Обмен веществ
Сущность и значение
обмена веществ в жизни человека.Обязательным условием существования всех живых организмов,
в том числе и человека, является постоянный
обмен веществами и энергией с внешней
средой. Из окружающей среды в организм
человека поступают питательные вещества,
кислород, вода, минеральные соли, витамины,
необходимые для построения и обновления
структурных элементов клеток и образования
энергии, обеспечивающей протекание жизненных
процессов. В клетках организма непрерывно
происходят процессы химических превращений
веществ: синтез свойственных организму
белков, жиров и углеводов, одновременное
расщепление сложных органических соединений
с высвобождением энергии, выделение во
внешнюю среду образующихся продуктов
распада — воды, углекислого газа, аммиака,
мочевины. Таким образом, обмен веществ— это
совокупность процессов химического превращения веществ с момента их поступления
в организм до выделения конечных продуктов.
Обмен веществ представляет собой единство
двух процессов: ассимиляции и диссимиляции. Ассимиляция— совокупность
реакций синтеза сложных органических
молекул из более простых с накоплениемэнергии.Диссимиляция —
совокупность реакций расщепления сложных
органических веществ (в том числе и пищевых)
до более простых, сопровождающихся выделением
энергии. Процессы ассимиляции и диссимиляции
неразрывно связаны между собой, так как
синтез веществ невозможен без затрат
энергии, которая высвобождается при расщеплении
сложных органических молекул до простых.
Органические вещества пищи — основной
строительный материал и единственный
источник энергии для организма. Нарушение
баланса между этими двумя процессами
жизнедеятельности неизбежно приводит
крас-стройству обмена веществ в организме.
Обмен белков. Белки пищи под
действием ферментов желудочного, поджелудочного
и кишечного соков расщепляются до аминокислот,которые в тонком кишечнике
всасываются в кровь, разносятся ею и становятся
доступными для клеток организма. Из аминокислот в клетках разного типа синтезируются
свойственные им белки. Аминокислоты,
не использованные для синтеза белков
организма, а также часть белков, входящих в состав клеток и тканей,
подвергаются распаду с высвобождением
энергии. Конечные продукты расщепления
белков — вода, углекислый газ, аммиак,
мочевая кислота и др. Углекислый газ выводится
из организма легкими, вода — почками,
легкими, кожей. Ядовитый аммиак током
крови доставляется в печень, где преобразуется
в менее ядовитую мочевину, выводимую
из организма почками и кожей (с потом).
Белки в организме не откладываются
в запас. У взрослого человека
общее количество синтезируемых белков
равно количеству расщепляемых. Только
у детей в связи с ростом их тела синтез
белков превышает их распад. Суточная
потребность в белках составляет около
100 г. Белки пищи называют полноценными, если
они содержат все 20 протеиногенных аминокислот,
и неполноценными, если в
них отсутствует хотя бы одна аминокислота.
Особенно важно присутствие в пище незаменимых
аминокислот (их 10), которые в организме
человека не синтезируются. Полноценными
являются белки животного происхождения.
Для обеспечения нормального белкового
обмена в рационе человека должны присутствовать
белки как животного, так и растительного
происхождения, соотношение которых зависит
от возраста: у старшевозра-стных групп
доля растительного белка должна возрастать.
Обмен углеводов. Сложные углеводы
в пищеварительном тракте под действием
ферментов слюны, поджелудочного и кишечного
соков расщепляются до глюкозы, которая
всасывается в тонком кишечнике в кровь.
В печени ее избыток откладывается в виде
нерастворимого в воде (как и крахмал в
растительной клетке) запасного материала— гликогена.При необходимости
он снова превращается в растворимую глюкозу,
поступающую в кровь. Углеводы — главный
источник энергии в организме.
Суточная потребность в них
у взрослого человека составляет около
500 г. Основным источником углеводов являются
продукты растительного происхождения
(картофель, хлеб, фрукты и др.). Уровень
глюкозы в крови относительно постоянный
и близок к 0,12%. Конечные продукты расщепления
глюкозы в клетках — вода и углекислый
газ. При избытке потребления углеводы
превращаются в жиры, откладываемые в
запас, при недостатке они образуются
из белков и жиров.
Обмен жиров. Жиры пищи под действием ферментов
желудочного, поджелудочного и кишечного
соков (при участии желчи) расщепляются
наглицерин и ясирные кислоты (последние
подвергаются омылению). Из глицерина
и жирных кислот в эпителиальных клетках
ворсинок тонкого кишечника синтезируется
жир, свойственный организму человека.
Жир в виде эмульсии поступает в лимфу,
а вместе с ней — в общий кровоток. Суточная
потребность в жирах в среднем составляет
100 г. Избыточное количество жира откладывается
в соединительнотканной жировой клетчатке
и между внутренними органами. При необходимости
эти жиры используются как источник энергии
для клеток организма. При расщеплении
1 г жира выделяется наибольшее количество
энергии—38,9 кДж. Конечными продуктами
распада жиров являются вода и углекисльш
газ. Жиры могут синтезироваться из углеводов
и белков.
Обмен воды и минеральных
солей. Кроме органических
веществ организму необходимы вода и минеральные
соли, при участии которых протекают процессы
метаболизма Вода — важнейший
компонент всех видов клеток, основа межклеточной
жидкости, плазмы и лимфы; она составляет
около 65—70% массы тела человека. В клетках
вода является растворителем ряда неорганических
и органических соединений, участником
многих видов химических реакций, которые
происходят в водных растворах. Ежесуточно
организм человека теряет большое количество
воды с выводимой мочой, потом и выдыхаемым
воздухом. Поэтому человек восполняет
потери воды в процессе питья, а также
получает ее с пищей. Некоторое количество
воды образуется при расщеплении веществ
пищи (в первую очередь жиров). Суточная
потребность человека в воде составляет
примерно 2,5—3 л, однако в зависимости
от условий внешней среды она может меняться.
Минеральные соли необходимы для поддержания
постоянства величины осмотического давления
крови и тканевой жидкости, активной реакции
среды, для обеспечения нормальной свертываемости
крови (кальций), транспортировки газов
кровью (железо в составе гемоглобина),
построения костной ткани (кальций, фосфор),
возникновения и проведения возбуждения
в мышечных и нервных клетках (кальций,
натрий, калий), для синтеза гормонов щитовидной
железы (иод) и т. д. Минеральные соли выводятся
из организма с мочой, калом, потом. При
избыточном поступлении с водой и пищей
возможно их накопление в различных opганах.
Общее количество минеральных веществ
в организме составляет около 4,5% его массы.
При правильном и сбалансированном питании
суточная потребность в различных солях
невелика и полностью обеспечивается
(за исключением поваренной соли) за счет
разнообразной пищи.
Нормы питания. Потребляемая пища восполняет
расходуемые в процессе жизнедеятельности
организма вещества и энергию. Суточные
величины этих затрат зависят от пола,
возраста, характера работы и интенсивности
ее выполнения, состояния здоровья человека и других факторов. Для сохранения
здоровья и работоспособности необходимо
потреблять таюе количество пищи, которое
полностью компенсировало бы энергетические
затраты. На основании данных о суточных
затратах энергии людьми разных профессий
составлены нормы питания, выраженные
в энергетических единицах (калориях иди джоулях). Чтобы воспользоваться
разработанными нормами, нужно знать энергетическую
ценность потребляемых продуктов.
Витамины и их роль в обмене
веществ. Кроме углеводов, жиров, белков
и неорганических веществ, человеку необходимы
также витамины. Они
представляют собой органические вещества
различной химической природы, которые
поступают с растительной и животной пищей,
реже синтезируются в организме. Витамины
не являются пластическим материалом
или источником энергии, а служат исходными
веществами для синтеза ферментов клетки.
Вот почему организм человека так чувствителен
к недостатку хотя бы одного из витаминов.
Суточная потребность в витаминах мала.
При длительном их отсутствии в пище развиваютсяавитаминозы, при их недостатке
—гиповитаминозы.
В витаминах нуждаются все живые
клетки, но лишь некоторые организмы способны
сами их синтезировать. Так, ряд бактерий
и дрожжей производят все витамины из
простых химических соединений. Такой
же способностью обладает и большинство
высших растений.
В настоящее время описано несколько
десятков витаминов. Их принято обозначать
заглавными буквами латинского алфавита.
По растворимости все витамины
подразделяются на две группы :жирорастворимые и водорастворимые (табл.
13.2). Всасывание витаминов происходит
главным образом в тонком кишечнике.
Уважаемый читатель!
На первый взгляд обмен веществ в организме человека можно представить
себе достаточно просто: что-то пришло
в организм, а что-то ушло. Но до сегодняшнего
дня его сложнейшие звенья до конца не
изучены. А ведь любая болезнь возникает
при нарушениях этого самого обмена, например,
по причине генетических поломок, травм
или инфекций. Но подавляющее число сбоев
обмена веществ мы создаем сами, даже не
подозревая об этом.
При своем появлении
на свет мы получаем уникальную биологическую
систему, рассчитанную на 120-150 лет беспечальной
жизни в плане здоровья, но...
Все живые существа,
будь то растения, насекомые или животные,
включая человека, схожи в одном – они
состоят из клеток. После рождения, как
отдельной клетки, так и целого организма,
обмен веществ постоянно поддерживается
поступающими извне воздухом, водой и
пищей и работой выделительных систем.
Эти три компонента
необходимы для питания и получения материалов
для новых клеток, чьи поколения последовательно
сменяют друг друга всю жизнь, проживаемую
большим организмом. Таким образом, наш
организм постоянно обновляется.
Что интересно: универсальной
едой для клеток служит глюкоза, а «строительным»
материалом – углеводы, белки и жиры. И
растения, и животные состоят из них же,
правда, в разных сочетаниях и пропорциях.
Это можно сравнить с мозаикой, когда из
одинаковых деталей можно сложить бесчисленное
количество картин. Именно поэтому мы
можем спокойно использовать в пищу самые
разнообразные продукты, так как внутренняя
«кухня» сварит для клеток, то, что им в
данную секунду надо.
Как же работает эта
«кухня». После поступления воздуха, воды
и еды внутрь задачами организма являются:
первое - измельчение их до частиц размером
с молекулу, второе – «приготовление»
из них клеточной еды - глюкозы, и третье
- создание композиций белков, жиров и
углеводов, свойственных только человеку.
Из них затем будет восполняться клеточное
хозяйство, производиться гормоны и ферменты,
а также вырабатываться энергия.
Все вместе взятое
и составляет суть обмена веществ. Как
и при любом виде деятельности получаются
«отходы», т.е. вещества больше не нужные
или выделяющиеся в большем, чем нужно,
количестве. Они выбрасываются наружу
через органы выделения: кишечник, печень,
легкие, почки и кожу.
Как видите, все просто
и логично. Но эта кажущаяся простота.
Все процессы, происходящие у нас внутри,
даже наши мысли, суть, химические реакции,
круглосуточно протекающие с немыслимой
скоростью и в астрономическом количестве.