Файл: Химия.doc

Живые организмы постоянно взаимодействуют с внешней средой, получая питательные вещества, которые потом перерабатываются и выделяются из организма в виде продуктов обмена.

Все процессы, которые происходят в организме, требуют энергозатрат, которые пополняются благодаря запасам питательных веществ в клетках и еде, которая поступаетв организм.

Питание – постоянно действующий фактор, который способствует не только нормальному росту и развитию организма, но и повышает его защитные свойства. На современного человека влияют стрессы, ускоренный темп жизни, гиподинамия, загрязнение окружающей среды и др., в этих условиях особенно большое значене приобретает качественное питание. Тем временем еда в основном является рафинированной, с разнообразными добавками и консервантами. Значительная часть населения мира недоедает. Именно неправильное питание «виновато» в массовом распространении так называемых «болезней цивилизации»: ожирения, заболеваний сердечно-сосудистой системы, рака и т. п.

На сегодня известно более чем 60 пищевых веществ, которые должны входить в рацион питания как обязательные компоненты. Часть из них (белки, жиры, углеводы, витамины) люди и животные получают в виде сложных органических соединений, которые образуются в растениях из более простых вследствие действия солнечной энергии, которая поглощается ими. Минеральные вещества поступают в основном в виде простых соединений. Незаменимым пищевым веществом является вода.

В природе нет таких продуктов, которые содержали бы все пищевые вещества в количественных соотношениях, необходимых для нормального обмена веществ в организме человека. Только путем соединения разнообразных продуктов можно обеспечить организм всеми пищевыми веществами, в которых он нуждается.

К основным пищевым веществам (нутриентам) принадлежат белки, жиры, углеводы, витамины и минеральные вещества.

Пища человека содержит множество химических соединений, как органических, так и минеральных. Главную долю органических веществ пищи составляют углеводы, жиры, белки – основные пищевые вещества. Часть органических веществ – это минорные пищевые вещества, требующиеся в малых количествах; к ним принадлежат, в частности, витамины (табл.).

Основные пищевые вещества большей частью представляют собой полимеры или ассоциированы с полимерами. В желудочно-кишечном тракте они подвергаются гидролизу при участии ферментов класса гидролаз на мономеры: в этом заключается суть пищеварения. В процессе пищеварения происходит уменьшение разнообразия веществ: из бесчисленного количества белков разного строения, полисахаридов, жиров получается 20-22 протеиногенных аминокислот, небольшое число моносахаридов (главным образом глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза, рибоза), глицерол (диацил- и моноацилглицеролы), жирные кислоты (главным образом линолевая, линоленовая, олеиновая, стеариновая, пальмитиновая). Мономеры как низкомолекулярные вещества значительно легче проникают через клеточные мембраны кишечного эпителия (полимеры практически не всасываются). С кровью мономеры транспортируются во все органы и ткани и используются клетками.

Пищевые вещества могут быть заменимыми и незаменимыми. Заменимые – это те, которые могут образоваться в организме из других веществ. Например, клетки человека могут синтезировать любой необходимый им моносахарид из аминокислот, жиры могут образоваться из углеводов, некоторые аминокислоты образуются из других аминокислот или из углеводов.

Незаменимые (эссенциальные) пищевые вещества не синтезируются из других веществ и поэтому должны содержаться в пище в готовом виде. К незаменимым компонентам пищи относятся все минеральные компоненты, а также витамины, 8 аминокислот и некоторые жирные кислоты (полиненасыщенные).

Таблица

Средняя потребность взрослого человека в пищевых веществах

Пищевые вещества	Суточная потребность	Пищевые вещества	Суточная потребность
Углеводы	400-500 г	D(холекальци-ферол)	0,04 мг
Жиры	80-100 г	Р (рутин)	25 мг
Полиненасы-щенные жирные кислоты	3-6 г	В₉(фолиевая кислота)	0,1-0,5 мг
Белки	80-100 г	Е (токоферол)	2-6 мг
Аминокислоты:		К (2-метил-3-фитил-1,4-нафтохинон)	2 мг
триптофан	1 г	Минеральные вещества:
глутаминовая кислота	16 г	NaCl	~ 10 г
прочие (каждая из них)	от 2 до 6 г	Кальций	0,8-1 г
Витамины:		Фосфор	1-1,5 г
С (аскорбиновая кислота)	70-100 мг	Калий	2,5-5 г
В₁(тиамин)	1,5-2,0 мг	Магний	0,3-0,5 г
В₂(рибофлавин)	2,0-2,5 мг	Железо	15 мг
РР (никотиновая кислота)	15-25 мг	Цинк	10-15 мг
В₃(пантотеновая кислота)	5-10 мг	Марганец	5-10 мг
А (ретинол)	1,5-2,5 мг	Медь	2 мг
В₆(пиридоксин)	2-3 мг	Молибден	0,5 мг
В₁₂(кобаламин)	0,005-0,080 мг	Селен	0,5 мг
Биотин	0,15-0,3 мг	Йод	0,1-0,2 мг

Вопросы для самоподготовки:

Физиологическая роль воды для организма. Источники поступления воды в организм. Содержание воды в пищевых продуктах.
Физиологическая роль минеральных элементов. Характеристика макро-, микро- и ультрамикроэлементов. Содержание основных минеральных элементов в продуктах питания.
Углеводы, их классификация, характеристика, содержание в продуктах питания. Энергетическая роль.
Химическая природа белков. Значение для полноценного питания.
Жиры – химическая природа и значение. Содержание в продуктах питания животного и растительного происхождения.
Фосфолипиды, стериды, воска.
Значение ферментов для жизнедеятельности организма.
Роль витаминов для полноценного питания. Участие витаминов в ферментных процессах.
Характеристика органических кислот пищевых продуктов и их роль.
Красители и эфирные масла в пищевых продуктах. Их роль в питании людей.

1 Модуль Тема «Химический состав белков и их эссенциальные компоненты. Химическая и биологическая ценность белков растительного и животного происхождения»

Аминокислоты являются производными карбоновых кислот, в которых один атом водорода углеродной цепи замещен на аминогруппу. В зависимости от положения NH₂-группы (аминогруппа) различаютα-,β-,γ- и т.д. аминокислоты. В природе существует более 300 аминокислот, их можно условно разделить на две группы:

свободные аминокислоты (непротеиногенные) – не берут участия в образовании белков;
протеиногенные – ковалентно связанные друг с другом в составе пептидов и белков.

Непротеиногенные аминокислоты более разнообразны чем протеиногенные.

В состав белков входит 22 α-аминокислоты, в которых аминогруппа -NH₂и карбоксильная группа –СООН присоединены к одному и тому жеα-углеродному атому и которые встречаются практически во всех белках. Общая структурная формулаα-аминокислот может быть представлена в таком виде:

α-Аминокислоты отличаются друг от друга структурой и составом группыR(боковая цепь), которая может представлять собой атом углерода, как в глицине, или более сложнуюгруппировку, как, например, гуанидиновая группа в аргинине.

Аминокислоты классифицируют соответственно по химическому строению на ациклические (алифатические), ароматические, гетероциклические; по количеству в молекуле аминных и карбоксильных групп – на моноаминомонокарбоновые, диаминомонокарбоновые, моноаминодикарбоновые, диаминодикарбоновые.

По современной рациональной классификации, которая основана на полярности радикалов, выделяют четыре класса аминокислот:

неполярные, или гидрофобные;
полярные (гидрофильные) незаряженные;
отрицательно заряженные;
положительно заряженные при физиологических значениях рН (если рН 6,0-7,0).

В табл. приведена классификация протеиногенных аминокислот. В ней представлены исторические и рациональные названия, структурная формула и сокращенные обозначения аминокислот, которые приняты в современной и зарубежной литературе.

Таблица

Классификация протеиногенных аминокислот

Название	Структура	Сокра-щенное название
І. Неполярные, или гидрофобные аминокислоты
L-Аланин (α-амино-пропионовая кислота)		Ала (Ala)
L-Валин (α-аминоизовалериановая кислота)		Вал (Val)
L-Лейцин (α-амино-изокапроновая кислота)		Лей (Leu)
L-Изолейцин (α-амино-β-метилвалериановая кислота)		Иле (Ile)
L-Триптофан (α-амино-β-индолилпропионовая кислота)		Три (Try)
L-Пролин (пирролидин-α-карбоновая кислота)		Про (Pro)
L-Фенилаланин (α-амино-β-фенилпропионовая кислота)		Фен (Phe)
L-Метионин (α-амино-γ-метилтиомасляная кислота)		Мет (Met)
ІІ. Полярные (гидрофильные) незаряженные аминокислоты
Глицин (аминоуксусная кислота)		Гли (Gly)
L-Серин (α-амино-β-оксипропионовая кислота)		Сер (Ser)
L-Треонин (α-амино-β-оксимасляная кислота)		Тре (Thr)
L-Цистеин (α-амино-β-тиопропионовая кислота)		Цис (Cys)
L-Селеноцистеин		SeЦиc (SeCys)
L-Тирозин (α-амино-β-параоксифенилпропионовая кислота)		Тир (Tyr)
L-Аспарагин (амид аспарагиновой кислоты)		Асн (Asn)
L-Глутамин (амид глутаминовой ислоты)		Глн (Gln)
ІІІ. Отрицательно заряженные (кислые) аминокислоты
L-Аспарагиновая кислота (α-аминоянтарная кислота)		Асп (Asp)
L-Глутаминовая кислота (α-аминоглутаровая кислота)		Глу (Glu)
L-Аминолимонная кислота (α-аминоцитрат)
ІV. Положительно заряженные (основные) аминокислоты
L-Лизин (α,ε-диамино-капроновая кислота)		Лиз (Lys)
L-Аргинин (α-амино-β-гуанидинвалериановая кислота)		Арг (Arg)
L-Гистидин (α-амино-β-имидазолилпропионовая кислота)		Гис (His)