Обмен веществ и терморегуляция

   Превращение углеводов под действием ферментов начинается в ротовой полости, продолжается в желудке и происходит в основном в кишечнике. Углеводы всасываются главным образом в виде глюкозы в тонком кишечнике и поступают в кровь.

   С кровью глюкоза поступает в печень, где частично задерживается, частично проходит с кровью дальше и достигает тканей всех органов.

   Всосавшаяся глюкоза в основном используется как энергетический материал, так как возможности отложения ее в организме весьма ограничены. В печени, в мышцах и других органах глюкоза депонируется в виде гликогена. Часть глюкозы в печени превращается в жир и откладывается в жировых депо.

   Во всех тканях, пройдя стадию депонирования, глюкоза используется как источник энергии, т.е. окисляется. Окисление глюкозы происходит как в аэробных, так и анаэробных условиях.

   Вначале глюкоза активируется, превращается в пировиноградную кислоту. В аэробных условиях пировиноградная кислота окисляется в цикле Кребса до диоксида углерода и воды с образованием АТФ. При полном окислении молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ. В анаэробных условиях пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту с образованием энергии. Таким образом, из молекулы глюкозы при отсутствии кислорода образуется 2 молекулы АТФ. Затем в печени из молочной кислоты синтезируются глюкоза и гликоген. Если же на этапе молочной кислоты возникают аэробные условия, то она превращается в пировиноградную кислоту, которая уже окисляется в цикле Кребса.

Глюкоза используется для синтеза лактозы, липидов, глицерина, аминокислот, жирных кислот.

   В крови человека обеспечивается концентрация глюкозы на уровне 1,0… 1,2 г/л.

 

   1.4. Обмен минеральных веществ. 

   Минеральные вещества в целом связывают воедино превращение и использование питательных веществ в организме, так как они необходимы для построения клеток, белков, ферментов, гормонов, участвуют физиологических процессах – нервном возбуждении, мышечном сокращении, свертывании крови и др.

   В организме более 80 элементов, из них 15 жизненно необходимых. Их подразделяют на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относят кальций, фосфор, калий, натрий, хлор, серу и магний, к микроэлементам – железо, медь, цинк, йод, марганец, кобальт, молибден, селен и др.

   Обмен их осуществляется в три фазы: поступление с пищей и водой; освобождение и всасывание в кровь с использованием во всех процессах; выведение отдельно в основном с мочой и калом при поступлении в избытке и в составе различных соединений.

   Роль макроэлементов. Кальций. Входит в состав опорных тканей организма – костную и мышечную, содержится постоянно в крови. Он способствует сокращению мышц, принимает участие в свертывании крови, стимулирует рождение импульсов в сердечной и гладких мышцах, участвует в определении проницаемости клеточных мембран. Кальций входит в состав молока.

   Фосфор. В больших количествах включается в костную ткань в виде солей с кальцием, постоянно содержится в крови. Он входит в состав АТФ, поэтому принимает участие во всех процессах в организме.

   Магний. Преимущественно входит в состав костной ткани, мышц, где включается в комплекс миозина и АТФ. Магний необходим для жизнедеятельности микроорганизмов в пищеварительном тракте.

   Калий. Внутриклеточный элемент, принимает участие в возникновении и распространении возбуждения по мембране клетки, в транспорте веществ через мембрану клетки.

   Натрий. Он обеспечивает осмотическое давление крови, служит щелочным резервом.

   Хлор. Совместно с натрием обеспечивает осмотическое давление крови. Необходим для поддержания возбудимости возбудимых тканей.

   Сера. Входит в состав незаменимых аминокислот, гормонов, витаминов, поэтому ее физиологическая роль определяется их ролью.

 

   Роль микроэлементов. Железо. Образует стабильные комплексы с белками и углеводами и участвует в процессах организма: в эритроцитах – транспорта кислорода и диоксида углерода, в мышцах – тканевого дыхания.

   Медь. Находится во всех тканях организма в составе белка церулоплазмина. Она обладает большой биологической активностью. Участвует в процессах кроветворения, ускоряет включение железа в гемоглобин в эритроците; оказывает стимулирующее влияние на защитные механизмы организма, повышает воспроизводительную функцию организма.

   Кобальт. Распределяется во всех тканях организма; много в эритроцитах. Он включается в состав витамина цианкобаламина, который необходим для кроветворения. Кобальт стимулирует рост организма.

   Цинк. В больших количествах содержится в крови, распределяется в тканях организма. Он образует непрочное соединение с гормоном инсулином и другими гормонами, осуществляя через них стимулирование роста, воспроизводительной функции организма. Цинк необходим для процесса кроветворения и образования костей скелета.

   Марганец. Содержится в значительных количествах в костях скелета, в печени и других органах и тканях, крови. Он стимулирует через фермент щелочную фосфатазу отложение жира, образование белка, кроветворение и повышает защитные силы организма.

   Молибден. Участвует в обмене пуринов, оказывая этим выраженное влияние на него организма.

   Йод. Задерживается в организме в больших количествах щитовидной железой. Она использует йод для синтеза своих гормонов: трийодтиронина и тироксина. Свое влияние на организм йод оказывает через эти гормоны. Он стимулирует обмен белков, жиров и углеводов, повышает сопротивляемость к вредным воздействиям окружающей среды, ускоряет синтез ферментов.

   Селен. Обладает большой биологической активностью, включается в обменные процессы и обеспечивает нормальное функционирование кожи, мышц. Он стимулирует рост и развитие организма, повышает его реактивность и резистентность.

   Фтор. Участвует в минерализации костей и зубов, стимулирует рост, репаративные процессы, образование антител. Усиливает действие кальциферола.

   Хром. Включается в фермент трипсин.

   Бром. Усиливает процесс торможения в центральной нервной системе.

  

 

   1.5. Обмен воды.

   Большую роль в обмене веществ играет вода, которая не является ни питательным веществом, ни источником энергии.

   Наибольшее количество воды сосредоточено внутри клеток. Внеклеточная вода включает плазму крови, межклеточную жидкость и лимфу.     Трансцеллюлярная вода – спинномозговая, внутриглазная, брюшной полости, плевры, перикарда, суставных сумок, желудочно-кишечного тракта. Между внеклеточной и внутриклеточной водой осуществляется постоянный обмен.    Структура воды в клетках соответствует таковой в льдоподобном состоянии.

Вода благодаря действию ферментов включается в многочисленные биохимические реакции, а также является средой, в которой осуществляются реакции организма.

   Вода крови пополняется за счет питьевой воды, поступающей в организм с пищей. Некоторое количество воды образуется в процессе окисления веществ – белка, жира, углеводов; из 100 г. соответственно образуется 41; 107 и 55 мл.

   Общее количество воды в организме поддерживается на относительно постоянном уровне благодаря нервно-гормональной регуляции. В сутки человеку требуется до 2…3 л воды.

   Вода выводится с потом, калом, парами выдыхаемого воздуха, мочой.

   Регуляция обмена воды осуществляется рефлекторно с осморецепторов через нервный центр обмена воды, расположенный в гипоталамусе, с участием гормонов – антидиуретического и альдостерона.

 

   1.6. Обмен витаминов.

  Витамины – это необходимые для жизни органические низкомолекулярные соединения различной химической природы. Они служат биокатализаторами, являясь активной частью коферментов, отдельных биохимических и физиологических процессов, обладающих высокой биологической активностью. Витамины в организм поступают с пищей, в основном  растительной. Водорастворимые витамины синтезируются и в пищеварительном тракте микроорганизмами. В процессе пищеварения 25…50% витаминов освобождаются и усваиваются. Различают витамины и витаминоподобные вещества.

   Витамины – совершенно незаменимые вещества. Недостаток поступления их в организм с пищей или нарушение их усвояемости и обмена приводит к развитию заболеваний, называемых авитаминозами.

   Витамины, поступившие в пищеварительный аппарат или образовавшиеся в нем, всасываются через его стенку в кровь и вступают в организме в реакции, образуя сложные производные – коферменты. Они затем соединяются с белком и образуют многочисленные ферменты. Ферменты в организме являются биологическими катализаторами, следовательно, витамины участвуют в процессах окисления и синтеза новых веществ.

   Суточная потребность в витаминах определяется миллиграммами или даже их долями.

В настоящее время насчитывается более 50 витаминов. Все они составляют две группы: жирорастворимые и водорастворимые.

   Жирорастворимые витамины. Жирорастворимые витамины – ретинол, кальциферолы, токоферолы, филорхиноны.

   Ретинол. Поступает в организм с растительной пищей в виде провитамина А – каротина, из которого и образуется активный витамин А в слизистой кишечника, печени, молочной железе.

Ретинол входит в состав зрительного пигмента родопсина, обеспечивая зрительное восприятие. В тканях организма он стимулирует процессы синтеза, нормальное развитие мышц, слизистых оболочек, рост и развитие организма . Витамин А называют еще витамином роста.

   Каротин содержится в моркови, тыкве, рыбьем жире, печени, желтке яиц, масле. Потребность составляет 1,5 мг витамина А в сутки.

   Кальциферолы. Целая группа витаминов. Поступают в организм в виде провитаминов – эргостерина, 7-дегидрохолестерина, переходят в активную форму в коже под действием ультрафиолетового излучения.       Эргокальциферол стимулирует всасывание кальция и фосфора в кишечнике и почках, перенос кальция в костную ткань, отложение кальция и фосфора в костной ткани. Много кальциферолов в рыбьем жире, сливочном масле, печени.

   Токоферолы. Поступают в организм с пищей в активном состоянии. Обладают антиокислительными свойствами, участвуют в обмене белков, углеводов и жиров, поддерживают нормальные обменные процессы, стимулируют рост тканей эмбриона и плода, спермиогенез, устойчивость эритроцитов к гемолизу, трофические процессы в мышцах и сердце. Их много в растительном масле.

   Филлохиноны. Филлохиноны включаются в процессы синтеза белка протромбина, через него участвуя в свертывании крови.

   Водорастворимые витамины. Водорастворимые витамины – тиамин, рибофлавин, никотиновая кислота, пиридоксин, цианкобаламин, аскорбиновая кислота – витамин С) и др.

   В целом витамины группы В, водорастворимые витамины, служат коферментами ферментов, исключение составляет витамин С), обеспечивающих обмен веществ, рост, нормальное состояние тканей, кожи и роговицы глаза, кроветворение.

   Тиамин. Как кофермент включается в ферменты углеводного обмена. Поддерживает нормальное состояние нервной системы, рост и развитие организма. Содержится в пивных дрожжах, рисовых отрубях, овсе, бобах, яичном желтке и др. Суточная потребность в тиамине составляет 2…5 мг на 100 кг массы тела.

   Рибофлавин. Кофермент ферментов, участвующих в обмене аминокислот, жирных кислот, углеводов, обеспечивает рост тканей, кроветворение. Он принимает участие в световом и цветовом зрении. Поступает в организм с мясом, мясными продуктами, молоком, яйцами, фруктами и овощами, растительными кормами. Суточная потребность в витамине составляет 3…5 мг на 100 кг массы тела.

   Никотиновая кислота. Входит в состав окислительно-восстановительных ферментов и обеспечивает нормальное течение углеводного и белкового обмена, стимулирует рост организма, функцию желез внутренней секреции, обеспечивает клеточное дыхание. Никотиновая кислота содержится в злаках.

  Пиридоксин. Входит в состав ферментов белкового обмена, обеспечивающих дезаминирование и декарбоксилирование аминокислот, тем самым способствуя нормальному росту организма, деятельности центральной нервной системы, обмену веществ в коже; стимулирует кроветворение, обеспечивает нормальное течение беременности. Наилучший источник придоксина – кормовые и пивные дрожжи.

    Пианкобаламин. Поступая в организм, образует комплекс с внутренним желудочным фактором кроветворения и стимулирует образование форменных элементов крови. Он включается в ферменты углеводного, жирового и белкового обмена. Обеспечивает синтез нуклеиновых кислот. Богатый источник витамина – рыба, мясо.

   Аскорбиновая кислота. Участвует в окислительно-восстановительных процессах. Обеспечивает нормальное состояние соединительной ткани, образование эндотелия кровеносных сосудов и нормальное функциональное состояние их, участвует в синтезе кортикостероидов – гормонов коры надпочечников, повышает сопротивляемость организма. В значительных количествах аскорбиновая кислота содержится в ягодах черной смородины, шиповника, лимона. В сутки необходимо для нормальной жизнедеятельности до 50 мг на 100 кг массы тела.

   Пантотеновая кислота. Участвуют в обмене всех белков, жиров и углеводов, стимулируют рост оптимальное структурно-функциональное состояние печени, кожи. Витамина много в дрожжах, печени, яичном желтке.