Обмен веществ и энергия

Обмен веществ и энергии в организме

Обмен веществ (метаболизм) непрерывно протекает во всех клетках организма человека и обеспечивает поддержание его жизнедеятельности. В результате метаболизма образуются вещества, необходимые организму для обновления и построения клеток и тканей.

Благодаря обмену веществ организм человека обеспечивается энергией, восполняется потеря воды, удовлетворяется его потребность в витаминах, минеральных веществах, возмещается потеря органических веществ, участвующих в синтетических процессах.

Процесс превращения энергии, заключенной в пище, в собственную энергию клеток многоступенчат и довольно сложен. Он состоит из нескольких этапов (рис. 2.4):

  • 1) под действием пищеварительных ферментов белки, жиры и углеводы превращаются в желудочно-кишечном тракте в более простые вещества — мономеры;
  • 2) мономеры всасываются в кровь и в лимфу. Из них в клетках строятся индивидуальные, неповторимые по структуре белки, жиры и углеводы, необходимые для нашего организма;

Рис. 2.4. Этапы обмена веществ

3) в процессе жизнедеятельности клетки разрушаются, выделяя энергию и конечные продукты распада — углекислый газ, воду, азотистые соединения.

Таким образом, организм «добывает» себе энергию, сжигая составляющие его клетки углеводы, жиры и белки. 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, остальные 33% энергии расходуется для поддержания температуры нашего тела.

Обмен веществ состоит из двух противоположных протекающих одновременно процессов — ассимиляции и диссимиляции.

Ассимиляция (анаболизм) — это процесс синтеза необходимых организму веществ и использование их для роста и развития.

Диссимиляция (катаболизм) — процесс распада веществ, их окисления кислородом и выведение из организма. Источником этих веществ является пища.

Обмен основных пищевых веществ, поступающих с пищей, представлен в виде схемы на рис. 2.5.

Процессы ассимиляции и диссимиляции четко согласованы между собой и образуют целостную систему, обеспечивающую обмен веществ и, следовательно, сущность жизни.

У взрослого человека в нормальных условиях процессы синтеза и распада уравновешены. Однако в различные возрастные периоды программа обмена веществ подвергается изменениям, и ее можно представить следующим образом:

  • 1) белковая программа. Действует, когда процессы роста и развития еще не завершены и процессы ассимиляции преобладают над процессами диссимиляции (в возрасте до 20 лет);
  • 2) программа равновесия. Процессы ассимиляции и диссимиляции находятся в некотором равновесии (в возрасте от 20 до 40 лет);
  • 3) жировая программа. Действует, когда в организме начинает преобладать накопление нейтральных жиров (в возрасте от 40 до 60 лет);
  • 4) программа старения. Интенсивность диссимиляции выше процессов ассимиляции (после 60 лет).

Рис. 2.5. Обмен основных пищевых веществ, поступающих с пищей

При диссимиляции в процессе распада веществ выделяется энергия, которая необходима для нормальной работы всех органов и систем человека.

Единицей измерения энергии являются килокалория (ккал) и килоджоуль (кДж). Килокалория — это количество тепла, необходимое для нагревания 1 кг воды на 1°С. В соответствии с международной системой единиц (СИ) измерение энергии предусматривается в килоджоулях (1 ккал =4,184 кДж).

В организме из продуктов питания, состоящих из белков, жиров, углеводов, органических кислот, освобождается и используется химическая энергия.

Энергетическая ценность пищи определяется количеством энергии, получаемой организмом от биологического окисления входящих в ее состав пищевых компонентов.

Энергетический коэффициент — это количество энергии, высвобождаемое при полном окислении 1 г пищевого вещества в организме.

Обе стороны обмена веществ должны быть уравновешены. Поддержание равновесия обменных процессов очень важно для нормальной жизнедеятельности организма.

Энергетический баланс — соотношение между расходом энергии организмом человека и поступлением ее за счет пищи.

Существует три вида энергетического баланса:

  • • энергетическое равновесие — расход энергии равен ее поступлению с пищей; такой вид баланса является нормальным для здорового взрослого человека;
  • • отрицательный энергетический баланс — расход энергии превышает ее поступление с пищей. Наблюдается при голодании. При этом возникает белковая недостаточность, так как на энергетические цели расходуется белок собственных тканей организма. Недостаточное питание ведет к нарушению обмена веществ, уменьшению массы тела, снижению работоспособности и т.д.;
  • • положительный энергетический баланс — энергетическая ценность пищевого рациона превышает расход энергии. Этот вид баланса является физиологичным для детей, беременных, кормящих женщин и т.д. В остальных случаях энергетически избыточное питание является главным фактором возникновения избыточной массы тела и алиментарного ожирения. Следствием ожирения является нарушение функций некоторых органов и систем организма, возникновения рядя заболеваний.

Энергетические затраты организма человека включают несколько видов суточного расхода энергии:

  • • основной обмен;
  • • специфически динамическое действие пищи;
  • • расход энергии на физическую (мышечную) деятельность.

Энергетические затраты человека подразделяются на нерегулируемые

и регулируемые. К нерегулируемым энергозатратам относятся основной обмен и специфически динамическое действие пищи.

Основной обмен — это минимальное количество энергии, необходимое человеку для работы внутренних органов (сердца, почек, органов дыхания и т.д.), поддержания постоянства температуры тела, обеспечения необходимого мышечного тонуса.

Величина энергии основного обмена определяется в состоянии полного покоя, при температуре воздуха 20°С. Энергия основного обмена для каждого человека индивидуальна и в то же время является достаточно постоянной величиной. В среднем она составляет 1 ккал в 1 час на 1 кг массы тела.

Величина основного обмена у женщин в среднем на 10—15% ниже, чем у мужчин (табл. 2.2). У детей основной обмен в 1,5—2,5 раза выше, чем у взрослых, и чем меньше возраст, тем больше величина основного обмена.

Энергозатраты основного обмена зависят от возраста, пола, массы тела, состояния центральной нервной системы, эндокринной системы, климатических особенностей местности, коммунально-бытовых условий и т.д. Стрессовые состояния и нарушение функции щитовидной железы иногда повышают основной обмен до значительных величин.

Таблица 2.2

Средние величины основного обмена взрослого населения России,ккал/сутки

Мужчины (основной обмен)

Женщины (основной обмен)

масса тела, кг

18- 29 лет

30- 39 лет

40- 59 лет

старше 60 лет

масса тела, кг

18- 29 лет

30- 39 лет

40- 59 лет

старше 60 лет

Значение обмена веществ и энергии для организма человека.

В основе жизнедеятельности всех организмов лежит происходящий в них обмен веществ и энергии.

Организм может существовать лишь при условии постоянного притока энергии. Источником этой энергии являются питательные вещества. Способность организма принимать, переваривать и усваивать пищу, выделять ненужные продукты в широком смысле носит название обмена веществ.

В результате обмена веществ организм получает энергию для своих жизненных процессов (энергетический обмен) и материал для построения и обновления клеток (пластические процессы). В основе обмена веществ и энергии лежат ферментативные процессы двух типов, тесно связанные друг с другом и взаимообусловленные. Первый тип таких процессов называется ассимиляцией. При этом происходит усвоение веществ, поступающих с пищей, и синтез (построение) более сложных химических соединений из более простых. Второй тип ферментативных процессов называется диссимиляцией. Эти процессы направлены на расщепление, распад веществ, входящих в состав организма. Процессы превращения веществ сопровождаются образованием энергии. Только путем сохранения постоянства отношений между этими процессами осуществляется развитие организма и его самообновление.

Все жизненные процессы связаны с расходом энергии. Энергия необходима для механической работы (сокращение мышц), для осуществления осмотических (всасывание, фильтрация, выделение), химических (процессы синтеза) и электрических (нервные импульсы) процессов в организме. Энергия в организме животного и человека образуется при расщеплении органических соединений (главным образом жиров и углеводов), для которого необходимо присутствие витаминов и водных растворов минеральных солей.

Все пищевые вещества по своему назначению можно условно разделить на пластические, энергетические и осуществляющие регуляторные функции.

Основное место в ряду пластических веществ принадлежит белкам, хотя жиры, углеводы и минеральные вещества также принимают участие в пластических промессах. Процесс расщепления глюкозы — гликолиз — занимает одно из центральных мест в обмене веществ человека. За счет углеводов удовлетворяется потребность в энергии, необходимой для мышечной работы, деятельности мозга и др. Источником этой энергии служат также жиры и белки.

К веществам, осуществляющим регуляторные функции, относятся в основном витамины и витаминоподобные вещества, которые регулируют и катализируют (ускоряют) процессы обмена. К ним же относятся некоторые минеральные вещества (кальций, фосфор, железо, калий и др.), микроэлементы (кобальт, медь, йод, магний и др.), ферменты и гормоны.

Дата добавления: 2015-05-26; просмотров: 2185;

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *