Обмен веществ и энергии

Содержание сахара в крови, а также запасы гликогена регулируются центральной нервной системой. Впервые  это было открыто французским  ученым Клодом Бернаром. Он сделал кролику  укол в дно IV желудочка (продолговатый мозг) и обнаружил после этого повышение уровня сахара в крови и появление его в моче. Таким образом впервые было показано наличие в продолговатом мозге нервных центров, регулирующих жизненно важную константу крови — уровень сахара. В настоящее время такого рода центры обнаружены также в под бугорной области (в промежуточном мозге). Высшие центры находятся в коре полушарий большого мозга.

Нервные влияния от центров  углеводного обмена проводятся к  органам по вегетативной нервной  системе. В частности, импульсы, идущие от центров по симпатическим нервам, непосредственно усиливают расщепление  гликогена в печени и мышцах, а  также выделение гормона мозгового  вещества надпочечников — адреналина. Адреналин способствует превращению  гликогена в глюкозу и усиливает  окислительные процессы в клетках. В регуляции углеводного обмена принимают участие также гормоны  коры надпочечников, передней доли гипофиза, а также щитовидной железы.

Обмен жиров (липидов). Под липидами понимают сложные органические вещества, к которым относятся нейтральные жиры, состоящие из глицерина и жирных кислот, и близкие к ним по физико-химическим свойствам липоиды (лицетин, холестерин). В состав липоидов, кроме жирных кислот, входят многоатомные спирты, фосфаты и азотистые соединения.

Жир в организме играет пластическую и энергетическую роль. Как пластический материал он входит в состав оболочки и цитоплазмы клеток. Часть жиров накапливается в  клетках жировой ткани как  запасной жир, количество которого составляет 10—30 % от массы тела, а при нарушениях обмена веществ может достигать  огромных величин.

Жир в организме используется и как энергетический материал. При  окислении 1 г жира выделяется 9,3 ккал тепла, т.е. в 2,2 раза больше, чем при окислении 1 г углеводов или белка.

Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. Например, при избыточном поступлении  белков и углеводов в организм они могут превращаться в жиры. В условиях голодания из жиров  образуются углеводы, которые используются как энергетический материал.

В регуляции жирового обмена существенную роль играют центральная нервная система, а также многие железы внутренней секреции (половые и щитовидная железы, гипофиз, надпочечники).

Водный и минеральный обмен. Тело человека на ²/з состоит из воды. Она является непременной составной частью каждой клетки, имеется в межклеточной жидкости, составляет жидкую основу крови и лимфы. В небольшом количестве вода образуется при окислении питательных веществ. Особенно много воды выделяется при окислении жиров—118 г при окислении 100 г жира. Однако в основном она поступает извне в виде питья и в составе пищи. Из организма вода выделяется главным образом с мочой (1,5 л), отчасти с выдыхаемым воздухом (500 мл), а также испаряется с поверхности кожи (500 мл). Постоянное поступление воды в организм жизненно необходимо: она обновляет состав жидких сред организма. Если животное питается только сухой пищей и не получает воды, то оно через несколько суток погибает.

Длительное голодание  возможно только при условии поступления  в организм достаточного количества воды и минеральных солей. В организме  поддерживается постоянный уровень  воды, так как вода является растворителем  многих веществ, находящихся в организме, и в ней протекают все физико-химические реакции. Вода играет важную роль в  транспорте веществ.

Минеральные вещества поступают  в организм с пищевыми продуктами и водой. Потребность организма  в различных минеральных солях  неодинакова. Например, в сутки требуется  до 10 г поваренной соли (хлорид натрия), 1 г калия, 0,3 г магния, 1,5 г фосфора, 0,8 г кальция, 0,012 г железа, 0,001 г  меди, 0,0003 г марганца и 0,00003 г йода. В различных тканях и органах  соли распределены неодинаково. Солей  натрия больше в плазме и межклеточной жидкости; солей калия в клетках  содержится больше, чем в жидких средах организма. Большое количество кальция и фосфора имеется  в костях; медь и железо — в  гемоглобине, йод входит в состав гормона щитовидной железы. Минеральные вещества постоянно выводятся из организма с мочой и экскрементами, поэтому они должны ежесуточно поступать в организм в количестве, равном выведенному.

Если в пищевом рационе  отсутствуют минеральные соли, то это приводит к смерти быстрее, чем  полное голодание. Особенно большая  потребность в поваренной соли обусловлена  тем, что раствор ее играет главную  роль в создании и поддержании  осмотического давления. В крови  и других жидкостях организма  содержится около 1 % солей, среди которых  примерно 0,9 % приходится на поваренную соль. Соли являются составными компонентами пищеварительных соков, которые, как  известно, выделяются в больших количествах. Ионы натрия, кальция, калия, хлора играют роль в процессах возбуждения  и торможения, мышечного сокращения, свертывания крови.

Организм экономно расходует  соли. Так, почти все соли, выделяющиеся в составе соков в пищеварительный  тракт, всасываются обратно в  кровь. Большую роль в регуляции  содержания поваренной соли играют почки. Суточная потребность в поваренной соли определяется ее расходом. При  выполнении тяжелой физической работы, особенно при высокой температуре  окружающей среды, например в горячих  цехах, с потом теряется значительное количество солей. Для восполнения  потерь рекомендуется пить подсоленную  воду.

Те элементы, потребность в которых очень мала, называют микроэлементами. К ним относятся кобальт, входящий в состав витамина В₁₂; цинк, содержащийся в ферменте карбоангидразе; фтор, предупреждающий разрушение зубов, и др.

Пищевой рацион. Рациональное питание должно полностью покрывать потребности человека в энергии и пластических веществах и способствовать сохранению здоровья, высокой трудоспособности, а детям обеспечивать правильные рост и развитие.

В суточный пищевой рацион человека, не занимающегося физическим трудом (студенты, врачи, служащие), должно входить 91 г белка, 103 г жира и 378 г  углеводов. В сумме это составляет 2800 ккал. Кроме того, с пищей должны поступать минеральные соли, витамины и вода. При разнообразном смешанном  питании, содержащем продукты животного (мясо, сливочное масло, молоко) и  растительного (овощи, фрукты, подсолнечное масло) происхождения, не приходится специально заботиться о доставке витаминов и неорганических солей. Все они содержатся в пище в необходимых количествах. Исключение составляет поваренная соль, которой требуется добавлять около 5 г в сутки.

При физической работе возрастает потребность в энергии и пластических веществах, поэтому надо увеличивать  содержание в диете не только жиров  и углеводов, но и белков.

Для составления и расчета  пищевых рационов пользуются специальными таблицами, в которых указаны  состав пищевых продуктов и их энергетическая ценность (калорийность). Рекомендуется около 50% белков и  жиров принимать в виде продуктов  животного происхождения, при увеличении энергетической ценности пищи сохранять  соотношение белков, жиров и углеводов 1:1:4. Это обеспечивает наилучшую  усвояемость веществ. Однообразное питание, содержащее большое количество белков (более 200 г) или жиров (более 150 г), нецелесообразно, так как нарушает процессы пищеварения и обмена веществ. Если необходимо снизить массу тела, надо ограничить количество углеводов. При тяжелой мышечной работе разрушается много белков, поэтому требуется увеличивать их норму.