Обмен веществ и энергии, понятие о промежуточном обмене. Ферменты.

Обмен веществ (син.: метаболизм) - совокупность всех химических превращений в организме, обеспечивающих его жизнедеятельность. Выделяют две стороны обмена веществ - ассимиляцию, в процессе которой организм синтезирует специфические для него вещества, и диссимиляцию, в процессе которой происходит расщепление (окисление) органических веществ и освобождение заключенной в них энергии.

Обмен энергии. Для человека характерно превращение химической энергии окислительных процессов в тепловую и механическую энергии образования сложнейших органических молекул. Потребляя пищу и кислород, организм использует эти вещества для получения энергии, которую затем выделяет в окружающее пространство в виде тепла или в виде механических перемещений предметов или частей собственного тела.

Ферменты (лат. fermentum - брожение, бродильное начало) - сложные белки животных и растительных организмов, выполняющие функции биологических катализаторов, ускоряющие химические реакции и обмен веществ в клетках.

Различают общий (внешний) обмен веществ, учитывающий поступления в организм веществ и их выделение, и промежуточный обмен веществ , который охватывает превращения этих веществ в организме.

Обмен белков, жиров, углеводов, воды, минеральных солей.

Из учебника:

Обмен белков - совокупность химических превращений белков в организме, заканчивающаяся их расщеплением до воды, углекислого газа, аммиака и освобождением заключенной в них энергии. Белки используются организмом для обновления и

построения новых тканей, ферментов, являются энергетическим источником. При расщеплении 1 г белка освобождается 4,1 ккал энергии.

Обмен жиров - совокупность химических превращений жиров в организме, заканчивающаяся их расщеплением (до воды и углекислого газа) и освобождением энергии. Жиры используются организмом для обновления и построения новых тканей,ферментов, гормонов, а также для получения необходимой организму энергии.

При расщеплении 1 г жира освобождается 9,3 ккал энергии.

Обмен минеральных солей - совокупность процессов потребления, использования минеральных солей в организме и выделения их в окружающую среду. Минеральные соли используются в организме для поддержания осмотического давления, кислотно-щелочного равновесия (рН) крови, входят в состав ферментов, витаминов, гормонов.

Обмен углеводов - совокупность химических превращений углеводов в организме, заканчивающихся их расщеплением и освобождением энергии. Углеводы являются основным энергетическим источником организма. При расщеплении 1 г углеводов свобождается 4,1 ккал энергии.

Из интернета, т.к. я посчитала, что в учебнике мало:

Обмен белков. Белки составляют около 25% от общей массы тела. Это самая сложная его составная часть. Белки представляют собой полимерные соединения, состоящие из аминокислот. Белковый набор каждого человека является строго уникальным, специфичным. В организме белок пищи под действием пищеварительных соков расщепляется на свои простые составные части – пептиды и аминокислоты, которые затем всасываются в кишечнике и поступают в кровь. Из 20 аминокислот только 8 являются незаменимыми для человека. К ним относятся: триптофан, лейцин, изолейцин, валин, треонин, лизин, метионин и фенилаланин. Для растущего организма необходим также гистидин.

Отсутствие в пище любой из незаменимых аминокислот вызывает серьезные нарушения жизнедеятельности организма, особенно растущего. Белковое голодание приводит к задержке, а затем и к полному прекращению роста и физического развития. Ребенок становится вялым, наблюдается резкое похудание, обильные отеки, поносы, воспаление кожных покровов, малокровие, снижение сопротивляемости организма к инфекционным заболеваниям и т. д. Это объясняется тем, что белок является основным пластическим материалом организма, из которого образуются различные клеточные структуры. Кроме того, белки входят в состав ферментов, гормонов, нуклеопротеидов, образуют гемоглобин и антитела крови.

Если работа не связана с интенсивными физическими нагрузками, организм человека в среднем нуждается в получении в сутки примерно 1,1-1,3 г белка на 1 кг массы тела. С увеличением физических нагрузок возрастают и потребности организма в белке. Для растущего организма потребности в белке значительно выше. На первом году постнатального развития ребенок должен получать более 4 г белка на 1 кг массы тела, в 2-3 года – 4 г, в 3-5 лет – 3,8 г и т. д.

Обмен жиров и углеводов. Эти органические вещества имеют более простое строение, они состоят из трех химических элементов: углерода, кислорода и водорода. Одинаковый химический состав жиров и углеводов дает возможность организму при излишке углеводов строить из них жиры, и, наоборот, при необходимости из жиров в организме легко образуются углеводы.

Общее количество жира в организме человека в среднем составляет около 10-20%, а углеводов – 1%. Большая часть жиров находится в жировой ткани и составляет резервный энергетический запас. Меньшая часть жиров идет на построение новых мембранных структур клеток и на замену старых. Некоторые клетки организма способны накапливать жир в огромных количествах, выполняя в организме роль тепловой и механической изоляции.

В рационе здорового взрослого человека жиры должны составлять около 30% общей калорийности пищи, т. е. 80-100 г в день. Недостаточное поступление этих жирных кислот в организм человека приводит к нарушению обмена веществ и развитию атеросклеротических процессов в сердечно-сосудистой системе.

Потребности детей и подростков в жирах имеют свои возрастные особенности. Так, до 1,5 года потребности в растительных жирах нет, а общая потребность составляет 50 г в день, с 2 до 10 лет потребность в жирах увеличивается 80 г в день, а в растительных – до 15 г, в период полового созревания потребность в жирах у юношей составляет 110 г в сутки, а у девушек – 90 г, причем потребность в растительных жирах у обоих полов одинакова – 20 г в сутки.

Углеводы в организме расщепляются до глюкозы, фруктозы, галактозы и т. д. и затем всасываются в кровь. Содержание глюкозы в крови взрослого человека постоянно и равно в среднем 0,1%. При повышении количества сахара в крови до 0,11-0,12% глюкоза поступает из крови в печень и мышечные ткани, где откладывается в запас в виде животного крахмала – гликогена. При дальнейшем увеличении содержания сахара в крови до 0,17% в его выведение из организма включаются почки, в моче появляется сахар. Это явление называют глюкозурией.

Организм использует углеводы в основном как энергетический материал. Так, до 1 года потребность в углеводах составляет 110 г в сутки, от 1,5 до 2 лет – 190 г, в 5-6 лет – 250 г, в 11-13 лет – 380 г и у юношей – 420 г, а у девушек – 370 г. В детском организме наблюдается более полноценное и быстрое усвоение углеводов и большая устойчивость к избытку сахара в крови.

Обмен солей. При исключении из пищевого рациона животных минеральных веществ наступают тяжелые расстройства в организме и даже смерть. С наличием минеральных веществ связано явление возбудимости - одного из основных свойств живого. Рост и развитие костей, нервных элементов, мышц зависят от содержания минеральных веществ; они определяют реакцию крови (рН), способствуют нормальной деятельности сердца и нервной системы, используются для образования гемоглобина (железо), соляной кислоты желудочного сока (хлор).

Минеральные соли создают столь необходимое для жизнедеятельности клеток определенное осмотическое давление.

При смешанном питании взрослый человек получает все необходимые ему минеральные вещества в достаточном количестве. Только поваренную соль добавляют к пище человека при ее кулинарной обработке. Растущий детский организм особенно нуждается в дополнительном поступлении многих минеральных веществ.

Организм постоянно теряет некоторое количество минеральных солей в составе мочи, пота и кала. Поэтому минеральные соли, так же как и вода, должны постоянно поступать в организм. Содержание отдельных элементов в теле человека неодинаково.

Обмен воды. Для жизнедеятельности организма водаиграет намного большую роль, чем остальные составные части пищи. Дело в том, что вода в организме человека является одновременно строительным материалом, катализатором всех обменных процессов и терморегулятором тела. Общее количество воды в организме зависит от возраста, пола и массы. В среднем в организме мужчины содержится свыше 60% воды, в организме женщины – 50%.

Содержание воды в детском организме значительно выше, особенно на первых этапах развития. По данным эмбриологов, содержание воды в теле 4-месячного плода достигает 90%, а у 7-месячного – 84%.В организме новорожденного объем воды составляет от 70 до 80%. В постнатальном онтогенезе содержание воды быстро падает. Так, у ребенка 8 мес. содержание воды составляет 60%, у 4,5летнего ребенка – 58%, у мальчиков 13 лет – 59%, а у девочек этого же возраста – 56%. Большее содержание воды в организме детей, очевидно, связано с большей интенсивностью обменных реакций, связанных с их быстрым ростом и развитием. Общая потребность в воде детей и подростков возрастает по мере роста организма. Если годовалому ребенку необходимо в день примерно 800 мл воды, то в 4 года – 1000 мл, в 7-10 лет – 1350 мл, а в 11-14 лет – 1500 мл.

Вода и минеральные соли не являются источниками энергии, но их нормальное поступление и выведение из организма являются условием его нормальной жизнедеятельности. Они создают внутреннюю среду организма, являясь основной составной частью плазмы крови, лимфы и тканевой жидкости. Все превращения веществ в организме совершаются в водной среде. Вода растворяет и транспортирует растворенные пищевые вещества, поступившие в организм. Вместе с минеральными веществами она принимает участие в построении клеток и во многих реакциях обмена. Вода участвует в регуляции температуры тела; испаряясь, она охлаждает тело, предохраняя его от перегрева. В организме человека вода распределяется между клетками и межклеточными пространствами (табл. 12.8).

Вода всасывается в пищеварительном тракте. Минимальная суточная потребность в воде человека весом 70 кг - 2-2,5 л. Из них только 350 мл образуется в окислительных процессах, около 1 л поступает в организм с пищей, и около 1л - с выпиваемой жидкостью. Из организма примерно 60% воды выводится почками, 33% - через кожу и легкие, 6% кишечником и только 2% жидкости задерживается.

В организме новорожденного содержится относительно большое количество воды (рис. 12.11; табл. 12.9). У грудного ребенка она составляет 75% массы тела, а у взрослого - 50-60%. С возрастом объем внутриклеточной жидкости возрастает, при этом снижается количество воды в межклеточном веществе. В связи с большей поверхностью тела ребенка и более интенсивным обменом веществ, чем у взрослого человека, у детей вода выводится через легкие и кожу более интенсивно, чем у взрослых. Например, ребенок массой 7 кг за сутки выделяет 1/2 часть внеклеточной жидкости, а взрослый - 1/7. Вода в кишечнике у детей всасывается значительно быстрее, чем у взрослых. Из-за слабо развитого чувства жажды и низкой чувствительности осморецепторов дети более склонны к обезвоживанию, чем взрослые.

Аптидиуретический гормон (АДГ) задней доли гипофиза усиливает обратное всасывание воды из первичной мочи

Таблица 12.8

Распределение жидкости в организме взрослого человека

Распределение жидкости в организме детей разного возраста,

% от массы тела

Рис. 12.11. Количество воды (в % от веса тела) в организме человека в разном возрасте

Таблица 12.9

в канальцах почек (вследствие чего уменьшается количество мочи), а также влияет на солевой состав крови. При уменьшении количества АДГ в крови развивается несахарный диабет, при котором в сутки выделяется до 10-20 л мочи. Вместе с гормонами коры надпочечников АДГ регулирует водно-солевой обмен в организме.

Соли, растворимые в воде, необходимы для поддержания буферных систем и pH жидкостей организма человека. Наиболее важными из них являются хлориды и фосфаты натрия, калия, кальция, магния. При недостатке или избытке в пище тех или иных солей, особенно натрия и калия, возникают нарушения водно-солевого баланса, которые приводят к обезвоживанию организма, отекам, нарушениям артериального давления.

С наличием минеральных веществ связаны явление возбудимости (натрий, калий, хлор), рост и развитие костей (кальций, фосфор), нервных элементов, мышц. Они способствуют нормальной деятельности сердца и нервной системы, используются для образования гемоглобина (железо), соляной кислоты желудочного сока (хлор).

По мере роста ребенка количество солей в организме накапливается: у новорожденного соли составляют 2,55% массы тела, у взрослого - 5%. Растущий детский организм особенно нуждается в дополнительном поступлении многих минеральных веществ. Особенно велика у детей потребность в кальции и фосфоре, которые необходимы для формирования костной ткани. Наибольшая потребность в кальции отмечается на первом году жизни и в период полового созревания. На первом году жизни кальция требуется в восемь раз больше, чем на втором, и в 13 раз больше, чем на третьем году, затем потребность в кальции снижается. В дошкольном и школьном возрасте суточная потребность в кальции составляет 0,68-2,36 г.

У взрослых при снижении поступления в организм кальция он вымывается из костной ткани в кровь, обеспечивая постоянство ее состава (рис. 12.12). У детей при недостатке кальция в пище он, наоборот, задерживается костной тканью, что ведет к еще большему понижению его количества в кро-

Рис. 12.12.

ви. Для нормального процесса окостенения у детей дошкольного возраста соотношение поступления кальция и фосфора должно быть равным единице. В 8-10 лет кальция требуется несколько меньше, чем фосфора, в соотношении 1:1,5. В старшем школьном возрасте это соотношение изменяется в сторону увеличения содержания фосфора и должно равняться 1:2. Суточная потребность в фосфоре - 1,5-4,0 г.

У человека околощитовидные железы вырабатывают па- ратгормон (ПтГ), регулирующий обмен кальция и фосфора в организме. При гипофункции околощитовидных желез происходит снижение содержания кальция в крови, что приводит к судорожным сокращениям мышц ног, рук, туловища и лица, называемым тетанией. Эти явления связаны с повышением возбудимости нервно-мышечной ткани в связи с недостатком кальция в крови, а следовательно, и в цитоплазме клеток. При недостаточном выделении ПтГ кости становятся менее прочными, переломы плохо заживают, легко ломаются зубы. К недостаточности гормональной функции околощитовидных желез особенно чувствительны дети и кормящие матери. В обмене кальция принимают также участие эстрогены, вырабатываемые половыми железами - яичниками, и гормон щитовидной железы кальцитонин.

Вопросы и задания для самоконтроля

• 1. Расскажите об обмене веществ и его этапах.
• 2. Какие методы оценки энергетических затрат организма вы знаете?
• 3. Дайте характеристику общего обмена. В чем различия обмена веществ у мужчин и женщин?
• 4. Что такое основной обмен? В чем его значение? Каковы способы оценки? Как основной обмен изменяется с возрастом?
• 5. Что вы знаете об обмене энергии? Как он изменяется с возрастом?
• 6. Опишите специфическое динамическое действие нищи.
• 7. Как обмен основных питательных веществ изменяется с возрастом?
• 8. Расскажите об обмене воды и минеральных веществ. Какова потребность в воде у детей и взрослых?
• 9. Как осуществляется гормональная регуляция обмена белков, жиров, углеводов, минеральных веществ? Как она изменяется с возрастом?

Вода у взрослого человека составляет 60%, а у новорожденного - 75% от массы тела. Она является средой, в которой осуществляются процессы обмена веществ в клетках, органах и тканях. Непрерывное поступление воды в организм - одно из основных условий поддержания его жизнедеятельности. Около 70% всей воды в организме входит в состав протоплазмы клеток, составляя так называемую внутриклеточную воду. Внеклеточная вода входит в состав тканевой или интерстициальной жидкости (около 25%) и воды плазмы крови (около 5%). Баланс воды складывается из ее потребления и выделения. С пищей человек получает в сутки около 750 мл воды, в виде напитков и чистой воды - около 630 мл. Около 320 мл воды образуется в процессе метаболизма при окислении белков, углеводов и жиров. При испарении с поверхности кожи и альвеол легких в сутки выделяется около 800 мл воды. Столько же необходимо для растворения экскретируемых почкой осмотически активных веществ при максимальной осмолярности мочи. 100 мл воды выводится с фекалиями. Следовательно, минимальная суточная потребность составляет около 1700 мл воды.

Поступление воды регулируется ее потребностью, проявляющейся чувством жажды, которая зависит от осмотической концентрации веществ в жидкостях и их объема. Это чувство возникает при возбуждении питьевого центра гипоталамуса.

Организм нуждается в постоянном поступлении не только воды, но и минеральных солей (регуляция водно-солевого обмена описана в гл. 8).

Минеральные соли. Натрий (Na +) является основным катионом внеклеточных жидкостей. Его содержание во внеклеточной среде в 6- 12 раз превышает содержание в клетках. Натрий в количестве 3-6 г в сутки поступает в организм в виде поваренной соли и всасывается преимущественно в тонком отделе кишечника. Роль натрия в организме многообразна. Он участвует в поддержании кислотно-основного состояния, осмотического давления внеклеточных и внутриклеточных жидкостей, принимает участие в формировании потенциала действия, оказывает влияние на деятельность практически всех систем организма; ему придается большое значение в развитии ряда заболеваний. В частности, считают, что натрий опосредует развитие артериальной гипертензии за счет как увеличения объема внеклеточной жидкости, так и повышения сопротивления микрососудов. Баланс натрия в организме в основном поддерживается деятельностью почек (см. гл. 8).

Важнейшие источники натрия - поваренная соль, мясные консервы, брынза, сыр, соленые огурцы, помидоры, квашеная капуста, соленая рыба. При недостатке поваренной соли происходят обезвоживание, потеря аппетита, рвота, мышечные судороги; при передозировке - жажда, депрессия, рвота. Постоянный избыток натрия повышает АД.

Калий (К +) является основным катионом внутриклеточной жидкости. В клетках содержится 98% калия. Всасывается калий в тонком и толстом кишечнике. Особое значение калий имеет благодаря своей потенциалобразующей роли на уровне поддержания мембранного потенциала покоя. Калий принимает также активное участие в регуляции равновесия кислотно-основного состояния клеток. Он является фактором поддержания осмотического давления в клетках. Регуляция его выведения осуществляется преимущественно почками (см. гл. 8).

Наиболее богаты калием картофель с кожурой, чеснок, петрушка, тыква, кабачки, курага, урюк, изюм, чернослив, бананы, абрикосы, бобовые культуры, мясо, рыба.

При дефиците калия отмечается потеря аппетита, аритмия, снижение АД; при передозировке - мышечная слабость, нарушение сердечного ритма и функции почек.

Кальций (Са 2+) обладает высокой биологической активностью. Он является основным структурным компонентом костей скелета и зубов, где содержится около 99% всего Са 2+ . В большом количестве кальция нуждаются дети ввиду интенсивного роста костей. Всасывается кальций преимущественно в ДПК в виде одноосновных солей фосфорной кислоты. Примерно 3 / 4 кальция выводится пищеварительным трактом, куда эндогенный кальций поступает с секретами пищеварительных желез, и */ 4 - почками. Велика роль кальция в осуществлении жизнедеятельности организма. Кальций принимает участие в генерации потенциала действия, в инициации мышечного сокращения, является необходимым компонентом свертывающей системы крови, повышает рефлекторную возбудимость спинного мозга и обладает симпатикотропным действием.

Основные поставщики кальция - молоко и молочные продукты, сыр, печень, рыба, яичный желток, изюм, крупы, финики.

При дефиците кальция появляются мышечные судороги, боль, спазмы, ригидность, у детей - деформация костей, у взрослых - остеопороз, у спортсменов - судороги, шум в ушах, гипотония. При передозировке отмечаются потеря аппетита, веса, слабость, лихорадка и запоры. Регуляция осуществляется главным образом гормонами - тиреокальцитонином, паратгормоном и витамином Z) 3 (см. гл. 10).

Магний (Mg 2+) содержится в ионизированном состоянии в плазме крови, эритроцитах, в составе костной ткани в виде фосфатов и бикарбонатов. Магний обладает спазмолитическим и сосудорасширяющим действием, стимулирует перистальтику кишечника и повышает выделение желчи. Входит в состав многих ферментов, которые высвобождают энергию из глюкозы, стимулируя активность ферментов, оказывает успокаивающее действие на сердце и нервную систему.

Магний содержится в хлебе из муки грубого помола, крупах (гречка, рис полнозерный, овсяные хлопья), курином яйце, фасоли, горохе, бананах, шпинате. В молоке и молочных продуктах магний содержится в небольшом количестве, но хорошо усваивается.

При дефиците магния отмечаются судороги, мышечные боли, головокружение, апатия, депрессия. Недостаток магния увеличивает содержание кальция в сердечной и скелетных мышцах, что ведет к нарушению сердечного ритма и другим заболеваниям. При передозировке угнетаются функции дыхания и ЦНС.

Хлор (СГ) участвует в образовании желудочного сока, поступает в организм человека в составе поваренной соли и вместе с натрием и калием участвует в создании мембранного потенциала и проведении нервного импульса, поддерживает кислотно-щелочное равновесие, способствует транспорту углекислого газа эритроцитами. Хлор способен откладываться в коже, задерживаться в организме при избыточном поступлении.

Хлор в основном содержится в поваренной соли, мясных консервах, сыре, брынзе.

При дефиците хлора отмечаются потливость, диарея, недостаточная секреция желудочного сока, развиваются отеки. Повышение содержания хлора наступает при обезвоживании организма и при нарушении выделительной функции почек.

Фосфор (Р) - жизненно важное вещество, входит в состав костной ткани и является основной частью ядер клеток нервной системы, особенно мозга. Он активно участвует в обмене белков, жиров и углеводов; необходим для образования костей и зубов, нормального функционирования нервной системы и сердечной мышцы; принимает участие в синтезе ферментов, белков и нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). В тканях организма и пищевых продуктах фосфор содержится в виде фосфорной кислоты и органических соединений (фосфаты).

Фосфор содержится в продуктах животного происхождения: молоке, твороге, сыре, печени, мясе, яйцах; в пшеничных отрубях, хлебе из муки грубого помола, проросшей пшенице; богаты фосфором различные крупы, картофель, бобовые культуры, сухофрукты, орехи, семечки подсолнуха, продукты моря и, особенно, рыба.

Дефицит фосфора отмечается при длительном голодании (организм расходует фосфор, содержащийся в тканях). Симптомы: слабость, в дальнейшем потеря аппетита, боли в костях, нарушение обменных процессов в миокарде. При избытке фосфора происходит снижение уровня кальция в крови, возможно нарушение сердечного ритма. Избыток фосфора может развиться у детей, которые находятся на искусственном вскармливании. В регуляции принимает участие паратгормон и тиреокальцитонин (см. гл. 10).

Сера (S) входит в состав белков, хрящевой ткани, волос, ногтей, участвует в синтезе коллагена. Она необходима для обезвреживания в печени ядовитых веществ, поступающих из толстого кишечника в результате гниения.

Важнейшим источником серы являются белковые продукты: мясо, рыба, молочные продукты, яйца, бобовые.

Суточная потребность, дефицит и передозировка достоверно не установлены. Считается, что суточная потребность компенсируется обычным рационом.

Железо (Fe) является основной составной частью многих тканей организма и некоторых ферментов. Значительное количество железа содержится в эритроцитах, около 70% - в гемоглобине. Основное физиологическое значение железа - участие в процессе кроветворения, транспорте кислорода и углекислого газа, обеспечение клеточного дыхания. Железо способно депонироваться в организме. Такими «депо» для него являются селезенка, печень и костный мозг.

Железо особенно необходимо девочкам, вступающим в период полового созревания, и маленьким детям. Недостаток железа в организме может привести к развитию малокровия и угнетению защитных сил организма. Железо содержится в мясе, печени (особенно свиной), сердце, мозге, яичном желтке, белых грибах, бобах, горохе, чесноке, хрене, свекле, моркови, помидорах, тыкве, капусте белокочанной, салате, шпинате.

Дефицит железа снижает активность дыхательных ферментов, что может привести к расстройству тканевого дыхания, развитию железодефицитной анемии (малокровию). Многие модные диеты, направленные на быстрое похудение, приводят к дефициту железа. Избыток железа может нарушить функции печени и пищеварительной системы.

Йод (I -) участвует в образовании тироксина - гормона щитовидной железы, способствует снижению уровня холестерина в крови, повышению усвоения организмом кальция и фосфора.

Наибольшее количество йода содержится в морских водорослях (морская капуста), морской рыбе, яйцах, мясе, молоке, овощах (свекла, морковь, салат, капуста, картофель, лук, сельдерей, помидоры), фруктах (яблоки, слива, виноград). Необходимо помнить, что при длительном хранении пищевых йодосодержащих продуктов и их тепловой обработке теряется до 60% йода.

Недостаток йода в организме приводит к гипотиреозу, увеличению щитовидной железы (зоб), в детском возрасте - к кретинизму (остановка роста и снижение интеллекта). Избыток йода приводит к гипертиреозу (токсический зоб). Для профилактики принимают йодированную соль (см. гл. 10).

Медь (Си) участвует в образовании ряда ферментов и гемоглобина, способствует всасыванию железа в кишечнике, освобождению энергии из жиров и углеводов; ионы меди принимают участие в реакциях окисления веществ в организме. Содержание меди в организме человека связано с полом, возрастом, суточными и сезонными колебаниями температуры, воспалительными заболеваниями.

Медь содержится в мясе, печени, продуктах моря (кальмары, крабы, креветки), во всех овощах, бахчевых и бобовых культурах, орехах, крупах (овсяная, гречневая, пшенная и др.), грибах, фруктах (яблоки, груши, абрикосы, сливы), ягодах (земляника, клубника, клюква, крыжовник, малина и др.).

Недостаток меди при заболеваниях скарлатиной, дифтерией, болезнью Боткина, туберкулезе легких осложняет их течение. У беременных при недостатке меди чаще возникают токсикозы. Недостаток меди в продуктах питания снижает активность окислительных ферментов и приводит к различным формам анемии (малокровие). Передозировка меди приводит к отравлению.

Фтор (F -) в небольших количествах содержится во всех тканях организма, но основная его роль - участие в процессе формирования дентина, зубной эмали и костной ткани. Основной источник фтора - питьевая вода. Фтор в достаточных количествах содержится в продуктах питания - рыбе, печени, баранине, орехах, овсяной крупе, чае и фруктах. Из овощей богаты фтором салат, петрушка, сельдерей, картофель, капуста белокочанная, морковь, свекла.

Резкое снижение фтора в питьевой воде приводит к кариесу и разрушению зубов, повышенное содержание угнетающе действует на щитовидную железу и ведет к развитию флюороза (пятнистое поражение зубов).

Цинк (Zn 2+) участвует в синтезе белков, РНК, в образовании большинства ферментов и кроветворении, находится в костной системе, коже и волосах, является составной частью мужского полового гормона - тестостерона, способствует заживлению ран, повышению иммунитета, принимает участие в механизме клеточного деления, нормализует углеводный обмен. Хронические психоэмоциональные стрессы, алкоголь, табакокурение ухудшают усвоение цинка. Дефицит цинка в рационе питания может привести к бесплодию, анемии, кожным заболеваниям, замедлению роста ногтей и выпадению волос, усилению роста опухолей, задержке полового развития, замедлению роста в пубертатный период.

При недостатке цинка плохо заживают раны, отмечается потеря аппетита, ослабевают вкусовая и обонятельная чувствительность, появляются язвы во рту, на языке, на коже образуются гнойнички. При передозировке возрастает риск отравления. В большом количестве цинк оказывает канцерогенное действие, в связи с чем не рекомендуется хранить воду и пищевые продукты в оцинкованной посуде.

Цинк содержится в грецких орехах, продуктах моря, мясе, птице, во всех овощах, особенно в чесноке и луке, бобовых культурах, крупах (особенно в овсяной). Усвояемость цинка из продуктов животного происхождения составляет свыше 40%, а растительного - до 10%.

Регуляция большинства микроэлементов практически не изучена.

Взрослый человек в обычных условиях употребляет около 2,5 л воды в сутки. Кроме того, в организме образуется около 300 мл метаболической воды, как одного из конечных продуктов энергообмена. В соответствии с потребностями человек в течение суток теряет около 1,5 л воды в виде мочи, 0,9 л путем испарения через легкие и кожу (без потоотделения) и приблизительно 0,1 л с калом. Таким образом обмен воды в обычных условиях не превышает 5 % массы тела в сутки. Повышение температуры тела и высококалорийная пища способствуют выделению воды через кожу и легкие, увеличивают ее потребление.

Лишение организма воды и минеральных солей вызывает тяже­лые нарушения и смерть.

Нормальное функци­онирование тканей обеспечивается не только наличием в них тех или иных солей, но и строго определенными их количественными соот­ношениями. При избыточном поступлении минеральных солей в организм они могут откладываться в виде запасов. Натрий и хлор депонируются в подкожной клетчатке, калий - в скелетных мыш­цах, кальций и фосфор - в костях.

Все необходимые для организма минеральные элементы поступа­ют с пищей и водой. Большинство минеральных солей легко всасы­ваются в кровь; их выведение из организма происходит главным об­разом с мочой и потом. При напряженной мышечной деятельности потребность в некоторых минеральных веществах увеличивается.

Регуляция водного обмена в основном контролируется гормонами гипоталамуса, гипофиза и надпочечников . Минеральные соли создают столь необходимое для жизнедеятельности клеток определенное осмотическое давление.

При смешанном питании взрослый человек получает все необходимые ему минеральные вещества в достаточном количестве.

Витамины играют роль катализаторов в обменных процессах . Они представляют собой вещества химичес­кой природы, необходимые для нормального обмена веществ, рос­та, развития организма, поддержания высокой работоспособности и здоровья.

Витамины делят на водорастворимые (группа В, С, Р и др.) и.

жи­рорастворимые (А, Д, Е, К).

Достаточное потсупление витаминов в организм зависит от правильного рациона питания

и нормальной функции процессов пищеварения; некоторые витамины (К, В ) синтезируются бактериями в кишечнике. Недостаточное поступле­ние витаминов в организм (гиповитаминоз) или полное их отсутствие (авитаминоз) приводят к нарушению многих функций.

Витамины - биологически активные вещества разнообразной химической природы. Они необходимы нам для нормального обмена веществ и течения физиологических процессов, развития и роста организма, повышения его сопротивляемости к различным неблагоприятным факторам окружающей среды

Витамин А - необходим для нормального роста и развития организма.

Витамин В1 – играет большую роль в функционировании органов пищеварения и центральной нервной системы (ЦНС)

Витамин В2 - играет большую роль в углеводном, белковом и жировом обмене, процессах тканевого дыхания, способствует выработке энергии в организме.

Витамин С (Аскорбиновая кислота) – повышает устойчивость организма к вредным факторам внешней среды, особенно к инфекционным агентам.

Витамин D - регулирует транспорт кальция и фосфатов, участвуют в синтезе костной ткани, усиливают ее рост.

Основной обмен, факторы, влияющие на его величину. Условия определения. Суточный расход энергии при различных видах деятельности.

В зависимости от активности организма и воздействий на него факторов внешней среды различают три уровня энергетического об­мена: основной обмен, энерготраты в состоянии покоя и энерготра­ты при различных видах труда.

Основной обмен - энергозатраты связаны с поддержанием минимально необходимого для жизни клеток уровня окислительных процессов и с деятельностью постоянно работающих органов и систем - дыхательной мускулатуры, сердца, почек, печени. Некоторая часть энергозатрат в условиях основного обмена связана с поддержанием мышечного тонуса. Освобождение в ходе всех этих процессов тепловой энергии обеспечивает ту теплопродукцию, которая необходима для поддержания температуры тела на постоянном уровне, как правило, превышающем температуру внешней среды.

Условия определения основного обмена: обследуемый должен находиться

1) в состоянии мышечного покоя (положение лежа с расслабленной мускулатурой), не подвергаясь раздражениям, вызывающим эмоциональное напряжение;

2) натощак, т. е. через 12- 16 ч после приема пищи;

3) при внешней температуре «комфорта» (18-20 °С), не вызывающей ощущения холода или жары.

Основной обмен определяют в состоянии бодрствования. Во время сна уровень окислительных процессов и, следовательно, энергетических затрат организма на 8-10 % ниже, чем в состоянии покоя при бодрствовании.Основной обмен у большинства взрослых здоровых людей составляет в среднем около 1 800-2100 Ккалорий. При активной мышечной деятельности расход энергии очень быстро увеличивается: и чем тяжелее такая мышечная работа, соответственно, тем и больше энергии расходует человек.

Глава IV .13.

Минеральный обмен

Минеральный обмен – совокупность процессов всасывания, распределения, усвоения и выделения минеральных веществ, находящихся в организма преимущественно в виде неорганических соединений.

Всего в организме обнаруживается свыше 70 элементов таблицы Д.И. Менделеева, 47 из них присутствуют постоянно и называются биогенными. Минеральные вещества играют важную роль в поддержании кислотно-основного равновесия, осмотического давления, системе свертывания крови, регуляции многочисленных ферментных систем и пр., т.е. имеют решающее значение в создании и поддержании гомеостаза.

По количественному содержанию в организме они делятся на макроэлементы , если их больше чем 0,01 % от массы тела (К, Са, Мg , Na , P , Cl ) и микроэлементы (Mn , Zn , Cr , Cu , Fe , Co , Al , Se ). Основную часть минеральных веществ организма составляют хлористые, фосфорнокислые и углекислые соли натрия, кальция, калия, магния. Соли в жидкостях организма находятся в частично или полностью диссоциированном виде, поэтому минеральные вещества присутствуют в виде ионов – катионов и анионов.

Функции минеральных веществ:

1)пластическая (кальций, фосфор, магний);

2)поддержание осмотического давления (калий, натрий, хлор);

3)поддержание буферности биологических жидкостей (фосфор, калий, натрий);

4)поддержание коллоидных свойств тканей (все элементы);

5)детоксикационная (железо в составе цитохрома Р-450, сера в составе глутатиона);

6)проведение нервного импульса (натрий, калий);

7)участие в ферментативном катализе в качестве кофактора или ингибитора;

8)участие в гормональной регуляции (йод, цинк и кобальт входят в состав гормонов).

Промежуточный и конечный обмен минеральных веществ

Поступают минеральные вещества в организм в свободном или связанном виде. Ионы всасываются уже в желудке, основная часть минеральных веществ – в кишечнике путем активного транспорта при участии белков – переносчиков. Из желудочно-кишечного тракта поступают в кровь и лимфу, где связываются со специфическими транспортными белками. Выделяются минеральные вещества главным образом в виде солей и ионов.

С мочой : натрий, калий, кальций, магний, хлор, кобальт, йод, бром, фтор.

С калом: железо, кальций, медь, цинк, марганец, молибден, и тяжелые металлы.

Характеристика отдельных элементов

Натрий – основной катион внеклеточного отдела. Составляет 0.08 % от массы тела. Играет главную роль в поддержании осмотического давления. При отсутствии или ограничении в поступлении натрия в организм его выделение с мочой почти полностью прекращается. Всасывается в верхнем отделе тонкого кишечника при участии белков-переносчиков и требует затраты АТФ. Суточная потребность варьирует в зависимости отводно-солевого обеспечения организма. Депонируется в коже и мышцах. Кишечная потеря натрия происходит при диареях.

1) участвует в возникновении и поддержании электрохимического потенциала на плазматических мембранах клеток;

2) регулирует состояние водно-солевого обмена;

3) участвует в регуляции работы ферментов;

4) компонент K + - Na + насоса.

Хлор – важнейший анион внеклеточного пространства. Составляет 0,06% от массы тела. Большая часть его содержится в желудочном соке. Участвует в поддержании осмотического равновесия. Активирует амилазу и пептидазы. Всасывается в верхних отделах кишечника, выделяется в основном с мочой. Концентрация хлора и натрия обычно изменяются параллельно.

Калий – составляет 0,25% от массы тела. Во внеклеточном пространстве содержится только 2% от общего количества, а остальное - в клетках, где связан с углеводными соединениями. Всасывается на протяжении всего желудочно-кишечного тракта. Часть калия откладывается в печени и коже, а остальная поступает в общий кровоток. Обмен очень быстро протекает в мышцах, кишечнике, почках и печени. В эритроцитах и нервных клетках более медленный обмен калия. Играет ведущую роль в возникновении и проведении нервного импульса. Необходим для синтеза белков (на 1г белка – 20 мг ионов калия), АТФ, гликогена, принимает участие в формировании потенциала покоя. Выделяется в основном с мочой и меньше с калом.

Кальций – внеклеточный катион. Составляет 1,9 % от массы тела. Содержание повышается в период роста или беременности. Функционирует как составная часть опорных тканей или мембран, участвует в проведении нервного импульса и инициации мышечного сокращения, является одним из факторов гемокоагуляции. Обеспечивает целостность мембран (влияет на проницаемость), т. к. способствует плотной упаковке мембранных белков. Кальций ограничено участвует в поддержании осмотического равновесия. Вместе с инсулином активирует проникновение глюкозы в клетки. Всасывается в верхнем отделе кишечника. Степень его усвоения зависит от рН среды (соли кальция в кислой среде нерастворимы). Жиры и фосфаты препятствуют всасыванию кальция. Для полного усвоения из кишечника необходимо наличие активной формы витамина Д 3

Большая часть кальция содержится в костной ткани (99%) в составе микрокристаллов карбонатапатита3Са 2 (РО 4) 2 · СаСО 3 и гидроксилапатита 3Са 2 (РО 4) 2 · СаОН. Общий кальций крови включает три фракции: белоксвязанный, ионизированный и неионозированный (который находится в составе цитрата, фосфата и сульфата).

Магний – составляет 0.05% от массы тела. В клетках его содержится в 10 раз больше, чем во внеклеточной жидкости. Многого магния в мышечной и костной ткани, также в нервной и печеночной. Образует комплексы с АТФ, цитратом, рядом белков.

1) входит в состав почти 300 ферментов;

2) комплексы магния с фосфолипидами снижают текучесть клеточных мембран;

3) участвует в поддержании нормальной температуры тела;

4) участвует в работе нервно-мышечного аппарата.

Неорганический фосфор - содержится преимущественно в костной ткани. Составляет 1% от массы тела. В плазме крови при физиологических рН фосфор на 80 % представлен двухвалентным и на 20 % одновалентным анионом фосфорной кислоты. Фосфор входит в состав коферментов, нуклеиновых кислот, фосфопротеинов, фосфолипидов. Вместе с кальцием фосфор образует апатиты – основу костной ткани.

Медь входит в состав многих ферментов и биологически активных металлопротеинов. Участвует в синтезе коллагена и эластина. Является компонентом цитохрома с электронтранспортной цепи.

Сера – составляет 0.08%. Поступает в организм в связанном виде в составе АК и сульфат-ионов. Входит в состав желчных кислот и гормонов. В составе глутатиона участвует в биотрансформации ядов.

Железо входит в состав железосодержащих белков и гема гемоглобина, цитохромов, пероксидаз.

Цинк – является кофактором ряда ферментов.

Кобальт входит в состав витамина В 12 .

Обмен воды и электролитов

Водно-электролитный обмен это совокупность процессов поступления, всасывания, распределения и выделения из организма воды и электролитов. Он обеспечивает постоянство ионного состава, кислотно-основного равновесия и объема жидкостей внутренней среды организма. Ведущую роль в нем играет вода.

Функции воды:

1) внутренняя среда организма;

2) структурная;

3) всасывание и транспорт веществ;

4) участие в биохимических реакциях (гидролиз, диссоциация, гидратация, дегидратация);

5) конечный продукт обмена;

6) выделение при участии почек конечных продуктов обмена.

Вода, которая поступает алиментарным (с пищей) путем называется экзогенной, а образовавшаяся в качестве продукта биохимических превращений – эндогенной.