Metabolismus Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Látkový a energetický metabolismus Metabolismus je souhrn veškerých dějů, které probíhají uvnitř organismu a které slouží k tvorbě využitelné energie a látek potřebných pro činnost organismu. Trvale probíhají pochody katabolické a anabolické v různé intenzitě. Katabolismus je rozklad látek za současného uvolnění energie. Je charakterizován chyběním rezerv glykogenu a mobilizací nesacharidových zdrojů energie – tuků a bílkovin. Probíhá při zvýšení tělesné pohybové aktivity a při udržování životních funkcí. Anabolismus je tvorba látek, při které se energie spotřebovává, nabídka substrátů je vyšší než jejich okamžitá potřeba. Vytvářejí se energetické rezervy, dochází k obnově a novotvorbě tkání. Anabolické děje převažují v situacích, kdy je tělesná aktivita omezena.

Bazální metabolismus Organismus klade nároky na živiny i v úplném klidu. Tuto skutečnost charakterizuje BAZÁLNÍ METABOLISMUS Intenzita metabolických dějů v organismu, charakterizovaná výdejem energie v klidu za přesně stanovených podmínek ( vleže, na lačno, při fyziologické teplotě těla a neutrální teplotě okolí. Jeho hodnota závisí na věku, pohlaví a velikosti těla. Další potřeba živin je ovlivněna činností těla a vnějšími podmínkami.

Cukry, tuky a bílkoviny Zdrojem energie jsou živiny obsažené v potravě, které jsou enzymaticky rozkládány a vstřebávány v trávicí soustavě. Sacharidy se štěpí na jednoduché cukry (monosacharidy). Nejvýznamnější je glukóza. Tuky (lipidy) jsou rozloženy na mastné kyseliny a glycerol, bílkoviny (proteiny) na aminokyseliny. Tyto jednoduché látky pak vstupují do složitých transformačních procesů metabolismu, kde je energie vázaná v různých součástech potravy měněna v jeden společný využitelný zdroj adenozintrifosfát - ATP. Při látkovém metabolismu jsou živiny využívány v těle jako stavební látky. Živiny získané v potravě jsou rovněž rozkládány až na jednodušší látky, které se vstřebávají ve střevech a pak jsou z nich stavěny tkáně tělu vlastní.

Sacharidy Sacharidy, též glycidy, nepřesně cukry, zastarale a chybně uhlovodany nebo karbohydráty Jsou významné přírodní látky, řada dalších byla připravena synteticky. Nízkomolekulární sacharidy jsou rozpustné ve vodě a mají více či méně sladkou chuť. Sacharidy rozpustné ve vodě se označují jako cukry. Makromolekulární polysacharidy jsou většinou bez chuti a jsou ve vodě jen omezeně rozpustné (škrob, agar) nebo zcela nerozpustné (celulóza). Sacharidy jsou jedny ze základních přírodních látek v rostlinných i živočišných organismech. Autotrofní organismy je dokážou vyrábět procesem zvaným fotosyntéza z vody a oxidu uhličitého pomocí sluneční energie. Ostatní organismy jsou závislé na jejich příjmu v potravě. Při krátkodobém nedostatku je mohou syntetizovat z aminokyselin a glycerolu. Sacharidy mají v organismech důležité funkce: zdroj a krátkodobá zásoba energie (glukóza, fruktóza) zásobní látky (škrob, glykogen, inulin) stavební materiál (celulóza, chitin) složka některých složitějších látek (nukleových kyseliny, hormonů, koenzymů)

Bílkoviny Bílkoviny, odborně proteiny, patří mezi biopolymery. Jedná se o vysokomolekulární přírodní složené z aminokyselin. Proteiny jsou podstatou všech živých organismů. V proteinech jsou aminokyseliny vzájemně vázány aminoskupinami –NH2 a karboxylovými skupinami –COOH amidovou vazbou –NH–CO– (amidy), která se v případě proteinů nazývá peptidová vazba. Podle počtu aminokyselin, které jsou v molekule takto navázány, rozlišujeme oligopeptidy (2–10 aminokyselin) polypeptidy (11–100) vlastní bílkoviny - proteiny (více než 100 aminokyselin).

Proteiny - funkce Bílkoviny jsou základem všech známých organismů, a proto v něm plní různé funkce. Stavební (kolagen- pojivové tkáně, elastin vazivové tkáně, keratin - rohovina) Transportní a skladovací (hemoglobin – krevní barvivo, transferin) Zajišťující pohyb (aktin, myosin – obě jsou součástí svalových vláken) Katalytické, řídící a regulační (enzymy, hormony, receptory…) Ochranné a obranné (imunoglobulin – obrana organizmu před infekcí, fibrin, fibrinogen – bílkoviny zajišťující vznik strupu při poranění cévy) Esenciální jsou takové aminokyseliny, které živočišný organismus nedokáže syntetizovat a musí být do organismu dodávány s potravou. Navzdory svému názvu jsou to naopak méně důležité aminokyseliny, proto si živočichové mohli dovolit ztratit schopnost jejich syntézy a stali se závislí na jejich přívodu zvenčí. Aminokyseliny, které jsou pro živočichy esenciální, dokážou syntetizovat rostliny a bakterie. Jsou pak zdrojem těchto aminokyselin pro všechny ostatní organismy.

Kvalita proteinů Kvalita bílkovin v potravě se měří srovnáním podílu esenciálních aminokyselin a podílem, který odpovídá správné výživě. Čím je podíl esenciálních aminokyselin k neesenciálním vyšší, tím je bílkovina kvalitnější. Vysoce kvalitní bílkoviny obsahuje mléko, vejce a maso, bílkoviny rostlinného původu mají často nedostatek určitých esenciálních aminokyselin. Při přísně veganské dietě tedy hrozí jejich nedostatek a je potřeba hlídat si příjem bílkovin z různých zdrojů. Například kombinace bílkovin z pšenice (málo lysinu) a bílkovin z luštěnin (málo methioninu) zajistí příjem esenciálních aminokyselin, ale celkový příjem bílkovin musí být vyšší, než při stravě, která obsahuje kvalitnější bílkoviny. Aminokyseliny se v organismu neskladují, ty aminokyseliny, které nejsou hned zabudovány do vytvářených proteinů, jsou deaminovány a dusík v nich obsažený je vyloučen jako močovina. Proto nelze konzumovat potraviny bohaté na esenciální aminokyseliny „do zásoby“, příjem musí být pokud možno stálý.

Tuky Lipidy, neboli tuky, jsou estery vyšších karboxylových kyselin a trojmocného alkoholu glycerolu. Zpravidla jsou esterifikovány všechny tři hydroxyskupiny glycerolu, proto jde o triacylglyceroly. Triacylglyceroly mohou obsahovat tři shodné acylové zbytky nebo může být každá hydroxyskupina esterifikována rozdílnými kyselinami. Rozdělení Podle skupenství rozlišujeme pevné tuky, u nichž převažují zejména nasycené mastné kyseliny. Oleje, jejichž skupenství je kapalné a které obsahují větší množství nenasycených mastných kyselin. Tuky rostlinné Tuky živočišné Převážná většina tuků rostlinného původu má ze zdravotního hlediska velmi vhodné složení mastných kyselin, protože obsahují vícenenasycené mastné kyseliny, které mají příznivější vliv na naše zdraví než tuky živočišné. Výjimku tvoří tuk kokosový a palmojádrový, ve kterém převažují pro organismus nevhodné nasycené mastné kyseliny. Zdrojem trans-mastných kyselin jsou dále především živočišné tuky, živočišné výrobky, sušenky, trvanlivé a sladké pečivo a některé druhy zmrzlin, do nichž se tyto tuky přidávají. Zatímco oleje jsou 100% tuky, u rostlinných tuků margarínů lze vybírat ze široké škály výrobků, které obsahují již od 20 % tuku.

Vitaminy Vitamin  je látka, která spolu s bílkovinami, tuky a sacharidy patří k základním složkám lidské potravy. V lidském organismu mají vitaminy funkci katalyzátorů biochemických reakcí. Existuje 13 základních typů vitaminů. Lidský organismus si, až na některé výjimky, nedokáže vitaminy sám vyrobit, a proto je musí získávat prostřednictvím stravy. Při nedostatku vitaminů, tzv. hypovitaminóze, se mohou objevovat poruchy funkcí organismu, nebo i velmi vážná onemocnění. Přebytečných vitaminů (hypervitaminóze) rozpustných ve vodě se organismus dokáže zbavit a pokud přestaneme vitamin přijímat, organismus z těla nadbytečné množství vyloučí. U vitaminů rozpustných v tucích to však nefunguje – nejrizikovější je v tomto ohledu vitamín A, u nějž existují případy smrtelných otrav nebo otrav s doživotními následky. Vitaminy jsou nutné pro udržení mnohých tělesných funkcí a jsou schopny posilovat a udržovat imunitní reakce.

Vitaminy rozpustné v tucích A (axeroftol) Tento vitamin je obsažen v barevné zelenině a plodech jako provitamin karoten. Je nezbytný při tvorbě barviv v sítnici oka, účast při tvorbě vaziva. Projevy nedostatku jsou: šeroslepost, nadměrné rohovatění kůže, poruchy vazivových struktur. D (antirachitický) Zdrojem jsou vnitřnosti, tučné ryby, kvasnice, vejce a mléko, u nás vlastní tvorba vitamínu v kůži (aktivace UV zářením). Zvyšuje resorpci vápníku a fosforu ve střevní sliznici V dětství se nedostatek projevuje křivicí (porucha mineralizace kostí). V dospělosti se projevuje odvápněním kostí a zubů. Hypervitaminóza: při podávání lékové formy, vápník se ukládá ve stěnách cév a orgánů. E (tokoferol) Zdrojem jsou rostlinné oleje, živočišné tuky a obilná zrna. Zabraňuje hromadění některých rozpadových produktů metabolismu. Projevy nedostatku jsou: rozpad jaterních buněk, malá odolnost červených krvinek (rozpad). K (antihemoragický) Vyskytuje se v zelenině, obilovinách, vejcích, mase a v mléce. Vitamin K je tvořen v dostatečném množství bakteriemi v tlustém střevě. Řídí výrobu látek nezbytných pro srážení krve.

Vitaminy rozpustné ve vodě Komplex vitaminů B Pro člověka má význam B1, B2, B6, B12, H a PP faktor. Význam vitaminů B je vztah k látkové výměně ve svalech a nervové tkáni a ke krvetvorbě. B1 (thiamin) Zdrojem jsou obiloviny (hlavně klíčky), kvasnice, játra, srdce, ledviny a libové vepřové maso. Ovlivňuje metabolismus cukrů v CNS a ve svalech. Projevy nedostatku jsou zvýšená únavnost, sklon ke křečím svalstva, dispozice k zánětům nervů až nemoc beri-beri (loupaná rýže, kukuřice). B2 (riboflavin) Zdrojem je mléko, zelenina, kvasnice, játra, srdce a ledviny. Zasahuje do buněčného dýchání. Projevy nedostatku: malinový jazyk, bolavé ústní koutky, poruchy ústní sliznice. B6 (pyridoxin) Zdrojem je mléko, kvasnice a maso. Podporuje metabolismus bílkovin a funkce vitaminů B1 a B2. Mezi projevy nedostatku patří pomalé hojení zánětů a zhoršená regenerace sliznic.

Vitaminy rozpustné ve vodě Vitamín PP (kyselina nikotinová) Vyskytuje se v kvasnicích, libovém mase, mléce, listové zelenině a v játrech. Je součást enzymů podílejících se na přenosu elektronů v chemických reakcích. Projevy nedostatku jsou: zánět nervů, duševní poruchy, záněty sliznic a kůže, těžké průjmy. B12 (kobalamin) Zdrojem jsou játra, ledviny a mléko. Vitamín B12 je nezbytný pro udržení normální krvetvorby (pro resorpci nezbytný vnitřní faktor). Projevem nedostatku je perniciosní anémie. Vitamín C (kyselina askorbová) Zdrojem je ovoce a zelenina (šípky a rybíz). Působí na tvorbu vaziva, kosti a chrupavky, zvyšuje odolnost proti infekcím a zrychluje hojení ran. Projevy nedostatku jsou: snížení odolnosti proti infekci, krvácivost dásní, vypadávání zubů (kurděje).

Minerální látky Minerální látky jsou v těle zastoupeny v malém množství, pro organismus jsou však nezbytné. Tělo si je nedokáže samo vytvořit a je proto odkázáno na jejich příjem potravou a vodou. Minerální látky hrají důležitou úlohu v prevenci, při zpomalování aterosklerotických změn na cévách, při látkové přeměně, mají vliv na hladinu cholesterolu apod. Naše strava bohužel zahrnuje spíše potraviny, které obsahují více tuků, cukru a soli a minerální látky mnohdy chybí. Měli bychom proto konzumovat pestřejší stravu, hodně rozličných a čerstvých a málo technologicky upravených potravin. Přijme – li tělo velmi málo nebo naopak velmi mnoho minerálů, může nastat extrémní reakce. Potom dochází buď k onemocnění z nedostatku některého minerálu ,nebo k otravě z nadbytku. Minerální látky se rozlišují dle množství potřebného pro organismus na tzv. množinové prvky, nebo-li makroprvky, a na stopové prvky.

Minerální látky - makroprvky Jako makroprvky se označují minerální látky, kterých se v těle ukládá více než 50 mg/kg tělesné hmotnosti. K makroprvkům patří vápník, chlor, draslík, hořčík, sodík, fosfor a síra. Vápník Významný pro: kosti, zuby, srážlivost krve, srdeční a nervovou činnost, energetický metabolismus Zdroje: mléko, mléčné výrobky, kadeřávek, zelený salát, pórek, ovesné vločky, některé minerální vody Chlor Významný pro: hospodaření s kyselinami a zásadami Zdroje: kuchyňská sůl Draslík Významný pro: vzrušivost svalů a nervů, tlak v buňkách, hospodaření s kyselinami a zásadami, energetický metabolismus, tvorba bílkovin Zdroje: banány, brambory, špenát, žampióny, maso, luštěniny, ořechy, kadeřávek, brokolice, sušené ovoce, ovesné vločky

Minerální látky - makroprvky Hořčík Významný pro: kosti, svalová akce, energetický metabolismus a metabolismus bílkovin, imunita Zdroje: celozrnné výrobky (např. rýže, jáhly), banány, pomeranče, fenykl, ryby, drůbež Sodík Významný pro: vzrušivost svalů a nervů, tlak v buňkách  Zdroje: kuchyňská sůl Fosfor Významný pro: kosti, zuby, energetický metabolismus, nervová činnost  Zdroje:   všechny potraviny živočišného původu, jako např. ryby, maso, vaječné žloutky, mléčné výrobky. Prakticky všechny potraviny obsahující fosfor.

Stopové prvky Stopové prvky se vyskytují v koncentraci nižší než 50 mg/kg tělesné hmotnosti (výjimka: železo).  Ke stopovým prvkům patří chrom, železo, fluor, jód, kobalt, měď, mangan, molybden, nikl, selen a zinek. Železo Významné pro: krvetvorba, okysličování, imunitní reakce Zdroje: maso, oves, jáhly, špenát, mangold, fenykl, luštěniny Fluor Významné pro: tvrdnutí zubní skloviny Zdroje: pitná voda, ryby, maso, pasta na zuby Jód Významné pro: tvorba hormonů štítné žlázy Zdroje: jodidová sůl, treska obecná, tuňák, okouník mořský, treska tmavá Selen Významné pro: enzymy, antioxidační ochrana Zdroje: ryby, maso, vejce, čočka, chřest Zinek Významné pro: metabolismus sacharidů a bílkovin, imunitní systém, hojení ran Zdroje: hovězí, drůbeží a vepřové maso, vejce, mléko, sýry, celozrnné pšeničné výrobky

Použité materiály Černík, V., Bičík, V., Martinec, Z. Přírodopis 3 pro 8. ročník základní školy a nižší ročníky víceletých gymnázií. Praha: Libertas, a. s., 1. vydání. ISBN 80-85937-97-2 Jelínek, J., Zicháček, V. Biologie pro gymnázia. Olomouc: Nakladatelství OLOMOUC, 2004. ISBN 80-7182-177-2 Vlastní tvorba Obrázky byly vyhledány ve wikipedii jako Creativ Commons nebo Public Domain: