Лекція. Обмін речовин І енергії в організмі людини icon

Лекція. Обмін речовин І енергії в організмі людини


Схожі



Лекція. Обмін речовин і енергії в організмі людини.

  1. Обмін речовин як основна умова життя.

  2. Обмін білків.

  3. Обмін жирів.

  4. Обмін вуглеводів.

  5. Водний і мінеральний обмін.

1. Обмін речовин як основна умова життя

В організмі людини, в органах, тканинах, клітинах ідуть безперерв­ні процеси утворення складних речовин із простіших, а також одночасно з цим відбувається розпад, окиснення складних органічних речовин, які вхо­дить до складу клітин організму.

Складний біологічний процес, пов'язаний з надходженням у організм із навколишнього середовища поживних речовин і кисню, перетворен­ням їх у клітинах організму, засвоєнням та виділенням з клітин організ­му кінцевих продуктів розпаду, називається обміном речовин, або метаболізмом. При цьому відбувається безперервне перетворення енергії: потенціальна енергія склад­них органічних сполук, що надійшли з їжею, перетворюється на теплову, механічну та електричну.


Сукупність хімічних процесів у жи­вому організмі, у результаті яких синтезуються складні органічні речо­вини з простих з накопиченням енергії, називають анаболізмом або асиміляцією. До анаболічних процесів належить біологічний синтез білків, жирів, вуглеводів, нуклеїнових кислот.


Сукупність ферментативних реакцій в живому організмі, у результаті яких відбувається розпад органічних речовин на простіші сполуки із вивільненням значної кількості енергії, потрібної для життя організму, називають катаболізмом або дисиміляцією. Під час катаболізму утво­рюються непотрібні або навіть шкідливі речовини, які мають бути ви­далені з організму. Вуглекислий газ і незначна частка води виводиться під час видиху через легені, проміжні продукти перетворення білків, жирів і вуглеводів, зайві мінеральні солі та вода — за допомогою нирок — із сечею, через шкіру — із потом, з кишечнику — з калом.


У ростучому дитячому організмі обмін речовин відбувається інтенсивніше, ніж у дорослому організмі. Анаболізм у дітей переважає над катаболізмом, тобто щодня речовин в організмі синтезується більше, ніж відбувається їх руйнування, в результаті чого дитина росте. З при­пиненням росту процеси анаболізму і катаболізму врівноважуються: в організмі, як правило, утворюється стільки ж речовин, скільки їх руй­нується.

2. Обмін білків

Білки — це високомолекулярні сполуки, що мають у своєму складі до 20 амінокислот, на які розщеплюються в органах травлення.

В органах і тканинах з амінокислот під впливом ферментів синтезуються нові білки, властиві організму. Ця їх роль має назву пластичної. Плас­тичне значення білка полягає в поповненні й новоутворенні різних струк­турних компонентів клітини. Як джерело енергії білки не мають вели­кого значення: при окисненні 1 г білка в організмі вивільняється 17,2 кДж енергії. Новоутворення білка і розпад його в організмі відбувається без­перервно, однак синтез білків з амінокислот особливо інтенсивно відбу­вається у дітей, забезпечуючи їхній ріст. Амінокислоти, не використані для синтезу білка, розпадаються із звільненням енергії, при цьому утворюється аміак (сечовина), вуглекислий газ і вода. Останні виводяться в складі сечі і поту, а також через органи дихання.

На відміну від жирів і вуглеводів, білки не відкладаються в організмі про запас, тому повинні постійно надходити до організму з харчовими продуктами. Добова потреба білка становить 76-120 г. Вона залежить під виду роботи і зумовлених ним енергетичних затрат, віку, статі, функ­ціонального стану організму. Харчові білки тваринного та рослинного походження мають різний набір амінокислот, тому можливість їх вико­ристання для синтетичних потреб організму неоднакова. Більшість білків рослинного походження не мають тих або інших амінокислот або ма­ють їх у дуже малих кількостях і тому називаються біологічно непов­ноцінними білками. Оскільки деякі амінокислоти в організмі не синтезуються (лейцин, ізолейцин, лізин, метіонін, триптофан, фенілаланін тощо), їх називають незамінними амінокислотами, вони мають надходити із їжею. Це, як правило, продукти тваринного походження — м'ясо, риба, курячі яйця, молочні продукти. Якщо вони з їжею не надходять, то синтез білків може різко порушитись. Внаслідок чого може виникнути дистрофія організму, порушення його росту, недокрів'я, ураження не­рвової системи, слабшає імунна система тощо.

Про нормальний перебіг білкового обміну судять за азотистим балансом. Азотистий баланс — співвідношення кількості азоту (нітро­гену), який надійшов протягом доби з їжею, і азоту, виведеного за добу із організму з сечею, калом і потом в результаті розпаду білка. У до­рослої людини звичайно зберігається азотиста рівновага — кількість введеного азоту з їжею і виведеного з продуктами виділення дорівню­ють одне одному. Коли азоту з їжею надходить в організм більше, ніж його виводиться із організму, тоді говорять про позитивний азотис­тий баланс. Такий баланс спостерігається у дітей у зв'язку із збільшен­ням маси тіла під час росту, при посиленому спортивному тренуванні, під час вагітності жінки. Негативний баланс характеризується тим, що кількість введеного азоту менша виведеного. Він може бути при білковому голодуванні, тяжких хворобах.


Діти мають споживати оптимальну кількість білка з набором усіх необхідних амінокислот, при цьому важливо, щоб співвідношення кількості білків, жирів і вуглеводів у їжі дитини було 1:1:3 (у деяких інфор­маційних джерелах — 1:1:4), за таких умов азот максимально затриму­ється в організмі. Добова потреба дітей у білках на 1 кг ваги тіла: 1-4 років — 3-3,5 г, 4-7 років — 2,5 г, після 7 років — близько 2 г.


3. Обмін жирів

Жири харчових продуктів розщеплюються в шлунку й кишечнику на гліцерин і жирні кислоти. При проходженні через клітини ворсинок тонкої кишки з гліцерину і жирних кислот знову синтезується жир, але вже специфічний для організму.

Надлишок жиру відкладається у вигляді запасного в підшкірній клітковині, сальниках, навколо внутрішніх органів, які мають значення жирового депо організму. Підшкірний жир перешкоджає посиленій віддачі тепла, а принирковий жир охороняє нирку від ударів тощо.

Жири використовуються як пластичний матеріал: вони є обов'яз­ковою складовою частиною клітинних мембран, цитоплазми, ядро. Жири потрібні також для утворення в організмі антитіл, вони входять і до складу вітамінів. Крім того, жири захищають травний тракт дитини від пошкод­жень грубою їжею, вони необхідні для формування калових мас. З ка­лом виводиться 5-10% не використаних організмом лишків жиру.

Запасний жир мобілізується організмом при голодуванні і викорис­товується як джерело енергії: при розпаді 1 г жиру в організмі вивіль­няється енергії у два рази більше (39 кДж), ніж при розпаді такої кількості білків або вуглеводів. У цьому разі жир окиснюється до кінце­вих продуктів розпаду — вуглекислого газу і води. Частина запасного жиру може надходити в кров, розщеплюватись ферментами на гліцерин і жирні кислоти і доноситись кров'ю до печінки, де гліцерин перетворюється у вуглевод — глікоген (що свідчить про тісний зв'язок між жировим і вуглеводним обміном).

Жир в організмі може утворюватися з вуглеводів і білків. Якщо, наприклад, повністю виключити жир із їжі, він все ж таки утворюється і в значній кількості може відкладатися в організмі.


Але, незважаючи на це, жир повинен бути обов'язковою складовою частиною їжі дитини. ^ Нестача жирів у їжі веде до порушення діяльності центральної нервової системи і органів розмноження, знижує стійкість до різних захворювань. Дітям дошкільного і шкільного віку треба давати — 2-2,5 г жиру на 1 кг маси тіла. Добова потреба дорослої людини в жирах становить 1,3-1,5 г на 1 кг маси тіла. Важливо забезпечити не тільки кількість, але і якість жирів. Діти повинні споживати як тваринні (вершкове масло, вер­шки, молоко, сало), так і рослинні (соняшникова, кукурудзяна, оливкова олії) жири. З жирами в організм надходять розчинні в них вітаміни (вітамін Л, D, Е тощо), які мають для людини життєво важливе значення.


Важливе значення для дитячого організму мають жироподібні ре­човини — ліпіди (фосфоліпіди і стероїди). Фосфоліпіди входять до складу нервової тканини. Із них утворюється ацетилхолін — основний пере­давач (медіатор) нервового збудження. Із стероїдів утворюються гор­мони коркового шару надниркових залоз, статеві гормони, вітамін D.

Всмоктування жирів у дітей відбувається інтенсивніше, ніж у дорос­лих. При грудному вигодовуванні засвоюється до 90% жирів молока, при штучному — 85-90%, у старших дітей жири засвоюються на 95-97%.

Для кращого використання жиру в їжі дітей повинно бути досить також вуглеводів, бо при дефіциті вуглеводів в їжі відбувається неповне окиснення жирів і у крові накопичуються кислі продукти обміну.

4. Обмін вуглеводів

В організм вуглеводи надходять у вигляді складних полісахаридів (крохмаль), дисахаридів і моносахаридів. Вуглеводи легко перетравлюються і добре засвоюються дитячим організмом (на 98-99%). В органах травлення під впливом ферментів вуглеводи їжі розщеплюються на глюкозу, яка всмоктується в кров. Хоча при окисненні 1 г глюкози вивільняється така сама кількість енергії, що й при окисненні білків -17,2 кДж, але їхня велика енергетична цінність зумовлена значною швидкістю: перетравлювання (починаючи з ротової порожнини), усмок­тування в кров, засвоєння клітиною, де глюкоза легко розкладається у мітохондріях, вивільняючи енергію у формі АТФ. Тому вуглеводи є ос­новним джерелом енергії. У клітинах і тканинах вуглеводи розщеп­люються на воду і вуглекислий газ.

Загальна щоденна потреба організму людини у вуглеводах — 350-500 г^ . Найбільше вуглеводів у рослинній їжі, менше — у продуктах тва­ринного походження. Багато вуглеводів надходить до організму з цук­ром. Цукор у травному тракті розщеплюється до глюкози, яка всмок­тується в кров. Рівень глюкози у грудних дітей становить 0,07-0,09%, у 12-14 років — 0,09-0,12%, тобто досягає норми дорослої людини. Зни­ження рівня глюкози в крові нижче норми називається гіпоглікемією, збільшення його вище норми — гіперглікемією. Надлишок глюкози в крові виводиться з сечею.


У підтриманні постійної кількості глюкози у крові основну роль відіграють печінка і внутрішньосекреторна діяльність підшлункової і надниркових залоз. Зайва глюкоза, що надійшла в організм, затримується в печінці і під дією ферменту підшлункової залози інсуліну перетво­рюється в глікоген, який відкладається в печінці (і частково в м'язах та інших тканинах) про запас. Кількість глюкози у крові зменшується під час м'язової роботи та при недостатньому надходженні її в організм. У цих випадках глікоген печінки під впливом гормону підшлункової за­лози глюкагону (або адреналіну, гормону надниркових залоз) перетво­рюється в глюкозу, яка надходить в кров. Тобто сталість рівня глюкози крові забезпечується взаємоузгодженістю вироблення двох гормоні» підшлункової залози — інсуліну та глюкагону. У разі запалення підшлун­кової залози зменшується або припиняється вироблення інсуліну і вини­кає тяжке захворювання — цукровий діабет. Людина відчуває постійну спрагу, у неї збільшується й частішає сечовиділення, шкіра свербить, на ній з'являються гнояки. Через постійне підвищення вмісту глюкози у крові та тканинах створюються сприятливі умови для розвитку різних хвороботворних мікроорганізмів. У хворих на цукровий діабет виника­ють гнійні запалення легенів, печінки, нирок тощо. При діабеті частина зайвої глюкози перетворюється на жир, спричинюючи ожиріння. Надлишковий жир перетворюється на холестерин, що відкладається в ар­теріях, і сприяє розвитку атеросклерозу. У разі закупорювання артерій кінцівок може трапитися їхнє змертвіння — гангрена, від якої людина гине. Закупорювання вінцевих артерій серця призводить до інфаркту міокарда, а мозкових — до мозкового інсульту, паралічу і нерухомості. Коли ж закупориться артерія очного дна, людина сліпне.


Вуглеводний обмін порушується, якщо зловживати солодощами, особливо за малорухливого способу життя, коли надлишок глюкози не реалізується. Запобігти цукровому діабету можна, якщо не зловживати солодощами, не переїдати, постійно займатися фізичними вправами.


^ При недостатньому надходженні вуглеводів з їжею вони утворю­ються в організмі з жирів і білків.


Значення глюкози для організму не вичерпується її роллю як дже­рела енергії. Вона входить до складу цитоплазми, а отже, необхідна для утворення нових клітин, особливо в період росту. Входять вуглеводи і до складу нуклеїнових кислот. Вуглеводи мають велике значення для нормального функціонування нервової системи. При різкому зниженні кількості глюкози у крові бувають різкі розлади діяльності нервової системи. Настають судоми, марення, втрата свідомості, порушення діяль­ності серця, зниження температури тіла. Досить такому хворому ввести у кров глюкозу або дати поїсти цукру, як усі порушення зникають.


У дітей обмін вуглеводів здійснюється дуже інтенсивно, що пояс­нюється високим рівнем обміну речовин взагалі в дитячому організмі. Тут вуглеводи виконують не тільки роль основного джерела енергії, а й важливу пластичну роль у формуванні клітинних оболонок, речовини сполучної тканини.


5. Водний і мінеральний обмін


Наскільки важлива вода для людського організму видно вже з тoгo, що в тілі дорослої людини води приблизно 65% від маси тіла, а в дітей — до 80% і більше, залежно від віку. В організмі новонародженої дитини води 84%. У різних органах і тканинах вміст води не однаковий: в кістках дорослої людини 22%, у м'язах — 76%, у сірій речовині мозку — 86%, у плазмі крові — 92%. Без їжі, але при вживанні води людина може жити до 40-50 днів, а без води помре за кілька днів.


Вода є одним із структурних компонентів тіла, середовищем, в якому відбуваються процеси обміну речовин у клітинах, органах і тка­нинах організму. Вода бере участь у регулюванні температури тіла: випаровуючись, вода охолоджує тіло, охороняючи його від перегріван­ня. Вода є універсальним розчинником багатьох речовин.


Людині потрібно на добу 2-2,5 л води за нормального харчового режиму та нормальної температури довкілля. Ця кількість води скла­дається із таких джерел: питної води (близько 1,2 л), води, яка містить­ся в їжі (близько 1 л), води яка утворюється в організмі під час обміну білків, жирів, вуглеводів (0,3 л). У нормі організм за добу має виділити стільки води, скільки одержав, тобто 2,5 л. Основні органи, які виділя­ють воду із організму — нирки, потові залози, легені і кишечник. Нирки за добу виділяють із організму 1,2-1,5 л води у складі сечі. Потові зало­зи через шкіру у вигляді поту виділяють 0,5-0,7 л води за добу. Легеня­ми у вигляді водяної пари виводиться 0,15-0,4 л води. Ця кількість різко зростає під час поглибленого і прискореного дихання, за добу тоді може виділиться 0,7-0,8 л води. Через кишечник з каловими масами виво­диться за добу 0,15 л води. При розладі діяльності кишечнику може виділятися більша кількість води (при проносі), що призводить до зне­воднення організму. Якщо виникає зневоднення організму, різко уповіль­нюються всі фізіологічні процеси, зокрема травлення та всмоктування, ферментативні реакції у мітохондріях; погіршується газообмін у леге­нях, теплообмін. Загусла кров погано виконує свою трофічну функцію; крім того, в судинах можуть виникнути тромби. При втраті організмом усього 2% води виникає спрага, втрата 10-20% води небезпечна для життя, а 20-25% — смертельна.


Вода в організмі перебуває у вигляді сольових розчинів. Розрізня­ють внутрішньоклітинну (входить до складу цитоплазми клітин) і позаклітинну (входить до складу тканинної рідини та плазми крові) воду. Електролітний склад позаклітинної і внутрішньоклітинної рідини різний. У внутрішньоклітинній рідині містяться переважно катіони калію і мо­лекули білка та аніони фосфорної кислоти. У позаклітинній рідині пере­важають катіони натрію, аніони хлору і гідрокарбонату.


Неорганічні речовини підтримують необхідний осмотичний тиск, беруть участь у ферментативних реакціях і в регуляції кислотно-лужної рівноваги організму. Найбільше фізіологічне значення мають іони натрію, калію, кальцію, фосфору, хлору, феруму, магнію, купруму, йоду, сульфуру, цинку, брому тощо.

^ У живому організмі кожний хімічний елемент виконує відповідну фізіологічну роль, і один одного вони не замінюють.


Натрій забезпечує сталість осмотичного тиску позаклітинної ріди­ни, бере участь у регулюванні кислотно-лужної рівноваги, проведенні імпульсів у нервовій системі тощо. Природне джерело натрію — хло­рид натрію, або кухонна сіль. Добова потреба школярів — 4-5 г солі, а дорослих — 6 г.


Калій, що міститься переважно в клітинах, забезпечує осмотич­ний тиск внутрішньоклітинної рідини, стимулює утворення ацетилхоліну (медіатора нервової системи), бере участь в обмінних процесах. Без цього елемента не може функціонувати нервова система, працювати скелетні або непосмуговані м'язи, серцевий м'яз. Калію багато у кар­топлі, абрикосах, сливах. Добова потреба школярів у калії — 2-3 г.


Кальцій входить до складу молекул різних тканин організму. Кістки та зуби складаються переважно з його солей. Тому дитячому організ­му, що постійно росте, людині, що зламала кістку, треба значно більше кальцію. Він бере участь у процесах нервового і м'язового збудження, зсіданні крові. Природним джерелом кальцію є різні молочні продукти, курячі яйця, капуста, м'ясо, риба, щавель, петрушка, помідори. Засвоєн­ню його організмом сприяє вітамін D. Обмін кальцію регулює щитоподіб­на та паращитоподібні залози. Добова потреба школярів у кальції— 1 г.


Магній входить до складу ферментних систем організму, бере участь у процесах вуглеводного та фосфорного обміну. Магній містить­ся майже в усіх харчових продуктах рослинного походження, особливо у злакових. Багато його у щавлі, петрушці, ізюмі, абрикосах.


Фосфор також входить до складу кісток і його засвоєння також залежить від наявності вітаміну D. Фосфору багато в енерговмісній сполуці — АТФ, що утворюється в мітохондріях при розкладанні вугле­водів та жирів. Цей елемент дуже потрібен клітинам, бо входить до складу їхніх мембран. Багато фосфору потребують клітини головного мозку — нейрони, особливо при напруженій розумовій праці. Без фос­фору не синтезується ДНК, яка є в ядрі кожної клітини. Джерелом фос­фору для організму людини є молоко та молочні продукти, риба, м'ясо, яйця. Обмін фосфору регулює щитоподібна та паращитоподібні залози.


Хлор входить до складу соляної кислоти шлункового соку.


Ферум, кобальт, купрум потрібні для кровотворення. Гемоглобін еритроцитів вміщує атоми феруму (заліза). Добова потреба людини у ферумі дорівнює 15-20 мг. Природним джерелом феруму є печінка, яйця, яблука, абрикоси, зелень петрушки. Купрум бере участь в обміні речо­вин, у процесах тканинного дихання. Купрум стимулює продукування гор­монів гіпофізом. Найбільше купруму у фруктах, ягодах, соняшниковому насінні, бобових, овочах (особливо в картоплі, сухих яблуках і грушах).

Манган необхідний для утворення аскорбінової кислоти, а кобальт — ціанокобаламіну. Манган входить до складу ферментативних сис­тем і бере участь в окиснювально-відновних процесах. Манган містить­ся в бобових і злакових рослинах, у салаті, петрушці, яблуках, сливах, насінні дикої моркви.


У стимуляції діяльності кровотворних органів велику роль відіграє хром, на який багаті хрін, черемха звичайна, листки чорниці, ягоди шов­ковиці. Встановлено, що нестача хрому в організмі призводить до ви­никнення цукрового діабету.


Йод входить до складу гормону щитоподібної залози — тироксину, що регулює обмін речовин в організмі. За його нестачі у питній воді або продуктах харчування виникає захворювання — ендемічний зоб. Йод міститься в морських водоростях (морській капусті), риб'ячому жирі, зернових та овочах (найбільше — в картоплі), фруктах, молоці, яйцях.


Аргентум, що міститься у зелених огірках, динях, кавунах, гарбузах, м'яті, мелісі діє на організм як антисептик. Регуляції окисно-відновних процесів у паренхіматозних органах і м'язовій системі сприяє мікро­елемент ванадій. Цирконій, на який багаті помідори, стимулює ріст і розвиток тканин організму.


Сульфур та цинк необхідні для синтезу гормону підшлункової за­лози, бром — для синтезу гормону гіпофіза. Цинк зменшує запальні процеси в передміхуровій залозі і, взагалі, в органах статевої системи. Нестача в організмі цинку протягом тривалого часу призводить до не­сприятливих змін у внутрішніх статевих органах, а в дитячому віці зу­мовлює карликовий ріст. Цей мікроелемент запобігає розвитку гіперто­нічної хвороби, цукрового діабету, захворюванню на наркоманію та ал­коголізм.


Мінеральні речовини людина одержує з їжею й водою. Виводяться вони з організму нирками (з сечею), через шкіру (з потом) і травний канал (з калом).





Скачати 145,21 Kb.
залишити коментар
Дата конвертації04.03.2012
Розмір145,21 Kb.
ТипЛекція, Освітні матеріали
Додати документ в свій блог або на сайт
отлично
  2
Ваша оцінка:
Додайте кнопку на своєму сайті:
uadocs.exdat.com


База даних захищена авторським правом ©exdat 2000-2014
При копировании материала укажите ссылку
звернутися до адміністрації
Документи

Рейтинг@Mail.ru
наверх