Методическое пособие
По дисциплине
АНАТОМИЯ и ФИЗИОЛОГИЯ
Тема
«Пищевой рацион»
Автор: Креславская Е. Е.
Оглавление.
Введение.
Теоретическая часть
Анатомия и физиология пищеварительной системы и механизмы пищеварения.
Обмен веществ.
Рациональное питание и его нормы.
Лечебное питание.
3. Контрольные вопросы.
4. Рекомендуемая литература.
Введение.
Питание является важнейшей составляющей нашего образа жизни. Оно влияет на самочувствие, настроение, работоспособность; во многом определяет продолжительность нашей жизни. По данным европейского регионального бюро ВОЗ, около 80% всех заболеваний человека, так или иначе, связано с питанием.
Зачем мы едим? Человек представляет собой открытую биологическую систему, жизнедеятельность которой зависит от взаимоотношений с окружающей средой, и включена в общий круговорот веществ.
Для своего существования эта система нуждается, с одной стороны, в постоянном притоке структурных и энергетических элементов из окружающей среды, с другой стороны, в выведении веществ, которые образуются как конечные продукты жизнедеятельности клеток в процессах обмена.
Именно с пищей наш организм получает необходимый пластический материал для построения и обновления своих клеток, и органический субстрат для окислительных реакций, в которых выделяется энергия, необходимая для всех процессов жизнедеятельности.
Чтобы сделать пищу доступной для внутренней среды нашего организма, необходимо разложить ее составляющие полимерные молекулы до простых органических форм, которые способны проникать сквозь клеточную мембрану; то есть перевести питательные вещества в усваиваемую форму. Именно это усвоение пищи является функцией пищеварительной системы.
Строение пищеварительной системы и механизмы пищеварения.
Пищеварительная система состоит из многократно изогнутой пищеварительной трубки – желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), и пищеварительных желез.
ЖКТ представляет систему последовательно соединенных между собой полых органов, по которой пища перемещаетсяот входного (ротового) отверстия к выходу (анальному отверстию).
К крупным пищеварительным железам относятся три парные слюнные железы, поджелудочная железа, печень; а также многочисленные мелкие железки, встроенные в слизистую по ходу всего желудочно-кишечного тракта.
В мелких и крупных пищеварительных железах вырабатываются пищеварительные соки, которые по протокам попадают в соответствующие отделы пищеварительного канала.
Соки содержат различные пищеварительные ферменты, играющие центральную роль в переваривании пищи; без них невозможно ее усвоение.
Суть действия ферментов заключается в расщеплении крупных химических компонентов пищи до более мелких органических молекул.
Ферменты работают в разных оптимумах рН; они высоко специфичны: группа, расщепляющая белки, носит общее название протеазы, расщепляющая углеводы – амилазы, расщепляющая жиры – липазы, расщепляющая нуклеиновые кислоты - нуклеазы. В каждом отделе пищеварительного канала функционируют свои специфические ферменты, требующие для своей работы.
Так, ферменты слюны активны в слабощелочной реакции среды (около 7,4), ферменты желудочного сока – в сильнокислой среде (рН 1,5-2,0), для ферментов панкреатического сока подходит среднещелочная реакция (рН 7,8-8,0).
По мере продвижения пищевых масс по желудочно-кишечному тракту они подвергаются воздействию различных пищеварительных соков, идут процессы их превращения и усвоения.
В разных отделах канала пища задерживается разное время; это зависит от ее качественного состава и количества, пищеварительных соков и пищеварительных процессов, которые там осуществляются; также, важно физиологическое состояние человека (болезни, наличие аппетита, стресс).
Все многообразие процессов, составляющих пищеварение, можно разделить на три группы: механическая обработка пищи (превращение ее в однородную полужидкую массу), химическое расщепление полимеров пищи до мономеров и процессы физиологического всасывания образовавшихся на предыдущих этапах мелких органических молекул.
Механическая переработка пищи включает ее измельчение, перемешивание и смачивание пищеварительными соками; в результате механической обработки пища должна превратиться в однородную кашицеобразную массу (химус).
Химическая переработка пищевых компонентов означает расщепление биополимеров до составляющих их мономеров; белков до аминокислот, углеводов до глюкозы, жиров до жирных кислот и глицерина.
Процессы физиологические – это всасывание образовавшихся мелких органических веществ во внутреннюю среду организма.
Непереваренные остатки выделяются из организма в процессе дефекации.
2.2. Обмен веществ
- сложная совокупность взаимосвязанных и взаимозависимых процессов потребления и усвоения пищевых веществ, накопления, превращения и использования их в клетке. То есть вся сумма разнообразных биохимических реакций, происходящих в организме, называется обменом веществ (метаболизмом). Он лежит в основе жизнедеятельности и является важнейшим признаком живой материи.
Метаболизм складывается из непрерывно протекающих процессов синтеза и распада; обеспечивает способность к непрерывному образованию, самообновлению и разрушению изношенных клеточных структур и самовоспроизведению клеток.
Многообразие процессов обмена веществ можно представить следующим образом:
- получение энергии из окружающей среды в виде макроэргической химической связи органических веществ;
- усвоение полимеров, полученных из окружающей среды путем расщепления их до мономеров (лишенных видовой специфичности);
- образование из усвоенного пластического материала специфических полимерных молекул (белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот);
- построение новых и разрушение устаревших структурно-функциональных компонентов своих клеток и получения энергии, необходимой для процессов жизнедеятельности.
Таким образом, жизнедеятельность организма осуществляется в тесной связи с окружающей средой. Для существования нам необходимо поступление извне химических веществ, которые вступают в сложные процессы синтеза, распада и преобразования; в итоге образуются простые конечные продукты обмена; они удаляются в окружающую среду.
Первый этап обмена веществ (расщепление пищи в пищеварительной системе) – пищеварение; результат: насыщение крови и лимфы мономерами пищи (аминокислоты, простые сахара, нуклеотиды, жирные кислоты, глицерина), а также витаминами и минеральными солями.
Второй этап обмена веществ развертывается в клетке – это промежуточный обмен. Питательные вещества с током крови попадают в любую клетку; используются в соответствии со специфическими потребностями клетки: как пластический материал в процессах синтеза; как энергетический субстрат в процессах биологического окисления.
Завершающим этапом обмена веществ является выведение конечных продуктов жизнедеятельности в окружающую среду (через дыхательную, пищеварительную, выделительную системы, потовые железы).
Обменные процессы, которые сопровождаются выделением энергии, объединяют под названием энергетический обмен (катаболизм). Процессы построения собственных клеточных компонентов называют пластическим обменом (анаболизм).
Энергетический обмен нуждается в окислителе (кислород) и органическом субстрате для окисления (глюкоза).
Кислород мы получаем из атмосферы путем вдыхания, глюкоза – это результат расщепления полимерных углеводов в пищеварительной системе. Биологическое окисление осуществляется в митохондриях и катализируются специальными дыхательными ферментами. При этом выделяется энергия, которая запасается в химических связях универсального макроэргического соединения - АТФ.
Эта энергия используется для любых потребностей организма и должна полностью покрывать энергетические затраты. Целью процессов биологического окисления является образование энергии; кроме того, образуются конечные продукты обмена, которые выводятся из организма с мочой, потом и выдыхаемым воздухом. Это - углекислый газ, вода, аммиак.
Энергетические затраты организма неоднородны; их делят основной обмен и рабочую прибавку.
Основным обменом называется та энергии, которая необходима для поддержания базового уровня жизнедеятельности в состоянии покоя (на сохранение функциональной активности постоянно работающих органов, поддержание нормальной температуры тела в состоянии покоя). Она зависит от пола, возраста, физиологического состояния организма; составляет около 1000 ккал в сутки.
Рабочая прибавка – затраты энергии, которые требуются для выполнения какого-либо вида внешней деятельности. Они зависят от вида деятельности человека и могут сильно различаться у людей разных профессий.
Энергетическую сторону обмена веществ в физиологии принято измерять в калориях (кал). В этих же единицах оценивают потенциальную энергию, заключенную в пищевых продуктах и пригодную к использованию организмом.
Для пластического обмена необходимым условием является наличие строительного материала (органические мономеры) и энергии, запасенной в химических связях АТФ. То есть обе стороны обмена веществ (пластический и энергетический обмен) взаимосвязаны и взаимозависимы.
Интенсивность и направленность обменных процессов определяется деятельностью ферментов, то есть – это видоспецифическая характеристика. Среда обитания и образ жизни также оказывают на них влияние.
Вещества, вступающие в обменные реакции, наш организм получает с питанием. Основной объем нашей пищи составляют такие органические вещества, как белки, жиры и углеводы. На вопросах их строения, превращения и функциях остановимся подробнее.
Белки – это сложные высокомолекулярные органические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В организме человека насчитывают около 5 млн разных белков, выполняющих различные функции, они составляют около 15-20% от веса нашего тела.
Все разнообразие белков строится из ограниченного числа структурных компонентов - аминокислот; в составе белков нашего тела выявляется 20 разных видов аминокислот. Это класс органических соединений, молекула которых имеет карбоксильную (СООН) и аминогруппу (NH2), что определяет их амфотерность; в состав аминокислот входят много химических элементов.
Пищевая ценность белка определяется его аминокислотным составом, который неоднороден: половина аминокислот белков нашего тела может быть синтезирована в собственных клетках организма, они называются заменимымиаминокислотами; другая половина не может быть синтезирована и должна поступать в организм с пищей, это незаменимые (эссенциальные) аминокислоты.
Белки содержатся в любых пищевых продуктах, но в разных количествах и разной биологической ценности. Тот белок пищи, который содержит все эссенциальные аминокислоты, считается полноценным. Белки животного происхождения полноценны.
Наибольшая потребность в белках – у растущих организмов и физиологического состояния человека. При недоедании, тяжелой физической работе или в результате болезни может развиться белковая недостаточность; ее далеко зашедшая стадия называется квашиоркор. Эта болезнь встречается в странах третьего мира при недоедании.
Даже небольшой, но длительный дефицит белка в питании опасен, он вызывает снижение иммунитета, склонность к длительным вялотекущим воспалениям, спад жизненной активности, ухудшение работы многих органов.
Избыток белка для организма также вреден; это вызывает повышение нагрузки на печень и почки, ведет к их гипертрофии, создает предпосылки к развитию атеросклероза и аллергии, приводит к перевозбуждению нервной системы и развитию неврозов.
В жизнедеятельности организма белки выполняют множество разнообразных функций. По образному выражению Ф. Энгельса: «Жизнь есть способ существования белковых тел». Основные функции белков:
1. универсальный строительный материал (входят в состав всех мембран, органелл, цитоплазмы),
2. обладают каталитической функцией (ферменты),
3. имеют способность к сокращению (мышечные белки – актин и миозин),
4. выполняют транспортную функцию (гемоглобин),
5. выполняют регуляторную функцию (например, гормон - инсулин),
6. выполняют функцию иммунной защиты (антитела, лизоцим, интерферон),
7. их энергетическая ценность составляет около 4,3 ккал.
В пищеварительной системе белки под влиянием ферментов расщепляются до аминокислот и всасываются в кровеносные капилляры ворсинок кишечника. Ферменты, расщепляющие белки содержатся в желудочном, кишечном и панкреатическом соке. Они носят общее название протеаз.
В клетке аминокислоты используются для биосинтеза специфичных для данной ткани видов белка. Эти процессы осуществляются на рибосомах, с использованием наследственной информации о структуре синтезируемого белка, записанной в последовательности нуклеотидов ДНК. Биосинтез белка долгое время оставался тайной для ученых. Полностью разгадать его удалось только в 20 веке.
Белки нашего организма не вечны, продолжительность их жизни различна в зависимости от возраста организма, принадлежности к тому или иному виду ткани, функциональной нагрузки; так в среднем половина тканевых белков, по данным А. Д. Ноздрачева, обновляется каждые 80 суток, самые короткоживущие белки - ферменты печени (живут всего несколько часов).
Полный распад белковой молекулы осуществляется с образованием воды, углекислого газа и такого азотсодержащего соединения, как аммиак. В незначительном количестве он находится в плазме крови; для мужчин нормальная концентрация этого вещества составляет 27-102 мкг/16-60 мкмоль/л), для женщин 19-87мкг/11-51мкмоль/л.). Поскольку аммиак является токсическим соединением, в больших количествах он может причинить вред здоровью; в печени он превращается в мочевину. В терминальной стадии сахарного диабета выделяется аммиака большое количество. В печени происходит превращение аммиака в менее токсичную для организма азотсодержащую форму – мочевину; она попадает в циркулирующую кровь, фильтруется в почках, и в составе мочи удаляется из организма.
Углеводы или сахариды – группа органических соединений, включающая простые сахара (моносахариды), дисахариды и полисахариды. К простым сахарам относятся глюкоза и фруктоза; к дисахаридам – сахароза, лактоза, мальтоза; к полисахаридам – гликоген, крахмал, целлюлоза (клетчатка) и пектин.
Основная функция углеводов в организме - энергетическая; это определяется доступностью глюкозы крови, а также легкостью и быстротой ее окисления. Энергоемкость глюкозы составляет 4,3 ккал.
Небольшие запасы углеводов депонируются у человека в печени и скелетной мускулатуре в форме гликогена. Кроме того, углеводы участвуют в пластических процессах, являясь частью рецепторов.
В состав здоровой пищи также должны входить так называемые балластные пищевые волокна (целлюлоза). Они не несут питательной нагрузки, так как в не имеют у человека ферментов, их расщепляющих. Но выполняют другие важные функции. Во-первых, перемещаясь по пищеварительному каналу, они стимулируют перистальтические движения кишечника, способствуя продвижению каловых масс на выход; во-вторых, их волокна абсорбируют (поглощают) токсины, попадающие в наш организм с едой и образующиеся в кишечнике при расщеплении пищи; в третьих, они служат пищей для обитающей в кишечнике нормальной микрофлоры.
Эти волокна выводятся из организма в составе каловых масс, составляя около их трети. Расщепление углеводов идет с образованием глюкозы (всасывается в кровь).
Содержание глюкозы в крови является одним из показателей гомеостаза и поддерживается на постоянном уровне гуморальными и нервными механизмами. Конечными продуктами обмена углеводов является вода и углекислый газ.
Жиры или липиды.
Класс органических веществ, обладающих гидрофобностью, называются липиды (это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот; фосфолипиды, стероиды). Они выполняют в нашем организме разнообразные функции:
пластический материал - составляют основной компонент всех мембран,
являются энергетический субстрат (самые энергоемкие – окисление 1г жира освобождается 9,3 ккал энергии);
регуляторная функция (источник стероидных гормонов),
депо жирорастворимых витаминов (А, Д, Е, К),
выполняют функции механической и теплозащиты.
В отличие от белков и углеводов жиры могут откладываться без ограничения; существуют специальные жировые депо, где идет их запасание (большой и малый сальники, жировые капсулы вокруг почек).
Липиды пищи не равноценны в питательном отношении; биологической полноценностью обладают только те, которые содержат так называемые незаменимые жирные кислоты (линолевую, линоленовую, арахидоновую).
Если ежедневный рацион человека избыточен, отличается повышенной калорийностью, происходит накопление жиров; любые избыточные питательные вещества (белки, углеводы) превращаются в жиры путем биохимических реакций.
Нарушения обмена веществ могут проявляться в неполном усвоении одних питательных веществ, избыточном накоплении других; в образовании некоторых соединений, несвойственных для данного организма. Это негативно отражается на самочувствии, жизненной активности и настроении.
Кроме этих питательных компонентов, составляющих основную массу нашей пищи, необходимо обязательное присутствие в ней воды, минеральных веществ, витаминов.
Вода является универсальным растворителем, составляет основу цито - и кариоплазмы, все реакции в нашем организме происходят именно в водной среде. Удельная часть воды в теле человека составляет
Потеря жидкости создает серьезную угрозу жизни; сильное обезвоживание (более 25%) ведет к смерти.
Минеральные элементы присутствующие в организме человека делятся на макро- и микроэлементы в соответствии с их суточной потребностью для организма.
Витамины исполняют роль коферментов (веществ, необходимых для работы ферментов), но сами они не несут ни энергетической, ни пластической функции. Являясь, как и микроэлементы, веществами с повышенной биологической активностью, витамины вызывают значительный физиологический эффект в микродозах.
Витамины не синтезируются нашими клетками, поэтому должны поступать с пищей. Недостаток или отсутствие любого из витаминов в питании приводит к тяжелому состоянию, называемому гиповитаминозом или авитаминозом. Симптомы каждого авитаминоза специфичны, соответствуют поломкам в обменных процессах, которые связаны с данным видом витамина.