Животные организмы нуждаются в постоянном притоке кислорода, органических веществ (белков, жиров, углеводов), минеральных солей, воды, витаминов. Постоянно в организме происходит образование, разрушение и обновление клеточных структур. Восстановление, усвоение веществ клетками называется процессом ассимиляции, а расщепление, распад веществ в клетках – диссимиляция.
Обмен веществ – это процесс обмена между организмом и внешней средой, складывающийся из двух основных процессов: ассимиляции и диссимиляции.
Обмен энергии
Для жизнедеятельности организма необходима энергия. Она освобождается в процессе диссимиляции органических соединений, которая преобразуется в тепловую, механическую и частично электрическую энергии.
При окислении 1г жира выделяется 9,3 ккал тепла
1 г белка – 4,1 ккал
1г углевода – 4,1 ккал
Это тепло называют теплотой сгорания. Обмен энергии складывается из основного обмена и рабочей прибавки. Например: если человек в состоянии покоя, расслаблен, температура окружающей среды 18-220 С – его расход энергии составляет около 1700 ккал в сутки – это основной обмен. Он характеризуется интенсивностью процессов окисления. Энергия расходуется на поддержание работы органов и постоянной температуры тела. У женщин основной обмен ниже, чем у мужчин, у детей выше, чем у стариков. Основной обмен нарушается при заболеваниях эндокринной системы. Например, при базедовой болезни (гиперфункция щитовидной железы) основной обмен повышен, а при гипофункции гипофиза (гипофизарное ожирение) основной обмен понижен.
Рабочая прибавка – это повышение энергетического обмена сверх основного. Факторы, повышающие расход энергии:
– Прием пищи (особенно сложных углеводов)
- Повышение или понижение температуры тела
- Мышечная работа
Умственный труд не сопровождается большой затратой энергии.
Обмен органических веществ
Обмен белков
Белки – это сложные органические вещества, где основным компонентом является азот. Белки состоят из аминокислот, часть из которых синтезируется в организме – заменимые аминокислоты (гликокол, аланин, цистеин), другие не синтезируются и обязательно должны поступать с пищей – незаменимые аминокислоты (аргенин, лейцин, лизин, триптофан).
Продукты, богатые белком: яйца, молоко, мясо, бобы, грибы.
Функции белков: – Строительный (пластический) материал
- Входят в состав ферментов и гормонов
- Участвуют в транспорте газов
- Участие в свертывании крови
- Передача наследственной информации
Количество белка, распавшегося в организме, определяют по количеству азота в моче (1 г азота содержится в 6,25 г белка – количество азота умножают на 6,25 и рассчитывают расход белка). Количество усвоенного белка должно быть равно количеству распавшегося – это называют азотистым равновесием (балансом). Азотистый минимум – это 60-70 г белка в пище. В норме, для обеспечения нормальной потребности организма в белке, необходимо около 100 г (белковый оптимум). Потребность в белке зависит от возраста, профессии, физического состояния организма и др.
Центральная нервная система регулирует белковый обмен, влияя на образование и выделение в кровь гормонов: соматотропный гормон гипофиза, тироксин щитовидной железы, глюкокортикоиды коры надпочечников.
Обмен углеводов.
Углеводы делятся на простые и сложные. В пище содержатся в основном сложные углеводы – полисахариды (крахмал), расщепляются в ЖКТ до глюкозы, поступают в кровь. Продукты, содержащие углеводы: хлеб, крупы, овощи, фрукты, мед, сахар (в основном растительная пища). При избытке углеводы превращаются в жиры и откладываются в подкожной клетчатке, сальнике и др. В крови углеводы содержатся в виде глюкозы, в печени (всосавшиеся в кишечнике моносахариды током крови через портальную вену попадают в печень) и в мышцах в виде гликогена. При голодании запасы гликогена уменьшаются, т.к. он расщепляется до глюкозы и поступает в кровь, поддерживая постоянный уровень сахара в крови (в норме 4,44 - 6,66 ммоль/л).
Понижение уровня сахара в крови – это гипогликемия, при повышении – развивается гипергликемия. При гипогликемии у человека появляется чувство голода, слабость и если это продолжается длительное время, человек теряет сознание и может наступить смерть. В случае, когда человек принимает одномоментно150 г легкоусвояемых углеводов (сахар), возникает алиментарная гипергликемия, которая сопровождается глюкозурией (появление сахара в моче). Избыток сахара выводится почками.
Процесс образования и отложения гликогена регулируется гормоном инсулином (при заболевании поджелудочной железы – избыток сахара в крови – сахарный диабет), а так же центральной нервной системой (гипоталамус и кора большого мозга) и вегетативной нервной системой (усиливает расщепление гликогена в мышцах и печени, и выделение гормона надпочечников адреналина, который способствует образованию гликогена и усиливает окислительные процессы в клетках). В регуляции принимают участие гормоны щитовидной железы и передней доли гипофиза.
Суточная норма потребления около 400-500 г углеводов.
Обмен жиров.
Нормальная потребность в жирах – 80-90 г. Липиды (жиры) – сложные органические вещества, делятся на животные, растительные и жироподобные (лецитин, холестерин, ланолин).
Функции: пластическая (строительная), энергетическая.
Как пластический материал входит в состав оболочки и протоплазмы клеток. Часть жиров накапливается в жировой ткани (10-30% массы тела), при голодании они могут преобразовываться в углеводы и расходоваться в виде энергии.
Регуляция: центральная нервная система, гормоны половых желез, гипофиза, надпочечников, щитовидной железы.
Вводно-солевой обмен.
Мы на 70-90% состоим из воды. Вода – универсальный растворитель. В небольшом количестве вода образуется в организме при окислении питательных веществ, но в основном поступает с пищей через ЖКТ, выводится с мочой, калом и потом через кожу. Таким образом, вода обновляет состав жидких сред организма и уносит продукты жизнедеятельности. Без воды жить нельзя. Длительное голодание возможно только при поступлении в организм достаточного количества воды и минеральных солей. Нормальная потребность в воде 1,5-2,0 л в сутки.
Минеральные вещества поступают в организм с пищевыми продуктами и водой. Потребность в минеральных солях не одинакова. Так, например, в сутки требуется натрия (Na) – 10 г, калия (K) – 1 г, железа (Fe) – 0,012 г, йода (I) – 0,00003 г, 0,8г. – кальция (Ca). Те элементы, потребность в которых ничтожно мала, называют микроэлементами (кобальт, цинк, фтор и др.). Соли в организме распределены не одинаково. Например, соли натрия в большом количестве находятся в плазме и межклеточном веществе, кальций и фосфор – в костях, медь и железо – в гемоглобине и т.д. Минеральные вещества выводятся из организма с мочой и экскрементами, поэтому они ежесуточно должны поступать в организм. Если пищевой рацион не содержит солей, то это приводит к смерти.
Организм экономно расходует соли, так почти все выделяемые в составе пищеварительных соков в ЖКТ соли возвращаются обратно в кровь. Большое участие в регуляции солей натрия играют почки.
Витамины
(Вита – жизнь, ами – состав аминогруппы) – это группа органических соединений разнообразной химической природы, жизненно необходимых для нормальной деятельности человека.
В современной медицине выделилась наука витаминология - наука о витаминах. Она изучает строение, физико-химические свойства и значение витаминов для человека. Установлено, что витамины в малых количествах необходимы для процессов жизнеобеспечения организма. Они являются составными частями ферментов, обеспечивают усвоение тканями питательных веществ, стимулируют обменные процессы, повышают иммунитет, влияют на работу органов и центральной нервной системы, выводят токсины из тканей и т.п.
Большинство витаминов поступает в организм с пищей и только В1, В2, РР, В6, Н, Вс, К могут синтезироваться микрофлорой кишечника при условии нормального функционирования последней.
При недостаточном поступлении витаминов в организм с пищей или в условиях патологии синтеза и всасывания витаминов наблюдается дефицит витаминов в организме, который принято называть авитаминозом. Избыток витаминов, как правило, выводится через почки и не накапливается в организме. В некоторых случаях, увеличенное количество витаминов ведет к нарушению обмена веществ, а заболевания, вызванные этим, называют гипервитаминозами.
По способности растворяться в воде или органических растворителях (жирах) все витамины делятся на две группы: - жирорастворимые (А, D, Е, К);
- водорастворимые (С, группа В, Н)
Рациональное питание
должно полностью покрывать потребности человека в энергии и пластических веществах, способствовать здоровью и трудоспособности. При составлении пищевого рациона учитывают нормы поступления органических веществ и воды с минеральными солями. Соотношение белков, жиров и углеводов должно быть 1:1: 4. При этом наблюдается лучшая усвояемость веществ. Для составления и расчета пищевых рационов существуют специальные таблицы, в которых указывается состав и калорийность продуктов. Если необходимо снизить массу тела, нужно ограничить количество углеводов, при тяжелой мышечной работе необходимо увеличить потребление белка.