Biochemie živin

1. Biochemie živin Ludmila Hanáková 18.2.2010

2. Základní pojmy • Biochemie - věda, zkoumá chemické procesy probíhající v živých tkáních • Potrava – to, co se dostává do trávicího ústrojí: živiny, voda, minerální látky, vitamíny, vlákniny • Živiny – tuky, cukry, bílkoviny • Metabolismus– přeměna látek a energií - Katabolismus - štěpení složitých látek na jednoduché, účast O2. Energie se uvolňuje. - Anabolismus - z jednoduchých látek vznikají složitější. Energie se spotřebovává

3. Význam metabolických dějů • vytvářejí se látky tělu vlastní = součásti buněk a tkání (např. pro růst, regeneraci) • vznikají nové látky – např. enzymy, hormony, krevní barvivo, plazmatické bílkoviny aj. • vzniká energie, a to při štěpení složitějších látek na látky jednoduché • některé látky - tuky a cukry se ukládají do zásoby (např. živočišný škrob ve formě glykogenu)

4. Ovlivnění metabolismu • nervové řízení • látkové řízení – hormony (inzulín, adrenalin, růstové hormony, pohlavní hormony, hormony štítné žlázy) • metabolismus zvyšuje: svalová práce, příjem potravy • metabolismus snižuje: hladovění

5. Metabolismus živin – základ • živiny se mohou navzájem přeměňovat (bílkoviny jsou nezastupitelné – obsahují dusík, který žádná jiná živina neobsahuje) • všechny živiny jsou zdrojem energie

6. Slovníček • Aminokyselina(AK)– organická sloučenina obsahující uhlík, vodík, kyslík a dusík. Existuje dvacet základních aminokyselin, které v četných kombinacích tvoří základ bílkovin, jsou spojeny peptidovou vazbou. • Bílkovina(protein) – vysokomolekulární látka (makromolekula). Tvoří ji řetězec aminokyselin, kterých může být v jediné molekule až několik tisíc. Bílkoviny jsou důležité pro stavbu buněk, v metabolismu (enzymy), v imunitě, v krvi (hemoglobin aj.), v činnosti svalů, pro transport látek. Přesné pořadí aminokyselin je zakódováno v dědičné informaci - DNA. • Cukry(sacharidy) – organické sloučeniny uhlíku, vodíku a kyslíku. Jsou jednoduché (monosacharidy) či složené (polysacharidy) • DNA (DNK) - deoxyribonukleová kyselina, která je základem dědičné informace. Každá buňka obsahuje kompletní informaci o vlastnostech celého organismu. Obrazně lze DNA přirovnat ke stavebnímu plánu, podle kterého bílkoviny jako architekti staví dům (buňku) a město (lidský organismus). • Enzym – bílkovina, která v malém množství dokáže výrazně urychlit (katalyzovat- tzv. biokatalyzátor) průběh biochemické reakce. Enzymy mají význam např. pro trávení, srážení krve, obranu organismu proti infekci apod. Řada enzymů pro činnost potřebuje přítomnost další látky – koenzymu (kofaktoru). Tím bývá vitamin či stopový prvek.

7. Slovníček • Tuky (lipidy) – organické sloučeniny, které mají zásadní význam pro vytváření energetických zásob. Jsou součástí buněčných membrán. Lipidy nejsou rozpustné ve vodě a v krvi je přenášejí zvláštní částice - lipoproteiny.  Cholesterol – sloučenina tukovépovahy. Nachází se ve všech živočišných tkáních, v krvi a ve žluči.Tělo ho samo vyrábí a také přijímá v živočišné potravě (maso, vaječný žloutek aj.). Vysoká hladina cholesterolu v krvi je rizikovým faktorem aterosklerózy. Vinu na tom má LDL cholesterol, který představuje asi ¾ této sloučeniny v krvi. Zbytek připadá na HDL („hodný“) cholesterol. Ten naopak organismus chrání.

8. CUKRY - sacharidy • Sacharidy jsou nezbytné nejenom jako výchozí látka pro získání energie, ale i pro tvorbu dalších biologicky významných látek. • Podle počtu základních jednotek - pěti či šestiuhlíkatých molekul, se dělí na monosacharidy, disacharidy a polysacharidy. • Polysacharidy i disacharidy jsou štěpeny amylázami trávicího traktu. Slinná amyláza ptyalin se uplatňuje v dutině ústní, štěpení dále pokračuje působením pankreatické amylázy. Výsledkem jsou monosacharidy, z nichž 80 % tvoří glukóza.

9. Glukóza • nejpohotovější a nejdůležitější zdroj energie ! • v krvi: 3,3 – 6,7 mmol/l, po požití potravy se přechodně zvyšuje • štěpení: anaerobní glykolýza – bez přítomnosti kyslíku – přes několik meziproduktů až na kyselinu mléčnou aerobní glykolýza – za přítomnosti kyslíku – produkty CO2 a O2 • zásobní glukóza – glykogen – ukládá se v játrech, a v kosterním svalstvu, v případě potřeby se glykogen přeměňuje zpět na glukózu

10. TUKY - lipidy • Lipidy jsou zdrojem dlouhodobé energie a významnou látkou pro výstavbu buněčné membrány i pro syntézu řady hormonů • Lipidy jsou štěpeny lipázami, výsledným produktem jsoumastné kyseliny a glycerol. Podle délky uhlíkatého řetězce dělíme mastné kyseliny na kyseliny s kratší délkou uhlíkatého řetězce, střední délkou řetězce a na vyšší mastné kyseliny • Hlavní reakcí pro získání energie z mastných kyselin je oxidace.

11. LIPIDY • stavební součást všech buněk (cytoplazma, membrány) • zásobní látka – vydatný dlouhodobý zdroj energie • v krevní plazmě – určité stálé množství tuku – z potravy a ze zásobní tukové tkáně • nadbytečný tuk – zásoby v buňkách tukové tkáně:10 – 20 % tělesné hmotnosti

12. BÍLKOVINY - proteiny • Štěpení proteinů je zajištěno proteázami, výsledným produktem jsou AK. Vzniká tak základní zásoba aminokyselin v buňce. • Aminokyseliny jsou stavebním kamenem pro tvorbu nových proteinů i enzymů. Odbourávání proteinů je doprovázeno tvorbou toxického amoniaku, který se za přítomnosti oxidu uhličitého transformuje na netoxickou močovinu - ureu, která je z organismu vyloučena močí. • z AK je procesem glukoneogeneze tvořena glukóza (játra, ledviny). Dochází k tomu po vyčerpání buněčné zásoby cukrů např. při hladovění nebo při cukrovce. • Anabolismus proteinů je charakterizován pozitivní dusíkovou bilancí (množství nabídnutého dusíku v organismu převyšuje množství vyloučeného dusíku). • Katabolismus proteinů je charakterizován převahou odbourávání tkání nad novotvorbou, což je doprovázeno negativní dusíkovou bilancí.

13. Bílkoviny • hlavní stavební součást všech buněk • mohou být i zdrojem energie (při přeměně se nejdříve uvolní aminová skupina -NH2, zbytek se štěpí na CO2 a H2O) • z -NH2 se v játrech vytváří močovina(urea) – vylučuje se močí • z aminokyselin mohou vznikat cukry i tuky • bílkoviny se neukládají do zásoby • nepostradatelné tzv. esenciální aminokyseliny si organismus nedokáže vyrobit

14. Složení potravy - bílkoviny • denní příjem bílkovin – 1 g na 1 kg tělesné hmotnosti (u dospívajících 4 g na 1 kg hmotnosti – vzhledem k růstu!) • živočišné bílkoviny jsou výživnější než rostlinné – obsahují esenciální aminokyseliny • ostatní aminokyseliny – organismus si je sám vytvoří (především ze sacharidů v játrech) • podíl v potravě:15 - 20 %

15. Složení potravy – tuky • rozpouštějí některé vitamíny (A,D,E,K) • obsahují esenciální nenasycené mastné kyseliny (př. linolová, arachidonová) – obsaženy v rostlinných tucích (snižují hladinu cholesterolu v krvi) • podíl v potravě: 20 – 30 % • nadměrný příjem zvláště živočišných tuků – vznik aterosklerózy…!!!

16. Složení potravy – cukry • nejpohotovější zdroj energie • podíl v potravě: 50 - 60 % • přijímány ve formě polysacharidů – brambory, rýže, pečivo • nestravitelné sacharidy: vláknina – podporuje pohyb střev, brání zácpě, snižuje výskyt střevních nádorů, ischemické choroby srdeční (snižuje hladinu cholesterolu v krvi)

17. Složení potravy – minerální látky • nejsou zdrojem energie • nezbytná součást buněk, tělních tekutin • udržují homeostázu • součást kostí a zubů … • druhy ……a význam

18. Složení potravy – voda • rozpouštědlo, ve kterém probíhají všechny biochemické reakce organismu • podílí se na udržení stálého pH vnitřního prostředí • zdroj vodíku a kyslíku • denní příjem – 1,5 l v tekutinách, potrava obsahuje až 1 l vody • Obsah v tkáních: 60 %

19. Stanovení energetického výdeje • Pro klinickou praxi a následnou nutriční podporu je nezbytné určit hodnotu aktuálního energetického výdeje, přičemž ne vždy je dostupné měření nepřímou kalorimetrií. V těchto případech využíváme tabulek či vzorců, které byly odvozeny z dat získaných na vzorku populace. • Energetický výdej lze hodnotit jako - základní energetický výdej (BMR, basal metabolic rate) - klidový energetický výdej (REE, resting energy expenditure) - aktuální energetický výdej (AEE, actual energy expenditure) • Bazální metabolismus