Водний і мінеральний обмін

Вода - життєдайна і животворна рідина. "У тебе немає ні смаку, ні кольору, ані запаху, тебе неможливо описати, тобою насолоджуються, не знаючи, що ти таке. Не можна сказати, що ти необхідна для життя: ти - саме життя. Ти наповнюєш нас радістю, яку не пояснити нашими почуттями. З тобою повертаються до нас сили, з якими ми вже розпрощались. З твоєї милості у нас знову починають вирувати висохлі джерела нашого серця. Ти найбільше багатство на світі..." Ці чудові рядки належать видатному французькому письменнику-гуманісту і військовому льотчику Антуану де Сент-Екзюпері.

Наскільки важлива вода для людського організму видно вже з того, що в тілі дорослої людини води приблизно 65% від маси тіла, а в дітей - до 80% і більше, залежно від віку. В організмі новонародженої дитини води 84%. У різних органах і тканинах вміст води не однаковий: в кістках дорослої людини 22%, у м‘язах - 76%, у сірій речовині мозку - 86%, у плазмі крові - 92%. Без їжі, але при вживанні води людина може жити до 40-50 днів, а без води помре за кілька днів.

Вода є одним із структурних компонентів тіла, середовищем, в якому відбуваються процеси обміну речовин у клітинах, органах і тканинах організму. Вода бере участь у регулюванні температури тіла: випаровуючись, вода охолоджує тіло, охороняючи його від перегрівання. Вода є універсальним розчинником багатьох речовин.

Людині потрібно на добу 2 – 2,5 л води за нормального харчового режиму та нормальної температури довкілля. Ця кількість води складається із таких джерел: питної води (близько 1,2 л), води, яка міститься в їжі (близько 1 л), води яка утворюється в організмі під час обміну білків, жирів, вуглеводів (0,3 л). У нормі організм за добу має виділити стільки води, скільки одержав, тобто 2,5 л. Основні органи, які виділяють воду із організму — нирки, потові залози, легені і кишечник. Нирки за добу виділяють із організму 1,2–1,5 л води у складі сечі. Потові залози через шкіру у вигляді поту виділяють 0,5–0,7 л води за добу. Легенями у вигляді водяної пари виводиться 0,15-0,4 л води. Ця кількість різко зростає під час поглибленого і прискореного дихання, за добу тоді може виділиться 0,7–0,8 л води. Через кишечник з каловими масами виводиться за добу 0,15 л води. При розладі діяльності кишечника може виділятися більша кількість води (при проносі), що призводить до зневоднення організму. Якщо виникає зневоднення організму, різко уповільнюються всі фізіологічні процеси, зокрема травлення та всмоктування, ферментативні реакції у мітохондріях; погіршується газообмін у легенях, теплообмін. Загусла кров погано виконує свою трофічну функцію; крім того, в судинах можуть виникнути тромби. При втраті організмом усього 2% води виникає спрага, втрата 10-20% води небезпечна для життя, а 20-25% - смертельна.

Вода в організмі перебуває у вигляді сольових розчинів. Розрізняють внутрішньоклітинну (входить до складу цитоплазми клітин) і позаклітинну (входить до складу тканинної рідини та плазми крові) воду. Електролітний склад позаклітинної і внутрішньоклітинної рідини різний. У внутрішньоклітинній рідині містяться переважно катіони калію і молекули білка та аніони фосфорної кислоти. У позаклітинній рідині переважають катіони натрію, аніони хлору і гідрокарбонату.

Неорганічні речовини підтримують необхідний осмотичний тиск, беруть участь у ферментативних реакціях і в регуляції кислотно-лужної рівноваги організму. Найбільше фізіологічне значення мають іони натрію, калію, кальцію, фосфору, хлору, феруму, магнію, купруму, йоду, сульфуру, цинку, брому тощо.

У живому організмі кожний хімічний елемент виконує відповідну фізіологічну роль, і один одного вони не замінюють.

Натрій забезпечує сталість осмотичного тиску позаклітинної рідини, бере участь у регулюванні кислотно-лужної рівноваги, проведенні імпульсів у нервовій системі тощо. Природне джерело натрію - хлорид натрію, або кухонна сіль. Добова потреба школярів - 4-5 г солі, а дорослих - 6 г.

Калій, що міститься переважно в клітинах, забезпечує осмотичний тиск внутрішньоклітинної рідини, стимулює утворення ацетилхоліну (медіатора нервової системи), бере участь в обмінних процесах. Без цього елемента не може функціонувати нервова система, працювати скелетні або непосмуговані м‘язи, серцевий м‘яз. Калію багато у картоплі, абрикосах, сливах. Добова потреба школярів у калії - 2-3 г.

Кальцій входить до складу молекул різних тканин організму. Кістки та зуби складаються переважно з його солей. Тому дитячому організму, що постійно росте, людині, що зламала кістку, треба значно більше кальцію. Він бере участь у процесах нервового і м‘язового збудження, зсіданні крові. Природним джерелом кальцію є різні молочні продукти, курячі яйця, капуста, м‘ясо, риба, щавель, петрушка, помідори. Засвоєнню його організмом сприяє вітамін D. Обмін кальцію регулює щитоподібна та паращитоподібні залози. Добова потреба школярів у кальції - 1 г.

Магній входить до складу ферментних систем організму, бере участь у процесах вуглеводного та фосфорного обміну. Магній міститься майже в усіх харчових продуктах рослинного походження, особливо у злакових. Багато його у щавлі, петрушці, ізюмі, абрикосах.

Фосфор також входить до складу кісток і його засвоєння також залежить від наявності вітаміну D. Фосфору багато в енерговмісній сполуці -АТФ, що утворюється в мітохондріях при розкладанні вуглеводів та жирів. Цей елемент дуже потрібен клітинам, бо входить до складу їхніх мембран. Багато фосфору потребують клітини головного мозку - нейрони, особливо при напруженій розумовій праці. Без фосфору не синтезується ДНК, яка є в ядрі кожної клітини. Джерелом фосфору для організму людини є молоко та молочні продукти, риба, м‘ясо, яйця. Обмін фосфору регулює щитоподібна та паращитоподібні залози.

Хлор входить до складу соляної кислоти шлункового соку.

Ферум, кобальт, купрум потрібні для кровотворення. Гемоглобін еритроцитів вміщує атоми феруму (заліза). Добова потреба людини у ферумі дорівнює 15-20 мг. Природним джерелом феруму є печінка, яйця, яблука, абрикоси, зелень петрушки. Купрум бере участь в обміні речовин, у процесах тканинного дихання. Купрум стимулює продукування гормонів гіпофізом. Найбільше купруму у фруктах, ягодах, соняшниковому насінні, бобових, овочах (особливо в картоплі, сухих яблуках і грушах).

Манган необхідний для утворення аскорбінової кислоти, а кобальт – ціанокобаламіну. Манган входить до складу ферментативних систем і бере участь в окиснювально-відновних процесах. Манган міститься в бобових і злакових рослинах, у салаті, петрушці, яблуках, сливах, насінні дикої моркви.

У стимуляції діяльності кровотворних органів велику роль відіграє хром, на який багаті хрон, черемха звичайна, листки чорниці, ягоди шовковиці. Встановлено, що нестача хрому в організмі призводить до виникнення цукрового діабету.

Йод входить до складу гормону щитоподібної залози - тироксину, що регулює обмін речовин в організмі. За його нестачі у питній воді або продуктах харчування виникає захворювання - ендемічний зоб. Йод міститься в морських водоростях (морській капусті), риб‘ячому жирі, зернових та овочах (найбільше - в картоплі), фруктах, молоці, яйцях.

Аргентум, що міститься у зелених огірках, динях, кавунах, гарбузах, м’яті, мелісі діє на організм як антисептик. Регуляції окисно-відновних процесів у паренхіматозних органах і м’язовій системі сприяє мікроелемент ванадій. Цирконій, на який багаті помідори, стимулює ріст і розвиток тканин організму.

Сульфур та цинк необхідні для синтезу гормонупідшлункової залози, бром - для синтезу гормону гіпофіза. Цинк зменшує запальні процеси в передміхуровій залозі і, взагалі, в органах статевої системи. Нестача в організмі цинка протягом тривалого часу призводить до несприятливих змін у внутрішніх статевих органах, а в дитячому віці зумовлює карликовий ріст. Цей мікроелемент запобігає розвитку гіпертонічної хвороби, цукрового діабету, захворюванню на наркоманію та алкоголізм.

Мінеральні речовини людина одержує з їжею й водою. Виводяться вони з організму нирками (з сечею), через шкіру (з потом) і травний канал (з калом).

 

 

Питання для самоперевірки

1. Обґрунтуйте значення білків, вуглеводів, жирів для організму людини.

2. Охарактеризуйте обмін білків, вуглеводів, жирів.

3. Поясніть механізм виникнення цукрового діабету. Які його прояви? Чи можна запобігти цій небезпечній хворобі?

4. Визначте біологічне значення води.

5. Визначте біологічне значення мінеральних солей.

6. Які харчові продукти є джерелом мінеральних солей?

7. Поясніть, чому для людей, які прагнуть до здорового способу життя, необхідно дотримуватися правил раціонального харчування?

8. Як допоможуть знання механізму обміну речовин і енергії людині, яка бажає укласти харчовий раціон на день / тиждень?

 

З історії науки

·

Один із учнів Галілея лікар Санторіо-Санторіні (1561-1636) протягом 10 років проводив над собою та іншими особами досліди, щоденно вимірюючи усе, що кожен приймав і виділяв. Для проведення таких дослідів йому довелося самому і за допомогою механіків виготовити цілий ряд приладів. У медичній науці це були перші спроби вивчення обміну речовин у людському організмі.

Під час проведення своїх дослідів він дійшов висновку, що оскільки між речовинами, спожитими організмом і виділеними, включаючи і зміни у масі тіла, немає відповідності, можна говорити про випаровування речовин шкірою та легенями. Ґрунтуючись на цих спостереженнях, він вважав, що захворювання виникають в разі порушення цього процесу.

Важливо знати, що...

· Вчені довели спадкову схильність до захворювання на цукровий діабет.

· Зловживання жирною їжею призводить до недостатнього (щодо кількості жиру) вироблення жовчі; одним із ускладнень цього є обмежене усмоктування солей кальцію, внаслідок чого в людини виникає карієс зубів.

· Вода може бути переносником різних кишкових інфекцій - холери, дизентерії, черевного тифу, а також джерелом поширення отрут промислових стоків. Тому пити воду можна тільки з перевірених джерел.

 

Література

1. Бугаев К.Е., Маркусенко Н.Н. та ін. Возрастная физиология. - Ростов-на-Дону: "Ворошиловградская правда", 1975. - С.139-146.

2. Ермолаев Ю.А. Возрастная физиология: Учеб. пособ. для студ. пед. вузов. - М.: Высш.шк., 1985. - С. 337-340.

3. Кисельов Ф.С. Анатомія і фізіологія дитини з основами шкільної гігієни. - К.: Радянська школа, 1967. - С.201-205.

4. Мамчур Ф. І. Довідник з фітотерапії. – К.: Здоров’я, 1986. – 280 с.

5. Присяжнюк М.С. Людина та її здоров‘я: Навч. посібник. - К.: Фенікс, 1998. - С. 174-179.

6. Старушенко Л.І. Клінічна анатомія і фізіологія людини: Навч. посібник. - К.: УСМП, 2001. - С.134-140.

7. Хрипкова А.Г. Возрастная физиология. – М.: Просвещение, 1978. - С.251-259.

Лекція 14

ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ОБМІН. ВІТАМІНИ.

ХАРЧУВАННЯ І ЗДОРОВ‘Я ЛЮДИНИ

 

План

1. Звільнення і перетворення енергії в організмі.

2. Вітаміни та їх біологічне значення.

3. Харчування дітей і гігієнічні вимоги до його організації.

Основні поняття: основний обмін, енергетичний обмін, білки, жири, вуглеводи, мінеральні речовини, коефіцієнт корисної дії, вітаміни, авітаміноз, гіповітаміноз, гіпервітаміноз, харчування, режим харчування, харчовий раціон, енергетична цінність, енерговитрати, енергетичний баланс, раціональне харчування, норми фізіологічних потреб, піраміда харчування.