Гормоны

Термин гормон (от греч. hormao - возбуждаю, побуждаю) был введен в 1905 г. У. Бейлиссом и Э. Стерлингом при изучении открытого ими в 1902 г. гормона секретина, вырабатываемого в двенадцатиперст­ной кишке и стимулирующего выработку сока поджелудочной железы и отделение желчи.

По мнению Я. Кольмана и К.-Г. Рема, гормоны - сигнальные ве­щества, образующиеся в клетках эндокринных желез. После синтеза гормоны поступают в кровь и переносятся к органам-мишеням, где вы­полняют определенные биохимические и физиологические регулятор-ные функции.

К настоящему времени открыто более сотни различных веществ, наделенных гормональной активностью, синтезируемых в железах внутренней секреции и регулирующих процессы обмена веществ.

Особенности биологического действия гормонов можно выразить следующими положениями:

а) гормоны оказывают биологическое действие в ничтожно ма­
лых концентрациях;

б) гормональный эффект реализуется через белковые рецепторы
и внутриклеточные вторичные посредники (мессенджеры);

в) не являясь ни ферментами, ни коферментами, гормоны в то же
время оказывают действие путем увеличения скорости синтеза фермен­
тов de novo или путем изменения скорости ферментативного катализа;

г) действие гормонов в организме определяется в известной сте­
пени контролирующим влиянием центральной нервной системы (ЦНС);

д) железы внутренней секреции и продуцируемые ими гормоны
составляют единую систему, тесно увязанную при помощи механизмов
прямой и обратной связи.

Под влиянием разнообразных внешних и внутренних раздражи­телей возникают импульсы в специализированных весьма чувствитель­ных рецепторах. Импульсы затем поступают в ЦНС; гормоны оказыва­ют действие на органы и ткани, вызывая соответствующие химические и физиологические ответные реакции организма.

Гормоны служат химическими носителями информации. Достиг­нув органа-мишени, они оказывают на него специфическое воздействие. Специфичность действия гормонов обеспечивается присутствием в клетках молекул-рецепторов. Рецепторами соответствующего гормона обладают только клетки органа-мишени, способные благодаря этому «считывать» химически закодированную информацию.

Гормоны влияют на тс функции организма, для запуска или регу­ляции которых требуются минуты или часы. Таким образом, передача гормональной информации осуществляется в десятки раз медленнее, чем нервная передача, позволяющая организму немедленно реагировать на факторы окружающей среды или внутренние функциональные изме­нения.

3.1. Образование гормонов

Гормоны вырабатываются секреторными клетками. Такие клетки либо образуют компактные органы (железы), либо разбросаны по одной или в виде скоплений внутри органов, предназначенных для синтеза гормонов. Образовавшиеся гормоны хранятся в гранулах - внутрикле­точных органеллах, отделенных от цитоплазмы мембраной. В гранулах

содержится большое число молекул гормона, погруженных в белковую матрицу. В ответ на специфический стимул гормон высвобождается, мембрана гранулы сливается с плазматической мембраной, и в месте слияния образуется отверстие, через которое молекулы гормона выбра­сываются в межклеточное пространство. Этот процесс называется экзо-цитозом. Гранулы и процесс экзоцитоза хорошо изучены морфологиче­ски. Процесс экзоцитоза гормонов из секреторных клеток подобен вы­свобождению нейромедиаторов из нервных окончаний.

3.2. Классификация гормонов

Поскольку передаваемая гормоном информация закодирована в его молекулярной структуре, для понимания механизма действия гор­монов необходимо иметь хотя бы общее представление об их химиче­ском строении. Более подробные сведения по этому вопросу можно найти в учебниках по биохимии.

Все гормоны представляют собой либо белки (в том числе произ­водные аминокислот), либо липиды. В зависимости от локализации ре­цепторов в клетках-мишенях их можно разделить на три группы.

Первую группу составляют гормоны липидной природы. Будучи жирорастворимыми, они легко проникают через клеточную мембрану и взаимодействуют с рецепторами, локализованными внутри клетки (как правило, в цитоплазме).

Вторая группа - белковые и пептидные гормоны. Они состоят из аминокислот и по сравнению с гормонами липидной природы имеют более высокую молекулярную массу и являются менее липофильными, из-за чего с трудом проходят через плазматическую мембрану. Рецепто­ры этих гормонов находятся на поверхности клеточной мембраны, так что белковые и пептидные гормоны в клетку не проникают.

Третью химическую группу гормонов составляют низкомолску-лярные тиреоидные гормоны, образованные двумя аминокислотными остатками, связанными между собой эфирной связью. Эти гормоны лег­ко проникают во все клетки тела и взаимодействуют с рецепторами, ло­кализованными в ядре. Одна и та же клетка может иметь рецепторы всех трех типов, т.е. локализованные в ядре, цитоплазме и на поверхности плазматической мембраны. Кроме того, в одной и той же клетке могут присутствовать разные рецепторы одного типа; например, на поверхно­сти клеточной мембраны могут находиться рецепторы разных пептид­ных и/или белковых гормонов.

3.3. Механизмы действия гормонов

Главное условие осуществления всех эндокринных функций - это присутствие в клетках-мишенях специфических рецепторов, позволяю­щих считывать информацию, закодированную в гормоне. При взаимо­действии гормона с рецептором, находящимся в цитоплазме, в ядре или на поверхности плазматической мембраны образуется гормон-рецептор-ный комплекс.

Гормоны и пептиды желудочно-кишечного тракта. Желудочно-кишечный тракт относится к органам, наиболее подверженным гормо­нальным влияниям как по разнообразию действующих на него гормо­нов, так и по диапазону эффектов.

К настоящему времени в слизистой желудочно-кишечного тракта и в поджелудочной железе обнаружено 18 видов клеток, вырабатываю­щих важные для функций желудочно-кишечного тракта гормоны или пептиды. К классическим гормонам желудочно-кишечного тракта отно­сятся гастрин, секретин и холецистокинин; высвобождаясь в кровь под действием специфических стимулов, эти вещества воздействуют на оп­ределенные эффекторные органы.

В последние годы доказано также существование целого ряда биологически активных пептидов, которые, не будучи классическими гормонами, действуют на желудочно-кишечный тракт в основном так же, как гормоны. Некоторые из этих пептидов действуют паракринным путем, т.е. диффундируют из клеток, в которых они образуются, к со­седним эффекторным клеткам, что не сопровождается повышением их концентрации в сыворотке. Другие пептиды действуют нейрокринным путем, т.е. высвобождаясь из нервных окончаний в местах их действия. Ранее считалось, что некоторые нейропептиды (энкефалины, эндорфи-ны) присутствуют только в мозгу, но теперь их рецепторы обнаружены и в кишечнике.

Высвобождение гормонов или пептидов может происходить при участии блуждающего нерва. Кроме того, эндокринные клетки желудоч­но-кишечного тракта обладают рецепторами, которые взаимодействуют со специфическими веществами, находящимися в просвете кишечника. Под действием этих веществ из базальных частей клеток высвобождают­ся гранулы с гормонами, поступающими затем в капилляры, Регуляция образования гормонов в желудочно-кишечном тракте отличается от та­ковой в других эндокринных системах тем, что секреция гормонов зави­сит не столько от концентрации гормонов или пептидов в крови, сколько от прямого взаимодействия компонентов пищи с эндокринными клетка­ми пищеварительного тракта.

4. Углеводы

Углеводы - обширная группа природных органических соедине­ний, содержащихся в животных тканях в значительно меньшем количе­стве, чем белки и жиры. Очень широко распространены они в расти­тельном мире. Углеводы входят в состав опорных тканей растений (клетчатка) или накапливаются в растениях в качестве запасного пита­тельного материала (крахмал). В зернах злаков, например, содержание крахмала достигает 70%. Многие растительные ткани почти на 60% со­стоят из клетчатки.

Углеводы состоят в основном из углерода и воды - отсюда и про­исходит их название.

Углеводами называют также полиоксиальдегиды, полиоксикето-ны и производные этих соединений. Эти углеводы, как следует из на­званий, содержат спиртовые и альдегидные или кетонные группы, спо­собные вступать во взаимодействие со многими другими соединениями. При этом образуется ряд производных, также относящихся к углеводам.

Различают простые (моно-, олиго- и полисахариды), а также сложные углеводы.

4.1. Моносахариды

Моносахариды - твердые нейтральные соединения, легко рас­творимые в воде. Они хуже растворяются в метиловом и этиловом спиртах и совершенно не растворяются в петролейном и диэтиловом эфирах. Одни моносахариды имеют сладкий вкус, другие - безвкусны. Некоторые из них обладают горьким вкусом. При нагревании выше температуры плавления моносахариды буреют (карамелизуются). Не­которые моносахариды (например, глюкоза) частично распадаются уже при температуре 115°С с образованием о ксиметил фурфурол а и продук­тов ангидридизации.

В присутствии аминокислот распад моносахаридов ускоряется как при нагревании их в растворах, так и в твердофазном состоянии.

Моносахариды являются сильными восстановителями. Они оса­ждают серебро из аммиачного раствора азотнокислого серебра и закись меди из фелинговой жидкости. Последней реакцией пользуются для ко­личественного определения Сахаров в различных объектах.

Моносахариды весьма чувствительны к действию щелочей. Напри­мер, при действии разбавленных щелочей на глюкозу она даже при ком­натной температуре частично превращается в стсрсоизомсриую алдозу (менозу) и кетозу (фруктозу).

При взаимодействии моносахаридов с окислами металлов полу­чаются производные моносахаридов типа алкоголятов, называемые сахаратами.

С ангидридами органических кислот или с кислотами в присутст­вии дегидратирующих средств монозы образуют сложные эфиры. При этом получаются неполные и полные эфиры моноз, в которых атомы водорода всех гидроксильных групп замещены на кислотные остатки.

4.2. Сахароподобные полисахариды (олигосахариды)

D-галактоза кристаллизуется с одной молекулой воды. Безводная галактоза плавится при 164°С. При мутаротации конечное удельное вращение растворов галактозы [ctjD = +81°. Галактоза способна сбражи­ваться, но несколько труднее, чем моноза.

Сахароподобные полисахариды построены из моносахаридов и близки к ним по растворимости, вкусу и некоторым другим свойст­вам. Соединение молекул моносахаридов в этом случае происходит по принципу образования глюкозидов, т.е. полуацетальная гидроксильная группа одной молекулы моносахарида при отщеплении воды соединяет­ся с гидроксильной группой (полуацстальной или обычной спиртовой) другой молекулы моносахарида.

Важнейшей реакцией полисахаридов является реакция гидролиза, т.е. реакция, обратная их образованию. Гидролиз может быть полным или неполным. В первом случае молекула полисахарида распадается на все структурные элементы с образованием соответствующего количест­ва моноз; во втором случае от молекулы сложного сахарида может от­щепляться лишь часть моноз.

В зависимости от числа молекул простых Сахаров, образующихся при полном гидролизе молекулы полисахарида, различают;

а) дисахариды, или биозы (дают 2 молекулы моносахарида);

б) трисахариды, или триозы (дают 3 молекулы моносахарида);

в) тетрасахариды, или тетраозы (дают 4 молекулы моносахарида);

г) пентасахариды, или пентаозы (дают 5 молекул моносахарида).
Расщепление сложных Сахаров до простых может происходить не

только при нагревании их с разбавленными кислотами.

Полисахариды, по-видимому, способны частично распадаться на моносахариды при нагревании в присутствии аминокислот или белко­вых веществ. Такой распад может происходить одновременно с сахаро-амшнюй реакцией.

4.3. Полисахариды, не обладающие свойствами Сахаров

Полисахариды, не обладающие свойствами Сахаров, построены из очень большого количества остатков соединенных между собой мо­носахаридов. Остатки моносахаридов могут присутствовать в них как в а-, так и в 0-форме и образовывать неразветвлепные и разветвленные цепи. По строению эти полисахариды разделяются на гомополисахари-ды, состоящие из остатков одного какого-либо моносахарида (глюкозы, фруктозы и др.), и гетерополисахариды, состоящие из остатков различ­ных моносахаридов и их производных. Остатки моносахаридов в этих соединениях обычно связаны между собой посредством кислорода по-луацетального гидроксила, поэтому несахароподобпые полисахариды можно рассматривать как полиглюкозиды.

Полисахариды этой группы либо совсем не растворимы в воде и в обычных растворителях, либо образуют коллоидные растворы. При действии минеральных кислот они подвергаются гидролизу, расщепля­ясь до моноз.

Среди несахароподобных полисахаридов наибольшее значение имеют крахмал, целлюлоза (клетчатка), гемицеллюлозы, пектиновые вещества и некоторые другие.

Крахмал не является химически индивидуальным веществом. В растениях он откладывается в виде крахмальных зерен. Свойства, размеры, форма и химический состав зерен крахмала различны для от­дельных видов растений. Размеры крахмальных зерен (в поперечнике) колеблются от 0,02 до 0,15 мм. Относительная плотность крахмала со­ставляет примерно 1,5. Рентгенографические исследования показывают, что крахмальные зерна имеют кристаллическую структуру. В холодной воде крахмал практически не растворим, но при нагревании в водной среде происходит набухание зерен и образование вязкого коллоидного раствора, не восстанавливающего жидкость Фелинга. Такой раствор при охлаждении застывает в студнеобразную массу (крахмальный клей­стер). Температура образования крахмального клейстера называется температурой клейстеризации.

Важнейшим свойством крахмала является его способность окра­шиваться в синий цвет при действии раствора йода в йодистом кали. С помощью этой пробы можно обнаружить даже незначительные коли­чества крахмала.

Крахмал на 96-98% состоит из полисахаридов. В крахмале со­держится 0,2-0,7% минеральных веществ, главным образом фосфорной кислоты. Фосфорная кислота в крахмальных зернах некоторых видов растений представляет собой примесь, которая может быть отделена те­плой водой или спиртом; в крахмальных зернах других растений фос-

форная кислота связана посредством сложиоэфирной связи с углевод­ной частью. В природном крахмале найдено до 0,6% высших жирных кислот.

Углеводная часть крахмала состоит из двух различных по строе­нию и свойствам полисахаридов: амилозы и амилопсктина.

Целлюлоза (клетчатка) представляет собой длинную цепь из ос­татков глюкозы, имеющих р-1,4-глкжозидные связи, причем глюкозные остатки соединены в целлобиозные димеры. Отдельные линейные цепи молекул соединяются водородными связями и образуют прочные пучки микрокристаллической структуры, называемые мицелиями. При гидро­лизе целлюлозы сильной кислотой образуется глюкоза, в более мягких условиях - дисахарид целлобиоза.

Целлюлоза содержится в стеблях растений, цветочной пленке, входит в состав семенной и плодовой оболочек, присутствует в алейро­новом слое зерен злаков, стенках клеток, но практически отсутствует в стенках крахмальных клеток. Она нерастворима в воде, трудно гидро-лизуется кислотами н ферментами при нагревании.

Молекулярная масса целлюлозы точно не установлена ввиду трудности ее определения. Число глюкозных остатков в целлюлозе ко­леблется от 2 000 до 11 300. Чистая целлюлоза - белое вещество без вкуса и запаха. По внешнему виду целлюлоза - аморфное вещество, од­нако рентгенографические исследования указывают на выраженную упорядоченность ее структуры. При нагревании в концентрированных растворах минеральных кислот целлюлоза подвергается полному гид­ролизу с выходом D-глюкозы.

Целлюлоза обладает очень слабыми восстановительными свойст­вами. Она восстанавливает жидкость Фелинга в сотни раз слабее, чем глюкоза, вследствие наличия лишь одного глюкозного остатка со сво­бодным полуацетальным гидроксилом в огромной молекуле.

Целлюлоза как многоатомный спирт способна к реакции образо­вания алкоголятов и эфиров целлюлозы.

При обработке концентрированными растворами едких щелочей целлюлоза образует прочное соединение - щелочную целлюлозу, или алкалицеллюлозу, содержащую в среднем один атом натрия на два ос­татка глюкозы. Щелочная обработка целлюлозы, называемая мерсери­зацией, широко применяется для придания волокнам целлюлозы луч­шей восприимчивости к красителям.

Целлюлоза образует простые и сложные эфиры. В зависимости от условий этерификации может быть замещено различное количество спиртовых гидроксилов, однако не более трех на каждые шесть углерод­ных атомов.

При действии натриевой соли монохлор уксусной кислоты на ще­лочную целлюлозу получается карбоксиметилцеллюлоза. Карбоксиме-тилделлюлозу применяют в качестве полезной добавки в производстве некоторых синтетических моющих средств с целью удержания в рас­творе отмытых от тканей загрязнений.

Пектиновые вещества - высокомолекулярные соединения угле­водной природы. В растениях они присутствуют в виде пектина и не­растворимого протопектина, который переходит в растворимый пектин при нагревании, действии разбавленных кислот или фермента протопек-тиназы.

Пектиновые вещества присутствуют во всех наземных растениях (особенно много их в плодах). Они способствуют поддержанию в тка­нях растений необходимого давления, обеспечивающего вертикальное положение стеблей, их прочность и устойчивость, повышают засухоус­тойчивость растений, устойчивость овощей и плодов при хранении.

Пектиновые вещества используются в пищевой и фармацевтиче­ской отраслях промышленности как студнеобразующие вещества. В пиве способствуют образованию пены.

Пектиновые вещества производят из яблочных выжимок, жома сахарной свеклы и т.п.

4.4. Значение углеводов в питании

Энергетическая ценность 1 г углеводов составляет 4 ккал, что примерно в два раза ниже энергетической ценности липидов и примерно равно энергетической ценности белков. Однако особенности строения и обмена углеводов обусловливают преимущественное их использование в качестве энергетического материала. То, что углеводы выполняют пре­имущественно энергетическую функцию, связано и с особенностями функционирования ряда органов и тканей.

Некоторые ткани (например, мышечная) способны функциониро­вать и при недостаточном обеспечении их кислородом. При отсутствии кислорода в мышечной ткани (анаэробные условия) или, точнее, в усло­виях недостаточного количества кислорода в ней в первую очередь сго­рают углеводы, так как они способны к быстрому распаду в анаэробных условиях с освобождением определенного количества энергии, которая дает возможность мышцам функционировать еще некоторое время в этих условиях.

Нервная ткань для обеспечения энергией потребляет в основном углеводы, но окисление их протекает по аэробному пути. Дыхательный коэффициент (отношение объема выделенной углекислоты к объему по­глощенного кислорода) для нервной ткани равен единице. В отличие от

мышечной ткани, где одновременно протекают аэробные и анаэробные процессы окисления, нервная ткань не способна переживать длительное анаэробное состояние. Всего несколько минут недостаточного обеспе­чения мозга кислородом приводит к необратимым изменениям нервной ткани. Нервная ткань, как и мышечная, - один из основных потребите­лей углеводов; она поглощает около 20% всего вдыхаемого кислорода, и практически весь он расходуется на окисление углеводов.

Невзирая на то что, кроме углеводов, в качестве энергетического материала организмом используются липиды и белки, полное исключе­ние углеводов из пищи (замена их липидами и белками) приводит к серьезным нарушениям обмена веществ в организме.

При расщеплении углеводов образуется ряд соединений, являю­щихся составными элементами, необходимыми для распада липидов и белков. При их отсутствии распад жиров затрудняется, начинают на­капливаться продукты неполного их окисления. Окисляясь, углеводы создают условия для окисления жиров и белков. Таким образом, нор­мальное полное окисление липидов и белков возможно лишь на фоне некоторого, хотя бы минимального, уровня распада углеводов. Жиры сгорают в пламени углеводов.

Из изложенного следует, что углеводы принимают непосредст­венное участие в формировании ряда важнейших структурных элемен­тов клеток и тканей, так же как белки и липиды. Биосинтез углеводов из других пищевых компонентов в животных тканях весьма ограничен.

Нарушения углеводного обмена связывают, прежде всего, с на­рушением функций ряда желез внутренней секреции. Так, диабет связан с недостаточностью функции поджелудочной железы и, в частности, недостаточным образованием этой железой гормона инсулина.

Инсулин выполняет в организме важную роль регулятора обмена углеводов. При недостатке инсулина увеличивается содержание сахара (глюкозы) в крови, которое может превысить его нормальное содержа­ние (60-100 мг - %) в несколько раз. Когда содержание глюкозы в крови превысит 150-180 мг - % (почечный порог), глюкоза начинает выделять­ся с мочой. Увеличение количества глюкозы в крови создает' угрозу сдвига осмотического давления. Возникает чувство жажды, которое уст­раняется введением в организм повышенного количества жидкости для выравнивания осмотического давления. Соответственно увеличивается выделение мочи, а с ней и количества глюкозы. При диабете возрастает скорость окисления жирных кислот и одновременно замедляется их био­синтез. В крови накапливаются ацетоновые тела, вызывающие сдвиг ве­личины рН крови в кислую сторону. Если не принять эффективных срочных мер, наступает состояние диабетической комы, характеризую-

щейся резким расстройством важнейших функций организма (дыхание, сердечная деятельность), что нередко заканчивается его гибелью.

Комплекс наступающих при диабете расстройств возникает вследствие того, что при отсутствии или недостатке в тканях инсулина нарушается нормальная проницаемость клеточных мембран по отноше­нию к глюкозе.

Кроме того, замедляется биосинтез в клетках фермента гсксокииа-зы, который катализирует реакцию фосфолирования глюкозы. В резуль­тате задерживается окисление глюкозы. Обеспечение организма энерги­ей уменьшается вследствие пониженного сгорания углеводов, которое пополняется за счет усиления процесса сгорания жирных кислот, но этот процесс не беспределен.

Детальный механизм развития некоторых нарушений обмена уг­леводов при диабете пока не раскрыт. Ясно, однако, что полное излече­ние диабета возможно только путем введения в организм инсулина. Важную роль при этом может сыграть и специальное питание больных, в частности ограниченное введение в организм углеводов.

Нарушение обмена углеводов наступает и при расстройствах функций других желез внутренней секреции (щитовидной железы, над­почечников).

Диетическое питание в ряде случаев является эффективным спо­собом лечения подобных заболеваний. При некоторых формах гипо­функции щитовидной железы достаточно, например, назначения в пищу больных небольших количеств йода.

Выраженные нарушения обмена углеводов возникают также при недостаточном поступлении в организм тиамина (витамина В]). Этот ви­тамин является источником образования в организме кофермента кокар-боксилазы, участвующего в ферментативных реакциях окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты. При недостаточном потреблении витамина В] замедляются превращения пировиноградной кислоты и окисление углеводов в целом. Особенно чувствительна к из­менениям такого рода нервная ткань. Возникает авитаминоз, характери­зующийся рядом нарушений функций нервной системы. Единственный эффективный способ профилактики этой болезни - использование пищи, богатой тиамином.

Существует целая группа заболеваний, вызываемых нарушением структуры образующегося в печени и мышцах гликогена. Возникающие при этом нарушения связаны с недостаточным содержанием в тканях ферментов, катализирующих реакции превращения гликогена.

5. Липиды

Обширную группу природных органических соединений, вклю­чающую жиры и жироподобные вещества, называют дитдами. Липиды играют очень важную роль в обмене веществ: они являются одним из основных компонентов клеток и тканей живых организмов.

Жиры находятся в тканевых клетках организмов и в некоторых их жидкостях (кровь, лимфа).

Группы клеток, содержащих липиды, образуют жировые ткани. В зрелых клетках жировых тканей липиды тонко диспергированы, по­этому формы их скоплений трудно различить даже в лучшие отечест­венные микроскопы.

Жиры очень распространены в природе. В растениях они состав­ляют непременную составную часть семян. Семена некоторых растений, содержащие особенно много жира, принято называть масличными (се­мена хлопчатника, льна, подсолнечника, сои и др.). Масличные семена служат сырьем для промышленного получения жиров.

Получаемые в промышленных условиях нерафинированные жи­вотные жиры и жирные растительные масла представляют собой смесь триглицеридов высших жирных кислот, содержащую некоторое коли­чество сопутствующих жирам веществ.

К числу сопутствующих веществ относятся те вещества живот­ных тканей и масличных семян, которые растворимы в триглицеридах или в гидрофобных растворителях (например, фосфатиды, стеролы, воски, токоферолы, пигменты и продукты гидролиза глицеридов и дру­гих сложных соединений). Такую сложную смесь различных по своему строению соединений часто называют «сырым жиром». В сырых жирах может содержаться 90-98% триглицеридов. В жирах и маслах, подверг­нутых промышленной очистке (рафинации), содержание триглицеридов колеблется от 98,5 до 99,5%.

5.1. Триглицериды

Триглицериды, или собственно жиры, по химическому строению представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта - глицерина -и высших жирных кислот.

Триглицериды высших жирных кислот в расплавленном состоя­нии бесцветны, не имеют вкуса и запаха, практически не растворяются в воде, но хорошо растворяются в гидрофобных органических раство­рителях (петролейном эфире, гексане, бензине, диэтиловом эфире, хло­роформе). Природные собственно жиры - сложная смесь различных триглицеридов, которые могут быть простыми и смешанными.

5.2. Вещества, сопутствующие жирам

Жиры и масла, полученные в производственных условиях, а так­же жиры в клетках растительных или животных жироносных тканей со­держат некоторое количество сопутствующих им веществ (свободные жирные кислоты, фосфолипиды, стеролы, воски, красящие вещества, углеводороды, жирорастворимые витамины). Содержание указанных веществ в нерафинированных маслах и жирах зависит от особенностей сырья, его свежести и технологии извлечения жира или масла. Одни из числа сопутствующих жирам веществ улучшают их пищевые достоин­ства (жирорастворимые витамины, провитамины, фосфолипиды), дру­гие, наоборот, ухудшают (госсипол, воски). Поэтому знание свойств со­путствующих жирам веществ имеет большое практическое значение.

5.3. Пищевая ценность жиров

Жиры играют очень важную роль в жизнедеятельности организ­мов. Значительная доля энергетических затрат организмов покрывается за счет окисления жиров.

Энергетическая ценность жиров более чем в 2 раза превышает таковую для углеводов и белков.

Жиры могут накапливаться в организме в виде резервного или запасного материала, образуя так называемые жировые депо, что обес­печивает постоянное поступление жиров в ткани и клетки независимо от приема их с пищей. Это имеет место и при относительно длительном недоедании и даже голодании животных и человека. Тем самым даже в экстремальных условиях в течение более или менее продолжительно­го периода удастся поддерживать основные функции организма.

Пищевая ценность липидов не ограничивается их энергетической функцией. Некоторые жиры входят в состав биологических мембран, яв­ляясь важным строительным материалом клеток и клеточных органелл. Ряд жирных кислот являются незаменимыми для организма: они участ­вуют в образовании важных соединений или структур, без которых не­возможно нормальное функционирование организма. Эти кислоты вхо­дят в состав фосфолипидов различных мембран.

Незаменимые жирные кислоты выступают как предшественники образования целой группы биологически активных соединений - про-стагландинов, которые оказывают влияние на сердечно-сосудистую систему и гладкую мускулатуру.

Особенно большое значение в жизнедеятельности человеческого организма имеют глицериды жиров, содержащие линолсвую, линолено-вую и арахидоновую жирные кислоты, называемые витамином F, или

эссенциальными кислотами. Они существенно необходимы для жизне­деятельности животных организмов.

Эссенциальныс кислоты играют большую роль в обмене стсри-нов. Считается, что при их отсутствии или недостатке в организме че­ловека холестерин образует с насыщенными жирными кислотами труд­но окисляющиеся при обмене веществ сложные эфиры. Вследствие хи­мической стойкости они накапливаются в крови и откладываются, в ча­стности, на стенках артерий. При достаточном количестве эссенциаль-ных жирных кислот они образуют с холестерином сложные эфиры, ко­торые при обмене веществ окисляются до низкомолекулярных веществ и легко выводятся из организма.

Количество эссенциальных жирных кислот, требуемое для нор­мальной жизнедеятельности человека, с достаточной точностью не ус­тановлено. Полагают, что в дневном рационе взрослого человека долж­но содержаться 12 г эссенциальных кислот (от 1 до 2-2,5% от общей ка­лорийности пищи).

Велика физиологическая роль жиров и из-за наличия в них фи­зиологически важных сопутствующих веществ. К таким веществам от­носятся стерины, часть которых может быть источником образования витамина D и других производных, характеризующихся физиологиче­ской активностью. Каротины (провитамин А) в жирах являются источ­ником образования витамина А. Важны содержащиеся в растительных жирах токоферолы (витамин Е) и антигеморрагический витамин К.

Очень большое значение имеют находящиеся во многих жирах, особенно в растительных маслах, фосфатиды. Попадая в организм чело­века с пищей, они способствуют более раннему и обильному выделе­нию желчи и лучшему всасыванию жира в верхних отделах кишечника, предохраняют печень от жировой инфильтрации, а также способствуют накоплению в организме белков.

Синтез ряда липидов, в состав которых входят незаменимые не синтезируемые в организме жировые компоненты, без внесения их из­вне оказывается невозможным.

Липиды выполняют и некоторые другие функции в организме. Вследствие плохой теплопроводности жиры предохраняют организм от охлаждения. Жировая ткань образует мягкую прослойку, обеспечивая механическую защиту внутренних органов от сотрясений. Жиры явля­ются хорошими растворителями некоторых биологически активных со­единений (например, жирорастворимых витаминов).

Велико значение жиров для кулинарии.

5.4. Биологическая ценность жиров

Биологическая ценность жиров определяется, главным образом, теми компонентами, которые не могут синтезироваться в организме, т.е. незаменимыми жирными кислотами, входящими в состав жиров.

При недостатке поступления в организм незаменимых жирных кислот, и тем более при их полном отсутствии, наступает обширный комплекс расстройств функций организма, называемый синдромом не­достаточности незаменимых жирных кислот.

Главным признаком этого синдрома является замедление, а затем и прекращение роста животных, поражение кожи, сосудов и нарушение липидного обмена. Сравнительная оценка биологической ценности раз­личных жиров и масел по снятию синдрома недостаточности показывает, что наибольшую биологическую активность проявляют масла, затем -липиды рыб и, наконец, липиды наземных животных.

Следует отметить, что существующие в настоящее время методы определения биологической ценности жиров являются интегральными, они не выявляют влияние каждой из кислот на метаболизм липидов.

В отличие от белков в настоящее время не представляется воз­можным определить биологическую ценность жиров на основе их хи­мического состава.

При нарушении обмена жиров в организме возникают болезнен­ные состояния.

При нарушении обмена фосфатидов возникает ожирение печени. Это заболевание характеризуется значительным отложением в печени нейтральных жиров, которые сдавливают печеночную паренхиму и на­рушают нормальное функционирование органа в целом.

Установлено, что избыточный синтез нейтральных жиров связан с недостатком в организме холина, необходимого для нормального син­теза фосфатидов. Обычно холин поступает в организм с пищей в соста­ве сложных жиров. Оказалось, однако, что он также синтезируется в ор­ганизме при наличии в потребляемой пище достаточного количества не­заменимой аминокислоты метионина.

Из пищевых продуктов, например, белки творога (казеин) отли­чаются богатым содержанием метионина. Введение с пищей белков с высоким содержанием в них метионина оказалось достаточно эффектив­ным средством лечения печени и предупреждения тяжелых осложнений.

В основе общего ожирения лежат причины, связанные с избыточ­ным питанием. Вводимые с пищей белки, углеводы и жиры в этом слу­чае намного превышают энергетические и другие потребности организма в питательных веществах. Жиры вначале откладываются в жировых депо, а затем повсеместно. Не всегда это состояние связано только с дефскта-

ми питания, оно может быть обусловлено и другими факторами. Однако чаще всего этот фактор является ведущим.

Широко распространенным заболеванием, вызванным нарушени­ем липидного обмена, является атеросклероз. Атеросклеротические из­менения обнаруживаются в артериях и поражают в первую очередь внут­ренние стенки сосудов, в которых происходит накопление лигшдов и, как результат, разрастание в этом месте фиброзной соединительной ткани. Наблюдается перерождение и утолщение внутренней оболочки кровеносного сосуда. Его просвет постепенно сужается, и кровоснабже­ние соответствующих участков тканей ухудшается. Повреждение арте­рии постепенно нарастает, захватывая ее более глубокий мышечный слой. При этом образуется так называемая атеросклеротическая бляшка. Пораженный атеросклеротическим процессом кровеносный сосуд теряет эластичность и прочность. Разрыв сосуда приводит к выходу из него крови в просвет и дальнейшему ее свертыванию с образованием тромба. Последний частично или полностью закупоривает сосуд, а кровоснабже­ние участка ткани, питающегося этим сосудом, частично или полностью прекращается. Если это жизненно важные органы (сердце, мозг), процесс может закончиться летальным исходом.

Главными компонентами атеросклеротических бляшек сосудов являются холестерин и его эфиры. Частично в них содержатся и р-липопротсиды - постоянные составные компоненты плазмы крови. Установлено, что практически все липиды плазмы крови человека на­ходятся в связанном с белками состоянии: холестерин входит в состав а- и р-липопротеидов, а триглицериды в комплексе с белками образуют так называемые хил омикроны.

Образование в организме холестерина практически не зависит от состава пищи. Синтез холестерина легко осуществляется за счет любого из основных компонентов пищи - белков, жиров и углеводов, в частно­сти из простейшего соединения - ацстил-КоА. Без сомнения, причиной поражения сосудов при атеросклерозе являются расстройства липидно­го обмена. Однако непосредственные причины, ведущие к развитию этого патологического состояния, пока не установлены. Обусловливает­ся оно, по-видимому, многими факторами, которые называют фактора­ми риска: возраст, повышенное содержание липидов в крови, понижен­ная степень усвояемости углеводов, ожирение, недостаточная физиче­ская активность, курение и др.

Как показали исследования, из всех известных факторов риска наибольшее значение имеет фактор повышенного содержания в крови липидов. Частота атсросклсротичсских поражений сосудов сердца воз­растает с повышением уровня холестерина в сыворотке крови. Вместе с тем известно, что содержание липидов и липопротеинов в сыворотке

крови зависит от общего количества жиров в пищевом рационе и от их химического состава. Установлено, что многие жиры растительного происхождения понижают уровень холестерина в сыворотке крови лю­дей. Таким же действием обладают жиры некоторых видов рыб. Содер­жание холестерина понижается под влиянием полинснасыщешшх неза­менимых жирных кислот, тогда как мононенасыщенные кислоты не оказывают заметного влияния, а насыщенные, напротив, даже увеличи­вают его содержание. Уровень холестерина в сыворотке крови зависит также от содержания в пищевом рационе нейтральных жиров и самого холестерина.

Хотя в основе заболевания диабетом лежат расстройства углевод­ного обмена, нарушается и обмен жиров, резко понижается их усвоя­емость.

Нарушение жирового обмена сопровождается увеличением со­держания ацетоновых тел в крови человека. Диабет также является од­ним из факторов риска, ведущих к атеросклерозу.

Таким образом, качественная и количественная характеристики доставляемых с пищей жиров являются фактором воздействия и управ­ления обменом липидов. Поскольку питание существенно влияет на продолжительность жизни человека и на его активную деятельность, то эти вопросы необходимо учитывать при разработке и создании продук­тов питания для различных возрастных групп детей, для определенных профессиональных групп людей, для лиц пожилого возраста и т.д. при разработке основ индивидуального питания.

Дата добавления: 2015-07-08