Практическая работа: Нормы потребления белков, жиров, углеводов | Учебно-методический материал по биологии:
Практическая работа: «Нормы потребления белков, жиров, углеводов»
Прочитать данный материал и выполнить практическую работу
В основе жизнедеятельности любого организма лежит обмен веществ, который всегда связан с затратой энергии. Она освобождается при диссимиляции и, в конечном счете, превращается в тепловую энергию. Этим воспользовались для измерения расхода энергии организмом, т.к. об интенсивности обмена энергии можно судить по количеству тепла, выделяемого организмом в единицу времени.
Единицей измерения тепла является джоуль (Дж). Однако в физиологии и медицине используют и внесистемные единицы – калорию или килокалорию (1 ккал = 4,19 кДж).
Под килокалорией понимают количества тепла, необходимое для того, чтобы нагреть 1 л воды на 10С.
Основной обмен – количество энергии, расходуемое организмом только на поддержание жизни, т.е на процессы, происходящие при полном покое (работа сердца, сокращение дыхательных мышц, мочеобразование, выделение гормонов и т.
д). Величина основного обмена меняется в зависимости от пола, веса, возраста человека и других факторов. Она колеблется в пределах от 1000 до 2000 ккалорий в сутки у взрослых мужчин и от 1000 до 1700 у женщин (26% расходует печень и столько же приходится на работу расслабленных мышц, 18% — на долю мозга, 9% — на сердце, 7% — на долю почек 14% — на долю всех остальных органов).
При физических нагрузках помимо основного обмена происходит дополнительная затрата энергии (рабочий обмен организма). Общая затрата энергии (общий обмен), таким образом, складывается из основного и рабочего обменов и при высоких физических нагрузках может достигать 5000 и более ккалорий.
У человека общий обмен веществ складывается из основного обмена и рабочей прибавки, где Р – основной обмен, а К – рабочая прибавка.
Формула расчёта общего обмена человека. П= Р+К
Люди разных профессий в зависимости от степени мышечной деятельности тратят в течение дня разное количество энергии.
Мы с вами уже знаем, что энергию организм получает при окислении и распаде белков, жиров и углеводов. Установлено, что при распаде 1 г жиров выделяется 9,3 ккал (или 39,1 кДж), а при распаде 1 г белков или углеводов 4,1 ккал (или 17,2 кДж).
«Составление пищевого рациона подростка»
1. Составьте суточный пищевой рацион для подростков 16 лет. Если известно следующее:
Суточные нормы питания и энергетическая потребность
Возраст, лет | Белки (г) | Жиры (г) | Углеводы (г) | Энергетическая потребность (ккал) |
14-17 лет | 100-120 | 90-110 | 400-450 | 2900 |
Распределение калорийности при четырёхразовом питании
(от общей калорийности в сутки)
Первый завтрак | Второй завтрак | Обед | Ужин |
14% | 18% | 50% | 18% |
2.
Результаты расчетов занесите в таблицу.
Состав суточного пищевого рациона
Режим питания | Название блюд | Масса, г | Содержание во взятом количестве продукта, г | Калорийность, кДж | ||
белки | жиры | углеводы | ||||
1завтрак | ||||||
2 завтрак | ||||||
обед | ||||||
ужин | ||||||
Итого в сутки | ||||||
Важно! | 1. 2. При подборе оптимального пищевого рациона важно учитывать не только калорийность, но и химические компоненты пищи. |
Калорийность пищевого рациона должна соответствовать суточному расходу энергии.Ответьте на вопросы:
1. Специалисты, каких профессий расходуют меньше всего энергии? Больше всего энергии? Объясните, с чем это связано? От чего зависит расход энергии?
2. Чем рацион человека, занимающегося тяжелым физическим трудом, должен отличаться от рациона человека умственного труда?
Химический состав клетки • Образавр
Содержание
Вы уже знаете, что все живые организмы состоят из клеток. Однако сходства на этом не ограничиваются, и все клетки состоят из одних и тех же химических элементов.
Химический элемент. Что это?
Для начала разберемся, что такое химический элемент.
Химический элемент — это совокупность одинаковых мельчайших неделимых частиц (атомов).
Более подробно вы узнаете о химических элементах на уроках физики и химии. Простыми примерами химических элементов могут быть различные металлы (алюминий, медь, золото и т.п.), кислород, которым мы дышим, углерод и другие.
Из каких химических элементов состоят клетки?
Теперь наглядно изучим химический состав живых клеток, а также сравним состав тел живой и неживой природы.
Диаграмма 1. Химические элементы в составе клетки Диаграмма 2. Химические элементы в составе тел неживой природыКак вы могли заметить, в составе живых клеток, в отличие от неживых тел, очень много углерода. Дело в том, что атомы углерода являются обязательным компонентом всех органических веществ, образующих живую материю.
Вообще в природе все вещества можно разделить на неорганические и органические.
Неорганические вещества – это знакомые вам поваренная соль, сода, вода, компоненты воздуха.
Органические вещества – это вещества, в состав которых обязательно входят атомы углерода.
Органические вещества входят в состав живых клеток. К ним относятся белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.
Для обнаружения некоторых веществ, входящих в состав живых клеток, можно провести ряд несложных опытов.
Обнаружение воды, неорганических и органических веществ
Попробуйте нагреть кусочек растения в пробирке. Через некоторое время на стекле появятся капельки воды, а затем вы увидите дым. Это горят органические вещества. При этом неорганика не сгорает, а остается на дне пробирки в виде золы. Золу, ввиду высокой концентрации неорганических веществ, активно используют в качестве доступного удобрения.
Обнаружение белков и углеводов
Заверните кусочек теста в марлю и попробуйте «прополоскать» его в сосуде с водой. Через некоторое время в марле останется клейкая масса. Это – клейковина, растительный белок.
В сосуде с мутной водой вы сможете обнаружить крахмал.
Для этого достаточно добавить к раствору несколько капель йода. Жидкость посинеет.
Крахмал — это сложный растительный углевод. Большинство растений используют крахмал в качестве запаса питательных веществ.
Крахмальные зерна самых разных форм откладываются в хлоропластах. Больше всего крахмала запасается в семенах, клубнях, корнях и корневищах. Это также можно легко проверить. Достаточно капнуть несколько капель йода на клубень картофеля.
Обнаружение жиров
Жир можно обнаружить в семенах подсолнечника. Поместите несколько семечек на лист белой бумаги и попробуйте раздавить их с помощью пестика. Вскоре на бумаге выступят характерные масляные пятна.
Химический состав клетки
Вода
Это самое распространенное вещество на Земле. Вода не только окружает каждый живой организм снаружи, но и находится внутри.
В среднем живые клетки состоят из воды на 60 — 80%. Потеря всего 20% воды приводит к смерти.
Почему же вода так важна?
Вода – это универсальный растворитель для большинства веществ, а также участник химических реакций важных организму.
Таким образом, от содержания воды в организме зависит скорость большинства химических процессов, а значит и обмена веществ в целом.
Форма клетки, ее объем и упругость также поддерживаются водой.
Вода участвует в процессе терморегуляции. За счет испарения воды с поверхности листьев и потоотделения тела растений и животных охлаждаются и регулируют температуру.
Терморегуляция у растений и животныхМинеральные вещества
Кровь и межклеточная жидкость содержат большое количество различных неорганических солей. Они позволяют поддерживать постоянство внутренней среды организма. Кальций входит в состав костей и раковин моллюсков, участвует в процессе сокращения мускулатуры. Вместе с калием кальций обеспечивает выполнение жизненно важных функций, таких как раздражимость.
{"questions":[{"content":"Какие из ниже перечисленных веществ являются органическими?[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Белки","Жиры","Углеводы","Вода","Нуклеиновые кислоты","Зола","Сода"],"answer":[0,1,2,4]}}}]}Углеводы
Функции углеводов в организме разнообразны.
Углеводы придают прочность и жесткость клеточным стенкам растений (целлюлоза). Углевод хитин образует жесткие покровы насекомых. Раствор углеводов в растительной вакуоли поддерживает внутриклеточное давление.
В виде сложных углеводов, крахмала и гликогена, растения и животные запасают энергию. А в результате их расщепления живые организмы получают энергию.
Белки
Разнообразие белков в живом организме очень велико.
Белки входят в состав многих клеточных структур, регулируют процессы жизнедеятельности и могут запасаться в клетке. Из белков состоят мышцы, и сокращаются они именно благодаря белками. За счет белков волосы, ногти, рога и копыта обладают высокой прочностью. Гемоглобин, транспортный белок крови, переносит кислород и углекислый газ.
Без белков было бы невозможно пищеварение. Ведь ферменты, разлагающие компоненты пищи, также являются белками.
Жиры
Жиры выступают в роли стратегического запаса энергии и даже воды.
Благодаря теплоизоляционным свойствам жировой ткани многие животные способны переносить очень низкие температуры. Например, перед спячкой медведь накапливает толстую жировую прослойку, которая будет не только «кормить» его, но и «согревать» его.
Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты крайне важны для любого живого организма.
Структура нуклеиновой кислоты (ДНК)Именно в виде нуклеиновых кислот хранится наследственная информация. С помощью нуклеиновых кислот наследственная информация передается от родителей потомкам.
В клетке нуклеиновые кислоты образуют специальные структуры (хромосомы), которые находятся в клеточном ядре.
Что указывает на общность живой и неживой природы?
Все живые клетки, как и объекты неживой природы состоят из одних и тех же химических элементов. Уже знакомые вам белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты состоят из углерода, водорода и кислорода. В состав белков входит также азот. Нуклеиновые кислоты содержат не только азот, но еще и фосфор.
{"questions":[{"content":"Какова роль нуклеиновых кислот?[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["Хранение наследственной информации","Хранение и передача наследственной информации","Накопление энергии","Обеспечение прочности каких-либо структур"],"explanations":["Роль нуклеиновых кислот не ограничивается лишь хранением наследственной информации. Будьте внимательны!","","",""],"answer":[1]}}}]}Назовите известные вам углеводы. Какие из них встречаются в растительных а какие — в животных организмах? Охарактеризуйте значение этих веществ.
Глюкоза – органическое соединение, углевод. Это один из самых распространенных и доступных источников энергии для всех живых организмов. Этот углевод встречается в ягодных и фруктовых соках. Также глюкоза образует более сложные углеводы.
Фруктоза – органические соединение, углевод. Не смотря на свое название, фруктоза выполняет важные функции в организмах не только растений, но и животных.
Как и глюкоза фруктоза входит в состав многих более сложных углеводов. Фруктозу активно используют в пищевой промышленности в качестве подсластителя безопасного для диабетиков.
Сахароза – углевод, состоящий из одной глюкозы и одной фруктозы. По сути сахароза – это хорошо знакомый вам сахар.
Крахмал – сложный очень разветвленный углевод, состоящий из большого количества глюкозы. Это основной запасной углевод в растительных клетках.
Гликоген – сложный ветвистый углевод, состоящий из глюкозы. Растения запасают крахмал, а животные – гликоген.
Целлюлоза (клетчатка) – сложный углевод, представляющий собой длинную цепочку глюкозы. Основной компонент жестких клеточных стенок растений.
Хитин – сложный углевод в составе жестких покровов насекомых, ракообразных и других беспозвоночных.
Существуют ли элементы, которые встречаются только в живых организмах?
Нет, таких химических элементов не существует.
{"questions":[{"content":"Какие углеводы встречаются в растительных организмах, а какие в животных?[[grouper-1]]","widgets":{"grouper-1":{"type":"grouper","labels":["Животные","Растения","И в растениях, и в животных"],"items":[["Хитин","Гликоген"],["Сахароза","Целлюлоза","Крахмал"],["Глюкоза","Фруктоза"]]}}}]}Сравнение биологических макромолекул | Биология для специальностей I
Обсудить биологические макромолекулы и различия между четырьмя классами
Как мы узнали, существует четыре основных класса биологических макромолекул:
- Белки (полимеры аминокислот)
- Углеводы (полимеры сахаров)
- Липиды (полимеры липидных мономеров)
- Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК; полимеры нуклеотидов)
Давайте подробнее рассмотрим различия между классами различий.
Цели обучения
- Дайте определение термину «макромолекула»
- Различать 4 класса макромолекул
Теперь, когда мы обсудили четыре основных класса биологических макромолекул (углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты), давайте поговорим о макромолекулах в целом.
Вы есть то, что вы едите
Сравнение биологических макромолекул
| Макромолекула | Базовая формула, основные характеристики | Мономер | Примеры | Использует |
|---|---|---|---|---|
| Белки | ЧОН −NH 2 + −COOH +R группа
| Аминокислоты | Ферменты, некоторые гормоны | Хранение; Сигналы; структурный; Сократительный; оборонительный; фермент; Транспорт; Рецепторы |
| Липиды | C:H:O Более 2:1 H:O (карбоксильная группа) | Жирная кислота и глицерин | Сливочное масло, растительное масло, холестерин, пчелиный воск | Аккумулятор энергии; Защита; Химические мессенджеры; Отталкивает воду |
| Углеводы | К:Н:О 1:2:1 | Моносахариды | Глюкоза, фруктоза, крахмал, гликоген, целлюлоза | Аккумулятор энергии; Структура |
| Нуклеиновые кислоты | ЧОНП пентоза, азотистое основание, фосфат | Нуклеотиды | ДНК, РНК | Генетическая информация |
Дегидратационный синтез
Большинство макромолекул состоят из отдельных субъединиц или строительных блоков, называемых мономерами .
Мономеры соединяются друг с другом с помощью ковалентных связей, образуя более крупные молекулы, известные как полимеры . При этом мономеры выделяют молекулы воды в качестве побочных продуктов. Этот тип реакции известен как синтез дегидратации , что означает «собирать вместе, теряя воду».
Рисунок 1. В описанной выше реакции синтеза дегидратации две молекулы глюкозы соединяются вместе, образуя дисахарид мальтозу. В процессе образуется молекула воды.
В реакции синтеза дегидратации (рис. 1) водород одного мономера соединяется с гидроксильной группой другого мономера, высвобождая молекулу воды. В то же время мономеры разделяют электроны и образуют ковалентные связи. По мере присоединения дополнительных мономеров эта цепь повторяющихся мономеров образует полимер. Различные типы мономеров могут комбинироваться во многих конфигурациях, образуя разнообразные группы макромолекул. Даже один вид мономера может комбинироваться различными способами с образованием нескольких разных полимеров: например, мономеры глюкозы входят в состав крахмала, гликогена и целлюлозы.
Гидролиз
Полимеры расщепляются на мономеры в процессе, известном как гидролиз, что означает «расщепление воды», реакция, в которой во время распада используется молекула воды (рис. 2). В ходе этих реакций полимер распадается на две составляющие: одна часть получает атом водорода (H+), а другая – молекулу гидроксила (OH–) от расщепленной молекулы воды.
Рисунок 2. В показанной здесь реакции гидролиза дисахарид мальтоза расщепляется с образованием двух мономеров глюкозы с добавлением молекулы воды. Обратите внимание, что эта реакция обратна реакции синтеза, показанной на рисунке 1.
Дегидратация и реакции гидролиза катализируются или «ускоряются» специфическими ферментами; реакции дегидратации включают образование новых связей, требующих энергии, в то время как реакции гидролиза разрывают связи и высвобождают энергию. Эти реакции сходны для большинства макромолекул, но каждая реакция мономера и полимера специфична для своего класса. Например, в нашем организме пища гидролизуется или расщепляется на более мелкие молекулы каталитическими ферментами в пищеварительной системе.
Это позволяет легко усваивать питательные вещества клетками в кишечнике. Каждая макромолекула расщепляется определенным ферментом. Например, углеводы расщепляются амилазой, сахаразой, лактазой или мальтазой. Белки расщепляются ферментами пепсином и пептидазой, а также соляной кислотой. Липиды расщепляются липазами. Расщепление этих макромолекул обеспечивает энергию для клеточной активности.
Посетите этот сайт, чтобы увидеть визуальные изображения синтеза дегидратации и гидролиза.
Резюме: Сравнение биологических макромолекул
Белки, углеводы, нуклеиновые кислоты и липиды представляют собой четыре основных класса биологических макромолекул — больших молекул, необходимых для жизни, построенных из более мелких органических молекул. Макромолекулы состоят из отдельных звеньев, известных как мономеры, которые соединяются ковалентными связями, образуя более крупные полимеры. Полимер — это больше, чем сумма его частей: он приобретает новые характеристики и приводит к осмотическому давлению, которое намного ниже, чем создаваемое его ингредиентами; это важное преимущество в поддержании клеточных осмотических условий.
Мономер соединяется с другим мономером с высвобождением молекулы воды, что приводит к образованию ковалентной связи. Эти типы реакций известны как реакции дегидратации или конденсации. Когда полимеры распадаются на более мелкие единицы (мономеры), молекула воды используется для каждой связи, разрываемой в этих реакциях; такие реакции известны как реакции гидролиза. Реакции дегидратации и гидролиза сходны для всех макромолекул, но каждая реакция мономера и полимера специфична для своего класса. Реакции дегидратации обычно требуют затрат энергии на образование новых связей, в то время как реакции гидролиза обычно высвобождают энергию за счет разрыва связей.
Ответьте на вопросы ниже, чтобы узнать, насколько хорошо вы понимаете темы, затронутые в предыдущем разделе. Этот короткий тест не учитывает , а не для вашей оценки в классе, и вы можете пересдавать его неограниченное количество раз.
Используйте этот тест, чтобы проверить свое понимание и решить, следует ли (1) изучить предыдущий раздел дальше или (2) перейти к следующему разделу.
Различные типы биологических макромолекул
Результаты обучения
- Дайте определение термину «макромолекула»
- Различать 4 класса макромолекул
Теперь, когда мы обсудили четыре основных класса биологических макромолекул (углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты), давайте поговорим о макромолекулах в целом. Каждый из них является важным компонентом клетки и выполняет широкий спектр функций. В совокупности эти молекулы составляют большую часть сухой массы клетки (напомним, что вода составляет большую часть ее полной массы). Биологические макромолекулы являются органическими, то есть содержат углерод. Кроме того, они могут содержать водород, кислород, азот и дополнительные второстепенные элементы.
Вы есть то, что вы едите
Сравнение биологических макромолекул
| Макромолекула | Базовая формула, основные характеристики | Мономер | Примеры | Использует |
|---|---|---|---|---|
| Белки | ЧОН −NH 2 + −COOH +R группа
| Аминокислоты | Ферменты, некоторые гормоны | Хранение; Сигналы; структурный; Сократительный; оборонительный; фермент; Транспорт; Рецепторы |
| Липиды | C:H:O Более 2:1 H:O (карбоксильная группа) | Жирная кислота и глицерин | Сливочное масло, растительное масло, холестерин, пчелиный воск | Аккумулятор энергии; Защита; Химические мессенджеры; Отталкивает воду |
| Углеводы | К:Н:О 1:2:1 | Моносахариды | Глюкоза, фруктоза, крахмал, гликоген, целлюлоза | Аккумулятор энергии; Структура |
| Нуклеиновые кислоты | ЧОНП пентоза, азотистое основание, фосфат | Нуклеотиды | ДНК, РНК | Генетическая информация |
Дегидратационный синтез
Большинство макромолекул состоят из отдельных субъединиц или строительных блоков, называемых мономерами .
Мономеры соединяются друг с другом с помощью ковалентных связей, образуя более крупные молекулы, известные как полимеры . При этом мономеры выделяют молекулы воды в качестве побочных продуктов. Этот тип реакции известен как синтез дегидратации , что означает «собирать вместе, теряя воду».
Рисунок 1. В описанной выше реакции синтеза дегидратации две молекулы глюкозы соединяются вместе, образуя дисахарид мальтозу. В процессе образуется молекула воды.
В реакции синтеза дегидратации (рис. 1) водород одного мономера соединяется с гидроксильной группой другого мономера, высвобождая молекулу воды. В то же время мономеры разделяют электроны и образуют ковалентные связи. По мере присоединения дополнительных мономеров эта цепь повторяющихся мономеров образует полимер. Различные типы мономеров могут комбинироваться во многих конфигурациях, образуя разнообразные группы макромолекул. Даже один вид мономера может комбинироваться различными способами с образованием нескольких разных полимеров: например, мономеры глюкозы входят в состав крахмала, гликогена и целлюлозы.
Гидролиз
Полимеры расщепляются на мономеры в процессе, известном как гидролиз, что означает «расщепление воды», реакция, в которой во время распада используется молекула воды (рис. 2). В ходе этих реакций полимер распадается на две составляющие: одна часть получает атом водорода (Н+), а другая – молекулу гидроксила (ОН–) от расщепленной молекулы воды.
Рисунок 2. В показанной здесь реакции гидролиза дисахарид мальтоза расщепляется с образованием двух мономеров глюкозы с добавлением молекулы воды. Обратите внимание, что эта реакция обратна реакции синтеза, показанной на рисунке 1.
Дегидратация и реакции гидролиза катализируются или «ускоряются» специфическими ферментами; реакции дегидратации включают образование новых связей, требующих энергии, в то время как реакции гидролиза разрывают связи и высвобождают энергию. Эти реакции сходны для большинства макромолекул, но каждая реакция мономера и полимера специфична для своего класса. Например, в нашем организме пища гидролизуется или расщепляется на более мелкие молекулы каталитическими ферментами в пищеварительной системе.
Это позволяет легко усваивать питательные вещества клетками в кишечнике. Каждая макромолекула расщепляется определенным ферментом. Например, углеводы расщепляются амилазой, сахаразой, лактазой или мальтазой. Белки расщепляются ферментами пепсином и пептидазой, а также соляной кислотой. Липиды расщепляются липазами. Расщепление этих макромолекул обеспечивает энергию для клеточной активности.
Посетите этот сайт, чтобы увидеть визуальные изображения синтеза дегидратации и гидролиза.
Резюме: Различные типы биологических макромолекул
Белки, углеводы, нуклеиновые кислоты и липиды представляют собой четыре основных класса биологических макромолекул — больших молекул, необходимых для жизни, построенных из более мелких органических молекул. Макромолекулы состоят из отдельных звеньев, известных как мономеры, которые соединены ковалентными связями, образуя более крупные полимеры. Полимер — это больше, чем сумма его частей: он приобретает новые характеристики и приводит к осмотическому давлению, которое намного ниже, чем создаваемое его ингредиентами; это важное преимущество в поддержании клеточных осмотических условий.