Обмен веществ и энергии. Питание. Витамины.

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ является обязательным условием жизни. Без этих процессов невозможна жизнь. В нашем организме — органах, тканях, клетках, идет непрерывный процесс созидания и образования сложных веществ и протоплазмы. Одновременно с этим происходит их распад и разрушение. Богатые энергией вещества усваиваются, а конечные продукты обмена веществ с более низким содержанием энергии выделяются клетками. Жизнедеятельность организма поддерживается благодаря постоянному поступлению энергии в процессе окисления сложных органических молекул при разрыве химических связей. Использование химической энергии в организме называют энергетическим обменом, который является показателем общего состояния и физиологической активности организма. Образование энергии связано с окислением, т.е. освобождением электронов, которые участвуют в превращении энергии и с синтезом АТФ — аденозинтрифосфата, который является конечным результатом внутриклеточного процесса превращения энергии. АТФ доставляет энергию для всех жизненных процессов организма.

Обменные (метаболические) процессы, при которых специфические элементы организма синтезируются из пищевых продуктов, называют анаболизмом (ассимиляцией), а те метаболические процессы, при которых происходит распад структурных элементов организма или усвоение пищевых продуктов, - катаболизмом (диссимиляцией). Процесс ассимиляции и диссимиляции — единый процесс, протекающий в живом веществе, клетке, сложном организме.

Питательными основными веществами, участвующими в обмене веществ, являются белки, жиры и углеводы. Немалую роль в обмене веществ играет обмен воды и минеральных солей.

Основной обмен, факторы, влияющие на его величину. Значение определения величины основного обмена в клинической практике. В условиях полного покоя, натощак, т.е. через 12-16 часов после еды, и при t⁰ 18-20⁰ человек расходует некоторое количество энергии, которое называется основным обменом. У взрослого человека в среднем основной обмен равен 1 большой калории на 1 кг веса в течение 1 часа, с весом 70 кг он равен 70 х 24=1680 ккалорий. Это количество энергии затрачивается для обеспечения жизнедеятельности организма. Основной обмен зависит от пола, возраста, роста и веса человека. У мужчин он больше, чем у женщин того же веса. Основной обмен у детей больше, чем у взрослых, но с возрастом теплообразование уменьшается. Понижение теплообразования продолжается до 20 лет, затем до 40 лет не изменяется, а после 40 лет — вновь понижается. Большое количество энергии тратят сердце, почки, дыхательные мышцы, печень.

На обмен веществ и энергии показана роль вегетативной нервной системы непосредственно, так и через физиологически активные вещества гормоны. Поэтому изменение основного обмена наблюдается в клинике при нарушении деятельности желез внутренней секреции. Усиление функции щитовидной железы приводит к повышению основного обмена, измерение которого производится в диагностической целью.

Суточные энергозатраты людей разных профессий. Энергетическая и пластическая роль пищевых продуктов. Установлено, что белки, жиры и углеводы при окислении дают следующее количество тепла: 1г белка — 4, 1 ккал., 1г жира — 9, 3 ккал., 1г углеводов — 4, 1ккал. Зная общее количество белков, жиров и углеводов в пище можно рассчитать приход энергии. Обычно для определения прихода энергии пользуются специальной таблицей и ведут расчеты по потребляемым продуктам.

Если основной обмен у взрослого человека равен примерно 1700 калорий, то при мышечной работе расход энергии быстро возрастает. Исследования показали, что коэффициент полезного действия у человека равен 20%.

По количеству затрачиваемой энергии людей разных профессий можно разделить на несколько групп.

Первая группа. Работа в сидячем положении, не требующая больших мышечных движений: канцеларские работники, литографы и др. затрачивают 2200-2400 ккал.

Вторая группа. Работа в сидячем положении: портные, механики по тонким работам — 2600-2800 ккал.

Третья группа. Умеренная мышечная работа: сапожники, почтальоны, переплетчики, врачи, лабораторные работники — 3000 ккал.

Четвертая группа. Напряженная мышечная работа: металлисты, маляры, столяры — 3400-3600 ккал.

Пятая группа. Тяжелый физический труд — 4000 ккал. и более.

Шестая группа. Очень тяжелый труд — 5000 ккал. и более.

При умственной работе затрачивается небольшое количество энергии, но при сочетании ее с движением, мышечной нагрузкой, например, у артистов, ораторов, затрата энергии возрастает.

Белковый обмен. Белок состоит из аминокислот, которые являются источником синтеза структурных белков, ферментов, веществ гормональной, белковой, пептидной природы, а также источником энергии. Средний период распада белка неодинаков в разных живых организмах, у человека он составляет 80 суток (белки плазмы крови имеют период полураспада 10 суток, а гормоны белково-пептидной природы живут всего несколько минут). За сутки у человека подвергаются разрушению и синтезу около 400 г белка, причем 70% свободных аминокислот снова идут на синтез нового белка, а 30% превращаются в энергию и должны пополнятся извне пищей.

Белки строятся из неповторимых комбинаций только из 20 аминокислот, из которых одни могут синтезироваться в организме — заменимые аминокислоты (глицин, аланин, цистоин), другие не синтезируются в организме и должны обязательно поступать с пищей - незаменимые аминокислоты (аргинин, лейцин, лизин, триптофан). Белки, содержащие полный набор незаменимых аминокислот. Называются биологически полноценными. Информация о структуре молекул белков организма находится в закодированном виде в молекулах ДНК и передается рибосомам, где происходит их синтез, через молекулы РНК_и. Белки не могут образовываться из углеводов и жиров, они образуются только из аминокислот.

В сутки в организм взрослого человека должно поступать с едой около 70-90 г белка (1г на 1 кг веса), причем 30 г должны быть растительного происхождения. Количество поступающих белков зависит от физиологического состояния организма, при физических нагрузках — 100-120 г белка в сутки. При распаде 1 г белков выделяется 4, 1 ккал. Энергии. Белки в запас не откладываются.

Белки в основном выполняют пластическую функцию, они входят в состав ферментов, гормонов, регулируют различные процессы в организме, осуществляют защитные функции, определяют видовую и индивидуальную особенность организма также используются в качестве энергетического материала.

На регуляцию белкового обмена влияют нервная система, гормоны гипофиза (соматотропный гормон), щитовидной железы (тироксин), надпочечников (глюкокортикоиды).

О количестве расщепленного белка в организме судят по количеству выделяемого азота с мочой и потом, так как азот входит в состав белков. Состояние, при котором количество поступившего азота равно количеству выведенного азота из организма, называют азотистым равновесием (1 г азота соответствует 6, 25 г белка). Состояние, при котором в организм с пищей поступает меньше азота, а больше его выводится, называется отрицательным азотистым балансом. В этом случае расщепление белка превосходит его синтез, и такое явление наблюдается при белковом голодании, лихорадки, нарушениях нейроэндокринной регуляции белкового обмена. Состояние, при котором количество выделенного азота значительно меньше, чем его содержится в пище, называется положительным азотистым балансом и наблюдается при накоплении его в организме у беременных, у детей в связи с ростом, при выздоровлении после тяжелых заболеваниях.

Особенности белкового обмена у детей. В организме ребенка идут интенсивно процессы роста и формирования новых клеток и тканей. Это требует поступления в детский организм относительно большего количества белка, чем у взрослого человека. Чем интенсивнее идут процессы роста, тем больше потребность в белке.

Показателем уровня обмена белков в организме является соотношение между количеством азота, вводимым в организм с белковой пищей, и количеством азота, выводимым из организма с мочой. Из всех питательных веществ только белки имеют в своем составе азот и только с ними он поступает в организм. У детей имеет место положительный азотистый баланс, когда количество азота, вводимого с белковой пищей, превышает количество азота, выводимого с мочой. Только в таком случае в растущем организме будут удовлетворяться потребности в белке.

Суточная потребность в белке на 1 кг массы тела у ребенка на первом году жизни составляет 4-5 г, от 1 до 3 лет — 4-4, 5 г, от 6 до.10 лет — 2, 5-3 г, старше 12 лет — 2-2, 5 г, у взрослых-—1, 5-1, 8 г. Следовательно, в зависимости от возраста и массы дети от 1 до 4 лет должны получать в сутки белка 30-50 г, от 4 до 7, лет — около 70 г, с 7 лет — 75-80 г. При этих показателях азот максимально задерживается в организме.

Белки не откладываются в организме про запас, поэтому если давать их с пищей больше, чем это требуется организму, то увеличения задержки азота и, следовательно, нарастания синтеза белка не произойдет. При этом у ребенка ухудшается аппетит, нарушается кислотно-щелочное равновесие, усиливается выведение азота с мочой и калом. Ребенку нужно давать оптимальное количество белка, с набором всех необходимых аминокислот; при этом важно, чтобы соотношение количества белков, жиров и углеводов в пище ребенка было 1: 1: 3; при этих условиях азот максимально задерживается в организме.

С возрастом содержание азота в моче меняется. В первые дни после рождения азот составляет 6-7% суточного количества мочи. С возрастом относительное содержание его в моче уменьшается.

Углеводный обмен. Углеводы — основной источник энергии для всех жизненных процессов организма.До 60% энергии в организме человека обеспечивается углеводами. За счет глюкозы осуществляется энергообмен мозга. Углеводы выполняют пластическую функцию. Они входят в состав сложных клеточных структур (гликопептиды, гликопротеины, гликолипиды, гликополисахариды). Углеводы могут быть простыми и сложными. Последние при расщеплении в пищеварительном тракте образуют простые моносахариды (глюкоза), которые из кишечника поступают в кровь, где поддерживается на относительно постоянном уровне — примерно 0, 8 - 0, 12 %. Концентрация глюкозы в крови является важнейшей биологической константой гомеостаза. При снижении уровня сахара в крови наступают судороги и потеря сознания. В организм углеводы поступают с растительной пищей (хлеб, овощи, крупы, фрукты) и откладываются в виде гликогена в печени (около 300 г) и в мышцах (около 100 г). Однако эти запасы быстро истощаются и используются, главным образом, для неотложных потребностей энергообмена. Поджелудочная железа гормоном инсулином регулирует образование и накопление гликогена, а гормоном — глюкагоном обеспечивает расщепление гликогена до глюкозы. Углеводный обмен регулируется также ЦНС, так симпатическая нервная система усиливает расщепление гликогена, при этом из надпочечников выделяется адреналин, который также способствует преобразованию гликогена в глюкозу и усиливает окислительные процессы в клетках.

Оптимальное потребление углеводов в сутки составляет около 500 г, но эта величина может изменяться в зависимости от потребностей организма. При полном окислении 1 г углеводов освобождается 4, 1 ккал энергии. При недостатке углеводов в пище они могут образовываться из жиров и частично из белков. С другой стороны, часть углеводов может превращаться в жиры и откладываться про запас.

Обмен углеводов у детей. У детей обмен углеводов совершается с большой интенсивностью, что объясняется высоким уровнем обмена веществ вообще в детском организме. Углеводы в детском организме выполняют не только роль основных источников энергии, но и важную пластическую роль при формировании клеточных оболочек, вещества соединительной ткани. Углеводы участвуют в окислении кислых продуктов белкового и жирового обмена, чем способствуют поддержанию кислотно-щелочного равновесия в организме.

Интенсивный рост детского организма требует значительных количеств пластического материала — белков и жиров. Поэтому у детей образование углеводов из белков и жиров ограничено.

Суточная потребность в углеводах у детей высокая и составляет в грудном возрасте 10-12 г на 1 кг массы тела. В последующие годы потребное количество углеводов колеблется от 8-9 до 12-15 г на 1 кг массы.

От 1 до 3 лет в сутки ребенку надо дать с пищей в среднем 193 г углеводов, от 4 до 7 лет — 287 г, от 9 до 13 лет — 370 г, от 14 до 17 лет — 470 г, у взрослого — 500 г.

Усваиваются углеводы детским организмом лучше, чем взрослым (у грудных детей на 98-99%). При чрезмерном количестве поступившего в организм сахара он выводится с мочой. Вообще дети отличаются относительно большей выносливостью к повышенному содержанию сахара в крови, нежели взрослые. У взрослых глюкоза появляется в моче, если ее поступает 2, 5-3 г на 1 кг массы тела, в то время как у детей это происходит лишь при поступлении 8-12 г глюкозы на 1 кг массы. Прием незначительных количеств углеводов с пищей может вызвать у детей увеличение сахара в крови в два раза, но уже через час содержание сахара в крови начинает снижаться, а через 2 ч возвращается к норме.

Липидный обмен. Липиды — сложные органические вещества, к которым относятся нейтральные жиры, состоящие из жирных кислот и глицирина, липоидов (лицитин, холестерин). Кроме жирных кислот, в состав липоидов входят многоатомные спирты, фосфаты и азотистые соединения.

Липиды играют важную роль в жизнедеятельности организма, так фосфолипиды составляют основной компонент клеточных мембран и являются источниками синтеза стероидных гормонов (холестерин). Часть жира накапливается в клетках жировой ткани как нейтральный запасной жир, количество которого составляет 10-30 % массы тела, а при нарушениях обмена веществ и больше. Мобилизация жира на энергетические потребности организма заключаются в гидролизе триглициридов и образовании свободных жирных кислот. В энергетическом отношении окисление жирных кислот дает в 2 раза больше энергии, чем белки и углеводы. (1г жира - 9, 3 ккал.). Взрослому человеку необходимо в сутки потреблять 70-80 г жира. Кроме энергетического значения жиры растворяют и выводят из организма так называемые незаменимые жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидиновая), которые условно объединяют в группу витаминов F, а также жирорастворимые витамины А, D, Е, К.

В регуляции липидного обмена играют значительную роль ЦНС, а также многие железы внутренней секреции (половые, щитовидная, гипофиз, надпочечники).

Особенности обмена жиров у детей. В организме ребенка с первого полугодия жизни за счет жиров покрывается примерно на 50% потребность в энергии. Без жиров невозможна выработка общего и специфического иммунитета. Обмен жиров у детей неустойчив, при недостатке в пище углеводов или при усиленном их расходе быстро истощаются депо жира.

Всасывание жиров у детей идет интенсивно. При грудном вскармливании усваивается до 90% жиров молока, при искусственном — 85-90%; у старших детей жиры усваиваются на 95-97%.

Для лучшего использования жира в пище детей должно быть достаточно и углеводов, так как при дефиците углеводов в питании происходит неполное окисление жиров и в крови накапливаются кислые продукты обмена.

Потребность организма в жирах на 1кг массы тела тем выше, чем меньше возраст ребенка.