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.
Обмен веществ — это совокупность процессов поступления в организм питательных веществ и кислорода, их химического превращения, использования и выделения из организма конечных продуктов обмена.
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.
Обмен веществ представляет собой единство двух процессов: пластического обмена (ассимиляции) и энергетического обмена (диссимиляции).
Пластический обмен- совокупность реакций синтеза сложных органических молекул из более простых с накоплением энергии.
Энергетический обмен- 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 к расстройству обмена веществ в организме.
1) 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.
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 аминокислот, и неполноценными, если в них отсутствует хотя бы одна аминокислота. Особенно важно присутствие в пище 10 незаменимых аминокислот, 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.
КРАТКО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОБМЕНА БЕЛКОВ:
Пищевые белки ---(пищеварительные ферменты)---- аминокислоты ---капилляры ворсинок---- кровь ---- клетки ---- синтез белков организма из аминокислот.
2) 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 углевода — 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.
КРАТКО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОБМЕНА УГЛЕВОДОВ:
Сложные углеводы пищи (крахмал, клетчатка)- ----(пищеварительные ферменты )---глюкоза ---капилляры ворсинок ---кровь ---клетки--- полный распад до углекислого газа и воды (в ходе энергетического обмена) или превращение избытка в гликоген
(в мышцах и печени) или в жиры.
3) ОБМЕН ЖИРОВ. Жиры пищи под действием ферментов желудочного, поджелудочного и кишечного соков (при участии желчи) расщепляются на глицерин и жирные кислоты. 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 углекислый газ. Жиры могут синтезироваться из углеводов и белков.
КРАТКО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОБМЕНА ЖИРОВ: Жиры пищи ---(пищеварительные ферменты)--- жирные кислоты и глицерин ---клетки ворсинки кишечника---синтез жиров -- лимфа--- кровь --- запасание или использование в клетках.
4) ОБМЕН ВОДЫИ 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
Ø поддержания постоянства величины осмотического давления крови и тканевой жидкости, активной реакции среды,
Ø обеспечения нормальной свертываемости крови (ионы кальция),
Ø транспортировки газов кровью (железо в составе гемоглобина),
Ø построения костной ткани (кальций, фосфор),
Ø возникновения и проведения возбуждения в мышечных и нервных клетках (кальций, натрий, калий),
Ø синтеза гормонов щитовидной железы (йод) 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. 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 такое 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 развиваются авитаминозы, при их недостатке — гиповитаминозы.
В витаминах нуждаются все живые клетки, но лишь некоторые организмы способны сами 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. Всасывание витаминов происходит главным образом в тонком кишечнике.