Обмін речовин і енергії

Процес обміну - основна властивість живого. У цитоплазмі клітин органів і тканин постійно йде процес синтезу складних високомолекулярних сполук і одночасно з цим - їх розпад з виділенням енергії і утворенням простих низькомолекулярних речовин - вуглекислого газу, води, аміаку та ін.

Процес синтезу органічних речовин називається асиміляцією. або анаболизмом. В ході асиміляції оновлюються органели клітини, і накопичується запас енергії. Розпад структурних елементів клітини супроводжується виділенням укладеної в хімічних зв'язках енергії, а кінцеві продукти розпаду, шкідливі для організму, виводяться за межі клітини, а потім з організму.

Процес розпаду органічних речовин протилежний процесу асиміляції і називається диссимиляцией. або катаболизмом. Подібного типу реакції йдуть з поглинанням кисню, тому розщеплення органічних речовин пов'язано з окисненням, а звільнилася при цьому енергія йде на синтез ЛТФ (аденозинтрифосфорная кислота), необхідної для асиміляції.

Таким чином, асиміляція і дисиміляція - це дві протилежні, але взаємопов'язані сторони єдиного процесу - обміну речовин. При порушенні асиміляції і дисиміляції розбудовується весь обмін речовин.

В організмі людини безперервно протікають водний, сольовий, білковий, жировий і вуглеводний обмін. Безперервний розпад і окислення органічних сполук можливі лише тоді, коли кількість цих речовин в клітинах постійно поповнюється. Однак потреба в поживних речовинах неоднакова. Велика їх частина використовується організмом для утворення енергії. У процесі життєдіяльності організму енергетичні запаси безперервно зменшуються, і їх поповнення йде за рахунок їжі.

Співвідношення кількості енергії, що надходить з їжею, і енергії, що витрачається організмом, називається енергетичним балансом. Кількість споживаної їжі має відповідати енергетичним витратам людини.

обмін білків

Білки - основний пластичний матеріал, з якого побудовані клітини і тканини організму. Вони дуже різноманітні, що обумовлено різними комбінаціями утворюють їх 20 амінокислот.

Білки їжі розщеплюються в травному тракті до амінокислот. У клітинах з амінокислот синтезуються специфічні для даної тканини білки. Так, в клітинах м'язів йде синтез білка міозину, в молочній залозі - казеїну і т. Д. Частина білків, що входять до складу клітин органів і тканин, а також амінокислоти, що надійшли в організм, але не використані в синтезі білка, піддаються розпаду із звільненням 17,6 кДж енергії на 1 г речовини і утворенням продуктів розпаду білка: води, вуглекислого газу, аміаку, сечовини та ін.

Всі продукти дисиміляції білка виділяються з організму в складі сечі, поту і частково з повітрям, що видихається. В запас білки не відкладаються. У дорослої людини їх синтезується стільки, скільки необхідно для компенсації розпалися білків.

При надлишку білкової їжі вона перетворюється в жири і глікоген. Потреба в білках на добу становить 100-118 м В дитячому організмі синтез білків перевищує їх розпад, що враховується при складанні раціону харчування.

обмін вуглеводів

Вуглеводи надходять в організм з рослинною і, в меншій мірі, з тваринною їжею, а також синтезуються в ньому з продуктів розщеплення амінокислот і жирів. Вуглеводи рослинного походження в організмі людини розщеплюються до глюкози, яка всмоктується в кров і розноситься по всьому тілу.

обмін жирів

Жири входять до складу рослинної і тваринної їжі. Частина синтезованого в організмі жиру відкладається в запас, інша частина надходить в клітку, де разом з жироподібними речовинами (ліпоїдами) служить пластичним матеріалом, з якого будуються мембрани клітин і органоїдів. Жири - важливе джерело енергії. При їх окисленні виділяється вуглекислий газ, вода і звільняється енергія. Розщеплення 1 г жирів супроводжується виділенням 38,9 кДж енергії. Жири можуть синтезуватися в організмі людини з вуглеводів і білків. Добова потреба в них для дорослої людини - 100 г.

Обмін білків, жирів і вуглеводів взаємопов'язаний. Відхилення від норми обміну одного з речовин тягне за собою порушення обміну інших речовин. Наприклад, при розладі обміну вуглеводів продукти їх неповного розпаду порушують обмін білків і жирів, розщеплення яких теж йде не до кінця, з утворенням отруйних речовин, що отруюють організм. Надлишок жиру в організмі відкладається у вигляді запасів під шкірою в жировій клітковині, в сальнику, що покриває органи черевної порожнини, і в деяких інших органах. Жирова тканина захищає організм від механічних пошкоджень, служить теплоізолятором.

Водний і сольовий обмін

Поряд з обміном органічних речовин в організмі людини здійснюється водний і сольовий обмін. Ці речовини не є джерелами енергії і поживними речовинами, але їх значення для організму дуже велике.

Вода входить до складу клітин, міжклітинної і тканинної рідини, плазми і лімфи. Загальна її кількість в організмі людини становить до 75%. У клітинах вода хімічно пов'язана з білками, вуглеводами та іншими сполуками. Вона розчиняє органічні та неорганічні сполуки. Всмоктування поживних речовин в кишечнику, їх поглинання клітинами з тканинної рідини і виведення з клітин кінцевих продуктів обміну може здійснюватися тільки в розчиненому стані і за участю води.

Вода - безпосередній учасник всіх реакцій гідролізу. Добова потреба у воді дорослої людини складає близько 40 г на 1 кг маси його тіла (2,5-3 л). Ця потреба залежить від умов і температури середовища. Надходить вода в організм при питті і в складі їжі. У тонкому і товстому відділах кишечника вода всмоктується в кров, звідки вона надходить в тканини, а з них разом з продуктами розпаду проникає в кров і лімфу. З організму вода виводиться в основному через нирки, а також шкіру, легені (у вигляді пари) і з калом.

Обмін води в організмі тісно пов'язаний з обміном солей.

Мінеральні речовини надходять в організм людини з їжею, відкладаються у вигляді солей і входять до складу різних органічних сполук. Так, залізо включено в молекулу гемоглобіну і бере участь в транспортуванні кисню і вуглекислого газу, йод - до складу гормону щитовидної залози, сірка та цинк містяться в гормонах підшлункової залози. Для кровотворення необхідні залізо, кобальт, мідь; солі фтору і кальцію входять до складу кісток; кальцій і натрій створюють певну концентрацію іонів в клітинній мембрані і по обидва боки від неї і т. д.

Загальна кількість мінеральних речовин в тілі людини становить близько 4.5%. Всі ці елементи надходять в організм з їжею і водою. Заліза багато в яблуках, йоду - в морській капусті, кальцію - в молоці, сирі, бринзі, в яйцях і т. Д.

Людина потребує постійного надходження натрію і хлору. Натрій створює певну концентрацію іонів в плазмі, тканинної рідини, хлор (складова частина соляної кислоти) - компонент шлункового соку. Ці найважливіші компоненти організм отримує з кухонною сіллю.

Вітаміни (від лат. «Віта» - життя) - біологічно активні речовини, необхідні для життєдіяльності організму. Вони сприяють нормальному протіканню всіх життєвих процесів. Вітаміни були відкриті українським лікарем Н. І. Луніним (1853-1937). Вітаміни сприяють зміцненню здоров'я, збільшують опірність організму до простудних та інфекційних захворювань, підвищують працездатність.

При нестачі того чи іншого вітаміну - гіповітаміноз - або при відсутності вітамінів - авітамінозі - наступають глибокі порушення в процесах обміну речовин, що ведуть до важких захворювань, аж до загибелі організму. Організм людини не здатний синтезувати вітаміни і повинен щодня отримувати їх з їжею, перш за все з рослинної.

Позначаються вітаміни великими літерами латинського алфавіту: А, В, С, D, Е, К, РР, Н. Деякі літери, наприклад В, охоплюють цілі групи: від В1 до В15.

Найважливіший з вітамінів - вітамін А. Його називають вітаміном росту, він бере участь в окисно-відновних реакціях обміну. При нестачі вітаміну А в організмі спостерігається сухість шкіри, сухість рогівки очей і її помутніння. З нестачею вітаміну А пов'язано порушення сутінкового зору ( «куряча сліпота»). Найбільш багаті вітаміном А печінка, вершкове масло, молоко, морква, абрикоси та ін.

Вітамін С, або аскорбінова кислота, синтезується в рослинах і накопичується в шипшині, лимоні, чорній смородині, зеленій цибулі, плодах журавлини і т. Д. В даний час розроблений промисловий синтез вітаміну С. При його недоліку розвивається цинга. Особливо відчувається нестача вітаміну С до весни (у людини з'являються сонливість, втома, апатія).

Вітамін D грає важливу роль в обміні кальцію, фосфору і в цілому - в процесі утворення кісток. При відсутності вітаміну D солі кальцію і фосфору не відкладаються н кістках, а виводяться з організму і тому кістки, особливо у дітей, розм'якшуються. Під вагою тіла ноги викривляються, на ребрах утворюються потовщення - чотки, затримується розвиток зубів. Найбільш багаті вітаміном D печінку риб, вершкове масло, ікра, жовток яєць. Рослини містять речовину, близьку до вітаміну D, - ергостерину, який під впливом сонячних і ультрафіолетових променів переходить у вітамін D.

Вітаміни групи В

Вітаміни групи В (В1 В2 В6 В12 і ін.) Регулюють багато ферментативні реакції обміну речовин, особливо обміну білків, амінокислот, нуклеїнових кислот. При їх нестачі порушуються функції нервової системи (хвороба бері-бері), шлунково-кишкового тракту (проноси), кровотворних органів (недокрів'я) і ін. Ці вітаміни містяться в печінці ссавців і деяких риб, в нирках, петрушці та ін.

вітамін РР

Вітамін РР необхідний для нормальної нервово-психічної діяльності.