Metabolismus a výživa

Tisk

 

 

 


 

Metabolismus

Katabolismus

Anabolismus

Krebsův cyklus

Sacharidy

Glukóza

Glykogen

Enzymy

Lipidy

Proteiny

Aminokyseliny

Močovina

Játra

Vitamíny

Minerální látky

Vláknina

Hladovění

Podvýživa

Obezita

ATP

Esenciální mastné kyseliny

Esenciální aminokyseliny

Hypervitaminóza

Hypovitaminóza

Avitaminóza

Aerobní metabolismus

Anaerobní metabolismus

Dýchací řetězec

Mitochondrie

 

Jelínek J., Zicháček V.: Biologie pro střední školy gymnaziálního typu, kapitola METABOLISMUS LÁTEK A ENERGIÍ V LIDSKÉM TĚLE

Doporučená literatura:

Smith T.: Encyklopedie lidského těla, kapitola TRÁVICÍ SYSTÉM

Novotný I., Hruška M.: Biologie člověka, kapitola PŘEMĚNA LÁTEK - METABOLISMUS

 

Článek 1:

Zopakujeme si základní problematiku, která byla uvedena již v kapitole TRÁVICÍ SOUSTAVA. Nejdůležitější složkou ve výživě člověka jsou sacharidy, lipidy a proteiny. Zvláštní postavení pak mají vitamíny. Jejich význam pro člověka byl po dlouhou dobu utajen a postupně byly jednotlivé vitamíny objevovány až v průběhu 20. století. O vitamínech bude řeč samostatně až v následujícím článku.

O sacharidech je známo, že se v potravinách vyskytují ve formě polysacharidů, oligosacharidů a monosacharidů. Polysacharidy jsou přírodní makromolekulární látky, které obsahují více jak deset monosacharidových jednotek. Pouze některé polysacharidy jsou zdrojem energie pro člověka. Oligosacharidy obsahují 2 - 10 molekul monosacharidů. Nejznámějším oligosacharidem je disacharid, který se podle výskytu označuje jako "řepný" nebo "třtinový cukr" a je nejběžněji prodávaným sacharidem v potravinách i nejběžnějším sladildlem. K monosacharidům pak řadíme "hroznový" nebo "ovocný cukr". Monosacharidy jsou nejpohotovějším zdrojem energie pro člověka. Zcela zásadní postavení pro metabolismus má "hroznový cukr", který můžeme koupit v některých obchodech nebo lékárnách pod obchodním označením "GLUKOPUR".

Tento cukr je pohotovým zdrojem energie pro každou buňku a jeho téměř konstantní koncentrace v krvi je významným činitelem tzv. homeostázy. Při snížení hladiny tohoto cukru v krvi dochází nejprve ke ztrátě vědomí, a pokud nedojde následně ke zvýšení hladiny, může dojít až ke smrti.

Proteiny jsou základní stavební látkou živých organismů. Jedná se o makromolekulární látky, které jsou složeny z aminokyselin. Proteiny obsahují několik stovek až tisíc aminokyselin, které jsou na sebe navázány tzv. peptidovou vazbou. Proteiny mají funkci stavební, jsou zdrojem energie, mohou mít funkci katalytickou a regulační.

Tuky jsou estery vyšších mastných kyselin a glycerolu. Podle původu je rozdělujeme na tuky živočišné (lůj, sádlo, máslo) a tuky rostlinné, tzv. oleje (slunečnicový, řepný, olivový). Na první pohled bychom měli rozeznat tuky rostlinné od živočišných. Rozdíl je především ve skupenství. Za pokojové teploty (ca 20°C) jsou živočišné tuky obvykle v pevném skupenství, zatímco oleje jsou ve skupenství kapalném. Příčinou je rozdíl v chemickém složení. Tuky jsou pro člověka zdrojem energie, ale ve formě podkožního tuku ho mohou také chránit před ztrátami tepla. Zvláštní postavení mají tuky, které obalují některé vnitřní orgány. Je to tuk, který obaluje ledviny. Tento tuk chrání ledviny před nárazy, tedy před mechanickým poškozením. Tuky mají rovněž funkci stavební - jsou sučástí buněčným membrán, ale jsou rovněž důležité pro vstřebánání vitamínů. Jedná se o skupinu vitamínů, které jsou rozpustné v tucích.

 

Otázky a úkoly:

1. Přeložte do češtiny odborné pojmy:

a) SACHARIDY

b) PROTEINY

c) LIPIDY

 

2. V článku jste se dozvěděli, že proteiny jsou složeny z aminokyselin; vyhledejte a uveďte, jaký je počet aminokyselin, které se podílejí na stavbě bílkovin člověka?

 

3. Uveďte rozdíl mezi esenciálními a neesenciálními aminokyselinami.

 

4. Uveďte příklad polysacharidu, který je pro člověka nestravitelný.

 

5. Uveďte, jaký je jednotný odborný název pro řepný či třtinový cukr.

 

6. Uveďte odborné názvy:

a) HROZNOVÝ CUKR

b) OVOCNÝ CUKR

c) MLÉČNÝ CUKR

 

7. Vyhledejte, jakou hodnotu má normální hladina glukózy v krvi.

 

8. V článku jste se dozvěděli, že příčinou rozdílných vlastností rostlinných a živočišných tuků je odlišné chemické složení. Dozvěděli jste se, že tuky jsou estery vyšších mastných kyselin a glycerolu. Vyhledejte a uveďte příklady mastných kyselin vyskytujících se v rostlinných olejích a živočišných tucích.

 

9. Uveďte, které buňky člověka jsou obzvláště citlivé na sníženou hladinu glukózy v krvi.

 

10. Z reklamy známe otřepané slogany o tom, že nejkvalitnější rostlinné tuky obsahují velmi zdravé omega 3 mastné kyseliny. Vyhledejte informace o těchto mastných kyselinách a uveďte, jaký je jejich přínos pro lidské zdraví.

 

Článek 2:

Velmi zvláštní postavení ve stravě mají vitamíny. Jedná se po chemické stránce o velmi různorodou skupinu chemických látek. Žádnou z těchto látek si nedovede člověk sám syntetizovat, a tyto látky proto musí být součástí stravy. V minulosti bylo známo mnoho případů, kdy z důvodů špatné a jednostranné stravy došlo k obrovským epidemiím, o jejichž původu se nic nevědělo a předpokládalo se, že je způsobují mikroorganismy. Nejznámějšími takovými nemocemi byly kurděje, které postihovaly námořníky, nebo onemocnění beri-beri. Epidemii beri-beri popsal nizozemský lékař a nositel Nobelovy ceny za lékařství Christiaan Eijkman. Přestože uvedl, že příčiny nemoci spočívají v nevhodném složení stravy, nedokázal popsat látku, která je toho příčinou. To se podařilo až polskému badateli Kazimierzi Funkovi. Funk označil chybějící látky jako vitamíny (odvozeno od latinského slova vita - život). Základy vědy o vitamínech položil Frederick Hopkins, který rovněž za své objevy obdržel Nobelovu cenu. O něm se však ještě zmíním v článku o metabolismech.

Základní rozdělení vitamínů - vitamíny rozpustné ve vodě a vitamíny rozpustné v tucích. Vitamíny rozpustné v tucích jsou vitamín A, vitamín D, vitamín E a vitamín K. Ostatní vitamíny jsou rozpustné ve vodě.

Vitamíny mají účinek katalyzátorů biochemických reakcí. Některé vitamíny působí jako tzv. antioxidanty. Antioxidanty jsou látky, které v organismu snižují aktivitu volných radikálů. Radikály vznikají v organismu jako přirozený produkt metabolických dějů nebo metabolismu některých cizorodých látek. Jsou to velmí reaktivní a agresivní částice, které způsobují stárnutí organismu, ale mohou také vyvolat nádorové bujení. Antioxidanty tyto částice inaktivují a mají rovněž příznivý účinek na posílení imunitního systému. Zajímavé jsou rovněž nejnovější poznatky o přirozených antioxidantech a antioxidantech přijímaných ve formě potravinových doplňků. Odborníci se shodují na tom, že antioxidanty přijímané přirozeně potravou se vstřebávají snáze než antioxidanty přijímané ve formě umělé (vitamínové tablety, kapsle). U některých anitoxidadntů, pokud jsou přijímány ve formě potravinových doplňků, může dojít k tzv. zvratu antioxidantu, kdy jeho antioxidační účinek se naopak mění v prooxidační. Tento proces však doposud nebyl zcela objasněn.

 

Otázky a úkoly:

 

1. V článku je uvedeno, že žádný z vitamínů si člověk nedkáže sám syntetizovat. Přesto vitamín K a vitamín B 12 v lidském těle vzniká. Pokuste se vyhledat a objasnit logicky sporné, ale pravdivé tvrzení o tom, že přestože si člověk nedokáže žádný vitamín nasyntetizovat, vitamíny K a B12 v těle člověka vznikají.

 

2. Za určitých okolností může lidské tělo syntetizovat také vitamín D. Uveďte, která podmínka musí být sponěna pro syntézu vitamínu D v lidském těle.

 

3. Chorobnými projevy avitaminózy a hypovitaminózy byly například kurděje nebo beri-beri. Vysvětlete, co znamená:

a) hypovitaminóza

b) avitaminóza

 

4. Doplňte věty:

a) Kurděje způsobuje nedostatek vitamínu .....

b) Beri-beri způsobuje nedostatek vitamínu .....

c) Rachitis (křivici) způsobuje nedostatek vitamínu .....

 

5.Doplňte správně dvojice:

 

mrkev vitamín D

chléb vitamín K

vaječný žloutek vitamín C

escherichia coli vitamín A

brambory vitamín B

 

6. Některé vitamíny působí jako katalyzátory biochemických reakcí probíhajících v organismech. Vysvětlete pojem katalyzátor a objasněte význam a mechanismus působení katalyzátorů.

 

7. Některé vitamíny mají kromě katalytické funkce také schopnost působit jako antioxidanty. Uveďte alespoň 3 vitamíny, které označujeme zároveň jako antioxidanty.

 

8. Hypervitaminózy jsou nebezpečné pouze u některých typu vitamínů. Nejvážnější účinek může mít hypervitaminóza zpúsobená nadbytkem vitamínu D. Vysvětlete, kdy je nevhodné přijímání vitamínu D ve formě potravinového doplňku.

 

9. Jeden z vitamínů je součástí kosmetických přípravků. Tento vitamín je významným antioxidantem a způsobuje zpomalování procesu stárnutí. Uveďte název vitamínu.

 

10. Uveďte název vitamínu, který působí příznivě při léčení oparu.

 

Článek 3:

 

Všechny chemické děje probíhající v daném organismu zahrnujeme pod odborným pojmem METABOLISMUS. Ten zahrnuje veškerou látkovou výměnu daného jedince. Zahrnuje jednak děje KATABOLICKÉ a jednak děje ANABOLICKÉ.

Přeměna složitých látek na látky jednoduché probíhá za účasti kyslíku. Živočišné organismy oxidují sacharidy, lipidy i proteiny. Při tomto procesu se uvolňuje energie potřebná pro životní děje. Konečná fáze oxidací je pro všechny děje společná a probíhá v tzv. KREBSOVĚ CYKLU. Konečnými zpolodinami Krebsova cyklu jsou oxid uhličitý a voda. Jednotlivé procesy v Krebsově cyklu jsou spojeny s postupným uvolňováním energie. Takto uvolněná energie nemůže být v organismu využita přímo, ale je přenášena na sloučeniny, jejichž chemické vazby jsou schopny tuto uvolněnou energii snadno vázat. Značné množství energie jsou schopny vázat MAKROERGNÍ FOSFÁTOVÉ VAZBY. Pouze tuto energii je schopen organismus využít pro syntézu jiných látek. Metabolické procesy probíhají v každé živé buňce.

Řízení metabolismu probíhá na dvou úrovních. Je to řízení hormonální a nervové. Metabolické reakce je třeba aktuálně urychlovat či zpomalovat. Tím se reguluje rovnováha celého organismu. Zároveň je třeba zachovat homeostázu. Zásoby živin musí být podle potřeby včas aktivovány a metabolizovány. Při nadbytku živin dochází k jejich úpravě a uložení do zásoby. Nervová soustava ovlivňuje metabolismus prostřednictvím hormonů, jejichž sekreci řídí.

Intenzita metabolismu se nejvíce zvyšuje při svalové práci, po požití stravy, ale také při nizké nebo vysoké teplotě prostředí. Naopak se snižuje při hladovění.

K měření hladiny intenzity metabolismu daného jedince je zavedena veličina BAZÁLNÍHO METABOLICKÉHO VÝDEJE (basal metabolic rate) zkráceně BMR. BMR je množstvím energie, které je vydáno jedincem v klidovém stavu. Jedinec, u něhož je hodnota BMR zjišťována, musí být v prostředí teplotně neutrálním (pokojová teplota), musí být v klidu, jeho trávicí systém má být rovněž v klidovém stavu, což znamená že minimálně 12 hodin před měřením nesmí požít stravu. BMR je dán pouze energií, která je vydávána na udržení základních životních dějů, což je činnost srdce, plic, mozku, nervového systému, jater, ledvin, svalů a kůže. Hodnota BMR se snižuje s věkem a ztrátou svalové hmoty.

Vypočíst se dá podle vzorce:

a) Ženy

655,1 + (9,5634 x váha v kg) + (1,8496 x výška v cm) - (4,6756 x věk v letech) = výsledek v kcal

b) Muži

66,47 + (13,7516 x váha v kg) + (5,033 x výška v cm) - (6,755 x věk v letech) = výsledek v kcal

 

V případě, že nedůvěřujete svým matematickým schopnostem, zkuste výpočet pomocí BMR kalkulátoru:

www.aerobicstyl.cz/fitness-vypocty/bmr-kalkulator/ 

Je známo, že při fyzické zátěži dochází ke zvyšování spalování energie. Tento proces je intenzivnější, pokud daný jedinec zvýší svou fyzickou námahu. Tělo v tomto případě pracuje na kyslíkový dluh a ve svalech se začínají hromadit zplodiny metabolismu ve formě kyseliny mléčné. První, kdo popsal tento děj, byl nositel Nobelovy ceny Frederick Hopkins. Kromě položení základů vědy o vitamínech učinil objev, že svalová kontrakce může vést k hromadění kyseliny mléčné v této tkáni.

 

Otázky a úkoly:

1. Vyhledej a vysvětli podstatu katabolického a anabolického děje.

 

2. Který z předchozích dějů bude převažovat.

a) při růstu dětí

b) při dlouhodobém hladovění

 

3. Uveďte zkratkou jednu ze sloučenin, která je schopna ukládat energii do makroergních vazeb.

 

4. Z výše uvedeného textu jste se dozvěděli, že intenzita metabolismu je řízena nervově i hormonálně. Jedním z faktorů, který zvyšuje intenzitu metabolismu, je stres. Uveďte hormon, který zvyšuje metabolickou aktivitu při stresu.

 

5. Jednou z nemocí, která zvyšuje metabolickou aktivitu, je hyperthyreosa. Vyhledejte informace k tomuto onemocnění a uveďte, co je příčinou zvýšené metabolické aktivity v tomto případě.

 

6. V článku jste se dozvěděli něco o bazálním metabolickém výdeji BMR. Je známo, že ženy kontrolují svou hmotnost častěji než muži. Při zjištování ideální váhy může být pomůckou index BMI. Vyhledejte a vysvětlete, jakým způsobem se dá vypočítat BMI.

 

7. Spočtětě si svůj vlastní index BMI a zjistětě orientačně, jak jste na tom s váhou, zda máte ideální váhu, potřebujete zhubnout či přibrat.

 

8. Po intenzivní fyzické práci nebo po podání fyzicky náročného sportovního výkonu dochází k svalové únavě. Uveďte, co je příčinou svalové únavy.

 

9. Pokud jste odpověděli správně na předchozí otázku, pak pro vás nebude těžké odpovědět na následující. Příčinou intenzivní bolesti na hrudníku v oblasti srdce může být stejná látka jako v předchozí úloze. Onemocnění se jmenuje ANGÍNA PECTORIS. Uveďte, proč dochází k intenzivní bolesti, co je toho příčinou a jaká je možnost léčby.

 

10. Při fyzickém výkonu se zvyšuje spotřeba glukózy z krve. V předchozích článcích jsme si řekli, že hladina glukózy musí být stále udržována na téměř neměnné hodnotě. Může se stát, že podáváme fyzický výkon, aniž bychom se před tímto výkonem najedli. Zkuste zjistit , odkud si tělo bere glukózu v tomto případě.

 

 

 

Historie vitamínu C

 

Historie objevů vitamínů je stará několik tisíc let. Skutečný vědecký výzkum můžeme datovat až někde na počátek 20. století, kdy došlo k intenzívnímu rozvoji organické chemie a především biochemie. Zajímavostí je určitě fakt, že postupně objevované vitamíny byly pojmenovány v pořadí, jak byly objeveny. To znamená nejdříve vitamín A, následně B, C ...

Chorobné nedostatky vitamínů ve stravě byly kdysi označovány jako "utajený hlad" a nesouvisely ani tak s nedostatkem stravy, jako s nevhodným složením stravy a deficitem nějakého vitamínu ve stravě = avitaminózou.

Nejznámější nemocí tohoto typu byl tzv. skorbut (=kurděje). Skorbut (kurděje) je způsoben nedostatkem vitamínu C a znali ho už antičtí lékaři. V Caesarově armádě byl považován za nepřekonatelného nepřítele. U nás je znám jako pohroma mořeplavců 15. a 16. století. Skorbut se však pravidelně vyskytoval i v kontinentální Evropě a v mírné formě jím trpěla většina evropského obyvatelstva. U nás byl výskyt skorbutu omezen až zavedením brambor jako jedné ze základních složek potravy obyvatelstva v 18. století.

Samotný chemický název vitamínu C - "askorbát", kyselina askorbová zavedli až Szent-Gyorgi a Haworth v roce 1933. Volně přeloženo by to mohlo znamenat anti skorbut, tedy proti skorbutu.

Historie objevu antiskorbutického faktoru se datuje na počátek 20. století, kdy se norští badatelé Holst a Frohlich pokoušeli vyvolat beri-beri u morčat. Místo toho však vyvolali u morčat skorbut. První, komu se podařilo vyizolovat koncentrát vitamínu C, byli anglický badatel Z.Zilva a francouzský vědec N. Bezssonoff, kterému se dokonce podařilo izolovat krystalický vitamín C. Vlastnosti vitamínu byly následně podrobně popsány. Bylo uvedeno, že vitamín má velkou podobnost s cukry velmi silné redukční účinky.

Zajímavostí je, že v roce 1928 se podařilo maďarskému chemikovi Albertu Szent-Gyorgimu izolovat vitamín C z kůry hovězích nadledvinek. Je nutno dodat, že v lidském těle je nejvyšší koncentrace vitamínu C právě v nadledvinách. Dodnes se neví proč.

Odborný název pro vitamín C je kyselina askorbová. Patří mezi nejvýznamnější antioxidanty. Účastní se mnoha metabolických procesů a odborníci žertem tvrdí stále, že mnohem snadnější je vyjmenovat děje, kterých se kyselina askorbová neúčastní, než naopak.

Hypervitaminóza není u vitamínu C obvyklá. Při nadměrné spotřebě vitamínu C dochází k jeho vylučování močí. Dlouhodobé nadměrné užívání může snad vyvolat ledvinové kameny. Tvrdí se , že na nadměrné dávky vitamínu C si tělo může zvykat a po přerušení užívání může na tom být jedinec hůře, než když je začal užívat.