АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

ОБМІН РЕЧОВИН ТА ЕНЕРГІЇ

Читайте также:
  1. D. Нормалізують обмін холестерину
  2. E. У продуктах та готових стравах не повинно бути токсичних речовин в шкідливих для організму концентраціях
  3. III. Особливі вимоги, які пред'являються до зберігання вогненебезпечних та вибухонебезпечних речовин.
  4. А. Про інтенсивне загальне забруднення води органічними речовинами
  5. Аварії з викидом радіоактивних речовин
  6. Аварії з витоком сильнодіючих отруйних речовин
  7. Баланс енергії і коефіцієнт корисної дії динамічної машини
  8. Білкові речовини. Амінокислоти як компоненти білків та пептидів
  9. БІОГЕННИЙ КРУГООБІГ РЕЧОВИН І ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ В БІОСФЕРІ
  10. Біологічна роль мінеральних речовин
  11. Біологічний та геологічний кругообіг речовин у біосфері
  12. Блочна контрольна робота № 2 – Теорія теплообміну та промислова теплотехніка

Обмін речовин та енергії, або метаболізм,— це сукупність фізичних та хімічних перетворень речовин та енергії, які від­буваються у живому організмі.

Обмін речовин властивий як живій, так і неживій природі, однак між ними існує важлива відмінність. Внаслідок обміну ре­човин неживі тіла руйнуються, тоді як обмін речовин живої тка­нини з навколишнім середовищем є однією з умов її існування.

Обмін речовин складається з процесів асиміляції та дисимі­ляції. Асиміляція (анаболізм) — процес засвоєння організмом речовин, при якому використовується енергія. Дисиміляція (катаболізм) — процес розпаду складних органічних сполук, який супроводжується звільненням енергії. Процеси асиміля­ції та дисиміляції тісно пов'язані між собою. У певні періоди життя організму спостерігаються різні співвідношення між цими процесами. Так, наприклад, у період росту переважають процеси асиміляції, у дорослої людини встановлюється віднос­на рівновага між ними, а в людей похилого віку асиміляція відстає від процесів дисиміляції. Поживні речовини, які над­ходять з їжею, використовуються організмом як пластичний (із них після ряду хімічних перетворень синтезуються свої, специфічні для даного організму і для кожного органа сполу­ки, з яких будуються клітинні структури) і як енергетичний матеріал (під час окислення органічних речовин звільняється енергія, яка використовується організмом у процесі життєдія­льності).

Обмін речовин починається з надходження поживних ре­човин у травну систему та кисню в легені. В обміні речовин можна умовно виділити три етапи.

Першим етапом обміну речовин є ферментативне розщеп­лення білків, жирів та вуглеводів у травній системі до розчин­них у воді амінокислот, моносахаридів, гліцерину, жирних кислот та деяких інших сполук і всмоктування цих продуктів у кров та лімфу.

Другим етапом обміну речовин є транспорт поживних ре­човин кров'ю та лімфою і ті складні хімічні перетворення, які відбуваються у клітинах та міжклітинній речовині. Розпад ре­човин здійснюється з утворенням енергії та кінцевих продук­тів обміну.

Третій етап обміну речовин — виділення кінцевих про­дуктів обміну нирками, легенями, кишками та потовими за­лозами.

Обмін білків, жирів, вуглеводів, мінеральних солей та води відбувається в тісній взаємодії один з одним, і, хоча у метабо­лізмі кожного з них є свої особливості, виділення окремо кож­ного з видів є деякою мірою штучним.

Обмін білків

Білки (протеїни) — високомолекулярні сполуки, які скла­даються з амінокислот. Для білків характерна індивідуальна специфічність, що підтверджується утворенням імунних тіл в організмі людини при трансплантації органів. В організмі лю­дини постійно відбуваються процеси розпаду і синтезу білка, єдиним джерелом для його синтезу є білки їжі.

Експериментально встановлено, що не всі амінокислоти, які входять до складу білків, є рівноцінними для людини. Де­які амінокислоти не можуть синтезуватись в організмі люди­ни і повинні обов'язково надходити з їжею, вони мають назву незамінних амінокислот (наприклад, метіонін, валін, лейцин тощо); ті амінокислоти, які можуть синтезуватись в організмі, мають назву замінних амінокислот (наприклад, аланін, глю­тамінова кислота, аргінін тощо). Залежно від амінокислотного складу білки поділяють на повноцінні, тобто ті білки, які міс­тять усі незамінні амінокислоти (білки м'яса, риби, яєць), та неповноцінні, в яких відсутня хоча б одна амінокислота, яка не може бути синтезована в організмі (білки пшениці, кукурудзи, ячменю тощо). Два або три неповноцінні білки, доповнюючи один одного за амінокислотним складом, можуть забезпечити збалансоване харчування людини. Тому для повного забезпе­чення організму повноцінними білками у добовому раціоні лю­дини повинні бути білки різних продуктів.

Білки виконують наступні функції:

• пластичну, яка полягає в тому, що білки є головною складовою частиною клітини та міжклітинних структур;

• каталітичну (ферментну), яка полягає в їхній здатності прискорювати біохімічні реакції в організмі;

• захисну — спрямована на утворення імунних тіл (антитіл);

• транспортну — полягає в транспорті різних речовин, наприклад СО2 та О2;

• регуляторну — забезпечення сталості біологічних конс­тант організму;

• передача спадкових властивостей;

• енергетичну роль, яка полягає в тому, що при окисленні 1 г білка в середньому звільняється енергія, яка дорівнює 4,1 ккал.

Для нормальної життєдіяльності організму необхідне над­ходження такої кількості білка, яка б повністю задовольняла всі його потреби. Ця величина не постійна і залежить від та­ких факторів, як стать, вік, характер трудової діяльності тощо (для дорослої людини добова потреба в білку становить 1,5 г на 1 кг маси тіла, для дітей грудного віку — 3,0—3,5 г). Білки надходять в організм людини з продуктами тваринного похо­дження. У слині відсутні протеолітичні ферменти, тому гідро­ліз білків здійснюється під впливом ферментів, що входять до складу шлункового, підшлункового та кишкового соків. Білки розщеплюються до амінокислот і невеликої кількості пептидів. Всмоктування амінокислот відбувається у тонкій кишці, по во­рітній вені вони транспортуються до печінки, де частина їх ви­користовується для біосинтезу різних специфічних для організ­му білків — альбумінів, глобулінів, ферментів тощо. Інша час­тина амінокислот з током крові розноситься до всіх органів і тканин, де вони використовуються для біосинтезу специфіч­них білків або зазнають різних перетворень з утворенням кін­цевих продуктів: води, вуглекислого газу та азотистих речовин (сечовина, сечова кислота, креатинін, креатин тощо). Деяка кількість білків, які не розщепились у травній системі, потрап­ляють до товстої кишки, де під дією мікроорганізмів гниють. При цьому утворюються речовини, у тому числі й токсичні (ін­дол, скатол, фенол тощо), які знешкоджуються в печінці.

Для визначення стану білкового обміну велике значення має визначення азотистого балансу, тобто співвідношення кіль­кості азоту, який потрапляє в організм з їжею, і кількості азо­ту, який виділяється з організму у вигляді кінцевих продуктів розпаду білка. Виділяють азотисту рівновагу, позитивний та негативний азотистий баланс. Стан, за якого кількість азо­ту, яка вводиться, дорівнює кількості азоту, що виводиться, має назву азотистої рівноваги (у нормі спостерігається у здоро­вих дорослих людей).

Позитивний азотистий баланс — стан, за якого кількість азоту, яка виділяється з організму, значно менша, ніж вміст його в їжі, тобто спостерігається затримка азоту в організмі (це має місце в дітей, під час вагітності тощо). Негативний азо­тистий баланс — стан, за якого кількість азоту, яка виділяєть­ся, буде більшою, ніж надходження його з їжею (при білковому голодуванні, гарячці, пухлинах тощо).

Обмін вуглеводів

Вуглеводи в організмі мають переважно енергетичне зна­чення, але ці органічні речовини виконують і пластичну роль, оскільки входять до складу оболонок клітин. Енергетична цін­ність 1 г вуглеводів становить 4,1 ккал. Добова потреба у вуг­леводах — 450—500 г, приблизно 70% вуглеводів окислюється в тканинах з утворенням кінцевих продуктів обміну — води та вуглекислого газу, з 25—28% синтезується глікоген, який від­кладається в печінці, а також у поперечнопосмугованих м'язах.

Основним джерелом вуглеводів є рослинна їжа. Гідроліз вуглеводів починається в порожнині рота під впливом фермен­тів, які входять до складу слини. Далі процес розщеплення ву­глеводів відбувається в тонкій кишці, де вуглеводи розщеплю­ються до моносахаридів і в такому вигляді всмоктуються в кров. Із вуглеводів лише клітковина не розщеплюється в тон­кій кишці. Вона надходить у товсту кишку і там під впливом мікроорганізмів у ній відбуваються процеси бродіння.

Обмін жирів

Жири за хімічним складом поділяють на прості ліпіди (нейтральні жири), складні жири (фосфоліпіди, гліколіпіди тощо) та стероїди (холестерин). Основна маса ліпідів в організ­мі людини представлена нейтральними жирами. Жири в орга­нізмі виконують пластичну та енергетичну роль (жири є най­більш багатим джерелом енергії, оскільки під час окислення 1 г жиру виділяється 9,3 ккал).

Добова потреба у жирах для дорослої людини становить 100 г. Вони надходять в організм людини з продуктами харчу­вання рослинного та тваринного походження, за хімічним скла­дом і хімічними властивостями відрізняються від жирів тка­нин людського організму. В організмі вони перетворюються на жири, властиві організму. Жири розщеплюються під впливом ліпаз. Основним місцем їхнього гідролізу є тонка кишка. Нерозщеплений жир потрапляє до товстої кишки і виділяється з калом. Процес усмоктування продуктів гідролізу жирів є ду­же складним. Це перш за все стосується жирних кислот, оскі­льки гліцерин як водорозчинна речовина легко всмоктується в лімфу. Жирні кислоти нерозчинні у воді і тому можуть всмок­туватися тільки у вигляді водорозчинних сполук, в утворенні яких беруть участь жовчні кислоти. Після всмоктування ці сполуки розпадаються на жирні та жовчні кислоти. Останні потрапляють у систему ворітної вени і надходять до печінки, звідкіля доставляються в жовчний міхур, а потім знову надхо­дять у травну систему. Внаслідок такого кругообігу незначна кількість жовчі забезпечує всмоктування значної кількості жирних кислот. У ворсинках із жирних кислот та гліцерину синтезуються специфічні для організму жири. Частина жиру використовується як пластичний матеріал (жир входить до складу мітохондрій, мікросом, клітинних мембран тощо), час­тина відкладається про запас у жирових депо (сальник, під­шкірна жирова клітковина тощо), частина жирів розноситься з кров'ю до багатьох органів і тканин, де вони зазнають різних перетворень з утворенням енергії й кінцевих продуктів обмі­ну: води та вуглекислого газу. Процес окислення відбувається в основному в печінці, м'язах, жирових депо, серці, а інколи в інших органах.

При надмірному вуглеводному харчуванні і відсутності жи­рів у їжі останні можуть синтезуватись із вуглеводів і продук­тів розпаду білків. Однак тривале виключення жирів із раціо­ну може призвести до патологічних змін. Це пов'язано з тим, що деякі жирні кислоти не можуть утворюватися в організмі з інших продуктів.

Обмін води та мінеральних солей

Вода й мінеральні солі не є джерелом енергії, але викону­ють важливі функції в організмі. Вода входить до складу всіх тканин і міститься як у клітинах, так і за їхніми межами. За­гальна кількість води в тілі дорослої людини сягає близько 70% маси тіла. Вода бере участь у різних фізіологічних проце­сах. Гідроліз органічних речовин у травному каналі, всмокту­вання і транспорт поживних речовин в органи, обмін речовин у тканинах, виведення з організму продуктів розпаду та інші процеси відбуваються за участю води. Добова потреба у воді дорослої людини становить у середньому 2—2,5 л. Вона потра­пляє до організму під час пиття та разом із вживаною їжею. Особливо багато води містять овочі та фрукти. Вода, яка над­ходить у травну систему, всмоктується в кров в основному в товстій кишці. Із крові вода разом з поживними речовинами і солями надходить у тканини. Невелика кількість води утво­рюється під час окислення органічних речовин. Із організму вода виводиться головним чином із сечею, а також із потом, через легені та з калом. Відношення кількості спожитої води до кількості води, яка виділяється організмом, називається во­дним балансом.

Обмін води тісно пов'язаний з обміном мінеральних речовин.

Загальна кількість мінеральних речовин у тілі людини ста­новить близько 4,5% маси тіла. Мінеральні солі містяться в тканинах людини у різних співвідношеннях: у більшій кіль­кості — кальцій, фосфор, калій, натрій, сірка, хлор; у мен­шій — магній, залізо, йод. Ті елементи, яких в організмі най­менша кількість, називають мікроелементами (бром, свинець, алюміній тощо). Кожен із вищевказаних елементів виконує певну роль в організмі. Наприклад, іони кальцію необхідні для нормального процесу згортання крові, вони беруть участь у ферментативних процесах, у діяльності нервової та м'язової тканин тощо; залізо входить до складу гемоглобіну і бере участь у дихальній функції крові; йод необхідний для синтезу гормонів щитоподібної залози тощо. Мінеральні солі надхо­дять в організм із їжею. При звичайному змішаному харчуван­ні їх достатньо для задоволення потреб, і тільки натрію хлорид додають у їжу.

Обмін енергії

При дисиміляції органічних речовин у клітинах звільня­ється енергія, яка використовується організмом для підтрим­ки постійної температури тіла, іонних градієнтів, біосинтетичних процесів, для скорочення м'язів, проведення нервового імпульсу тощо.

Наслідком енергетичних процесів в організмі є теплоутво­рення, тому вся енергія, яка утворюється в організмі, може бу­ти виражена в одиницях (калоріях або джоулях).

Для визначення витраченої організмом у процесі життєді­яльності енергії використовують деякі методи дослідження, наприклад, пряму та непряму калориметрію. Метод прямої калориметрії ґрунтується на положенні, що всі види енергії зрештою перетворюються на теплову. Тому, помістивши лю­дину в спеціальну термоізольовану камеру, можна визначити кількість тепла, яке виділилось. Цей спосіб дуже копіткий, і тому використовують непряму калориметрію, тобто визначен­ня теплопродукції за показниками газообміну.

Непряма калориметрія основана на тому, що джерелом енергії в організмі є окисні процеси, за яких використовується кисень і утворюється вуглекислий газ.

За допомогою спеціальних приборів визначають об'єми вдихуваного кисню і видихуваного вуглекислого газу, потім підраховують дихальний коефіцієнт (співвідношення СО2/О2). Користуючись спеціальними таблицями, визначають витрати енергії.

За таблицею хімічного складу та енергетичної цінності хар­чових продуктів визначають надходження енергії. Загальний обмін складається з основного обміну та робочої надбавки.

Основний обмін — кількість енергії, яка використовується організмом на підтримання його життєдіяльності за умов фі­зичного і психічного спокою, у положенні лежачи, вранці на­тще, в умовах температурного комфорту (18—20 °С). Величи­на його залежить від віку, зросту, маси тіла, статі, а також ак­тивності механізмів регулювання обміну речовин.У жінок основний обмін на 10% менший, ніж у чоловіків (за умови однакової маси тіла та зросту). У ді­тей — на 1 кг маси тіла більше, ніж у дорослих. Після 40 років основний обмін на 1 кг маси тіла зменшується. Збільшення ос­новного обміну виникає при гіперфункції щитоподібної зало­зи, а при гіпофункції — зменшується. Зменшується основний обмін і при голодуванні, коли функціональна активність печі­нки знижена. Інтенсивність основного обміну протягом доби коливається: уранці поступово підвищується, а у нічний час знижується.

Збільшення енергетичного обміну понад основний рівень має назву робочої надбавки. Чинниками, які впливають на під­вищення енергетичних витрат, є приймання їжі, низька або висока (понад 30 °С) температура навколишнього середовища, м'язова та розумова праця. Залежно від особливостей професії за енергетичними витратами осіб поділяють на п'ять груп:

I — ті, хто зайняті переважно розумовою працею;

II — зайняті легкою фізичною працею;

III — ті, хто виконує фізичну працю середньої важкості;

IV — зайняті важкою фізичною працею;

V — зайняті дуже важкою фізичною працею.

В основу класифікації покладено інтенсивність фізичної праці, ступінь нервового напруження, що виникає під час ви­конання трудових процесів тощо.

Під час визначення потреби в енергії дорослого працездат­ного населення визнано доцільним усі розрахунки проводити для трьох вікових категорій (18—29 років, 30—39 років, 40—59 років), підставою для цього є деякі вікові особливості обміну речовин.

Так, для чоловіків І групи віком 18—29 років потреба в енергії становить 2800 ккал, 30—39 років — 2700 ккал, 40—59 років — 2500 ккал.

Регуляція обміну енергії в організмі здійснюється голов­ним чином ендокринною та вегетативною нервовою системою.

Основними регуляторами є гормони щитоподібної залози (ти­роксин, трийодтиронін), а також адреналін (гормон мозкової речовини надниркових залоз), які стимулюють ці процеси.

Особливу роль у регуляції енергетичного обміну відіграє гіпоталамус. Тут формуються регуляторні впливи, які реалізу­ються за допомогою вегетативних і ендокринних механізмів. У деяких випадках визначається умовнорефлекторне підви­щення утворення енергії (наприклад, у спортсменів перед ста­ртом посилюються процеси обміну).

Інтенсивність процесів обміну збільшується і в разі відхи­лення температури навколишнього середовища від рівня ком­форту. Найбільше це проявляється під час зниження темпера­тури навколишнього середовища, оскільки для збереження постійної температури тіла енергія інших видів переходить у теплову.

Підвищення основного обміну спостерігається протягом багатьох годин після їди — це так звана її специфічно-дина­мічна дія, що значною мірою зумовлена активізацією процесів обміну, особливо при вживанні білків.

 


Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.007 сек.)