Обмен веществ и энергии
Обмен веществ — это совокупность превращений веществ и энергии в организме человека, начинающаяся с поступления пищи из внешней среды и заканчивающаяся удалением продуктов распада.
Обмен веществ и энергии состоит из двух параллельно протекающих процессов: ассимиляции и диссимиляции. Ассимиляция (пластический обмен) — это совокупность процессов синтеза органических веществ и накопления энергии. Диссимиляция (энергетический обмен) — совокупность процессов распада органических веществ, сопровождающихся выделением энергии и удалением из организма продуктов распада. В организме может преобладать ассимиляция или диссимиляция, или они могут находиться в равновесном состоянии. Это зависит от состояния здоровья человека, его возраста, от уровня физических и умственных нагрузок.
В пищеварительной системе проходит подготовительный период обмена веществ. Он заключается в переваривании пищи и образовании веществ, которые поступают в кровь и лимфу и далее в клетки тканей и органов, где включаются в ассимиляцию или диссимиляцию.
Обмен белков
В пищеварительной системе под влиянием ферментов все белки разрушаются до пептидов или аминокислот. Аминокислоты — это мономеры белков. Из них в организме синтезируются собственные белки (рис. 3.39); всего в построении белков организма используется 20 аминокислот. Аминокислоты делятся на незаменимые (не могут образоваться в организме) и заменимые (могут образоваться в организме из других аминокислот). В основном незаменимые аминокислоты содержатся в животной пище. Для человека незаменимые аминокислоты: валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан, лизин.
Рис. 3.39. Схема обмена белков
Белки в организме не образуют специальные запасные формы. Конечные продукты расщепления белков — вода, углекислый газ и мочевина (карбамид). Суточная норма белков — 100—120 г.
Необходимо отметить, что азот (один из макроэлементов) усваивается организмом человека только в составе аминокислот. Азотный баланс — это соотношение количества азота, поступившего вместе с пищей и выведенного из организма. Если эти количества одинаковы, то у организма наблюдается азотистое равновесие. Если азота вводится больше, чем выделяется — это положительный азотный баланс (растущий организм, организм после болезни; организм взрослого человека при наличии раковых опухолей). Если наоборот — отрицательный азотный баланс
(голодание, неправильное или неполноценное питание, некоторые инфекционные заболевания).
Обмен углеводов
В организм человека углеводы поступают в основном с растительной пищей (в виде крахмала, клетчатки и моносахаридов); поступление с животной пищей (в виде гликогена) незначительно. В пищеварительной системе полисахариды распадаются на моносахариды и всасываются в кровь (рис. 3.40).
Наиболее важным углеводом считается глюкоза, выполняющая энергетическую и пластическую функции. Содержание глюкозы в крови поддерживается на одном уровне — примерно 0,1%. При избытке глюкозы в крови она с помощью инсулина (гормона поджелудочной железы) превращается в гликоген; при нехватке все происходит наоборот (гормон глюкагон). При нехватке инсулина возникает тяжелая болезнь — сахарный диабет, при которой организм не в состоянии самостоятельно поддерживать необходимый уровень глюкозы в крови.
Рис. 3.40. Схема обмена углеводов
Конечные продукты расщепления углеводов — углекислый газ и вода. Суточная норма углеводов для взрослого человека — 400—500 г.
Обмен жиров
В пищеварительной системе жиры распадаются на глицерин и жирные кислоты, которые всасываются в лимфу, далее попадают в кровь и разносятся ко всем органам и тканям, где эти вещества используются для синтеза собственных жиров, получения энергии путем окисления или откладываются про запас (рис. 3.41). Конечные продукты расщепления — углекислый газ и вода. Суточная норма липидов для человека — 100—120 г.
Рис. 3.41. Схема обмена жиров
Жиры могут запасаться в организме человека в подкожной жировой клетчатке или в жировой ткани около органов. С пищей в организм человека должны поступать жиры как животного (твердые или насыщенные), так и растительного происхождения (жидкие или ненасыщенные). Ненасыщенные жирные кислоты повышают сопротивляемость болезням, препятствуют отложению холестерола на внутренних стенках сосудов (профилактика атеросклероза).
Обмен органических веществ тесно взаимосвязан между собой. При нехватке жиров, они могут образовываться в организме из белков и углеводов. Недостаток
углеводов может компенсироваться белками. Нехватка белков не компенсируется ничем, а при избыточном поступлении белков в организм они превращаются в углеводы и жиры.
Обмен воды и минеральных веществ
Вода составляет около 75% массы тела человека, потеря организмом 20% воды смертельно. В среднем в организм человека в сутки должно поступать около 2,5 л воды. Количество воды в разных органах неодинаково. Минимальное содержание воды в зубах (10%) и костях (20—25%), максимальное — в мозге (80%).
Недостаточное или избыточное поступление воды оказывает вредное действие на организм. При нехватке увеличивается вязкость крови и других жидкостей, уменьшается скорость обменных процессов и т. п.; при избытке увеличивается нагрузка на почки и сердце. При нехватке воды она способна образовываться при распаде жира — так называемая эндогенная вода (1 г жира при распаде дает 1,1 г воды).
Водный баланс в организме складывается из воды, поступающей вместе с пищей, и воды, удаляемой из организма (пот, моча, пар). Также существует зависимость потребности организма в воде от характера питания (например, при наличии в пище большого количества белков потребление воды усиливается, что связано с участием молекул воды в распаде белков на аминокислоты).
Обмен воды тесно взаимосвязан с обменом минеральных веществ, которые поступают в организм человека в основном в виде ионов. Минеральные вещества играют важную роль в регуляторных процессах, участвуют в передаче нервных импульсов и сокращении мышц, входят в состав костей и зубов. Суточная потребность
в минеральных веществах составляет 10—15 г, наибольшую потребность человек испытывает в поваренной соли (хлорид натрия) — до 10 г.