Обменом веществ называют сложную цепь превращений веществ в организме, начиная с момента их поступления из внешней среды и заканчивая удалением продуктов распада.

Обмен веществ начинается с поступления в организм воды и пищевых продуктов. В пищеварительном канале часть веществ с помощью ферментов расщепляется до более простых, которые всасываются в кишечнике и переходят в кровь (и с кровью вещества переносятся к клеткам тела). В клетках происходят процессы их химических превращений (клеточный метаболизм), в ходе которых организм получает энергию и материалы, необходимые ему для построения собственных клеток и тканей.

Не использованные в результате превращений веществ остатки и продукты жизнедеятельности (продукты распада) выводятся из организма (с мочой, калом, потом и выдыхаемым воздухом).

 

Пластический и энергетический обмен

Обмен веществ в организме — это не просто постоянный ток веществ через его основные структуры, а совокупность всех химических реакций, происходящих в организме. Все реакции, связанные с превращением веществ, можно отнести к двум процессам: пластическому и энергетическому обмену.

 

 

Пластический обмен (ассимиляция, или анаболизм) — совокупность реакций синтеза органических веществ в клетке с использованием (затратой) энергии.

В процессах энергетического обмена (диссимиляции, или катаболизма, илибиологического окисления) происходит разрушение (распад) полученных с пищей питательных веществ до простых соединений с высвобождением энергии, запасённой в химических связях органических молекул пищи.

В здоровом организме оба процесса строго сбалансированы (хотя в период быстрого роста ассимиляция может временно преобладать над диссимиляцией).

 

 

Совокупность всех реакций, связанных с обменом веществ (ферментативных химических реакций) в организме называется обмен веществ (метаболизм).

Основными видами обмена веществ являются белковый, углеводный, жировой и водно-солевой обмены.

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ.

Обмен веществ (метаболизм) — совокупность всех химических реакций, протекающих в организме (совокупность реакций ассимиляции и диссимиляции).

Выделяют две составные части метаболизма — ассимиляция и диссимиляция.

► Диссимиляция (катаболизм, энергетический обмен) — совокупность реакций распада сложных веществ на более простые с выделением энергии (часть простых веществ используется для биосинтеза, а другая часть распадается до конечных продуктов CO₂, H₂O,NH₃ с образованием АТФ).

► Ассимиляция (анаболизм, пластический обмен) — совокупность реакций синтеза сложных веществ из более простых с затратами энергии.

В период роста организма ассимиляция преобладает над диссимиляцией и приводит к накоплению массы. В старческом возрасте ассимиляция отстает от диссимиляции.

Обмен белков.

Белки – это сложные высокомолекулярные соединения, содержащие азот.

Они состоят из разного количества и сочетания 20 аминокислот.

Аминокислоты белков, подразделяют на заменимые и незаменимые.

Заменимые аминокислоты могут синтезироваться в организме из других аминокислот и допускают замену другими аминокислотами (серии, глицин, тирозин).

Незаменимые аминокислоты не могут быть синтезированы в организме (валин, лизин, лейцин, аргинин, триптофан и др.10 штук). Они поступают в организм только с пищей.

Белки, содержащие все необходимые организму аминокислоты называют ▪ полноценными (белки животного происхождения: яйцо, молоко, мясо).

Белки, в которых отсутствует или находится в недостаточном количестве та или иная незаменимая аминокислота, называют ▪ неполноценными (белки растительного происхождения: кукуруза, соя, бобы, фасоль).

Функции белков в организме:

● являются основным пластическим материалом

● входят в состав ферментов и гормонов

● гемоглобин переносит О ₂ и СО₂

● фибриноген участвует в свёртывании крови

● энергетическая (при окислении 1 г белка выделяется 17,6 кДж)

● сократительная (актин и миозин)

В среднем белки организма человека обновляются за 80 суток.

Суточная потребность человека в белках составляет около 80-150 и зависит от интенсивности физической нагрузки. Ни жиры, ни углеводы не могут компенсировать нехватку в пище белков.

Поступившие в организм белки расщепляются до аминокислот. Аминокислоты доставляются клеткам тела, где из них синтезируются белки свойственные человеческому организму. В то же время белки могут быть использованы в качестве источника энергии. При окислении 1 г белка выделяется 17,6 кДж. Конечные продукты распада белков — углекислый газ, вода, мочевина, мочевая кислота.

В регуляции белкового обмена участвуют гормоны ▪ щитовидной железы (тироксин), ▪ гипофиза (соматотропный) и ▪ коры надпочечников (гидрокортизон, кортикостерон).

Обмен углеводов.

Углеводы делятся на простые и сложные. В пище содержатся главным образом сложные углеводы: крахмал, гликоген, молочный, свекловичный сахар и др.

Поступившие в организм человека углеводы расщепляются до простых сахаров – моносахаридов (глюкозы, фруктозы и галактозы) и поступает в кровь. Далее через воротную вену они поступают в клетки печени. Здесь фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу, часть которой откладывается в мышцах и печени в виде гликогена. Запас гликогена в организме составляет 150-200 г. Распад гликогена в мышцах служит основным источником мышечных сокращений. Избыток углеводов откладывается также в жировых депо в виде жира. Другая часть глюкозы окисляется до воды и углекислого газа.

Углеводы — основной источник энергии в организме. Мозг почти исключительно питается глюкозой. При расщеплении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии. Суточное потребление углеводов должно составлять около 500 г. В организм углеводы поступают главным образом с растительной пищей (хлеб, овощи, крупы, фрукты). При избытке в пище углеводы могут превращаться в жиры, а при недостатке они могут образовываться из белков и жиров.

Образование гликогена идёт под влиянием инсулина, а расщепление под влиянием глюкагона и адреналина. В крови, в норме, уровень глюкозы 4,44-6,66 ммоль/л. Состояние, когда уровень глюкозы в крови становится меньше 4,44 ммоль/л называется гипогликемией, повышение выше 6,66 ммоль/л называется гипергликемией.

Функции углеводов:

1. Энергетическая – основной источник энергии в организме.

2. Структурная – входят в состав клеточных мембран в виде гликопротеидов, используются для синтеза гликолипидов, липополисахаридов, гликопептидов.

Центры углеводного обмена находятся в продолговатом и промежуточном мозге. В регуляции углеводного обмена также принимают участие гормоны щитовидной железы, гипофиза, коры надпочечников.

Обмен жиров.

К липидам относятся ▪ нейтральные жиры, состоящие из глицерина и жирных кислот и ▪ липоиды (лецитин, холестерин) в состав которых входят многоатомные спирты, фосфорные кислоты и азотистые соединения.

Жиры расщепляются до глицерина и жирных кислот. Конечными продуктами распада жиров, как и углеводов, являются углекислый газ и вода.

Жиры содержат наибольшие запасы энергии. При распаде 1 г выделяется 38,9 кДж энергии. Суточная потребность в жирах составляет 80-100 г. Из них 20-25 г. должны составлять растительные масла.

Роль липидов в организме:

1. Являются основными компонентами клеточных мембран (фосфолипиды)

2. Являются источником синтеза стероидных гормонов (прогестерон, тестостерон)

3. Являются источником энергии (1 г жира – 38,9 кДж энергии).

4. Гликолипиды образуют миелиновые оболочки нервов.

5. Являются источником образования эндогенной воды (при расщеплении 100 г. жира образуется 107 г. воды).

6. Триглицериды откладываются в запас в жировых депо – подкожной клетчатке, сальнике.

В регуляции жирового обмена принимает участие центральная нервная система гормоны половых желёз, надпочечников, гипофиза и щитовидной железы.

Процессы превращения жиров, углеводов и белков взаимосвязаны между собой. При распаде этих веществ образуются общие промежуточные продукты, из которых вопределённых условиях могут образовываться либо аминокислоты, либо углеводы, либо жирные кислоты.

Водно-солевой обмен.

● Вода составляет около 70% массы тела (2/3). Содержание воды в разных тканях не одинаково:

• в жировой ткани – 10% • в костях – 20% • в головном мозге – 85% • в крови – 90%

Суточная потребность в воде для взрослого организма около 2,5 л. Воду, используемую организмом, разделяют на экзогенную и эндогенную.

Экзогенная вода поступает в организм человека извне в виде питья (1500 мл) и в составе пищи (1000-1200 мл).

Эндогенная вода образуется в организме при окислении белков, жиров и углеводов(около 300 мл).

В зависимости от места нахождения в организме воду делят на внутриклеточную и внеклеточную. ▪ Внутриклеточная вода содержится в протоплазме клеток (72%).

▪ Внеклеточная вода входит в состав крови, лимфы, спинномозговой жидкости (28%).

► Выделяется вода из организма:

• почками (1200—1500 мл), • кожей (500мл), • лёгкими в виде водяного пара (500 мл), через • кишечник с калом (100-150 мл).

Поступление воды контролируется потребностью в ней, проявляющейся в чувстве жажды. Это чувство возникает при возбуждении питьевого центра в гипоталамусе.

● Минеральные вещества.

Потребность в минеральных солях различная.В основную группу входят 7 так называемых макроэлементов: Nа, К, Са, Сl, S, Р, Fе. Организму необходимы ещё 15 элементов общее количество которых составляет менее 0,01% массы тела. Это микроэлементы: натрий, железо, медь, цинк, кобальт, марганец, молибден, кремний, фтор, йод, никель, ванадий, олово, мышьяк, селен. В большинстве случаев микроэлементы – это составная часть ферментов, гормонов и витаминов.

Витамины.

Витамины — группа биологически активных органических соединений различной химической природы, поступающих в организм с пищей, необходимые для нормального протекания обмена веществ в организме.

Витамины входят в состав многих ферментов. Отсутствие витаминов приводит к нарушению биохимических реакций и к расстройству обмена веществ. Большинство витаминов не образуется в организме человека. Недостаток того или иного витамина называется ▪ гиповитаминоз, его полное отсутствие – ▪ авитаминоз. К нарушению метаболизма приводит и избыток витаминов в организме – ▪ гипервитаминоз.

Авитаминоз и гиповитаминоз возникают при отсутствии витаминов или их предшественников в пище, при нарушении их всасывания, при подавлении антибиотиками микрофлоры кишечника. Авитаминоз имеет свои характерные симптомы. Он быстро излечивается при даче соответствующего витамина.

Известно около 50 витаминов. Их делят на ▪ водорастворимые (В₁ В₂, В₆, В₁₂, РР, С и др.) и ▪ жирорастворимые (A, D, Е, К).

                                Фотосинтез

В растениях фотосинтез является анаболизмом, а дыхание – катаболизмом. В процессе фотосинтеза образуется глюкоза, которая запасается в качестве энергии и расходуется на построение организма. Дыхание или окисление способствует высвобождению энергии путём расщепления глюкозы до воды и углекислого газа, которые в дальнейшем используются в процессе фотосинтеза.