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;
Этапы обмена веществ

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).
Обмен основных пищевых веществ, поступающих с пищей

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.

Энергетические коэффициенты в ккал/г: белки — 4,0; жиры — 9,0; углеводы — 4,0; яблочная кислота — 2,4; лимонная кислота — 2,5; уксусная кислота — 3,5; молочная кислота — 3,6; этиловый спирт — 7.

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

50

1450

1370

1280

1180

40

1080

1050

1020

960

55

1520

1430

1350

1240

45

1150

1120

1080

1030

60

1590

1500

1410

1300

50

1230

1190

1160

1100

65

1670

1570

1480

1360

55

1300

1260

1220

1160

70

1750

1650

1550

1430

60

1380

1340

1300

1230

75

1830

1720

1620

1500

65

1450

1410

1370

1290

80

1920

1810

1700

1570

70

1530

1490

1440

1360

85

2010

1900

1780

1640

75

1600

1550

1510

1430

90

2110

1990

1870

1720

80

1680

1630

1580

1500

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >