1
Biochemické aspekty výživy
© Biochemický ústav LF MU (V.P.) 2009
2
Způsob výživy :
podle zdroje přijímaného uhlíku:
1/ autotrofní organismy
anorganický uhlík ( CO2) zdroj energie: sluneční záření
fototropní organismy (rostliny, některé mikroorganismy)
2/ heterotrofní organismy
organický uhlík zdroj energie: živiny živočichové
3
Živiny	• •
•	=   organické látky:
	sacharidy
	bílkoviny
	lipidy
•	oxidací živin se uvolňuje volná energie (-AG )
	vodíky živin poskytují metabolickou vodu
	(dýchací řetězec)
	kromě energie jsou zdrojem stavebních látek těla
	některé látky v živinách obsažené jsou nepostradatelné
	(esenciální) 4
Sacharidy :
• asi 50 % úhrady energie
• cca 17 kJ / g    (4,1 kcal / g)
• minimum cca 150 g / d
• nejsou esenciální
(z derivátů je nebytná jen L-askorbová kys.)
• obvyklé formy: škrob
sacharosa
laktosa
glykogen
(málo: volná Glc) (málo: volná Fru)
Bílkoviny :
• asi 20 % úhrady energie
• cca 17 kJ / g    (4,1 kcal / g)
• minimum cca 30 g / d
• prakticky jediný zdroj dusíku
• nezastupitelný zdroj stavebního materiálu těla
6
Lipidy :	
•   asi 30 % úhrady energie	
•   37 až 39 kJ / g    (9,3 kcal / g)	
•   minimum cca 35 g / d	
•   nutné pro střevní resopci lipofilních látek	
•   zdroj esenciálních FA	7
Neenergetické složky :
• voda ® základní rozpouštědlo
• minerální látky ® iontové rovnováhy
• vitaminy ® účast v regulaci metabolismu
• vlákniny ® ovlivnění trávení
8
Prvky - deficit I potravní zdroj :
Prvek	Výsledek deficitu	Potravní zdroje prvku
železo	hypochromní anémie	sója, čočka, fazole, játra, zelenina, kvasnice
zinek	poruchy regenerace tkání, hyperplazie prostaty	jádra dýně a slunečnice, maso, vejce, ovesné vločky, celozrnné produkty
měď	defekty enzymů, narušení pojiva, anémie	čočka, fazole, maso, špenát, brambory
chrom	vadný metabolismus glukosy, vliv na insulin	ořechy, maso, sýry, zelenina
selen	poruchy srdce a svalů, faktor aterosklerózy a zhoubných nádorů	celozrnné produkty, ryby, vejce, maso
mangan	poruchy růstu, kostí	kořenová zelenina, ořechy, celozrnné produkty
molybden	zubní kaz (?)	mléko, obilniny, zelenina, ovoce, játra
křemík	poruchy pojiva, kůže, vlasů, nehtů, kostí	rostliny (nejvíc přeslička)
jod	poruchy štítné žlázy	mořské ryby a řasy
fluor	zvýšený výskyt zubního kazu	pitná voda
bor	psychické změny (?)	rostliny
9
Hydrofilní vitaminy a jejich funkce :
Vitamin	Aktivace	Koenzym	Funkce
B,	fosforylace	thiamindifosfát	oxidační dekarboxylace,
			kofaktor transketolasy
	<-... r__. i—		
			oxidasy L-aminokyselin
	fosforylace, AMP	FAD	dehydrogen asy
pyridoxin	fosforylace	pyridoxal fosfát	aminotransferasy, dekarboxylasy AK
		nemá zvláštní	různé enzymy (krvetvorba)
		označení	
nikotinamid	AMP, ribosa-P	NAD*	dehydrogenasy
	AMP, ribosa-P,	NADP(	hydrogenace (redukční syntézy)
	fosforylace		
pantothenát	+ další složky	koenzym A	acylační enzymy, metabolismus MK a AK
bíotin	co2	karboxybiotin	karboxylasy
folát	+ 4H	THF	přenos jednouhlíkatých zbytků
C	0>, Fe2+	nemá zvláštní	prokolagenhvdroxvlasa
		označení	\
10
Doporučené denní dávky vitaminů (mg) :
	Muži	Ženy+++
Retinou (vitamin A)	1,0	0,8
Kalcioí (cholekalcifcrol, vit. D3)	0,005	0,005
Tokoferol (vit. E)	10,0	8,0
Fylochinon (vit. K)		0,065"
Thiamin (vit. Bi)	1,5	1,1
Riboflavin (vit. B2)	1,7	1,3
Nikotinamid (vit. PP)	19,0	15,0
Pyridoxin (vit. B6)	2,0	1,6
Folát (kyselina listová)	0,20	0,18
Pantothenát (kyselina pantothenová)	asi 10	asi 10
Biotin (vit. H)	++	++
Kobalamin (vit. BP)	0,002	0,002
Askorbát (vit. C)	60,0 j	60,0
těhotné a kojící ženy: + 25 %
biotin: dle syntézy ve střevě - většinou není nutný
Základní energeticky výdej („ZEV") :
Harris - Benedict (1919) :
princip výpočtu:
ZEV = a + b • hmotnost (kg)
+ c • výška (cm) -   d • věk (roky)
a, b, c, d ® konstanta/koeficienty (odlišné pro muže a ženu) s věkem se ZEV snižuje (odečítáme „ d • věk ")
matematicky: rovnice je polynom prvního stupně
se třemi proměnnými (proměnné = hmotnost, výška, věk)
Základní energetický výdej (ZEV) = bazální metabolismus (BM) Basal energy expenditure (BEE)    = basal metabolic rate (BMR)
12
Bazálni metabolismus (BM) :
=~základní"energetický"výdej~(ZEV)
energetický součet reakcí, uvolňujících energii
bdělý stav     (spící ® spotřeba energie < BM)
nikoliv aktivita:   fyzická (® násobení faktorem aktivity: 1,2 ... 1,3 )
trávicí   (® „specificko-dynamický účinek bílkovin":
1 mol urey ® 3 mol ATP )
emocionální
50 kg ® 5.000 kJ = 5 MJ 70 kg ® 7.000 kJ = 7 MJ
13
Bazálni metabolismus (BM) :
BM (kJ/d) = hmotnost (kg) * 100
• vzestup tělesné teploty o 1oC ® + 15 % BM
• faktor aktivity: upoután na lůžko    ® 1,2
neupoután na lůžko ® 1,3
• trauma faktor:   malá chirurgie     ® 1,2
závažný výkon     ® 1,35 sepse ® 1,6
těžké popáleniny    ® 2,1
14
Bazálni metabolismus („BM") :
BM (kJ/d) = hmotnost (kg) • 100
tělesná hmotnost	klid	lehká práce	těžká práce	
	BM	1,3 • BM	1,4 • BM	1,5 • BM
50 kg	5 MJ	6,5 MJ / d	7 MJ / d	7,5 MJ / d
70 kg	7 MJ	9,1 MJ / d	9,8 MJ / d	10,5 MJ / d
15
Ovlivnění energetické potřeby :
fyzická aktivita štítná žláza těhotenství / laktace
věk: relativně nejvyšší potřeba je v 5 letech
• • • •
16
Využitelná energie :		
1 g cukru		17 kJ        (4,1 kcal)
1 g aminokyselin		17 kJ        (4,1 kcal)
1 g tuku		37 - 39 kJ   (do 9,3 kcal)
		závislost na délce řetězce
		mastných kyselin
		17
vr
Živiny - rekapitulace :
	kJ / g	energie / d	minimum / d
sacharidy	~ 17	~ 50 %	30 g
bílkoviny (AA)	~ 17	~ 20 %	150 g
lipidy	~ 37-39	~ 30 %	35 g
t
nalačno: ~ 55 % FFA
~45 % endogenní Glc ▼ (AA nebo ketolátky jen nepatrně)
„spalná tepla" :
• energie uvolněná není shodná s energii nabídnutou
• bílkoviny: 3 moly ATP / 1 mol močoviny
AA = aminokyseliny 18
Zjednodušení údajů o obsahu energie :
	M (g / mol)	kJ / g
Glu, Fru	180,16	1* ~ „17" ! )
So	182,17	
Xy	152,15	
So = sorbitol = glucitol Xy = xylitol
So + Xy jsou polyoly, cukerné alkoholy
Cukr a tuk:
1/ glukosa je (aerobně) metabolizována na acetyl-CoA. Jeho nadbytek, neodbouraný v Krebsově cyklu, může být přeměněn na mastné kyseliny (ev. na cholesterol) a ty zabudovány do triacylglycerolů. Z cukru vzniká tuk.
2/ mastné kyseliny z triacylglycerolů skýtají acetyl-CoA. Ten (kromě tvorby ketolátek v játrech a syntézy cholesterolu) nemůže být metabolizován jinak než v Krebsově cyklu, kde však je zcela odbourán za vzniku CO2, redukovaných koenzymů („redukčních ekvivalentů") a energie. Z tuku tedy nelze cukr vytvořit.
3/ pro tvorbu glukosy v kritických stavech má proto zásadní význam katabolismus bílkovin, poskytující glukogenni aminokyseliny. 20
Bílkovina a dusík :	
(nebo průměrná kombinace AA)	% dusíku
16 % = 16 / 100 ® převrácená hodnota :	100 / 16 = 6,25
6,25	
AA = aminokyseliny g = gram N = dusík 21	
22