Обмен веществ и энергия. Выделения

Поступая в организм, пищевые вещества участвуют в разнообразных химических реакциях. Эти реакции, а также другие химические проявления жизнедеятельности носят название обмена веществ, или метаболизма.

Обмен веществ состоит из двух противоположных процессов -ассимиляции (синтеза веществ) и диссимиляции (распада веществ).

Обмен белков. Организмом человека усваиваются различные растительные и животные белки.

Ассимиляция белков включает: расщепление белков до аминокислот и низкомолекулярных пептидов, перенос их стоком крови в клетки, синтез из них белков, свойственных человеческому организму. В состав белков входит 20 аминокислот.

Различают заменимые (синтезируются в организме человека) и незаменимые (необходимо поступление извне) аминокислоты. К заменимым относятся: гликокол, аланин, цистеин, глутаминовая, аспарагиновая кислоты, тирозин, пролин, серин, глицин, вероятно аргинин и гистидин. К незаменимым - валин, лейцин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан, лизин. Белки, содержащие весь вышеперечисленный набор аминокислот, являются биологически полноценными. Для человека наиболее полноценны белки, содержащиеся в мясе, яйцах, рыбе, икре, молоке. Растительные белки, кроме белков картофеля и грибов, являются неполноценными. Потребность в белках зависит от возраста, индивидуальных особенностей, от типа работы.

Диссимиляция: белки, входящие в состав клеток и тканей; аминокислоты, поступившие в организм и неиспользованные для синтеза белка, подвергаются распаду. При этом освобождается энергия. Конечными продуктами распада белков в организме является вода, углекислый газ и азотсодержащие вещества: аммиак, мочевина, мочевая кислота. Мочевая кислота вредна для организма, в печени она превращается в мочевину.

Продукты распада белков, как и других питательных веществ выводятся из организма наружу через орган выделения.

Белки в организме в запас не откладываются. У взрослого человека в органах и тканях они синтезируются только в том количестве, какое необходимо для возобновления белков, подвергшихся распаду.

Суточная потребность в белках в среднем 80-100 г.

Обмен углеводов. Сложные углеводы, содержащиеся в пище (преимущественно крахмал), подвергаются в пищеварительном канале воздействиям ферментов слюны, поджелудочного и кишечного сока. В результате чего они превращаются в моносахариды, главным образом в

глюкозу.

В тонкой кишке глюкоза всасывается в кровь и доставляется в органы. В печени и мышцах из глюкозы синтезируется животный крахмал - гликоген. Данная функция печени называется гликогенообразовательной. Гликоген откладывается в печени в количествах до 150-200 г и является запасным материалом, по мере надобности расходуется организмом, превращаясь опять в глюкозу. Содержание глюкозы в крови постоянно -

0,1-0,12%.

Распад глюкозы сопровождается выделением энергии. Конечными

Продуктами распада углеводов являются вода и углекислый газ. Суточная потребность в углеводах в среднем 400-500 г.

Обмен жиров. В пищеварительном канале жиры под воздействием ферментов поджелудочного и кишечного сока (при участии желчи) расщепляются на глицерин и жирные кислоты.

Во время процесса всасывания в слизистой оболочке тонкой кишки глицерин и жирные кислоты вновь превращаются в специфический для человека жир, который поступает в лимфу вместе с ней - в кровь и разносится по всему организму. В организме жиры используются в качестве пластического материала на построение различных клеточных структур.

Одновременно с синтезом часть жиров подвергается окислению, при этом освобождается большое количество энергии. Конечные продукты распада жиров - вода и углекислый газ. Суточная потребность в жирах в среднем 50 г. Жир в организме может образовываться из белков и углеводов, если они поступают в избытке.

Обмен воды и солей. Вода и минеральные соли не являются питательными веществами и не служат источником энергии, но значение их для жизнедеятельности организма велико.

Вода входит в состав всех тканей и находится как в клетках, так и внеклеточно. В клетках она химически связана с белками и другими веществами цитоплазмы. Вода является основой тканевой жидкости, плазмы крови и лимфы, растворителем различных органических веществ и неорганических соединений. Общее количество воды в теле взрослого человека достигает 70% всей массы тела. Суточная потребность в воде в среднем 2-2,5 л.

Обмен воды тесно связан с обменом минеральных солей, входящих в состав разных тканей и влияющих на функции всего организма. Так, соли кальция и фосфора содержатся в большом количестве в костях и зубах. Железо входит в состав гемоглобина крови и участвует в процессе переноса кислорода. Хлор является составной частью соляной кислоты, имеющейся в желудочном соке. Йод необходим для образования гормона щитовидной железы. Сера и цинк входят в состава гормона поджелудочной железы. Кобальт необходим для кроветворения, в ферменте трипсине содержится хром. Концентрация солей в организме относительно постоянна.

Общее количество минеральных веществ в теле человека составляет около 4,5% всей массы тела.

Значение витаминов. Начало изучению витаминов положил в 1880г. русский ученый Н.И.Лунин. Витамины - особые органические вещества, которые не являются источником энергии и пластическим материалом, но жизненно необходимы организму, так как входят в состав ферментов и гормонов.

С помощью витаминов через ферменты и гормоны обеспечивается нормальная жизнедеятельность различных систем органов.

Недостача витаминов приводит к нарушению обмена веществ организма и расстройству различных функций. Нарушения, связанные с недостатком витаминов - гиповитаминозы, а с избытком гипервитаминозы. Источником природных витаминов являются продукты животного и растительного происхождения. Некоторые витамины синтезируются внутри организма. Суточная потребность в витаминах определяется долями миллиграмма.

Витамины делятся на жирорастворимые (А, Д, Е, К) и водорастворимые (группа В, С, Р), всего известно более 50 витаминов.

Характеристика некоторых витаминов:

 

- витамин А необходим для нормального функционирования эпителиальных клеток кожи, слизистых оболочек пищеварительного тракта, дыхательных путей. Недостаток его снижает иммунные свойства организма, нарушает функцию органов зрения; - витамины группы В:

B₁ - необходим для синтеза ферментов, недостаток их приводит к быстрой утомляемости, при резком недостатке формируется полиневрит (бери-бери);

В₂ - необходим для образования ферментов, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях;

В₆ - участвует в образовании ферментов, необходимых для синтеза и преобразования аминокислот;

В₁₂ - участвует в обмене нуклеиновых кислот.

- с витамином Д связан минеральный обмен. При недостатке его у детей происходит задержка роста костей, волос, развитие зубов. Это один из витаминов, который может синтезироваться в организме человека под влиянием ультрафиолетовых лучей. Избыток сохраняется в печени и постепенно используется организмом;

- недостаток витамина С повышает проницаемость кровеносных сосудов, что влечет за собой заболевание - цингу;

- витамин Е - отсутствие его приводит к бесплодию. Самцы становились стерильными вследствие дегенеративных изменений в семенниках, а у самок нарушался процесс беременности, зародыши гибли и рассасывались. Недостаток витамина Е может проявляться также дегенерацией нервов, сопровождающейся нарушением мышечной ткани;

- витамин К - представляет собой совокупность некоторых активных веществ, которые влияют на выработку печенью протромбина. От нормального образования последнего в организме зависит функционирование свертывающейся системы крови. Витамин К содержится во многих пищевых продуктах и синтезируется бактериями кишечника. Поэтому гиповитаминоз К чаще всего бывает вызван не недостатком его в организме, а нарушением его всасывания. Витамин К может всасываться лишь в присутствии желчных солей, как и другие жирорастворимые витамины. Состояние гиповитаминоза К опасно для лиц, подвергающихся оперативному вмешательству, а также для новорожденных. У первых возникает опасность внутренних послеоперационных кровотечений, а у вторых еще отсутствует собственная микрофлора кишечника, поэтому то количество витамина К, которое они получают с молоком матери, им жизненно необходимо.

Ниже приведена таблица, указывающая перечень продуктов, содержащих витамины, и болезни, возникающие при недостатке их в пище.

 

Витамины, необходимые для человека

 

 

Витамины	Продукты, содержащие витамины	Заболевания, вызванные недостатком витаминов
А	Рыбий жир, яйца, сливочное масло, морковь, шпинат	Куриная слепота, нарушение роста
В2	Мука грубого помола, дрожжи, печень, почки, яйца	Полиневрит (бери-бери) и другие нарушения функций нервной системы
В6	Дрожжи, молоко, яйца, говядина	Нарушение белкового и жирового обмена, заболевания кожи
В12	Печень, почки	Малокровие (нарушение кроветворения)
С	Плоды черной смородины, шиповника, цитрусовые, картофель, капуста и др.	Цинга
д	Рыбий жир, печень, масло, яйца	Рахит

 

 

ВЫДЕЛЕНИЕ

К органам выделения относятся органы мочевыделения, потовые
железы, легкие. В выделении принимает участие также кишечник. Органы
мочевыделения служат как для выделения из крови вредных для организма
веществ, азотистых продуктов обмена, солей, воды, так и для поддержания постоянства состава крови. Это необходимое условие, так как при накоплении в организме конечных продуктов распада происходит самоотравление.

Органы мочевыделения состоят из почек и мочевыводящих путей (почечных лоханок, мочеточников, мочевого пузыря и мочеиспускательного канала) (рис. 18).

Почки - парный главный сосудистый орган мочевыделительной системы, имеет плотную консистенцию, красно-бурого цвета. На разрезе почки видны: корковое и мозговое вещество.

Корковое вещество расположено на периферии, в нем происходит отделение продуктов азотистого обмена из крови, т.е. образование мочи. Вдоль артерий в корковом веществе располагаются почечные тельца -нефроны, каждое из которых состоит из сосудистого клубочка капсулы клубочка (рис. 19). Сосудистые клубочки образованы веточками радиальных артерий, а окружающая их двухстенная капсула переходит в извитой каналец. В почечном тельце и происходит процесс мочеотделения.

Органы мочевыделения состоят из почек и мочевыводящих путей (почечных лоханок, мочеточников, мочевого пузыря и мочеиспускательного канала) (рис. 18).

Почки - парный главный сосудистый орган мочевыделительной системы, имеет плотную консистенцию, красно-бурого цвета. На разрезе почки видны: корковое и мозговое вещество.

Корковое вещество расположено на периферии, в нем происходит отделение продуктов азотистого обмена из крови, т.е. образование мочи. Вдоль артерий в корковом веществе располагаются почечные тельца - нефроны, каждое из которых состоит из сосудистого клубочка капсулы клубочка (рис. 19). Сосудистые клубочки образованы веточками радиальных артерий, а окружающая их двухстенная капсула переходит в извитой каналец. В почечном тельце и происходит процесс мочеотделения.

 

 

Рис. 18. Схема мочевыделительной системы человека. Правая почка дана в разрезе, с тем чтобы можно было видеть ее внутреннее строение: 1 – надпочечник; 2 - корковое вещество; 3 – пирамида; 4 - мозговое вещество; 5 - малая чашечка; 6 - большая чашечка; 7 - почечная лоханка; 8 - мочеточник; 9 - нижняя полая вена; 10 - мочеиспускательный канал; 11 - почечные артерии и вены; 12 - левая почка; 13 - аорта; 14 - нижняя брыжеечная вена; 15 - подвздошные артерия и вена; 16 - мочевой пузырь

Через тончайшие капилляры фильтруются некоторые фракции плазмы крови, выходят в ее просвет и далее в полость капсулы мочевых канальцев. Эта жидкость, называемая первичной мочой, содержит не только продукты обмена - мочевину, мочевую кислоту и прочее, но и аминокислоты, глюкозу и другие необходимые организму вещества и мало чем отличается по своему составу от плазмы крови.

Все эти необходимые организму вещества возвращаются обратно в кровь, всасываясь клетками стенок почечных канальцев по мере прохождения по ним из первичной мочи. Стекая по мочевым канальцам, первичная моча превращается во вторичную, содержащую воду, соли натрия, хлора, кальция им другие вещества, т.е. мочу.

 

 

 

 

Рис.19.Схема строения нефрона 1- клубочек; 2 - Боуменова капсула (вместе - мальпигиево тельце); 3 -тонкий сегмент нисходящего колена; 4 - тонкий сегмент восходящего колена; 5 - толстый сегмент восходящего колена (3-5 - петля Генле); 6а-проксимальный извитой каналец; 6 - дистальный извитой каналец; 7 -собирательная трубка; 8 - почечный сосочек; 9 - проток Беллини; 10 – корковое вещество почки; 11 – мозговое вещество почки

 

 

Мозговое вещество с более светлой окраской и радиальной исчерченностью расположено в центре почки. В мозговом веществе моча по проводящим канальцам проходит в почечную лоханку.

Почки обильно снабжаются кровью через крупные почечные артерии в них поступает до 15-30% крови, выбрасываемой левым желудочком сердца в аорту при каждом сокращении. Почечные вены, отводящие венозную кровь из почек, впадают в нижнюю полую вену.

Функции почек:

- регуляция общего объема крови;

- регулирование количества воды в организме;

- регулирование рН крови;

- регулирование химического состава жидкости.

 

Мочеточник выходит из почечной лоханки, имеет вид тонкой длинной трубки, которая тянется до мочевого пузыря. Мочеточники впадают в верхнюю стенку мочевого пузыря близ его шейки таким образом, что прободают сначала мышечную оболочку последнего, проходят на некотором расстоянии между мышечной и слизистой оболочками, а затем проходят и сквозь слизистую оболочку. Благодаря этому, в случае переполнения мочевого пузыря обратный ток мочи невозможен.

Мочевой пузырь - мешок грушевидной формы, служит для временного скопления мочи. Из мочевого пузыря моча поступает в мочеиспускательный канал.

Объем мочи регулируется еще одним фактором - антидиуретическим гормоном, который вырабатывается гипоталамусом, а хранится и выделяется в кровь задней долей гипофиза и контролирует скорость обратного всасывания воды в почечных канальцах. При недостатке этого гормона (крайне редкое заболевание, называемое несахарным диабетом) суточное количество мочи может достигать 30-40 л вместо 1,2-1,5 л, и больные страдают неутолимой жаждой.

Некоторые гормоны крови надпочечников - альдостерон, дезоксикортикостерон - участвуют в регулировании обратного всасывания натрия и кальция в проксимальных и дистальных извитых канальцах.

В норме в моче содержатся следующие вещества:

- мочевина – синтезируется в основном в печени из углекислого газа
и аммиака, получаемого после дезаминирования белков;

- мочевая кислота - продукт расщепления пуринов нуклеиновых кислот;

- креатинин - образующийся в креатинфосфата, который содержится в мышцах и служит резервуаром макроэргических фосфатных связей;

- аммиак - продукт обмена аминокислот.

Общие замечания

Изучив обмен веществ, абитуриенты должны знать значение питательных веществ, пластических, обмен, превращение энергии. Необходимо разобраться в обмене белков, жиров и липидов. Изучая выделительную систему обратите внимание на строение нефрона и особенности фильтрации из крови составных частей мочи.

КОЖА

Образует внешний покров организма, площадь которого у взрослого человека достигает 16000 кв. см. Из производных кожи у человека имеются волосы, ногти и специальные железы.

Кожа выполняет различные функции. Она образует покров организма, защищающий его подлежащие части от различного рода повреждений. Здоровая кожа непроницаема не только для микроорганизмов, но даже для многих растворенных ядовитых и вредных веществ.

Кожа участвует в общем обмене организма. Особенно большое значение она имеет в регуляции водо- и теплобмена. Кроме воды через кожу вместе с потом выделяются различные соли (хлориды), а также молочная кислота и продукты азотистого обмена. Не менее важное значение имеет кожа и в процессах теплоотдачи - около 82% всех тепловых потерь организма происходит через ее поверхность. Наличие в коже обильной сосудистой сети и многочисленных артериовенозных анастомозов (соединений) определяет ее значение в процессах кровообращения - наряду с такими органами, как селезенка, печень и легкие, кожа является депо крови. Так, например, у взрослого человека в сосудах кожи может находиться до 1 л крови.

Благодаря обильной иннервации кожный покров представляет собой огромное рецепторное поле, в котором сосредоточены осязательные, температурные и болевые нервные окончания.

В коже в большом количестве содержатся вещества, из которых под действием солнечного света, точнее, его ультрафиолетового спектра, синтезируется витамин Д.

В коже расположены специальные железы: потовые, сальные, молочные.

Кожа состоит из 2 главных частей: сравнительно тонкого наружного слоя - эпидермиса, в котором нет кровеносных сосудов, и внутреннего, более толстого слоя - дермы, богатой кровеносными сосудами и нервными окончаниями. Толщина эпидермиса в различных частях тела различна. Наружные слои эпидермиса непрерывно слущиваются и замещаются клетками из нижележащих слоев.

Дерма гораздо толще эпидермиса и образована главным образом соединительнотканными волокнами и клетками. Ее наружный слой состоит из густо переплетенных соединительнотканных волокон. Под ним, соединенный с лежащими глубже мышцами, находится слой, образованный многочисленными жировыми клетками и более рыхлым сплетением волокон. Эта часть дермы - одно из главных жировых депо организма. Жир помогает избежать излишней потери тепла и действует, как подушка, защищая тело от механических повреждений. Дерма обильно снабжена кровеносными и лимфатическими сосудами, нервами и чувствительными окончаниями, она содержит множество потовых и сальных желез и волосяных фолликулов.

Волосы и ногти у человека являются производными кожи. Вся кожа, кроме кожи, покрывающей ладони рук и подошвы ног, снабжена бесчисленными волосяными фолликулами - мешочками, образованными из клеток внутреннего слоя эпидермиса. Эти клетки делятся и дают начало клеткам волоса, точно так же как внутренний слой эпидермиса дает начало вышележащим слоям. Но эти клетки отмирают еще внутри фолликула, и волос, выступающий над поверхностью кожи, состоит из плотно упакованной массы их остатков. Волос растет со дна фолликула, а не из верхней его части.

Ногти на пальцах рук и ног тоже развиваются из карманов, образованных клетками внутреннего слоя эпидермиса. Рост ногтей происходит аналогично росту волос. Ногти состоят из плотно упакованных мертвых клеток, сквозь которые просвечивают нижерасположенные капилляры, придающие ногтям их нормальный розовый цвет.

Сальные и потовые железы развиваются из внутреннего слоя эпидермиса, который образует кармана, уходящие глубоко в дерму. Каждый волосяной фолликул снабжен сальной железой.

Общие замечания

По учебнику и пособиям самостоятельно изучите роль кожи в теплорегуляции, гигиену кожи, профилактику и помощь при повреждениях кожи.