Обмен веществ и энергии

Французский ученый Клод Бернар установил, что живой организм и среда – это единая система, т.е. между ними происходит непрерывный обмен веществами и энергией. Энергия необходима организму для поддержания всех его жизненно важных функций. Единицы измерения энергии – это калория или джоуль. Откуда же берется в организме энергия? Она выделяется за счет окисления сложных органических соединений, т.е. белков, жиров и углеводов. Накопление энергии происходит в основном за счет АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты). Поэтому АТФ – это универсальный источник энергии в организме человека. Высвобождение энергии происходит за счет гидролиза АТФ, когда разрывается химическая связь концевой фосфатной группы и высвобождается энергия. Часть этой энергии выделяется в виде теплоты. Так, например, при сокращении мышц около 80% энергии теряется в виде тепла и только 20% превращается в механическую работу.

Перейдем к вопросу об обмене веществ в организме человека, или метаболизму. Процессы метаболизма разделяются на две группы: анаболические и катаболические.

Анаболизм – это процессы биосинтеза органических веществ. Анаболизм обеспечивает рост, развитие организма, обновление его структур и накопление энергии.

Катаболизм – это процессы расщепления сложных молекул до простых веществ с образованием энергии в виде АТФ. Эти процессы находятся в организме человека в состоянии равновесия или же преобладания одного над другим. Потребность организма в пластических веществах удовлетворяется путем потребления их с пищей.

Рассмотрим отдельно особенности белкового, углеводного и жирового обмена.

Обмен белков. Белки – это вещества, в состав которых входят аминокислоты (20). В состав белков входит также азот. Функции белков – пластическая (строительная), энергетическая. Так, при сгорании 1 г белка в организме высвобождается 4,1 ккал энергии. В сутки человек должен потреблять не менее 85–90 г. белка (это белковый оптимум).

Обмен жиров (липидов). Жиры – это эфиры высших жирных кислот и глицерина. Их функции: энергетическая, пластическая, а также участие в теплообмене. Так, при сгорании в организме 1 г жира высвобождается 9,3 ккал энергии. В сутки потребность в жирах составляет от 80 до 100 г. Жиры могут запасаться в организме в подкожной жировой клетчатке, в оболочках вокруг внутренних органов и т.д.

Обмен углеводов. Углеводы можно условно разделить на три класса соединений: моносахара (например, глюкоза); дисахара (например, мальтоза); полисахара (например, крахмал). Это вещества, сладкие на вкус, хорошо растворимые в воде. Они выполняют энергетическую и пластическую функции, а также входят в состав нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и АТФ. Потребность в углеводах составляет в сутки 350–450 г. Углеводы могут запасаться в организме человека в виде животного крахмала – гликогена – в печени и в скелетных мышцах.

Таким образом, соотношение в пищевом рационе основных питательных веществ составляет 1:1:4 (белков: жиров: углеводов). При составлении пищевых рационов кроме этого правила учитываются энергозатраты человека за 1 сутки, зависящие от характера выполняемой им работы.

В состав пищи входят также вода, неорганические (минеральные) вещества и витамины. Витамины – это особая группа веществ, не синтезируемых вовсе или синтезируемых в малых количествах в организме человека. Однако эти различные по своей химической природе вещества необходимы для нормального обмена веществ, роста, развития человека, поддержания его здоровья. Все витамины можно подразделить на водо- и жирорастворимые. К первой группе относят витамин С, витамины группы В. Они содержатся в основном в продуктах растительного происхождения (овощах, фруктах). Источником жирорастворимых витаминов (А, Д, Е и К) является пища животного происхождения (молоко, яйца, мясо, печенье и т.д.). Некоторые витамины синтезируются микрофлорой кишечника (витамин К, В6). При полном отсутствии витаминов в пище возникают авитаминозы, которые могут сопровождаться различными заболеваниями. В настоящее время мы чаще сталкиваемся (особенно в зимнее время) с гиповита-минозами – с недостаточным поступлением витаминов с пищей. Этот недостаток можно легко устранить приемом поливитаминов, содержащих весь комплекс витаминов и минеральные добавки.