Обмен углеводов. Энергетическая роль углеводов. Анаэробные и аэробные процессы освобождения энергии углеводов при мышечной деятельности

ОТВЕТ: Суточная потребность в углеводах составляет 4 – 7 г/кг массы тела, энергетическая ценность – 3,75 ккал/г. Углеводы поступают с пищей в виде дисахаридов (сахароза, лактоза) или полисахаридов (крахмал). Переваривание углеводов начинается в полости рта ферментом амилазой. В тонкой кишке полисахариды расщепляются до дисахаридов амилазой поджелудочной железы, дисахариды разлагаются до моносахаридов (глюкоза, галактоза, фруктоза) ферментами кишечного сока.

Использование углеводов в организме

• Углеводы являются основным источником энергии, особенно для нервной системы. Снижение уровня глюкозы в крови быстро приводит к нарушениям работы ЦНС вплоть до комы.

• В мышцах и печени глюкоза запасается в виде полисахарида гликогена.

• Из глюкозы синтезируются заменимые аминокислоты и жирные кислоты.

• Углеводы входят в состав клеточной мембраны, формируют полисахаридный слой на поверхности эпителия тонкой кишки.

При мышечной работе небольшой продолжительности преобладает анаэробный путь использования углеводов (анаэробный гликолиз). При этом молекула глюкозы распадается на две молекулы пировиноградной кислоты, которая затем переходит в молочную кислоту (лактат). Анаэробный гликолиз является неэкономичным путём, с каждой молекулы глюкозы образуется только две молекулы АТФ.

При длительной мышечной работе происходит аэробная утилизация углеводов. Образовавшиеся при распаде глюкозы молекулы пировиноградной кислоты вовлекаются в окислительные процессы в митохондриях, при этом с каждой молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ.

Обмен липидов. Роль липидов (жиров, фосфатидов, стеринов) в пластических процессах и энергетическом обмене. Пути превращения липидов в организме. Жировые депо. Обмен липидов при мышечной деятельности.

ОТВЕТ: Суточная потребность в жирах составляет 60 – 80 г, энергетическая ценность – 9 ккал/г.

Жиры обычно представляют собой смесь триглицеридов – эфиров глицерина и жирных кислот. В зависимости от состава жирных кислот, входящих в молекулу триглицерида, жиры бывают полноценными и неполноценными. Полноценные жиры содержат в своём составе незаменимые жирные кислоты. Незаменимыми являются ненасыщенные жирные кислоты, имеющие в составе молекулы двойные связи. Как правило, они имеют растительное происхождение (подсолнечное, оливковое масло). Особенно много незаменимых жирных кислот, содержащих большое количество двойных связей, в морепродуктах (например, рыбий жир).

Поступающие с пищей жиры в просвете тонкой кишки эмульгируются желчью, затем липазами кишечного сока и поджелудочной железы расщепляются до моноглицеридов и жирных кислот и всасываются в лимфу. С током лимфы жиры переносятся в печень в виде особых транспортных систем хиломикронов, состоящих из фосфолипидов, белков и холестерола. В печени образуются другие структуры, обеспечивающие транспорт липидов в крови, которые называются липопротеины.

Поступающие в организм жиры используются следующим образом:

• как источник энергии. При длительной физической нагрузке умеренной интенсивности жиры становятся основным источником энергии.

• откладываются в подкожно-жировой клетчатке (жировое депо), которая выполняет теплоизолирующую, защитную, опорную функции. В норме процент жировой массы составляет 15 – 20 для мужчин и 18 – 24 – для женщин.

• незаменимые жирные кислоты необходимы для синтеза фосфолипидов, составляющих клеточную мембрану.

• жиры нужны для нормального всасывания жирорастворимых витаминов (A, D, E, K).

• вещество липидной природы холестерол является источником стероидных гормонов и витамина D

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

Водный и минеральный обмен. Роль водного и минерального обменов в обеспечении физико-химического постоянства внутренней среды организма. Макро- и микроэлементы. Последствия нарушения водно-солевого баланса при мышечной деятельности.

ОТВЕТ: Вода является важной составной частью любой клетки, жидкой основой крови и лимфы. У человека вода в среднем составляет 70 % массы тела в разных (жировой ткани ее около 10 %, головном мозге – 85%).

Вода в организме выполняет ряд важных функций. В ней растворено много химических веществ, она активно участвует в метаболизме, с ней выделяются продукты обмена из организма. Вода обладает большой теплоемкостью и теплопроводностью, что способствует процессам терморегуляции. Основная масса воды содержится внутри клеток, в плазме крови и внеклеточном пространстве.

Взрослый человек в обычных условиях употребляет около 2,5 л воды в сутки. Кроме того, в организме образуется около 300 мл метаболической воды, как одного из конечных продуктов обмена. В соответствии с потребностями человек в течение суток теряет около 1,5 л воды в виде мочи, 0,9 л путем испарения через легкие и кожу и приблизительно 0,1л с калом. Таким образом, обмен воды в обычных условиях не превышает 5 % массы тела в сутки.

Минеральные вещества поступают в организм с продуктами питания и водой. Потребность организма в минеральных солях различная. В основную группу входит семь элементов: кальций, фосфор, натрий, сера, калий, хлор и магний. Это так называемые макроэлементы. Они необходимы для формирования скелета (кальций, фосфор) и для поддержания осмотического давления биологических жидкостей (натрий). Эти ионы влияют на физико-химическое состояние белков, нормальное функционирование возбудимых тканей (К⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Сl^-), мышечное сокращение (Са²⁺, Mg²⁺), аккумулирование энергии (фосфаты).

Однако организму необходимо еще 15 элементов, общее количество которых составляет менее 0,01% массы тела. Они называются микроэлементами. Среди них следует выделить железо (составная часть гемоглобина и тканевых цитохромов), а также кобальт, медь, цинк, молибден, марганец, кремний, фтор, йод. В большинстве случаев — это составная часть ферментов, гормонов, витаминов или катализаторы их действия на ферментативные процессы.

В процессе мышечной работы существенно меняется водно-солевой обмен. Значение водно-солевого обмена возрастает с интенсивностью физической нагрузки и подъемом температуры окружающей среды. Усиленное потоотделение сопровождается потерей минеральных солей в организме, угнетением мочеобразовательной функции почек, изменением морфологического и минерального состава крови.

Усиленное выделение калия с потом создает состояние отрицательного баланса этого электролита, что тормозит анаболические процессы в клетках. Наконец, нарушается нормальное протекание энергетических процессов в организме. Потеря калия скелетными мышцами способствует развитию раннего утомления и снижению работоспособности человека.

В результате потери воды организмом сгущается кровь, увеличивается концентрация в ней минеральных веществ и количество эритроцитов, гемоглобина, повышается вязкость крови.

Величина и характер потерь воды при физической работе в условиях высоких температур окружающей среды зависят от индивидуальной тренированности человека как к физическим нагрузкам, так и высокой температуре. У более высокотренированных спортсменов бывают меньше выражены расстройства, связанные с потерей воды, чем у слаботренированных.