألانين. يدخل الأخير الكبد ثم يدخل في دورة اليوريا (الشكل 1).

في العضلات غير النشطة ، لا تزيد مساهمة أكسدة الأحماض الأمينية في إعادة تخليق ATP عن 10٪ من إجمالي مصادر الطاقة المستخدمة ، ومع ذلك ، مع المجهود البدني ، تقل قيمة هذه المساهمة. في سياق الحد من الإمداد بأنواع أخرى من "الوقود" ، تكتسب أكسدة الأحماض الأمينية لإمداد الطاقة أهمية أكبر مرة أخرى. في هذه الحالة ، يزيد معدل أكسدة الأحماض الأمينية الفردية بشكل غير متساو (على سبيل المثال ، يمكن أن يزيد معدل أكسدة الليوسين بمقدار خمسة أضعاف). ومع ذلك ، فإن درجة الزيادة في معدل أكسدة الليوسين تتطلب توضيحًا ، لأن استخدام التقنيات النظيرية في هذه الحالة لا يسمح بالحصول على بيانات موثوقة بدرجة كافية.

الشكل 1. أكسدة الأحماض الأمينية متفرعة السلسلة كمصدر طاقة مهم لتقلص العضلات (يتم نقل المجموعات الأمينية من هذه الأحماض الأمينية إلى الكبد لإدراجها في دورة اليوريا)

بنية وظيفة البروتين القيمة

مع النشاط البدني المطول بكثافة معتدلة ، من الواضح أن مساهمة التمثيل الغذائي للبروتين في إنتاج الطاقة لا تزيد عن 6٪ من إجمالي متطلبات الطاقة. ومع ذلك ، في طعام سكان المناطق الغربية من الكوكب ، في المتوسط ، يقع حوالي 12-15 ٪ من الطاقة المستهلكة على حصة البروتينات. تسمح لنا هذه الحقيقة بافتراض أن النشاط العضلي المنتظم بتكلفة أقل يزيد من الحاجة إلى تناول البروتين مقارنة بالحاجة إلى الكربوهيدرات والدهون. في الأنشطة البدنية الشاقة للغاية ، عندما يستخدم رياضيو كمال الأجسام كميات كبيرة من مكملات البروتين لاكتساب كتلة العضلات ، لا يوجد حتى الآن دليل على أن مثل هذا النظام الغذائي يمكن أن يحفز امتصاص أنسجة الجسم للبروتين المفرط الاستهلاك. ومع ذلك ، لا تزال المكملات من هذا النوع شائعة ويتم استخدامها على خلفية زيادة استهلاك المواد الأخرى (بما في ذلك الأنسولين ومضادات L مثل القيقب بوتيرول) ، والتي تعزز دخول الأحماض الأمينية إلى العضلات وتكوين البروتينات من معهم.

2.2 اضطراب استقلاب الأحماض الأمينية

الأمراض الأكثر شيوعًا المرتبطة بانتهاك استقلاب الأحماض الأمينية هي بيلة الفينيل كيتون والمهق.

عادة ، يتم تحويل الحمض الأميني فينيل ألانين (FA) بواسطة إنزيم فينيل ألانين هيدروكسيلاز إلى الحمض الأميني التيروزين ، والذي بدوره ، تحت تأثير إنزيم التيروزينيز ، يمكن تحويله إلى صبغة الميلانين. عندما يضعف نشاط هذه الإنزيمات ، تتطور الأمراض البشرية الوراثية بيلة الفينيل كيتون والمهق.

تحدث بيلة الفينيل كيتون (PKU) في مجموعات مختلفة من الناس بمعدل تكرار 1: 6000-1: 10000. وهي موروثة بطريقة وراثية متنحية ؛ المرضى - متجانسة الزيجوت المتنحية (أأ). تم تعيين الجين المتحور ، المسؤول عن تخليق إنزيم فينيل ألانين هيدروكسيلاز ، (12q22-q24) ، وتحديده وتسلسله (تحديد تسلسل النوكليوتيدات).

فينيل ألانين هو أحد الأحماض الأمينية الأساسية. يستخدم جزء فقط من FA لتخليق البروتين. يتأكسد معظم هذا الأحماض الأمينية إلى التيروزين. إذا كان إنزيم فينيل ألانين هيدروكسيلاز غير نشط ، فإن FA لا يتحول إلى التيروزين ، ولكنه يتراكم في مصل الدم بكميات كبيرة على شكل حمض فينيل بيروفيك (FPVA) ، والذي يفرز في البول والعرق ، ونتيجة لذلك " تنبعث رائحة الفأر من المرضى. يؤدي التركيز العالي لـ FPVK إلى تعطيل تكوين غمد المايلين حول المحاور في الجهاز العصبي المركزي.

يولد الأطفال المصابون بيلة الفينيل كيتون بصحة جيدة ، لكن في الأسابيع الأولى من الحياة تظهر عليهم المظاهر السريرية للمرض. FPVK هو سم موجه للأعصاب ، ونتيجة لذلك تتطور الإثارة ، وزيادة قوة العضلات ، وفرط المنعكسات ، والرعشة ، والنوبات الصرعية المتشنجة. في وقت لاحق ، تنضم انتهاكات النشاط العصبي العالي ، والتخلف العقلي ، وصغر الرأس. المرضى لديهم تصبغ ضعيف بسبب انتهاك تخليق الميلانين.

يحدث المهق في مجموعات سكانية مختلفة بتواتر متفاوت - من 1: 5000 إلى 1:25000. شكله الأكثر شيوعًا - المهق العيني الجلدي التيروزينيز السلبي - موروث بطريقة متنحية وراثية. المظاهر السريرية الرئيسية للمهق في أي عمر هي عدم وجود الميلانين في خلايا الجلد (لونها الأبيض اللبني) ، والشعر الفاتح للغاية ، والرمادي الفاتح أو الأزرق الفاتح قزحية العين ، والتلميذ الأحمر ، وفرط الحساسية للأشعة فوق البنفسجية (تسبب أمراض الجلد الالتهابية ). المرضى ليس لديهم بقع صبغية على الجلد ، وتقل حدة البصر. تشخيص المرض ليس بالأمر الصعب.

أمراض استقلاب الأحماض الأمينية

أكبر مجموعة من أمراض التمثيل الغذائي الوراثي. جميعهم تقريبًا موروثون بطريقة وراثية متنحية. سبب المرض هو عدم وجود إنزيم أو آخر مسؤول عن تخليق الأحماض الأمينية. وتشمل هذه:

· بيلة فينيل كيتون - انتهاك لتحويل فينيل ألانين إلى تيروزين بسبب الانخفاض الحاد في نشاط فينيل ألانين هيدروكسيلاز.

Phenylketonurimia (phenylpyruvic oligophrenia) هو مرض وراثي من مجموعة اعتلالات التخمر المرتبطة بانتهاك عملية التمثيل الغذائي للأحماض الأمينية ، وخاصة فينيل ألانين ؛ مصحوبًا بتراكم مادة الفينيل ألانين ومنتجاته السامة ، مما يؤدي إلى تلف شديد بالجهاز العصبي المركزي ، ويتجلى ذلك في شكل ضعف في النمو العقلي. في معظم الحالات (الشكل الكلاسيكي) ، يرتبط المرض بانخفاض حاد أو غياب تام لنشاط الإنزيم الكبدي فينيل ألانين 4-هيدروكسيلاز ، والذي يحفز عادةً تحويل فينيل ألانين إلى تيروزين.

نتيجة للكتلة الأيضية ، يتم تنشيط المسارات الجانبية لعملية التمثيل الغذائي للفينيل ألانين ، ويقوم الجسم بتجميع مشتقاته السامة - حمض اللاكتيك فينيل بيروفيك وفينيل ، والتي لا تتشكل عمليًا بشكل طبيعي. بالإضافة إلى ذلك ، يتم أيضًا تشكيل فينيل إيثيل أمين وخلات أورثوفينيل ، والتي تكاد تكون غائبة تمامًا في القاعدة ، والتي يتسبب فائضها في حدوث انتهاك لعملية التمثيل الغذائي للدهون في الدماغ. هذا يؤدي إلى انخفاض تدريجي في الذكاء لدى هؤلاء المرضى إلى درجة البلاهة.

· بيلة الكابتون - انتهاك استقلاب التيروزين بسبب انخفاض نشاط إنزيم الهوموجنتيزيناز وتراكم حمض الهوموتنتيسينيك في أنسجة الجسم.

المهق الجلدي العيني - بسبب نقص تخليق إنزيم التيروزيناز.

Alcaptomurimia هو مرض وراثي متنحي يسببه فقدان وظائف أوكسيديز حمض الهوموجنتيسيك.

مع بيلة الكابتون ، يُلاحظ التمرُّن - تغميق الأنسجة الغضروفية وتغميق سريع للبول عندما يكون قلويًا بسبب أكسدة حمض homogentesic مع تكوين أصباغ داكنة اللون.

في ظل الظروف العادية ، يتم تحويل حمض الهوموجنتيسيك ، وهو منتج وسيط لتفكك التيروزين والفينيل ألانين ، إلى حمض مالييل أسيتو أسيتيك ، والذي يتكون منه في النهاية أحماض الفوماريك والأسيتوكسي ، والتي تدخل دورات كيميائية حيوية أخرى. بسبب خلل في الإنزيم ، يتم منع هذه العملية ، ويتم تحويل حمض homogentesic المتبقي الزائد بواسطة بوليفينول أوكسيديز إلى كينون بوليفينول (ألكابون) ، التي تفرزها الكلى. الكابتون ، الذي لا يفرز بالكامل عن طريق البول ، يترسب في الغضاريف والأنسجة الضامة الأخرى ، مما يؤدي إلى تغميقها وزيادة هشاشتها. في أغلب الأحيان ، يظهر تصبغ الصلبة وغضروف الأذن في الأمام.

لا يوجد علاج جذري وعلاج للأعراض ويتم استخدام جرعات كبيرة من حمض الأسكوربيك.

بيلة هوموسيستينية. المسببات المرضية. اعتلال الأنزيم الوراثي.

في قلب المرض ، يوجد نقص في إنزيم سيستاثيونين سينثيتيز ، ونتيجة لذلك يتراكم الميثيونين والهوموسيستين في الدم ، مما له تأثير سام على جسم الطفل. هناك نوعان من بيلة هوموسيستينية: تعتمد على البيريدوكسين ومقاومة البيريدوكسين. في السنة الثانية من العمر ، قد تكون أعراض المرض غائبة. ثم هناك بعض التأخر في النمو البدني والعقلي. يلاحظ تشوهات العظام ، خلع العدسة ، الأعراض العصبية ، ونقص وزن الجسم. يزداد محتوى الهوموسيستين في البول. يحتوي الدم على مستويات عالية من الهوموسيستين والميثيونين.

تم النشر في Allbest.ru

وثائق مماثلة

نتيجة تفكك ووظيفة البروتينات والدهون والكربوهيدرات. تكوين البروتينات ومحتواها في الغذاء. آليات تنظيم التمثيل الغذائي للبروتين والدهون. دور الكربوهيدرات في الجسم. نسبة البروتينات والدهون والكربوهيدرات في نظام غذائي متكامل.

تمت إضافة العرض بتاريخ 28/11/2013

استقلاب البروتينات والدهون والكربوهيدرات. أنواع التغذية البشرية: أطعمة نهمة ، منفصلة ومنخفضة الكربوهيدرات ، نباتية ، حمية غذائية خام. دور البروتينات في التمثيل الغذائي. قلة الدهون في الجسم. تغيرات في الجسم نتيجة تغيير نوع النظام الغذائي.

تمت إضافة ورقة مصطلح 02/02/2014

البروتينات كفئة من البوليمرات البيولوجية الموجودة في كل كائن حي ، وتقييم دورها وأهميتها في عملية الحياة. التركيب والعناصر الأساسية للبروتينات وأنواعها وخصائصها الوظيفية. انتهاك التمثيل الغذائي للبروتين.

تمت إضافة العرض التقديمي في 03/11/2013

التمثيل الغذائي للدهون في الجسم وأنماطه وخصائصه. قواسم مشتركة بين الوسطاء. العلاقة بين استقلاب الكربوهيدرات والدهون والبروتينات. الدور المركزي لأسيتيل CoA في الترابط بين عمليات التمثيل الغذائي. انهيار الكربوهيدرات ومراحلها.

الاختبار ، تمت إضافة 06/10/2015

تصنيف عمليات التمثيل الغذائي والتمثيل الغذائي. أنواع الكائنات الحية من خلال الاختلافات في عمليات التمثيل الغذائي وطرق دراستها. طريقة حساب المواد التي يتم تلقيها وإطلاقها من الجسم على سبيل المثال التمثيل الغذائي للنيتروجين. الوظائف والمصادر الرئيسية للبروتينات للجسم.

تمت إضافة العرض بتاريخ 2014/12/01

مفهوم البروتينات كمركبات طبيعية عالية الوزن الجزيئي (البوليمرات الحيوية) ، تتكون من بقايا الأحماض الأمينية التي ترتبط برابطة الببتيد. وظائف وأهمية البروتينات في جسم الإنسان ، وتحولاتها وهيكلها: الابتدائي والثانوي والثالثي.

تمت إضافة العرض في 2014/07/04

البروتينات (البروتينات) هي مواد عضوية طبيعية جزيئية للغاية تحتوي على النيتروجين ، جزيئاتها مبنية من الأحماض الأمينية. هيكل البروتين. تصنيف البروتين. الخصائص الفيزيائية والكيميائية للبروتينات. الوظائف البيولوجية للبروتينات. إنزيم.

تمت إضافة الملخص في 15/05/2007

تكوين الأحماض الأمينية للبروتينات في الكائنات الحية ، دور الكود الجيني. مجموعات من 20 من الأحماض الأمينية القياسية. عزل البروتينات في فئة منفصلة من الجزيئات البيولوجية. البروتينات المحبة للماء والطارئة للماء. مبدأ بناء البروتينات ، مستوى تنظيمها.

عمل إبداعي تمت الإضافة في 11/08/2009

الخصائص المحددة والهيكل والوظائف الرئيسية ومنتجات تكسير الدهون والبروتينات والكربوهيدرات. هضم وامتصاص الدهون في الجسم. تكسير الكربوهيدرات الغذائية المعقدة. معلمات لتنظيم التمثيل الغذائي للكربوهيدرات. دور الكبد في التمثيل الغذائي.

ورقة مصطلح ، تمت إضافة 11/12/2014

العناصر الأساسية والتركيب الكيميائي للأنسجة العضلية. أنواع بروتينات الساركوبلازما واللييفات العضلية ، ومحتواها من الكمية الإجمالية للبروتينات ، والوزن الجزيئي ، والتوزيع في العناصر الهيكلية للعضلات. وظائفهم ودور الجسد. هيكل جزيء الميوسين.