Во что превращаются углеводы и жиры в организме человека
Параграф 53. превращение углеводов в жиры и нуклео
Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна. Авторские права защищены.
Курсив НЕ НУЖНО зубрить.
Замечания можно присылать
по электронной почте exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5
ПАРАГРАФ 53.
Превращение углеводов в жиры и нуклеотиды.
Если Вы знаете параграфы 32-48 и 67, то здесь легко.
53. 1. Превращение углеводов в жиры.
Глюкоза превращается в жиры легко и полностью.
Поэтому все продукты, которые при переваривании образуют глюкозу, могут превращаться в жир и приводит к накоплению лишнего жира:
сахарозные сладости, крахмалосодержащие овощи (картофель), злаки, каши, мучное.
А при желании избавиться от лишнего веса (п.44 3) целесообразно умерить употребление названных продуктов.
Такой углевод пищи, как целлюлоза, глюкозы при переваривании не даёт, и поэтому в жир не превращается.
Этапы превращения глюкозы в жир:
1 – глюкоза при гликолизе превращается в пируват,
2 – пируват под действием ПДГ превращается в ацетилКоА,
3 – ацетилКоА при реакциях синтеза жирных кислот в печени превращается в жирную кислоту (пальмитиновую),
4 – жирные кислоты активируются, превращаясь в ацилКОА,
5 – активные формы жирных кислот (ацилКоА) и активная форма глицерина при реакциях синтеза жира превращаются в жир.
Схема: глюкоза ; пируват ; ацетилКоА ; жирные кислоты ; ацилКоА ; жир.
Активная форма глицерина – это 3-фосфоглицерин (3-фосфоглицерол, 3-глицерофосфат, ;-глицерофосфата).
3-фосфоглицерин может образоваться из глюкозы и из глицерина (п.44).
При получении 3-фосфоглицерина из глюкозы:
глюкоза сначала в ходе реакций превращается в ДОАФ (дигидроксиацетонфосфат),
затем ДОАФ восстанавливается до 3-фосфоглицерина.
Эти реакции характерны для жировой ткани.
При получении из глицерина фосфат переносится на глицерин от АТФ глицерокиназой. Характерно для печени.
В печень глицерин поступает с током крови, в которую поступает при расщеплении жиров в липопротеинах (ЛПОНП, хиеломикронах) и жировой ткани.
Схема: глюкоза ; ДОФА ; 3-фосфоглицерин ; жир.
Или глицерин ; 3-фосфоглицерин ; жир.
Значение превращения глюкозы в жиры:
оно позволяет организму избавиться от лишней глюкозы
и избежать последствий гипер/гликемии.
А также – превратить глюкозу в вещество, которое может дать много энергии при голоде или работе (жир).
Превращение глюкозы в жир происходит, когда глюкозы много – то есть при сытости.
Если есть гормон, стимулирующиё реакции превращения глюкозы в жир – ИНСУЛИН.
Добавка – для синтеза жирных кислот нужен НАДФН – он тоже образуется за счёт глюкозы в пентозофосфатном пути (п.35):
Глюкоза ; НАДФН ; жирные кислоты ; ацилКоА ; жир.
Все схемы можете свести в одну.
Глюкоза используется также для образования и углеводных компонентов ГЛИКОЛИПИДОВ – п.52.
Углеводные компоненты гликолипидов образуются из моносахаридов, которые образуются из глюкозы.
53. 2. ПРЕВРАЩЕНИЕ ЖИРОВ В УГЛЕВОДЫ
начинается с расщепления жира на глицерин и жирные кислоты (то есть с липолиза).
Жирные кислоты превращаться в глюкозу не могут.
Глицерин превращается в глюкозу так:
1 – к нему присоединяется фосфат путём переноса от АТФ, образуя 3-фосфоглицерин,
2 – от 3-фосфоглицерина отщепляются 2 атома водорода, превращая его в ДОАФ,
3 – ДОАФ в ходе реакций глюконеогенеза превращается в глюкозу.
Таким образом, из примерно 50 атомов молекулы жира только 3 могут использоваться для синтеза глюкозы. Это очень мало. Поэтому при голоде для синтеза глюкозы организму приходится разрушать белки (см. гликогенные аминокислоты п.67).
Схема: жир ; глицерин ; 3-фосфоглицерин ; ДОАФ ; глюкоза.
53. 3. Взаимосвязь обмена углеводов С ОБМЕНОМ НУКЛЕОТИДОВ.
Нуклеотиды в углеводы НЕ превращаются.
ПРЕВРАЩЕНИЕ УГЛЕВОДОВ В НУКЛЕОТИДЫ.
Из глюкозы для нуклеотидов образуется РИБОЗО-5-ФОСФАТ,
к которому остаётся присоединить азотистое основание, чтобы получился нуклеотид.
Процесс, в котором происходит превращение глюкозы в риозо-5-фосфат, называется пентозофосфатным путём.
Для его протекания тоже нужно влияние инсулина. А также витамины РР и В1.
Основное количество нуклеотидов используется для синтеза из них полимеров – нуклеиновых кислот ДНК и РНК.
Их синтез необходим ДЛЯ ПРОЛИФЕРАЦИИ (деления клеток).
Кроме этого, синтез РНК нужен и в неделящихся клетках для синтеза белка (рецепторов, миозина, ферментов и т.д.).
Превращение рибозы в дезоксирибозу происходит уже в составе нуклеотидов (см. п.72),
с использованием НАДФН, который тоже образуется в ПФП за счёт глюкозы.
Схема: глюкоза ; рибозо-5-фосфат и НАДФН ; нуклеотиды ; ДНК и РНК.
Общая схема (см. п.53 и 54) краткая:
(«взаимно» – только с аминокислотами)
РНК и ДНК; Нуклеотиды ; Глюкоза ; аминокислоты ; белки
;
Жир
глюкоза (в ПФП) ; рибозо-5-фосфат и НАДФН ; нуклеотиды ; ДНК и РНК.
глюкоза (гликолиз) ; пируват (ПДГ); ацетилКоА ; жирные кислоты ; ацилКоА ; жир.
глюкоза (гликолиз) ; ДОАФ ; 3-фосфоглицерин ; жир
жир (липолиз) ; глицерин ; 3-фосфоглицерин ; ДОАФ ; (ГНГ) глюкоза.
Как мы толстеем?
В лишнем весе обвиняются то углеводы, то жиры, то отдельные продукты вплоть до картофеля, творога или фруктов. По интернету ходят страшилки: если мы позавтракали крупой, но не пошли заниматься и не отработали углеводы, они отложатся в жир. Или что углеводы и жиры нельзя есть вместе, потому что одно идет на энергию, а второе за ненадобностью — в жир. Как на самом деле мы толстеем?
Мы толстеем, когда получаем с едой больше энергии, чем успеваем тратить. И с этой точки зрения, не важно, какими именно продуктами мы превысили норму калорий. Тем не менее, разные макронутриенты (белки, жиры, углеводы) делают нас толще при избытке калорий разными механизмами.
Пищеварение и усвоение
Вся еда попадает в желудок, а затем в тонкий кишечника, где усваивается большая ее часть. То, что не будет усвоено в кишечнике, покинет организм естественным путем.
Но пищеварительная эффективность в организме человека высока. Жиры усваиваются на 97% (если вы съедите 100 грамм чистого жира, усвоятся 97 грамм). Животные белки — на 90-95%, а растительные — на 80%. Усвоение углеводов зависит от содержания клетчатки. Но мало кто ест ее так много, чтобы это как-то повлияло.
Люди усваивают еду по-разному, но разница — не более 100 калорий в день. Конечно, в случае болезней ЖКТ все совсем по-другому, но мы здесь это не рассматриваем.
Что происходит с питательными веществами
Что происходит после того, как питательные вещества попали в кровоток? Есть всего два варианта развития событий: либо они сгорят (будут использованы в качестве энергии) или отправится на хранение. Вообще, есть и третий вариант: при некоторых заболеваниях (диабет, инсулин-резистентность) питательные вещества могут остаться плавать в крови, вызывая проблемы с сосудами, либо, в конечном итоге, будут выводится из организма с мочой. Но для здорового человека этими вещами можно пренебречь.
Окисление — сжигание вещества для производства энергии. Это может произойти в печени, в скелетных мышцах и некоторых других местах. Все четыре макроэлемента (белки, жиры, углеводы и спирт) могут стать энергией.
Углеводы могут быть сохранены в виде гликогена печени и мышц. В редких случаях они превращаются в жир.
Основное место хранения жира в теле — жировые клетки (адипоциты). Больше всего их — под кожей. Небольшая часть адипоцитов (а у людей с ожирением — большая) окружает внутренние органы. Такой жир называется висцеральным. Совсем немного жира хранится в мышцах, но он на внешний вид не влияет.
Хранилищем белков в организме можно считать все мышцы тела. Аминокислоты белков используются для самых разных целей — синтез и обновление клеток, ферментов, гормонов и прочего. И если они не поступают с едой, то распадаются белки тела.
Как оказалось, есть связь между размером «хранилища» того или иного вещества и способностью организма использовать его для энергии сразу после еды.
Чем больше потенциальный размер «хранилища» питательного вещества в организме и чем лучше способность организма запасать его, тем меньше это вещество используется для энергии после еды.
И наоборот: чем меньше запасов питательного вещества в теле и чем хуже способность организма его запасать, тем легче вещество сгорает после поступления внутрь.
Норма жиров в день у любого человека очень скромная по сравнению с тем, сколько жира потенциально он может запасти.
Когда вы едите жиры, организм не использует их в качестве энергии сразу же, даже на диете. Единственное исключение — когда съедается большое количество жира за раз (около 80 грамм), но даже тогда эффект довольно мягкий. Ежедневно весь пищевой жир откладывается в жировые клетки. Но если вы на диете, то жир из запасов достается, чтобы обеспечить организм недостающей энергией.
Углеводы
В отличие от жиров, размер хранилища углеводов не сильно отличается от их нормы ежедневного потребления. Обычный человек способен запасти 350-450 г гликогена. Мужчины — больше, женщины — меньше. Если возьмем питание на 2700 калорий и стандартные рекомендованные 60% углеводов, это как раз 400 грамм. По этой причине, тело хорошо умеет использовать углеводы для получения энергии.
Как выясняется, окисление жиров напрямую зависит от количества углеводов. Когда вы едите больше углеводов, вы сжигаете больше углеводов и меньше — жиров; ешьте меньше углеводов и вы сжигаете меньше углеводов и больше — жиров.
Белок
Запасы белка в теле — около 10-15 кг, что довольно много по сравнению со средней суточной нормой белка. Даже если человек ест 200-300 г в день, это по-прежнему гораздо меньше того, что тело может хранить.
Скорость окисления белка меняется в ответ на его поступление. Когда мы едим больше белка, тело использует больше белка в качестве энергии. Когда мы едим меньше белка, снижается и его окисление. Эти изменения происходят не сразу (как с углеводами), а занимает 3-9 дней.
Алкоголь
Четвертый макронутриент — спирт. Но для него никакого хранилища не предусмотрено. Организм воспринимает спирт как «метаболический токсин» или «яд», поэтому окисление спирта сразу после поступления — первоочередная задача. Это означает уменьшение окисления других питательных веществ, употребляемых с алкоголем).
Суммарно
Ежедневно весь пищевой жир откладывается в жировые клетки после еды — он не остается плавать в крови и не сгорает сразу после еды. Но если вы на диете, жир из запасов достается, чтобы обеспечить организм недостающей энергией.
Таким образом, каждый день жир откладывается и расходуется. Мы толстеем, если жира откладывается больше, чем тратится. Мы худеем, если организм расходует больше жира, чем успевает откладывать. А это определяется общим дефицитом калорий в течение дня.
Углеводы редко превращаются в жир и хранятся таким образом. Это довольно энергозатратный процесс называется де ново липогенез (de novo lipogenesis). Чтобы углеводы начали превращаться в жир, нужно их хроническое переедание — порядка 700–900 граммов чистых углеводов в день на протяжении нескольких дней. Тогда запасы гликогена будут заполнены, калории — превышены, и углеводам не останется ничего другого, кроме как быть отложенными. Но это не нормальная ситуация для большинства людей.
Таким образом, углеводы не делают человека толще напрямую и не превращаются в жир. Но когда вы едите больше углеводов, вы сжигаете больше углеводов и меньше — жира. Так что переизбыток калорий за счет углеводов влияет на лишний вес косвенно, не давая сжигать жир.
То же самое и с белками. Белок не превращается в жир напрямую. Но если есть много белка, тело будет использовать его для получения энергии, поэтому жиры пойдут в запасы, там и останутся. Так что превышение калорий за счет белка тоже делает челрвека толще, просто не напрямую, а через снижение окисления других нутриентов.
Возьмем человека, который ест строго на свою норму калорий, то есть не набирает вес и не худеет. Что произойдет с 500 калориями из жиров, углеводов и белков, которые он съест сверх нормы? Вот что происходит:
При переизбытке калорий все три варианта делают человека толще, но механизмы разные. Жир откладывается напрямую, а белки и углеводы используются в качестве энергии, блокируя использование в качестве энергии жиров.
Почему бы не перестать есть жиры, раз углеводы и белки редко откладываются в жир?
Есть еще один случай, когда углеводы превращаются в жир через де ново липогенез. Это происходит, когда калории из жиров опускаются ниже 10% от общего количества поступающих в течение дня калорий. Например, когда при питании на 2500 мы едим менее 250 калорий из жиров (менее 27 грамм жира).
Так что если у вас переизбыток калорий, но вы решили не есть жиры (которые легче всего откладываются в жир), вы все равно потолстеете: когда количество жиров слишком маленькое, организм начинает превращать углеводы в жиры.
Если человек ест больше своей нормы, он толстеет вне зависимости от манипуляций макронутриентами.
Белки, жиры, углеводы. Справка
В пищеварительном тракте белки расщепляются до аминокислот и простейших полипептидов, из которых в дальнейшем клетками различных тканей и органов, в частности печени, синтезируются специфические для них белки. Синтезированные белки используются для восстановления разрушенных и роста новых клеток, синтеза ферментов и гормонов.
Функции белков:
1. Основной строительный материал в организме.
2. Являются переносчиками витаминов, гормонов, жирных кислот и др. веществ.
3. Обеспечивают нормальное функционировании иммунной системы.
4. Обеспечивают состояние «аппарата наследственности».
5. Являются катализаторами всех биохимических метаболических реакций организма.
Организм человека в нормальных условиях (в условиях, когда нет необходимости пополнения дефицита аминокислот за счет распада сывороточных и клеточных белков) практически лишен резервов белка (резерв – 45 г: 40 г в мыщцах, 5 г в крови и печени), поэтому единственным источником пополнения фонда аминокислот, из которых синтезируются белки организма, могут служить только белки пищи.
Вне зависимости от видоспецифичности все многообразные белковые структуры содержат в своем составе всего 20 аминокислот.
Различают заменимые аминокислоты (синтезируются в организме) и незаменимые аминокислоты (не могут синтезироваться в организме, а поэтому должны поступать в организм в пищей). К незаменимым аминокислотам относятся: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин.
Недостаток незаменимых аминокислот в пище приводит к нарушениям белкового обмена.
Незаменимыми аминокислотами являются валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан, цистеин, незаменимыми условно — аргинин и гистидин. Все эти аминокислоты человек получает только с пищей.
Заменимые аминокислоты также необходимы для жизнедеятельности человека, но они могут синтезироваться и в самом организме из продуктов обмена углеводов и липидов. К ним относятся гликокол, аланин, цистеин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты, тирозин, пролин, серин, глицин; условно заменимые — аргинин и гистидин.
Белки, в которых нет хотя бы одной незаменимой аминокислоты или если они содержатся в недостаточных количествах называются неполноценными (растительные белки). В связи с этим для удовлетворения потребности в аминокислотах наиболее рациональной является разнообразная пища с преобладанием белков животного происхождения.
Функции жиров в организме:
• являются важнейшим источником энергии. При окислении 1 г вещества выделяется максимальное по сравнению с окислением белков и углеводов количество энергии. За счёт окисления нейтральных жиров образуется 50% всей энергии в организме;
• являются компонентом структурных элементов клетки — ядра, цитоплазмы, мембраны;
• депонированные в подкожной клетчатке, предохраняют организм от потерь тепла, а окружающие внутренние органы — от механических повреждений.
Различают нейтральные жиры (триацилглицеролы), фосфолипиды, стероиды (холестерин).
Уровень жирных кислот в организме регулируется как отложением (депонированием) их в жировой ткани, так и высвобождением из нее. По мере увеличения уровня глюкозы в крови жирные кислоты под влиянием инсулина, депонируются в жировой ткани.
Высвобождение жирных кислот из жировой ткани стимулируется адреналином, глюкагоном и соматотропым гармоном, тормозится — инсулином.
Жиры, как энергетический материал используется главным образом при выполнении длительной физической работы умеренной и средней интенсивности (работа в режиме аэробной производительности организма). В начале мышечной деятельности используются преимущественно углеводы, но по мере уменьшения их запасов начинается окисление жиров.
Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. Поступающие в избытке в организм углеводы и белки превращаются в жир. При голодании жиры, расщепляясь, служат источником углеводов.
Жирные кислоты являются основными продуктами гидролиза липидов в кишечнике. Большую роль в процессе всасывание жирных кислот играют желчь и характер питания.
К незаменимым жирным кислотам, которые не синтезируются организмом, относятся олеиновая, линолевая, линоленовая и арахидовая кислоты (суточная потребность 10–12 г).
Линолевая и лоноленовая кислоты содержатся в растительных жирах, арахидовая — только в животных.
Недостаток незаменимых жирных кислот приводит к нарушению функций почек, кожным нарушениям, повреждениям клеток, метаболическим расстройствам. Избыток незаменимых жирных кислот приводит к повышенной потребности токоферола (витамина Е).
Функции углеводов в организме:
• Являются непосредственным источником энергии для организма.
• Участвуют в пластических процессах метаболизма.
• Входят в состав протоплазмы, субклеточных и клеточных структур, выполняют опорную функцию для клеток.
Углеводы делят на 3 основных класса: моносахариды, дисахариды и полисахариды.
На углеводы должно приходиться до 50 – 60% энергоценности пищевого рациона.
В пищеварительном тракте полисахариды (крахмал, гликоген; клетчатка и пектин в кишечнике не перевариваются ) и дисахариды под влиянием ферментов подвергаются расщеплению до моносахаридов (глюкоза и фруктоза) которые в тонком кишечнике всасываются в кровь. Значительная часть моносахаридов поступает в печень и в мышцы и служат материалом для образования гликогена.
В печени и мышцах гликоген откладывается в резерв. По мере необходимости гликоген мобилизуется из депо и превращается в глюкозу, которая поступает к тканям и используется ими в процессе жизнедеятельности.
Содержание гликогена в печени составляет 150–200 г.
Продукты распада белков и жиров могут частично в печени превращаться в гликоген. Избыточное количество углеводов превращается в жир и откладывается в жировом «депо».
Около 70% углеводов пищи окисляется в тканях до воды и двуокиси углерода.
Углеводы используются организмом либо как прямой источник тепла (глюкозо–6–фосфат), либо как энергетический резерв (гликоген);
Основные углеводы – сахара, крахмал, клетчатка – содержатся в растительной пище, суточная потребность в которой у человека составляет около 500 г (минимальная потребность 100–150 г/сут).
При недостаточности углеводов развивается похудание, снижение трудоспособности, обменные нарушения, интоксикация организма.
Избыток потребления углеводов может привести к ожирению, развитию бродильных процессов в кишечнике, повышенной аллергизации организма, сахарному диабету.
Материал подготовлен на основе информации из открытых источников
Могут ли углеводы превращаться в жир?
Правда ли, что большое количество потребляемых в течение дня углеводов может откладываться в виде жира?
Такая точка зрения существует и является весьма распространенной.
Многие замечают, что даже потребляя небольшое количество жиров, заменяя их значительным количеством углеводов, они не только не могут снижать вес и сжигать запасы жира, часто стрелка на весах даже ползет вверх.
Давайте попробуем понять, почему так происходит, каков механизм увеличения массы тела при замене жиров в диете на углеводы, и действительно ли последние могут откладываться у нас на боках.
Химия процесса
Как известно, если в нашем рационе присутствует значительная доля жиров, и при этом физическая нагрузка недостаточна для его сжигания, он откладывается в виде жировой прослойки под кожей, а также на органах.
В то же время углеводы также могут запасаться организмом. Они откладываются в основном в виде гликогена, который иногда называют «животным крахмалом» из-за сходства в строении молекулы.
Так могут ли углеводы превращаться в жир, вместо того чтобы становиться гликогеном?
Исследования, проведенные швейцарским Лозаннским университетом, показывают, что все-таки могут, но при определенных условиях и в очень небольших количествах.
Согласно полученным данным, для запуска этого процесса необходимо соблюсти два условия:
Также в исследованиях упоминается, что энергетическая эффективность этого процесса очень низкая: чтобы превратить углеводы в жир, организму нужно потратить большое количество калорий. Иными словами, много жира из углеводов не получится!
Почему же мы полнеем от углеводов?
Закономерный вопрос, ответ на который, на самом деле, лежит на поверхности.
При избытке углеводов в питании, они начинают откладываться в виде гликогена, образуя запас для дальнейшего расходования при дефиците калорий.
А, как известно, углеводы не только могут откладываться сами по себе, они также связывают воду — на каждую единицу углевода приходится в три раза больше запасаемой вместе с ним воды.
Кроме того, увеличение процента углеводов в диете заставляет организм сжигать в первую очередь именно их, не трогая запасы жира, которые уже успели отложиться. Нашему телу банально проще получать энергию из сахаров, чем из жира, переработать который в энергию значительно труднее.
Таким образом, увеличение массы тела при чрезмерном употреблении углеводов в ущерб жирам имеет две причины: отложение гликогена (в основном — в клетках печени и мышц), и препятствование сжиганию накопленных жировых запасов.
Стоит отметить, что похожая история происходит и при увеличенном потреблении белка — организм начинает черпать энергию из него, оставляя неприкосновенным липидный потенциал.
Сжигаем жир правильно
Что ж, мы разобрались с тем, что на самом деле происходит при увеличенном потреблении углеводов. Как же теперь применить эти знания на практике?
Диета должна быть сбалансированной с точки зрения содержания жиров, белков и углеводов. Нельзя бросаться в крайности, например, пытаясь полностью отказаться от жиров, заменив их углеводами и белком.
В этом случае вы не только старый жир не сожжете, но и заработаете массу неприятностей со здоровьем, ведь жир необходим организму для большого количества протекающих в нем процессов.
Следует составить свой рацион таким образом, чтобы доля входящих в него углеводов была достаточной, но не слишком большой, тогда для покрытия всех энергетических издержек нашему телу придется дополнительно сжигать запасы жира.
Не стоит забывать и о белках, так же, как не стоит на них зацикливаться — чисто белковая диета может принести массу вреда, особенно если ее придерживаться в течение продолжительного времени.
Возвращаясь к вопросу в заголовке статьи, хотим еще раз кратко сформулировать основной вывод: углевод может превратиться в жир, но это не является значимым фактором при наборе веса.
Настоящая причина набора веса и увеличение процента жира в теле — дисбаланс белков, жиров и углеводов в рационе. Найдите нужную вам пропорцию, и цели, которые вы ставите перед собой, занимаясь фитнесом, будут достигнуты, чего мы и желаем вам от всей души.