Обмен веществ и энергии – это совокупность физических, химических и физиологических процессов превращения веществ и энергии в живых организмах, a так же обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой
Все происходящие в организме преобразования веществ и и энергии объединены под общим названием метаболизм. Метаболизм разделяют на два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса: анаболизм (ассимиляция) и катаболизм (диссимиляция).
Анаболизм - это совокупность процессов синтеза веществ (компонентов клетки, структур тканей и органов). Он обеспечивает рост и развитие, обновление биологических структур и накопление энергии.
Катаболизм - это совокупность процессов расщепления сложных молекул до более простых веществ, до конечных продуктов метаболизма с образованием энергии. К конечным продуктам метаболизма относятся: вода (до 350 мл/день), двуокись углерода (0.007 мл/мин или 0.01 мл/сут.), мочевина (до 30 г/день), вещества, содержащие азот. Катаболизм обеспечивает энергией все необходимые функции организма.
Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия. Преобладание анаболических процессов происходит в период роста и способствует накоплению массы тела. Преобладание катаболических процессов ведет к разрушению тканевых структур. Соотношение анаболизма и катаболизма, их преобладание зависит от возраста. В детском возрасте преобладают процессы анаболизма, у взрослых обычно наблюдается равновесие, в пожилом возрасте преобладают процессы катаболизма. Равновесное или неравновесное соотношение анаболизма и катаболизма зависит от состояния здоровья, выполняемой организмом физической и психоэмоциональной нагрузки.
Обмен белков
Белки или протеины – это органические соединения, построенные из аминокислот. Их молекула обязательно содержит азот.
Функции белков:
1. Пластическая функция – белки являются главной составной частью всех клеток организма, входят в состав ферментов, гормонов. Биосинтез белков определяет рост и развитие детей, у взрослых и больных людей обеспечивают регенерацию тканей.
2. Передача наследственных свойств организма происходит с помощью нуклеиновых кислот – ДНК и РНК, молекулы которых состоят из аминокислот, определяют видовую и индивидуальную особенность организма.
3. Транспортная функция – белки переносят многие вещества: гемоглобин переносит кислород и углекислый газ, альбумины переносят лекарственные вещества.
4. Защитная функция – белки необходимы для синтеза антител (глобулины), обеспечивающие иммунитет; белки фибриноген и протромбин необходимы для свертывания крови.
Белки разных людей имеют индивидуальную специфичность. Это обязательно учитывают при пересадке (трансплантации) донорских органов.
Единственным источником белка являются белки пищи. В тонком кишечнике аминокислоты, поступившие с пищей, всасываются в кровь и в клетках органов синтезируется собственный белок данного организма. Белки не могут быть заменены другими пищевыми веществами и не депонируются в организме. В пищевых продуктах, которые использует человек, содержится 20 аминокислот. Аминокислоты делят на заменимые и незаменимые.
Незаменимые аминокислоты не могут синтезироваться организмом и поступают только с пищей (метионин, аргинин, триптофан). Недостаток их в пище приводит к заболеваниям.
Белки, содержащие весь необходимый набор аминокислот, называют полноценными белками. К ним относятся белки рыбы, мяса, творога, яиц, молока, сыра, икры. При недостатке полноценного белкового питания у детей задерживается или полностью прекращается рост, снижаются защитные силы организма (иммунитет). У больных людей задерживаются процессы регенерации (заживление ран) и выздоровление.
О количестве расщепленного в организме белка судят по количеству выделяемого из организма азота с мочой и потом т.к. азот входит только в состав белков. Азотистыми продуктами, выделяемыми из организма являются мочевина, мочевая кислота, аммиак. Аммиак – это токсическое вещество, поступая с током крови в печень, аммиак превращается в мочевину.
На регуляцию белкового обмена влияют нервная система (гипоталамус промежуточного мозга), гормоны гипофиза, щитовидной железы, надпочечников.
Обмен углеводов
Углеводы – это органические вещества, физиологическая роль углеводов определяется их энергетической функцией. 60% энергетического обмена удовлетворяется за счет углеводов. Головной мозг и сердечная мышца для своей деятельности используют только энергию глюкозы.
Углеводы выполняют и пластическую функцию, т.к. входят в состав протоплазмы клеток, в состав соединительной ткани. Поступая в пищеварительный тракт с пищей, сложные углеводы расщепляются доглюкозы, которая всасывается в кровь. Основным источником углеводов является растительная пища: хлеб, овощи, крупы, фрукты. Суточная норма потребления углеводов 400 – 500г.
Основная часть углеводов (70%) в клетках окисляется до воды и углекислого газа. При окислении 1 молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ, в которых запасается энергия. Примерно 25% глюкозы превращается в жир, 5% глюкозы поступает в печень, где из нее синтезируется гликоген – этот процесс называется гликогенез. Гликоген используется для неотложных потребностей организма, когда в крови снижается уровень глюкозы.
Обмен углеводов регулирует нервная система (гипоталамус промежуточного мозга), гормоны поджелудочной железы (инсулин и глюкагон), надпочечников, гипофиза.
Обмен жиров
Жиры или липиды - сложные органические вещества, к которым относятся нейтральные жиры, состоящие из глицерина и жирных кислот. Функции жиров:
· Энергетическая, за счет окисления жиров образуется 50% энергии взрослого человека.
· Пластическая, липиды являются составной частью протоплазмы клеток, клеточных мембран. Фосфолипиды входят в состав нервных клеток (лецитин).
· Необходимы (холестерин) для синтеза стероидных гормонов коры надпочечников, половых гормонов, витамина «Д».
· Необходимы для всасывания жирорастворимых витаминов из кишечника (А, Д, Е, К).
· Жир депонируется в подкожной жировой клетчатке (10% - 30%) от массы тела и защищает организм от усиленной отдачи тепла, защищает внутренние органы от травматических повреждений.
Обмен воды и минеральных веществ
Вода – источник жизни! Вода выполняет важные функции:
· Все химические реакции обмена веществ и энергии в организме осуществляются в водных растворах, жизнь без воды невозможна!
· Является важной составной частью любых клеток (в нервной ткани ее содержится 85%, в почках 80%, в крови 90%). В среднем вода составляет 70% массы тела.
· Транспортирует растворенные в ней вещества.
· Серозная жидкость ослабляет трение между листками серозных оболочек (плевры, брюшины, перикарда); синовиальная жидкость уменьшает трение между суставными поверхностями костей в суставах.
· Участвует в терморегуляции, регулирует постоянную температуру тела за счет испарения пота, водяных паров выдыхаемого воздуха.
· Входит в состав крови, лимфы, тканевой жидкости, пищеварительных соков, слезной жидкости.
· Нервный центр регуляции водного обмена находится в гипоталамусе промежуточного мозга и называется центром жажды. Гуморальную регуляцию осуществляют гормоны: вазопрессин гипофиза и альдостерон надпочечников.
· Вместе с водой и пищей в организм поступают минеральные вещества.
· В сутки должно поступать 4% минеральных веществ. Если уменьшается поступление минеральных веществ, наступает минеральный голод, что отрицательно отражается на обмене веществ.
· Кальций необходим для формирования костей скелета и зубов, для сокращения мышц, для свертывания крови.
· Фосфор входит в состав костей и зубов, в состав молекул АТФ, фосфолипидов. Обмен кальция и фосфора регулируют гормон паращитовидной железы и витамин «Д»
· Натрий обеспечивает постоянство осмотического давления крови и тканевой жидкости.
· Хлор необходим для синтеза соляной кислоты желудочного сока.
· Йод входит в состав гормонов щитовидной железы.
· Железо является составной частью гемоглобина и миоглобина крови.
· Кобальт является компонентом молекулы витамина «В12»
· Цинк-фактор способствует вместе с гормоном инсулином переходу глюкозы в клетки органов.
· Фтор участвует в синтезе костных структур прочности эмали зубов.
· Микроэлементы: никель, ванадий, олово, селен, марганец, молибден, медь, мышьяк, магний являются составными частями клеточных ферментов, гормонов, витаминов, клеточных структур т.е. также необходимы для нормального обмена веществ и энергии.
