Энергетический обмен живого организма состоит из основ­ного обмена и рабочей прибавки к основному обмену.

 

РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

1.

Нервная	Гуморальная
гипоталамус — через вегетативную нервную систему или через эндокринные железы, усиливая или подавляя поступление гормонов в кровь. условно-рефлекторная регуляция (с участием коры головного мозга). На­пример, у спортсменов перед стартом под влиянием эмоций усиливается обмен веществ и энергии, повышается темпера­тура тела и увеличивается потребление тканямикислорода и выделение углекислого газа.	Гормоны щитовидной железы, соматотропин, инсулин, андрогены уси­ливают анаболические процессы; гормоны коры надпочечников и щито­видной железы в боль­ших количествах усили­вают катаболизм.

 

 

ОБМЕН БЕЛКОВ

Белки — это высокомолекулярные соединения, построенные из аминокислот.

Функции:

1) пластическая — составная часть клеток, тканей, ферментов, гормонов, гемоглобина, антител;

2) регуляторная (гормоны);

3) ферментная — все ферменты — белки ускоряют биохимические реакции в организме;

4) транс­портная (гемоглобин переносит газы; липопротеиды — жиры);

5) наследственная (ДНК и РНК обеспечивают образование бел­ков, специфичных для данного вида и органа);

6) энергетичес­кая — при окислении в организме 1 г белка выделяется 4,1 ккал энергии. Суточная потребность — около 100 г белка (не менее 0,75 г белка на 1 кг массы тела).

В состав белков входят аминокислоты, которые подразде­ляются на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокисло­ты могут синтезироваться в организме, а незаменимые (валин, лейцин, лизин, метионин и др.) поступают только с пищей. Бел­ки, содержащие полный набор незаменимых аминокислот, на­зываются биологически полноценными. Наиболее высокая био­логическая ценность белков мяса, яиц, молока, икры, рыбы.

Поступившие в организм белки расщепляются в кишечнике до аминокислот и в таком виде всасываются в кровь и транс­портируются в печень, где они подвергаются дезаминированию и переаминированию. Из печени аминокислоты поступают в ткани и используются для синтеза тканеспецифичных белков. Белки человека обладают индивидуальной специфичностью, что подтверждается образованием антител при пересадке органов.

Белки в организме постоянно разрушаются и обновляются (в сутки распадается 400 г белка). Скорость обновления разная. Быстрее обновляются белки печени, слизистой внутренних ор­ганов, плазмы крови, медленнее — мышечные беки, белки кос­тей и хрящей. Конечные продукты белкового обмена: мочеви­на, мочевая кислота, аммиак, креатин, креатинин. Они выво­дятся из организма почками и частично потовыми железами. Окисляются аминокислоты путем отщепления от них азота в виде аммиака. Он очень токсичен и обезвреживается в печени путем образования мочевины и в ткани мозга, где превращает­ся в глутамин.

При избыточном поступлении белков с пищей, после отщепления от них аминогрупп, они превращаются в организме в углеводы и жиры. Белковых депо в организме человека нет.

О состоянии белкового обмена в организме судят по азотистому балансу, то есть по соотношению количества азота, по­ступившего в организм, и его количества, выведенного из орга­низма (это основано на том, что азот входит только в состав белков). Если это количество одинаково, то состояние называется азотистым равновесием. Состояние, при котором усвоение превышает его выведение, называется положительным азотистым балансом. Оно характерно для растущего организма, спортсменов в период их тренировки и лиц после перенесенных заболеваний. При полном или частичном белковом голодании, во время некоторых заболеваний азота усваивается меньше, чем выделяется. Такое состояние называется отрицательным азотистымбалансом. Нормальная жизнедеятельность организма воз­можна лишь при азотистом равновесии или положительном азотистом балансе.

Регуляция белкового обмена: нервная и гуморальная (соматотропный гормон, тироксин, глюкокортикоиды).

 

ОБМЕН УГЛЕВОДОВ

Все углеводы делят на простые (глюкоза, фруктоза, галак­тоза) и сложные: дисахариды (сахароза, мальтоза, галактоза) и полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза). Углеводы поступают в организм человека в основном в виде крахмала и гликогена. В процессе пищеварения их них образуются простые сахара, которые из кишечника всасываются в кровь и через во­ротную вену поступают в печень. Фруктоза и галактоза пре­кращаются в глюкозу в печеночных клетках. Глюкоза, попадая в общий кровоток, разносится по всему организму и использу­ется клетками; избыток глюкозы под влиянием инсулина депо­нируется в печени и мышцах в виде гликогена; часть глюкозы превращается в триглицериды и откладывается в жировых депо. Его запасы в печени и мышцах у взрослого человека составляет 300-400 г. При углеводном голодании происходит распад гликогена и глюкоза поступает в кровь.

Функции углеводов:

1) это основной источник энергии в организме, при окислении 1 г углеводов освобождается 4,1 ккал энергии.

2) пластическая (клетки, нуклеиновые кислоты, некоторые ферменты и аминокислоты).

Суточная потребность в углеводах — 500 г. Уровень глюко­зы в крови 80-120 мг %. Его понижение — гипогликемия, увели­чение гипергликемия. При истощении запасов гликогена уси­ливается синтез ферментов, обеспечивающих реакцию глюконеогенеза, то есть синтеза глюкозы из белков и жиров.

Конечные продукты обмена углеводов — небольшое количе­ство простых соединений. Азот выделяется в виде мочевины и аммиака, углерод в виде двуокиси углерода, водород—в виде воды. Они выводятся из организма легкими, почками и через кожу.

 

ОБМЕН ЖИРОВ

Жиры — органические соединения, входящие в состав жи­вотных и растительных тканей. Их делят на простые липиды (нейтральные жиры или триглицериды, состоящие из глицеринаи жирных кислот); сложные липиды (фосфолипиды, гликолипиды) и липоиды (холестерин, лецитин), содержащие поми­мо жирных кислот, многоатомные спирты, фосфаты и азотистые соединения.

Функции:

1) пластическая (из них строятся клеточные структуры всех тканей и органов; нервная ткань состоит преимущественно из фосфолипидов);

2) энергетическая — при окислении 1 г жира выделяется 9,3 ккал энергии, то есть в 2 раза больше, чем при окислении белков и углеводов;

3) источ­ник эндогенной воды;

4) защитная — накапливаясь в подкож­ной клетчатке, предохраняет организм от усиленной отдачи тепла; обеспечивает механическую защиту внутренних органов, окружая их; секрет сальных желез предохраняет кожу от высы­хания и излишнего смачивания водой;

5) из холестерина обра­зуются желчные кислоты, гормоны коры надпочечников и по­ловые гормоны.

Суточная потребность в жирах составляет 70-80 г. С пищей в организм поступают жиры животного про­исхождения (мясо, молоко, масло, сыр, яичный желток), бога­тые витаминами A, D,и растительного происхождения — рас­тительные масла, которые легко усваиваются организмом и богаты незаменимыми жирными кислотами и витамином Е.

Нейтральные жиры расщепляются в кишечнике до глицери­на и жирных кислот. Эти вещества проникают через мембрану эпителиоцитов, в которых они вновь воссоединяются, и обра­зуются мелкие жировые капли, которые всасываются в млеч­ные капилляры ворсинок тонкой кишки, затем по лимфатичес­ким сосудам они попадают в грудной проток, откуда поступа­ют в ток крови. Основное количество липидов откладывается в жировых депо, откуда они используются для энергетических и пластических целей. Больше всего запасного жира находится в жировой ткани, его количество зависит от расхода энергии, пола, возраста и т. д. Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. Поступающие в организм в избытке белки и углеводы превращаются в жир. При голодании жиры, рас­щепляясь, служат источником углеводов. Нейтральные жиры можно заменить углеводами в качестве энергетического мате­риала. Но есть ненасыщенные жирные кислоты — ленолевая кислота, линоленовая и арахидоновая кислота(витамин F),ко­торые не синтезируются в организме и должны обязательно со­держаться в пище.

Важную роль в обмене жиров играет печень. В ней синтези­руются нейтральные жиры из глицерина и жирных кислот, фосфолипиды, холестерин, расщепляются свободные жирные кис­лоты, которые являются достаточно токсичными.

Конечные продукты метаболизма жиров — вода и двуокись углерода, которые выделяются через легкие, а также кожу и почки.

Регулируют липидный обмен центральная нервная система, щитовидная и половые железы, гипофиз, надпочечники.

ВОДНО-СОЛЕВОЙ ОБМЕН

Водный обмен

Функции воды:

■растворяет продукты питания и обмена и переносит их;

■ослабляет трение между соприкасающимися поверхнос­тями в теле человека;

■участвует в терморегуляции, обладая большой теплоем­костью и теплопроводностью;

Вода — составная часть всех клеток и тканей и в организме находится в виде солевых растворов. Тело взрослого человека на 50-65% состоит из воды, у детей — на 80% и более. Взрос­лый человек в обычных условиях употребляет около 2,5 л воды. Она поступает в виде жидких напитков (1,5 л) и в составе плот­ной пищи. Главным образом — это фрукты и овощи. Полное голодание, но при приеме воды переносится человеком в тече­ние 40-45 суток, без воды — лишь 5-7 дней. Потеря 10 % воды приводит к дегидратации (обезвоживанию), 20% — к смерти. Избыток воды приводит к отекам.

Регуляция водного обмена осуществляется гормонами гипо­таламуса, гипофиза, надпочечников. Например, при избыточ­ном поступлении жидкости усиливается работа почек, а жажда появляется при необходимости дополнительного приема жид­кости.

Минеральные вещества

Это неорганические элементы и их соли, которые поступа­ют в организм с продуктами питания и водой. Они составляют примерно 0,9% общей массы тела человека, участвуют в фер­ментативных реакциях, регулируют кислотно-основное состо­яние в организме. Различают макроэлементы (натрий, калий, кальций, хлор) и микроэлементы (фтор, железо, йод, кобальт, медь), которые содержатся в малых количествах, но обладают выраженной биологической активностью, являясь составной частью ферментов, гормонов, витаминов. Большинство мине­ральных солей легко всасываются в кровь; их выведение из орга­низма происходит главным образом с мочой и потом. При из­быточном поступлении минеральных солей в организм они могут откладываться в виде запасов. Натрий и хлор депониру­ются в подкожной клетчатке, калий — в скелетных мышцах, кальций и фосфор — в костях.

Натрий содержится в большинстве продуктов, а также по­ступает в организм со столовой солью; обеспечивает осмоти­ческое давление внеклеточной жидкости; регулирует кислотно-основное состояние, участвует в создании биоэлектрического мембранного потенциала. Оптимальное содержание соли в пище — 5 г в день.

Калий обеспечивает осмотическое давление внутри клетки, участвует в проведении нервных импульсов, стимулируя обра­зование ацетилхолина. Высоко содержание калия в абрикосах, картофеле, капусте, апельсинах, бананах, ананасах, помидорах, редьке.

Хлор в организм поступает в виде поваренной слои; участву­ет в регуляции осмотического давления крови.

Кальций имеет большое значение для формирования костей. Его содержание в крови — биологическая константа. При по­нижении концентрации кальция в крови снижается возбуди­мость ЦНС, и возникают судороги, при повышении — появля­ются парезы, параличи, образуются камни в почках. Наиболее полноценными источниками кальция являются молоко и мо­лочные продукты — сыр, творог.

Фосфор входит в состав всех клеток организма, так как вхо­ди г в состав АТФ, имеет важное значение для мышечных со­кращений и проведения нервного импульса. Из него формиру­ются кости и дентин. В организм поступает с молоком, яичным желтком, икрой и зелеными овощами.

Железо входит в состав гемоглобина и участвует в тканевом дыхании. Оно содержится в мясе, сыре, хлебе, зеленых овощах.

Йод входит в состав морских продуктов и растений, произ­растающих вблизи моря. Он содержится во всех тканях орга­низма человека, но большая часть — в щитовидной железе, не­обходим для секреции ее гормонов. При недостатке йода в пи­щевых продуктах нарушаются метаболические процессы. По­этому йод вводят в организм дополнительно, например, его добавляют к поваренной соли.

ВИТАМИНЫ

Это жизненно необходимые органические вещества с интенсивной биологической активностью, которые не синтезируют­ся организмом либо синтезируются недостаточно, а поэтому должны поступать с пищей. Человек получает витамины с пи­щей растительного или животного происхождения. Человек нуждается в 16-18 витаминах. Всасываются витамины в тон­ной кишке. При отсутствии в пище того или иного витамина, при нарушении их всасывания или использования организмом, но шикает патологическое состояние, называемое авитамино­зом, а при недостаточном его содержании — гиповитаминозом.

Заболевания, вызванные избыточным употреблением витами­нов, называются гипервитаминозами. Все витамины делят на жирорастворимые (витамины A, D, Е, К) и водорастворимые (В-комплекс, С, Р и др.).

 

Название Биологическая ценность Источники
I Жирорастворимые витамины
Витамин А — ретинол (анти-ксерофтальмический)	Стимулирует рост, участ­вует в образовании зри­тельных пигментов. Гиповитаминоз — ксерофтальмия (сухость конъ­юнктивы и роговицы), по­нижение остроты зрения в сумерках (гемералопия, или куриная слепота). Гипервитаминоз — вита­мин А накапливается в печени, отмечается потеря аппетита, увеличение пе­чени, понос, помутнение роговицы.	Печень рыб, жи­вотных, раститель­ные и животные масла, молоко и кисломолочные продукты. Предше­ственник витамина каротин — в зеле­ни, моркови.
Витамин D — (D2. кальцифе­рол)	Усиливает всасывание кальция и фосфора в ки­шечнике. Гиповитаминоз — у детей рахит (кости становятся гибкими и искривляются), у взрослых — остеомаля­ция (размягчение костной ткани).	Только продукты животного проис­хождения — рыбий жир, яйца, сливоч­ное масло. Нату­ральный витамин (D3) образуется в коже под действи­ем ультрафиолето­вых лучей.
Витамин Е — токоферолы (антиокислите­ли)	Стимулирует функцию половых желез и мышеч­ную деятельность, способ­ствует накоплению в пече­ни витамина А. При его недостатке нарушаются процессы оплодотворения и беременности.	Растительные мас­ла, зародыши пше­ницы, некоторые зеленые овощи, печень, масло, мо­локо, яичный жел­ток.

 

Витамин К -филлохиноны (антигеморрагический)	Усиливает синтез протром­бина (фактора свертывания крови) и других белков. При его дефиците увеличи­вается время свертывания крови, отмечаются под­кожные и внутримышеч­ные кровоизлияния.	Шпинат, капуста, крапива, соевые бобы, свиная пе­чень.
II. Водорастворимые витамины
Витамин В1 _ тиамин(анти-невритический)	Регулирует обмен углево­дов, что особенно важно для деятельности ЦНС; участвует в передаче нерв­ного возбуждения, влияя на синтез ацетилхолина. При авитаминозе развивается полиневрит, при гиповита­минозе — запоры, мышеч­ная слабость, снижается физическая и психическая работоспособность.	Многие продукты, особенно сухие пивные дрожжи, хлебный квас, зерновые (зародыш зерна и его оболоч­ки) и бобовые культуры.
Витамин В2 — рибофлавин	Это ростовой фактор, он участвует в обмене белков, необходим для осуществ­ления обменных процессов в ЦНС и рецепторах. При гиповитаминозе — дерма­титы, сухость губ, трещи­ны в углах рта, выпадение волос, конъюнктивит, бле­фарит.	Дрожжи, яичный белок, молоко, пе­чень, почки, мясо, рыба, а также соя, бобы, горох, чече­вица.
Витамин В6_ пиридоксин (антидерматитный)	Обеспечивает нормальное усвоение белков и жиров, участвует в образовании эритроцитов. При его де­фиците отмечаются за­держка роста у детей, же­лудочно-кишечные рас­стройства, малокровие, дерматит, стоматит, повы­шенная возбудимость.	Многие продукты (дрожжи, печень, почки, мышцы и др.).
Витамин B12 — цианокобаламин (антианемиче­ский)	Активирует созревание эри­троцитов, участвует в синте­зе нуклеиновых кислот. Ави­таминоз — злокачественное малокровие. Для усвоения организмом витамина В12 необходимо, чтобы желудоч­ные железы выделяли мукопротеид «внутренний» фак­тор Кастла. При злокачест­венном малокровии наруше­но образование этого фактора и витамин не усваивается.	Печень и почки животных
Витамин С — аскорбиновая кислота(анти­цинготный)	Играет важную роль в об­менных процессах, особенно в обмене белков, необходим для синтеза коллагена и вос­становления тканей. Авита­миноз С — цинга — прояв­ляется кровоточивостью, разрыхлением десен, расша­тыванием и выпадением зу­бов; возникают кровоизлия­ния в мышцах, в коже и сус­тавах; костная ткань стано­вится хрупкой, что может привести к переломам кос­тей; прогрессируют истоще­ние, расстройства нервной системы, понижается сопро­тивляемость организма. Ги­повитаминоз — вялость, лег­кая утомляемость, мышечная слабость, головокружение, кровоточивость десен, пони­женная устойчивость к ин­фекционным заболеваниям.	Многие продук­ты, особенно богаты капуста, томаты, лимоны и апельсины, черная смороди­на, перец, укроп, проросшие семе­на злаков, мор­ковь, свекла, фасоль, карто­фель. Очень бо­гаты аскорбино­вой кислотой ягоды шиповни­ка и незрелые грецкие орехи, также синтезиру­ется в организме многих живот­ных.
Витамин РР — никотиновая кислота(анти-пеллагричсский)	Участвует в клеточном ды­хании, регулирует секретор­ную и моторную функции желудочно-кишечного трак­та. Авитаминоз — пеллагра, тяжелое заболевание, харак­теризуется дерматитом, диа­реей (понос) и деменцией (слабоумием)	Говядина, почки, печень, сердце, рыба.