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生理学ノート06「栄養と代謝」

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1.栄養素とエネルギー代謝
■1)栄養素
・三大栄養素=糖質、脂質、タンパク質
・五大栄養素:糖質、脂質、タンパク質、ビタミン、無機質

★分解されるときに放出されるエネルギー量(1グラムあたり)
・糖質 :約4KCal
・脂質 :約9KCal
・タンパク質:約4KCal

■2)エネルギー必要量と栄養所要量
(1)エネルギー必要量
①基礎代謝量
②身体活動に必要なエネルギー
③得意動的作用(食事誘発性産熱反応)
④呼吸商
④発育に必要なエネルギー

(2)栄養所要量
健康的な日常生活の遂行のための毎日の栄養摂取量を年齢別、性別、生活活動強度別に示したもの

■3)エネルギー代謝
(1)基礎代謝
①基礎代謝量(基礎代謝率、BMR)
覚醒直後の早朝空腹時、室温23~24度で安静臥床のままで測定
日本人の成人男子で約1500KCal/日
日本人の成人女子で約1200KCal/日
ア.特徴
・男性の方が女性より高い
・ホルモンによる影響
例)甲状腺ホルモン:代謝を促進
・夏低く、冬高い
・飢餓では低く、過食では高い
・幼年期に高く、老人気に低い
・睡眠時はBMRの約90%%(1割減)

②特異動的作用(食事誘発性産熱反応)
食後の体熱発生の増加のこと
各栄養素100KCalに対して
タンパク質:約30KCal
糖質 :約6KCal
脂質 :約4KCal
③身体滑動時のエネルギー代謝
エネルギー代謝率(RMR)
…活動によって余分に消費した代謝量が基礎代謝量の何倍に相当するかという値
(活動時の代謝量-座位安静時の代謝量)/基礎代謝量
※座位安静時の代謝量=基礎代謝の1.2倍
④呼吸商(RQ)
ある時間内における生体の酸素消費量に対する二酸化炭素排泄量の比のこと
CO2/O2
糖質:1、脂質:0.7、タンパク質:0.8
☆脂質やタンパクの法がより酸素を必要とする。糖質が最も効率がいい

2.各栄養素の代謝
■1)糖質
(1)グルコースの分解
①内呼吸(好気呼吸)
※以前のノートを参照
②嫌気呼吸(狭義の解糖)
激しい運動時においてはグルコースは酸素を用いずピルビン酸をへて乳酸になる
この過程では2ATPが取り出される
乳酸が筋肉にたまると、疲労により運動できなくなる
★ピルビン酸が乳酸になるときに働く酵素:乳酸脱水素酵素(LDH)
☆(参考)
フルクトースは肝臓で代謝され、解糖系の途中段階に入る(解糖の過程でフルクトースを使うこともある、解糖に必ず必要ってわけではなく)
ガラクトースは容易にグルコースに変換される

(2)グリコーゲンの合成と分解
余分なグルコースはグリコーゲンとして肝臓・骨格筋に貯蔵
さらに余分なものは脂肪に変換され皮下や内臓に貯蔵
血糖値が低下した場合に肝臓のグリコーゲンが分解されて放出される
骨格筋のグリコーゲンは筋収縮時のエネルギー源となる

(3)糖新生
糖質以外の物質からグルコースを合成すること

(4)アミノ酸・脂質の合成
アミノ酸はクエン酸回路の中間代謝産物を使って合成
脂肪酸はアセチルコエンザイムA(アセチルCoA)を使って合成

■2)脂質
(1)トリグリセリドの分解
・グリセリン:解糖系の過程に入る
・脂肪酸:β酸化を受け、アセチルコエンザイムAになりクエン酸回路に入る
糖尿病…クエン酸回路の働きが不十分→ケトン体(アセトン体)→アシドーシスの原因

(2)脂肪酸の合成
過剰な糖質・アミノ酸から、肝臓や脂肪組織でアセチルコエンザイムAから合成

(3)コレステロール代謝
食物からも摂取されるか、主に肝臓でアセチルコエンザイムAから合成

■3)タンパク質
(1)タンパク質の合成
※以前のノートを参照
(2)アミノ酸の合成
必須アミノ酸は体内では合成されない
他のアミノ酸は体内で合成できる
(3)タンパク質とアミノ酸の分解
アミノ酸はアミノ基転移酵素などにより、脱アミノ作用を受け、有機酸とアンモニア(NH3)を生じる
有機酸はクエン酸回路に入りエネルギー源として利用
アンモニアは肝臓で尿素になり、尿中へ排出される
☆脱アミノ作用の化学式
・アスパラギン酸アミノ酸転移酵素(AST)別名グルタミン酸オキサロ酢酸アミノ基転移酵素(GOT)
アスパラギン酸+2オキソグルタン酸←→オキサロ酢酸+グルタミン酸
↑アミノ基転移酵素
・アラニンアミノ基転移酵素(ALT)別名グルタミン酸ピルビン酸アミノ基転移酵素
アラニン+2オキソグルタン酸←→ピルビン酸+グルタミン酸
↑アミノ基転移酵素
3.ビタミン、無機質、水
■1)ビタミン
エネルギー源ではなく、物質代謝の過程で触媒として作用
ごく少量で有鉤に作用
体内で合成されない
(1)脂溶性ビタミン
過剰摂取はさまざまな障害を起こす
①ビタミンA(レチノール)
レバー、うなぎなどに多く含まれる
視覚機能や皮膚・粘膜の形成・発育に必要
★プロビタミンA(カルテノイド)
緑黄色野菜に多く含まれる
動物体内でビタミンAに変化
(不足)
夜盲症、皮膚乾燥症
(過剰)
妊娠時の催奇形性
小児の骨異常
②ビタミンD(カルシフェロール)
レバー、いわし、カツオ、椎茸(天日干し)などに多く含まれる
カルシウム代謝に重要
★プロビタミンD(エルゴステロール)
プロビタミンDから日光商社を受け、皮膚で生成
(不足)
小児:くる病
成人:骨軟化症
(過剰)
腎障害
③ビタミンE(トコフェロール)
種実類(アーモンドや落花生)、植物油
抗酸化作用
(不足)
溶血性貧血
動物では不妊症
④ビタミンK
緑色野菜、納豆などに多く含まれる
腸内細菌による合成も行われる
血液凝固に重要
(不足)
小児の場合、新生児出血(消化管出血、頭蓋内出血)
成人の場合、血液凝固異常

(2)水溶性ビタミン
①ビタミンB1(チアミン)
豚肉や玄米、大豆などに多く含まれる
糖代謝に重要
(不足)
脚気、神経炎
②ビタミンB2(リボフラビン)
レバー、乳製品、塩さばなどに多く含まれる
酸化還元反応に重要
(不足)
皮膚炎、口角炎

③ビタミンB6(ピリドキシン)
米ぬか、レバー、にんにくなどに多く含まれる
アミノ酸代謝に重要
(不足)
皮膚炎、口唇炎、神経炎など
④ビタミンB12
ほとんどの動物性食品に含まれる(レバー、青魚、卵など)
赤血球新生に関与
(不足)
悪性貧血
⑤ナイアシン(ニコチン酸)
魚介類、きのこ類、レバーなどに多く含まれる
糖質、タンパク質、脂質の代謝に重要
(不足)
ペラグラ(皮膚炎を伴う神経系の機能障害)
⑥葉酸
緑黄色野菜に多く含まれる
赤血球新生に関与
(不足)
悪性貧血
⑦ビタミンC(アスコルビン酸)
野菜、果物、柑橘類、緑茶
コラーゲン、結合組織の生成に重要
(不足)
壊血病(血管が弱くなって出血)
小児ではメーレルバロー病

■2)無機質
(1)ナトリウム
細胞外液の主な陽イオン
体液の浸透圧、体液量の調節に重要
神経や筋の活動に不可欠(活動電位とか)
慢性的な過剰摂取は高血圧の原因になる

(2)カリウム
野菜、果物などに多く含まれる
細胞内液の主な陽イオン

(3)カルシウム
小魚や乳製品、海藻などに多く含まれる
99%が骨や歯の成分として存在
心筋、骨格筋、神経細胞の活動に不可欠

(4)リン
魚、乳製品に多く含まれる
骨や歯の成分として重要
DNA、RNA、ATPの構成成分でも在る

(5)鉄
レバー、豆類、緑色野菜
ヘモグロビンの構成要素として重要
(不足)
貧血
(過剰)
肝不全、心不全

(6)亜鉛
かきなどに多く含まれる
さまざまなタンパク質の合成に必要
(不足)
成長遅延、味覚障害
(過剰)
腹痛、神経症状

(3)水
p171参照

★(参考)核酸
合成に関しては食物中の核酸は消化によって分解されてしまうので、そのままでは利用されない
生体内の糖、塩基、リン酸、などを利用して合成
消化では、核酸がヌクレオチドに変化して鰓後にリン酸、糖、塩基へと分解される
ピリミジン塩基(シトシン、チミン、ウラシル)が代謝されてCO2とNH3になる
プリン塩基(アデニン、グアニン)が代謝されて尿酸になる





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