ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

Задумывались ли вы когда-нибудь над тем, какую огромную работу выполняют многочисленные клетки, органы и ткани нашего организма в процессе жизнедеятельности? Специалисты подсчитали, что энергии, необходимой, к примеру, для обеспечения деятельности сердца, печени, почек и мышц в одни лишь сутки, хватило бы, чтоб вскипятить более 10 ведер воды!

Откуда же организм берет эту энергию? Ее источником служит животная и растительная пища, содержащая белки, жиры, углеводы, минеральные соли и витамины.

Запасы энергии организм черпает при превращении органических веществ пищи: главным образом углеводов, частично жиро в и в меньшей степени белков.

Процесс превращения энергии заключенный в пище в собственную энергию клеток многоступенчат и сложен. Он состоит из нескольких этапов:

— Под действием пищеварительных ферментов белки, жиры и углеводы превращаются в желудке и кишечнике в более простые вещества — мономеры.

— Мономеры всасываются в кровь и лимфу. Из них в клетках (большую роль в этом процессе играют клетки печени) строятся индивидуальные, неповторимые по структуре белки, жиры и углеводы нашего организма. В процессе жизнедеятельности клетки они разрушаются, и тем быстрее, чем интенсивнее клетка работает. Процесс разрушения происходит в своеобразных энергетических станциях, которыми природа снабдила каждую клетку организма — митохондриях.

Это особые внутриклеточные образования, напоминающие внешне сосуд с жидкостью, полость которого разделена неполными перегородками. В одной клетке может быть от нескольких митохондрий до многих сотен. Именно здесь под воздействием ферментов и кислорода наши собственные органические вещества разлагаются до конечных продуктов — углекислого газа, воды и азотистых соединений. Таким образом организм «добывает» энергию, «сжигая» составляющие его клетки углеводы, жиры и белки.

— Выделяющуюся энергию подхватывает особое вещество аденозиндифосфорная кислота (АДФ), превращаясь при этом в АТФ (аденодинтрифосфорную кислоту). АДФ и АТФ — универсальные переносчики и аккумуляторы энергии.

Они могут удерживать энергию про запас, отдавая ее, когда это необходимо для осуществления тех или иных жизненных процессов.

Работают энергетические станции клетки весьма продуктивно: до 67% образующейся энергии используется для выполнения различной работы: механической — при мышечной деятельности, электрической — при передаче нервных импульсов, химической — при образовании молекул в процессе роста и многих других. Сравните: КПД самых совершенных механизмов, созданных людьми, не превышает 40 %. В организме же даже те 33% энергии, которые рассеиваются в виде тепла, нельзя считать потерянными — ведь это тепло участвует в поддержании температуры нашего тела.

Но самое удивительное, что часть энергии идет на восстановление самих клеток, разрушающихся в процессе непрерывной деятельности. И чем больше приходится клетке трудиться, тем мощнее ее энергосистема, а значит, и способность к самообновлению.

Восстановление клеточной структуры — одно из уникальных свойств живого организма. Опыты показывают, что у человека половина всех тканевых белков распадается и строится заново в течение каждых 80 дней. Это средняя цифра. Некоторые белки замещаются гораздо быстрее, другие медленнее. Белки печени и сыворотки крови, к примеру, обновляются очень быстро — каждые 10 дней наполовину. У некоторых ферментов печени этот период составляет всего 2—4 ч. Белки мышц замещаются значительно медленнее, обновляясь каждые 180 дней.

Процессы распада веществ и их синтеза в клетках протекают непрерывно, и взаимосвязь между ними столь велика, что порой их трудно разграничить.

С одной стороны, клетка непрерывно «сама себя сжигает». Этот процесс называется катаболизмом (от греческого katabole — сбрасывание вниз). Он сопровождается разрушением протоплазмы и выделением энергии. С другой стороны, клетка столь же непрерывно «сама себя строит». Место разрушенных сложных соединений протоплазмы занимают другие, такие же сложные и богатые энергией. Значит, анаболизм (от греческого anabole — подъем) — так называется процесс строительства — ведет к восстановлению протоплазмы и накоплению энергии.

Обе стороны обмена веществ (иначе их еще называют процессами ассимиляции и диссимиляции) должны быть уравновешены. Это значит, сколько веществ и энергии расходуется в результат е различных процессов жизнедеятельности, столько же их и восстанавливается.

Поддержание равновесия обменных процессов очень важно для нормальной жизнедеятельности. Подсчитано, что если процесс синтеза преобладает над распадом веществ в

организме всего на 1%,.человек за 10 лет жизни прибавит в весе около 55 кг.

За 80 лет жизни человек (при собственном весе около 60—70 кг) съедает и выпивает: более 56 т воды, около 3 т белков, 2,5 т жиров, более 10 т углеводов, около 0,2—0,3 т поваренной соли. И очень важно, чтобы эти тонны поглощаемых нами продуктов использовались без остатка как исходный материал для создания и обновления живой ткани, как источник энергии, без которой невозможна жизнь.

Белки, жиры и углеводы обладают теплотворной способностью, т. е. высвобождают при своем полном окислении определенный объем энергии. Установлено, что при полном окислении 1 г вещества высвобождается определенное количество тепла, величина которого названа калорическим коэффициентом. Он измеряется в ккал и кДж.

Одна килокалория — это количество тепла, необходимое для нагревания литра воды на ГС. 1 ккал = 4,184 кДж. Исследователями установлено, что калорический коэффициент белков равен 4 ккал. При окислении 1 г жира освобождается 9 ккал, 1 г углеводов — 3,75 ккал. Зная количество окисленных веществ и их калорические коэффициенты, можно определить количество энергии, полученной организмом.

Специалисты установили, что имеются три пути энергозатрат в организме: во-первых, так называемый основной обмен, во-вторых, специфическое динамическое действие пищи, и, в-третьих, мышечная деятельность.

Основной обмен — это минимальное количество энергии, необходимое человеку дл я поддержания жизни в состоянии полного покоя. Такой обмен обычно бывает во время сна в комфортных условиях.

Специфическое динамическое действие пищи. Ученые обнаружили, что на переваривание пищи, даже без какой бы то ни было мышечной активности, расходуется энергия. При этом наибольший расход вызывает переваривание белков, которые при их поступлении в пищеварительный тракт на определенный период увеличивают основной обмен (до 30—40%). При приеме жиро в основной обмен повышается на 4—14%; углеводов — на 4—7%. Даже чай и кофе вызывают небольшое (до 8%) повышение основного обмена. Считается, что при смешанном питании и одновременно при оптимальном количестве потребляемых пищевых веществ основной обмен увеличивается в среднем на 10—15%.

Расход энергии на мышечную деятельность. Физическая деятельность оказывает весьма существенное влияние на величину обмена энергии. Что же касается умственной работы, то при ней расходы энергии увеличиваются гораздо в меньшей степени (табл. 26).

Таблица 26

Поиск по сайту: