Анжелетика - Значение обмена веществ и энергии
Пятница, 28.11.2014, 17:27
  Значение обмена веществ и энергии.

      Обмен веществ и энергии является одной из важнейших качественных особенностей живой природы и основной функцией организма, с его прекращением прекращается и жизнь. В процессе обмена веществ в организм поступают различные энергосодержащие питательные вещества, вода, минеральные соли и выделяются продукты распада - уже не нужные или вредные для жизнедеятельности организма веществ. Из вновь поступивших химических веществ организм строит новые клетки и их составные части. Это пластические процессы, или процессы ассимиляции. Одновременно с этим в организме происходят процессы разрушения старых, «отживших» клеток и их составных частей, т.е. идут процессы диссимиляции, или распада. В результате этих процессов организм освобождается от «изношенных и негодных своих частей» и получает энергию, необходимую для его жизнедеятельности.
      Процессы ассимиляции и диссимиляции в здоровом взрослом организме находятся в динамическом равновесии. В детстве, когда происходит усиленный рост, преобладают процессы ассимиляции, в старости – процессы диссимиляции. Эта закономерность может нарушаться в результате различных заболеваний и действия других факторов окружающей среды.
      В состав клеток входит около 70 химических элементов, образующих в организме два основных типа химических соединений: органические и неорганические вещества. К органическим веществам относятся белки, жиры и углеводы, а к неорганическим - вода и минеральные соли. В теле здорового взрослого человека средней массы (70 кг) содержится примерно (в кг): воды - 40-45; белков - 15-17; жиров - 7-10; минеральных солей - 2,5-3; углеводов - 0,5-0,8, однако химический состав организма никогда не бывает постоянным. Непрерывные процессы синтеза и распада, происходящие в организме, требуют правильного и регулярного поступления материала для замещения уже отживших и ненужных частиц организма. Этот «строительный материал» поступает в организм с пищей, в состав которой входят белки, жиры, углеводы, минеральные соли, вода и витамины. За 70 лет жизни человек съедает и выпивает (в т): воды - более 50; белков - 2,5; жиров - 2; углеводов - 10; поваренной соли - 0,2-0,3. Следовательно, количество пищи, которую съедает человек за свою жизнь, во много раз превышает его собственную массу. Все это говорит о высокой скорости процессов обмена веществ в организме человека.
      Обмен белков. Белки составляют около 25% от общей массы тела. Это самая сложная его составная часть. В состав белков входят всего четыре химических элемента: кислород, водород, углерод и азот. В состав сложных белков (например, белки мозга входит так же сера, фосфор и др.)
      Белки представляют собой полимерные соединения, состоящие из аминокислот. Известно всего 20 аминокислот, из которых и построено все бесконечное многообразие белковых соединений, входящих в состав организма человека; причем белковый набор каждого человека является строго уникальным.
      В организме белки выполняют различные функции. Являясь основой ферментов, белки способны изменять скорость химических превращений в процессе обмена веществ, т.е. играют роль биологических катализаторов. Некоторые белки выполняют транспортную функцию. Например, гемоглобин, содержащийся в эритроцитах, учувствует в переносе кровью кислорода. Все виды двигательных реакций в организме выполняются особыми сократительными белками – актином и миозином, являясь основным материалом, из которого построены клетки нашего тела, белки, выполняют строительную роль.
      В нашем организме белок пищи под действием пищеварительных соков расщепляется на свои простые составные части – пептиды (промежуточные продукты) и аминокислоты, которые затем всасываются в кишечник и поступают в кровь.
      Равноценны ли для нашего организма любые белки, поступающие с различными продуктами питания? Бесспорно, нет! Дело в тех аминокислотах, из которых они состоят. Наукой доказано, что из 20 аминокислот только 8 являются незаменимыми для человека. К ним относятся: триптофан, лейцин, изолейцин, валин, треонин, лизин, метионин и фенилаланин. Для растущего организма необходим также гистидин. Отсутствие в пище любой из незаменимых аминокислот (остальные могут синтезироваться в организме) вызывает серьезные нарушения жизнедеятельности организма
       Каковы потребности человека в белке? Если работа не связана с интенсивными физическими нагрузками, организм человека в среднем нуждается в получении в сутки примерно 1,1 – 1,3 г белка на 1 кг массы тела. Это означает, что человек, весящий 70 кг, должен получать в сутки не менее 80-100 г белка. С увеличением физических нагрузок возрастают и потребности организма в белке.
       Обмен жиров и углеводов. Эти органические вещества имеют более простое строение. Они состоят всего из трех химических элементов: углерода, кислорода и водорода. Одинаковый химический состав жиров и углеводов дает возможность организму при излишке углеводов строить из них жиры, и наоборот, при необходимости из жиров организма легко образуются углеводы.
        Общее количество жира в организме человека в среднем составляет около 10-20%, а углеводов 1% . Большая часть жиров находится в жировой ткани и составляет резервный энергетический запас. Меньшая часть жиров идет на построение новых мембранных структур клетки на замену старых. Некоторые клетки организма способны накапливать жир в огромных количествах, выполняя, таким образом, в организме роль тепловой и механической изоляции, т.е. защитные функции.
        Количество запасного жира зависит от характера питания, количества пищи, конституционных способностей, пола и возраста. Использование жиров как резервного вещества связано с его высокой энергетической ценностью – окисление 1г жира в организме дает примерно 39 кДж, а окисление 1 г углеводов и белков – около 17 кДж. В организме жир расщепляется на глицерин и жирные кислоты и всасывается в лимфу, после чего поступает в жировую ткань и клетки.
         Принято считать, что в рационе здорового человека жиры должны составлять около 30% от общей калорийности пищи, т.е. человек должен съедать в сутки 80-100 г жиров. Необходимо использовать в пищу жиры и животного, и растительного происхождения, приблизительно в соотношении соответственно 2:1, так как некоторые составные компоненты растительных жиров не могут синтезироваться в организме. Это так называемые непредельные жирные кислоты: линолевая, линоленовая и арахидоновая. Недостаточное поступление этих жирных кислот в организм человека приводит к нарушению обмена веществ и развитию атеросклеротических процессов в сердечно-сосудистой системе.
          Углеводы в организме расщепляются до простых сахаров – глюкозы, фруктозы, галактозы и т.д. – и всасываются в кровь. Содержание глюкозы в крови взрослого человека постоянно и равно в среднем 0,1%. При повышении количества сахара в крови до 0,11 – 0,12% глюкоза поступает из крови в печень и мышечные ткани, где откладывается в запас в виде животного крахмала – гликогена. При дальнейшем увеличении содержания сахара в крови до 0,17 % в его выведение из организма включаются почки, в моче появляется сахар. В некоторых случаях возможно стойкое патологическое повышение концентрации углеводов в крови, сопровождающееся усиленным выделением сахара с мочой. Это заболевание, называемое сахарным диабетом, связано с нарушением внутрисекреторной функции поджелудочной железы.
          При пониженном содержании сахара в крови (мене 0,1%) гликоген, имеющийся в печени и мышцах, расщепляется до глюкозы и поступает в кровь; образование глюкозы так же возможно из белка и жира. Патологическое снижение глюкозы до 0,05% опасно для жизни, наступает обморочное состояние (инсулиновый шок), которое также связано с нарушением функций поджелудочной железы.
Организм использует углеводы в основном как энергетический материал. В обычных условиях в среднем для взрослого мужчины, занятого умственным или легким физическим трудом, в день требуется 400-500 г углеводов.
         Водно-солевой обмен. Для жизнедеятельности организма вода играет большую роль, чем остальные составные части пищи. Например, при нормальном поступлении воды в организм (суточная потребность человека в воде 2,3 - 2,7 л) и при полном голодании, возможно, сохранить жизнь до 60 дней. Без воды жизнь человека возможна лишь в течение нескольких дней. Дело в том, что вода в организме человека является одновременно строительным материалом, катализатором всех обменных процессов и терморегулятором тела.
         Общее количество воды в организме зависит от возраста, пола и упитанности. В среднем в организме мужчины содержится около 61% воды, в организме женщины – 51%.
         Минеральные вещества также необходимый компонент питания человека. По процентному содержанию в организме человека химические элементы делятся на макроэлементы и микроэлементы.
         Роль макроэлементов и микроэлементов многообразна. Например, кальций и фосфор составляют основу нашего скелета, фосфор и сера входят в состав белков нашего мозга, натрий и калий играют большую роль в деятельности нервной системы, обуславливая электробиологические процессы, железо является необходимым компонентом гемоглобина крови.
         Не менее важна и роль микроэлементов, многие из них участвуют в процессах кроветворения (медь, молибден, кобальт). Йод необходим для образования гормонов щитовидной железы. Его отсутствие в пище приводит к развитию заболевания, называемого эндемическим зобом. Фтор необходим для правильного формирования ткани зубов, особенно зубной эмали. Его излишек вреден, он приводит к заболеванию – флюорозу (хрупкость зубной эмали), недостаток вызывает разрушение зубов (кариес), особенно у детей.
         В целом роль микроэлементов сводится к тому, что они являются тонкими регуляторами обменных процессов. Соединяясь с белками, многие микроэлементы служат материалом для построения ферментов, гормонов и витаминов.
         Потребности взрослого и ребенка в минеральных веществах значительно отличаются, недостаток минеральных веществ в пище ребенка более быстро приводит к различным нарушениям обменных реакций детского организма и соответственно к нарушению его роста и развития.
         Витамины. Одна из необходимых составных частей пищи - витамины. Слово «витамин» переводится с латыни как вещество жизни. Витамины требуются для нашего организма в ничтожно малых количествах, но их отсутствие (авитаминоз) приводит организм к гибели, недостаток в питании или нарушение процессов их усвоения - к развитию различных заболеваний, называемых гиповитаминозами. Известно около 30 витаминов, влияющих на различные стороны обмена веществ, как отдельных клеток, так и всего организма в целом. Это влияние витаминов на течение биохимических процессов связано с тем, что многие витамины являются необходимой составной частью ферментов. Следовательно, отсутствие витаминов вызывает прекращение синтеза ферментов и соответственно нарушение обмена веществ.
        Все витамины делятся на две группы: водорастворимые (группа витаминов В, С, РР и др.) и жирорастворимые (A, D, К и др.). Человек получает витамины с пищей растительного и животного происхождения. Для нормальной жизнедеятельности человеку из 30 витаминов необходимо обязательно поступление 16-18, особенно важное значение имеют витамины Bl, B2, РР, В12, С, А и D.
        Следует также отметить, что поступление в организм избыточного количества витаминов может вызвать серьезные нарушения его функциональной деятельности даже привести к развитию заболеваний, получивших название гипервитаминозы. Последние стали появляться в связи с изучением химической структуры витаминов и организации их промышленного производства, поэтому не следует злоупотреблять препаратами витаминов, которые продаются в аптеках, а включать их в питание необходимо только по рекомендации врача.
       Важно помнить, что правильно организованное питание является обязательным условием нормальной и здоровой жизни. Пренебрежение едой также вредно, как и злоупотребление.