INFONKO.RU

Биологическая ценность аминокислот.

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

Одним из признаков живой материи является обмен веществ и энергии.

Обмен веществ и энергии представляет собой совокупность процессов превращения веществ и энергии в живых организмах, а также обмен веществами и энергией между организмом и внешней средой.В процессе обмена веществ происходит поступление питательных веществ в пищеварительный тракт, использование их тканями и клетками с последующим удалением продуктов метаболизма из организма. В результате этих процессов образуется энергия, которая используется организмом.

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ

Обмен веществ – это совокупность изменений, которые претерпевают вещества от момента их поступления в пищеварительный тракт, до образования конечных продуктов распада, которые, способствует росту, выживанию и воспроизведению человека. Рост и обновление клеток организма возможны только в том случае, если в организме непрерывно поступают О2 и питательные вещества.

В процессе обмена веществ можно выделить несколько последовательных этапов.

На первом этапе происходит:

1. Физическая и химическая обработка пищи, которая поступает в организм;

2. Всасывание расщепленных веществ и транспорт их кровью;

3. Поступление в организм кислорода, необходимого для дыхания.

Второй этап состоит из двух процессов: катаболизма (диссимиляция) и анаболизма (ассимиляция). Эти процессы обеспечивают самообновление структур организма за счет последовательных биохимических превращений.

Катаболизм – ферментативное расщепление в процессе окислительных реакций крупных органических молекул питательных веществ на более простые, которое сопровождается высвобождением энергии.

Анаболизм – ферментативный синтез из простых органических молекул крупномолекулярных клеточных компонентов (полисахаридов, нуклеиновых кислот, белков, липидов), т.е. это совокупность процессов направленных на построение структур организма.

В организме взрослого здорового человека реакции анаболизма и катаболизма находятся в состоянии динамического равновесия. Физиологические сдвиги этого состояния в сторону преобладания процессов анаболизма отмечаются в процессе развития организма у детей, при беременности, восстановительных реакциях после тяжелых заболеваниях. Смещение динамического равновесия в сторону преобладания процессов катаболизма наблюдаются во время длительного психоэмоционального стресса, а также у пожилых людей.

Совокупность физических, химических и физиологических процессов, обеспечивающих получение и доставку к клеткам, органам и тканям энергии из экзо- и эндогенных источников, обеспечение пластических потребностей с целью обновления структур и выведения из организма продуктов обмена называется метаболизмом.

В результате процессов клеточного метаболизма происходит:



Ø извлечение энергии из внешней среды и преобразование ее в энергию высокоэргических соединений в количестве, достаточном для обеспечения всех энергетических и пластических потребностей клетки;

Ø синтез белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов;

Ø синтез и разрушение специальных молекул, образование и распад которых связаны с выполнением специфических функций.

Для нормального протекания процессов клеточного метаболизма необходимо чтобы в организм поступало достаточное количество питательных веществ с пищей (пластического и энергетического материала), т.е. белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральные вещества и воды.

ОБМЕН БЕЛКОВ.

Ведущее место среди органических элементов организма занимают белки. Они поступают в организм с пищей. На их долю приходится более 50% сухой массы клетки или 15—20% сырой массы тканей.

Функции белков

Белки выполняют ряд важнейших биологических функций:

1. Пластическая или структурная. Белки входят в состав всех клеточных и межклеточных структур. Особенно велика потребность в белке в периоды роста, беременности, выздоровления после тяжелых заболеваний. В пищеварительном тракте белки расщепляются до аминокислот и простейших полипептидов. В дальнейшем из них клетками различных тканей и органов (в частности печени), синтезируются специфические белки, которые используются для восстановления разрушенных и роста новых клеток.

В организме постоянно происходит распад и синтез веществ, поэтому белки организма не находятся в статическом состоянии. Процессы обновления белков в различных тканях имеют неодинаковую скорость. С наибольшей скоростью обновляются белки печени, слизистой оболочки кишечника, а также других внутренних органов и плазмы крови. Медленнее обновляются белки, входящие в состав клеток мозга, сердца, половых желез и еще медленнее – белки мышц, кожи и особенно опорных тканей (сухожилий, костей и хрящей).

2. Двигательная. Все движения обеспечиваются взаимодействием сократительных белков актина и миозина.

3. Ферментативная. Белки регулируют скорость биохимических реакций в процессе дыхания, пищеварения, выделения и т.д.

4. Защитная. Иммунные белки плазмы крови (γ-глобулины) и факторы гемостаза участвуют в важнейших защитных реакциях организма.

5. Энергетическая. При окислении 1 грамма белка аккумулируется 16,7 кДж энергии. Однако в качестве энергетического материала белки используются в крайнем случае. Эта функция белков особенно возрастает во время стрессорных реакций.

6. Обеспечивают онкотическое давление за счет чего, принимают участие в регуляции вводно-солевого баланса организма.

7. Входят в состав буферных систем.

8. Транспортная. Белки транспортируют газы (гемоглобин) гормоны (тиреоидные, тироксин и др.), минеральные вещества (железо, медь, водород), липиды, лекарственные вещества, токсины и др.

Азотистый баланс

Азотистым балансом – это разность между количеством белка усвоенного организмом и подвергнутого расщеплению. Количество усвоенного белка рассчитывается по разнице между содержанием азота принятого с пищей и выделенного из организма с калом, а количество белка подвергнутого расщеплению вычисляют по содержанию азота находящегося преимущественно в моче и частично в поте.

Для расчета азотистого баланса исходят из того факта, что в среднем в белке содержится примерно 16% азота, т.е. каждые 16 г азота соответствуют 100 г белка. Следовательно, умножив найденное количество азота на 6,25, можно определить искомое количество белка.

У взрослого здорового человека при адекватном питании количество введенного в организм азота равно количеству азота, выведенного из организма. Это состояние получило название азотистого равновесия. Если в условиях азотистого равновесия повысить количество белка в пище, то азотистое равновесие вскоре восстанавливается, но уже на новом, более высоком уровне. Таким образом, азотистое равновесие может устанавливаться при значительных колебаниях содержания белка в пище.

Состояние, при котором количество усвоенного белка превышает разрушение, называется положительным азотистым балансом. При этом синтез белка преобладает над его распадом. Устойчивый положительный азотистый баланс наблюдается всегда при увеличении массы тела. Он отмечается в период роста организма, во время беременности, в периоде выздоровления после тяжелых заболеваний, а также при усиленных спортивных тренировках, сопровождающихся увеличением мышечной массы. В этих условиях происходит задержка азота в организме (ретенция азота).

Состояние, при котором количество разрушенного в организме белка больше усвоенного, называется отрицательным азотистым балансом. Этот вид азотистого баланса наблюдается при белковом голодании, у пожилых людей, в период тяжелых заболеваний. Отрицательный азотистый баланс развивается при полном отсутствии или недостаточном количестве белка в пище, а также при потреблении пищи, содержащей неполноценные белки. Не исключена возможность дефицита белка в организме даже при нормальном его поступлении (при значительном увеличении потребности организма в белке). Во всех этих случая имеет место белковое голодание.

При белковом голодании даже в случаях достаточного поступления в организм жиров, углеводов, минеральных солей, воды и витаминов происходит постепенно нарастающая потеря массы тела, зависящая от того, что затраты тканевых белков не компенсируются поступлением белков с пищей. Особенно тяжело переносят белковое голодание растущие организмы, у которых в этом случае происходит не только потеря массы тела, но и остановка роста, обусловленная недостатком пластического материала, необходимого для построения клеточных структур. Поэтому длительное белковое голодание, в конечном счете, так же как и полное голодание, неизбежно приводит к смерти.

Регуляция белкового обмена

Регуляция обмена белков осуществляется нейроэндокринным путем.

Участие нервной системы в регуляции белкового обмена.

Имеются данные, что в гипоталамусе (промежуточный мозг) существуют специальные центры, регулирующие белковый обмен. Механизм влияния ЦНС осуществляется через эндокринную систему.

Гормональная регуляция метаболизма белков может приводить к увеличению его анаболической направленности (влияния соматотропина, инсулина, глюкокортикоидов, тестостерона, эстрогенов, тироксина) и реже способствует катаболическим эффектам (глюкокортикоиды, тироксин) за счет чего обеспечивает динамическое равновесие синтеза и распада белков.

Синтез белков контролируется соматотропным гормоном аденогипофиза «СТГ» или гормоном роста. Этот гормон стимулирует увеличение массы всех органов и тканей во время роста организма за счет:

1) повышения проницаемости клеточных мембран для аминокислот;

2) подавления синтеза катепсинов (внутриклеточных протеолитических ферментов);

3) катаболическое действие СТГ на жировой обмен снижает скорость окисления аминокислот, что повышает транспорт аминокислот в клетки и синтез белка;

4) Усиления синтеза РНК.

Аналогичный эффект оказывает гормон поджелудочной железы (инсулин) и гормоны мужских половых желез (андрогены). Анаболический эффект тестостерона реализуется главным образом в мышечной ткани. Эстрогены действуют подобно тестостерону, но их эффект значительно меньше. Повышение образования белков, при избытке половых гормонов, выражается в усиленном росте, увеличении массы тела. В ряде случаев, например в период полового созревания, эти явления имеют физиологический характер. В других случаях (например, при опухоли гипофиза) могут развиваться гигантизм и другие гиперпластические процессы.

Распад белка регулируется гормонами щитовидной железы – тироксином и трийодтиронином. Эти гормоны в определенных концентрациях, могут стимулировать синтез белка, и благодаря этому активизировать рост, развитие и дифференцировку тканей и органов. При ограничении поступления с пищей жиров и углеводов тироксин мобилизует белки для энергетического использования. Если же углеводов, жиров и аминокислот в организме достаточно, тироксин способствует повышению синтеза белка.

Гормоны коры надпочечников – глюкокортикоиды усиливают распад белков в тканях (особенно в мышечной и лимфоидной). Также глюкокортикоиды вызывают уменьшение концентрации белка в большинстве клеток, за счет чего повышается концентрации аминокислот в плазме крови. При этом они увеличивают синтез белка в печени и его переход в углеводы (глюконеогенез).

Гормон мозгового вещества надпочечников – инсулин повышает поступление в клетки аминокислот, но аналогичное влияние инсулина на углеводный обмен ограничивает использование аминокислот в энергетическом обмене.

ОБМЕН ЖИРОВ

Жиры – сложные химические структуры, состоящие из триглицеридов и липоидных веществ (жироподобные вещества – фосфатиды, стерины, цереброзиды и др.) объединены в одну группу по физико-химическим свойствам: они не растворяются в воде, но растворяются в органических растворителях (эфир, спирт, бензол и др.).

Жиры, поступившие в пищеварительный аппарат под действием липолитических ферментов и при участии желчи в кишечнике распадаются на глицерин и жирные кислоты. Всасывание последних осуществляется преимущественно в лимфу и частично в кровь. Через грудной лимфатический проток они попадают в венозную кровь, при этом через 1 ч после приема жирной пищи их концентрация может достигать 1—2%, а плазма крови становится мутной. Через несколько часов плазма очищается с помощью гидролиза триглицеридов липопротеиновой липазой, а также путем отложения жира в клетках печени и жировой ткани.

Функции липидов:

Липиды принимают участие в выполнении следующий функций:

1.Структурнаяили пластическая роль липидов состоит в том, что они входят в состав структурных компонентов клетки (фосфо- и гликолипиды), ядра, цитоплазмы, мембраны и в значительной степени определяют их свойства (в нервной ткани содержится до 25% , в клеточных мембранах до 40% жиров).

2. Энергетическая функция – обеспечивает 25—30% всей энергии необходимой организму (при расщеплении 1г жира образуется 38,9 кДж.). У взрослой женщины доля жировой ткани в организме составляет в среднем 20—25% массы тела, что почти вдовое больше, чем у мужчины (соответственно 12— 14%). Следует полагать, что жир выполняет в женском организме еще и специфические функции. В частности, жировая ткань обеспечивает женщине резерв энергии, необходимый для вынашивания плода и грудного вскармливания.

3.Жиры являются источником образования эндогенной воды. При окислении 100 г жира выделяется 107 мл Н2О.

4. Функция запасания питательных веществ (жировое депо). Жиры являются своего рода «энергетическими консервами».

5.Защитная. Жиры защищаюторганы от повреждений(подушка около глаз, околопочечная капсула).

6. Выполняют транспортную функцию – носители жирорастворимых витаминов.

7. Терморегуляционная. Жиры предохраняют организм от потери тепла.

8. Жиры являются источником синтеза стероидных гормонов.

9. Участвуют в синтезе тромбопластина и миелина нервной ткани, желчных кислот, простагландинов и витамина D.

10. Существуют данные о том, что часть мужских половых стероидных гормонов в жировой ткани преобразуется в женские гормоны, что является основой косвенного участия жировой ткани в гуморальной регуляции функций организма.

Регуляция обмена жиров

Процесс образования, отложения и мобилизации из депо жира регулируется нервной и эндокринной системами.

Участие нервной системы в регуляции жирового обмена.

Симпатические влияния тормозят синтез триглицеридов и усиливают их распад. Хронический стресс, сопровождаемый напряжением симпатико-адреналовой системы, что приводит к истощению жирового депо и потере массы тела. Имеются данные, свидетельствующие о возможности прямых нервных влияний на обмен жиров.

Парасимпатические влияния, наоборот, способствуют отложению жира. Показано, в частности, что после перерезки чревного нерва с одной стороны у голодающей кошки к концу периода голодания на деинервированной стороне в околопочечной клетчатке сохраняется значительно больше жира, чем на контрольной (не деинервированной).

Участие нервной системы, в регуляции жирового обмена было доказано в эксперименте при повреждении ядер гипоталамуса. При повреждении вентромедиального ядра (центр насыщения) у животных наблюдается ожирение, вследствие длительного повышения аппетита (гиперфагия), при поражении латерального (центр голода) – исхудание (афагия).

Влияние нервной системы на жировой обмен осуществляется путем изменений эндокринной секреции: надпочечников, гипофиза, щитовидной, поджелудочной и половых желез.

Гуморальная регуляция жирового обмена. Выраженным жиромобилизирующим действием обладают гормоны мозгового слоя надпочечников – адреналин и норадреналин. Поэтому длительная адреналинемия сопровождается уменьшением жирового депо.

Соматотропный гормон гипофиза также обладает жиромобилизующим действием. Аналогично действует тироксин, поэтому гиперфункция щитовидной железы сопровождается похуданием.

Противоположным действием обладают глюкокортикоид, которыеспособны несколько повышать уровень глюкозы в крови. Аналогично действует инсулин, поэтому дефицит инсулина, например при сахарном диабете, сочетается с ожирением.

Обмен жиров тесно связан с углеводным обменом. Так, повышение концентрации глюкозы в крови уменьшает распад триглицеридов и активизирует их синтез. Понижение концентрации глюкозы в крови, наоборот, тормозит синтез триглицеридов и усиливает их расщепление. Таким образом, взаимосвязь жирового и углеводного обменов направлена на обеспечение энергетических потребностей организма. При избытке углеводов в пище триглицериды депонируются в жировой ткани, при нехватке углеводов происходит расщепление триглицеридов с образованием неэстерифицированных жирных кислот, служащих источником энергии.

Таким образом, ряд гормонов способных изменять уровень глюкозы в крови оказывают влияние на обмен жиров.

ОБМЕН УГЛЕВОДОВ

Углеводы поступают в организм в основном в виде полисахаридов растительного (крахмал) и животного (гликоген) происхождения, которые подвергаются расщеплению под действием амилолитических ферментов начиная с ротовой полости до простейших сахаров в виде которых они и всасываются в кровь. Основным конечными продуктами их гидролиза в пищеварительном тракте являются глюкоза (80%), а также фруктоза и галактоза, которые после всасывания в кровь быстро превращаются в глюкозу. Таким образом, глюкоза представляет собой общий конечный продукт транспорта углеводов кровью.

Функции углеводов.

В организме человека углеводы выполняют ряд важнейших функций:

1. Биологическая роль углеводов для человека определяется прежде всего их энергетической ценностью. Процессы превращения углеводов обеспечивают до 60% суммарного энергообмена. Более 90% углеводов расходуется для выработки энергии. При окислении 1 г углеводов выделяется 16,7 кДж энергии. Углеводы используются либо как прямой источник химической энергии, либо как энергетический резерв. Основные углеводы – сахара, крахмал, клетчатка – содержатся в растительной пище, суточная потребность в которой взрослого человека составляет около 500 г в сутки (минимальная потребность –100—150 г/сут).

2. Структурная или пластическая – состоит в том, что глюкоза, галактоза и другие сахара входят в состав гликопротеинов плазмы крови, а также в состав гликопротеинов и гликолипидов, играющих важную роль в рецепторной функции клеточных мембран. Промежуточные продукты окисления глюкозы (пентозы) входят в состав нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Глюкоза необходима для синтеза некоторых аминокислот и липидов.

Метаболизм углеводов

При активной работемышечная ткань извлекает из крови значительное количество глюкозы. Так же как и в печени, в мышцах из глюкозы синтезируется гликоген. Распад гликогена (гликолиз) является одним из источников энергии мышечного сокращения. Из продуктов гликолиза (молочной и пировиноградной кислот) в фазе покоя в мышцах вновь синтезируется гликоген. Суммарное его содержание составляет 1—2% отобщей массы мышц.

В организме углеводы депонируются главным образом в виде гликогена – в печени и частично в мышцах.

Задержка глюкозы из протекающей крови различными органами неодинакова: мозг задерживает 12% глюкозы, кишечник – 9%, мышцы – 7%, почки 5%.

Концентрация глюкозы в плазме крови – важный параметр гомеостазиса. Она колеблется в пределах 3,33—5,55 ммоль/л). Прием большого количества рафинированных углеводов приводит к повышению концентрации глюкозы в крови (гипергликемия).Это состояние не опасно для жизни, но может приводить к увеличению осмотического давления плазмы крови. Ее результатом является гликозурия, т.е. выделение сахара с мочой, если уровень сахара в крови увеличивается до 8,9 ммоль/л.

Особенно чувствительной к понижению уровня сахара в крови (гипогликемия) является ЦНС. Мозгне имеет депо гликогена, вследствие чего он нуждается в посто­янном поступлении глюкозы. Углеводы – единственный источник, за счет которого в норме покрываются энергетические расходы мозга. Ткань мозга поглощает около 70% глюкозы, выделяемой печенью, и за 1 мин в нем гидролизируется 75 мг глюкозы.

Уже незначительная гипогликемия проявляется общей слабостью и быстрой утомляемостью. При снижении уровня сахара в крови до 2,8—2,2ммоль/л наступают судороги, бред, потеря сознания, а также вегетативные реакции: усиленное потоотделение, изменение просвета кожных сосудов, падение температуры и др. Резкая гипогликемия может привести к смерти. Введение в кровь глюкозы или прием сахара быстро устраняют расстройства.

При полном отсутствии углеводов в пище они образуются в организме из продуктов распада жиров и белков.

По мере убыли глюкозы в крови происходит расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь (мобилизация гликогена). Благодаря этому сохраняется относительное постоянство содержания глюкозы в крови.

Регуляция обмена углеродов

Обмен углеводов регулируется нервным и гуморальным механизмами.

Участие нервной системы в регуляции обмена углеводов.Основным параметром регулирования углеводного обмена является поддержание уровня глюкозы в крови. Изменения в содержании глюкозы в крови воспринимаются глюкорецепторами сосредоточенными в основном в печени и сосудах, а также клетками вентромедиального отдела гипоталамуса. Показано участие ряда отделов ЦНС в регуляции углеводного обмена.

Мобилизация гликогена в печени и увеличение сахара в крови происходит при раздражении продолговатого мозга в области дна IV желудочка – сахарный укол.

Центральным звеном регуляции углеводного и других видов обмена и местом формирования сигналов, управляющих уровнем глюкозы, является гипоталамус. Отсюда регулирующие влияния реализуются вегетативными нервами и гуморальным путем, включающим эндокринные железы. В гипоталамусе имеются рецепторы реагирующие на изменения уровня глюкозы в крови. Их раздражение ведет к изменению эндокринного баланса и баланса между симпатической и парасимпатической нервными системами.

Если уровень глюкозы в крови низкий, то нарастает состояние тревожности, стресса, что увеличивает активность нервной симпатической системы, а следовательно увеличивается выработка адреналина, глюкагона, АКТГ, СТГ, т.е. увеличивается уровень катаболических гормонов и в эндогенный механизм включается внешний контур регуляции – возникает чувство голода, которое сопровождается поиском пищи.

Высшим уровнем регуляции уровня глюкозы в крови является кора больших полушарий. Участие этого отдела ЦНС в данном процессе доказывается методом условных рефлексов. Так, уровень глюкозы в крови повышается у студентов во время экзамена, у спортсменов перед ответственными соревнованиями, а также при гипнотическом внушении.

Гормональная регуляцияуровня глюкозы в крови обеспечивается в основном действием инсулина и глюкагона. Если уровень глюкозы в крови высокий, то происходит уменьшение уровня катаболических гормонов, через парасимпатическую систему, блокируется выделение глюкагона и активируется секреция инсулина в крови.

Повышение секреции инсулина при гипергликемии происходит двумя путями:

1) в результате непосредственного стимулирующего действия глюкозы на β-клетки поджелудочной железы;

2) путем активирующего влияния глюкозы плазмы крови на глюкорецепторы гипоталамуса и последующего повышения парасимпатических влияний на секрецию инсулина.

Введении инсулина в кровь снижает уровень глюкозы. Это происходит за счет:

1. усиления инсулином синтеза гликогена в печени и мышцах;

2. повышения потребления глюкозы тканями организма.

Инсулин является единственным гормоном, понижающим уровень глюкозы в крови. Поэтому при уменьшении секреции этого гормона развивается стойкая гипергликемия с последующей глюкозурией (сахарное мочеизнурение).

Все остальные гормоны являются контринсулярными. При снижении уровня глюкозы в крови глюкагон, адреналин, соматотропин и кортизол «тормозят» захват глюкозы клетками и стимулируют превращение гликогена в глюкозу.

Наиболее выраженным контринсулярным действие обладают:

Глюкагон – способствует расщеплению гликогена в печени.

Адреналин – действует на печень и мышцы, вызывает мобилизацию гликогена, увеличивает сахар в крови.

ОБМЕН ВОДЫ

Баланс воды в организме складывается из ее потребления и выделения. Вода у взрослого человека составляет 55—60% веса тела, а у новорожденного – 75%. Основная масса (около 71%) всей воды в организме входит в состав внутриклеточной жидкости. Внеклеточная вода входит в состав тканевой или интерстициальной жидкости (около 21%) и воды плазмы крови (около 8%).

Взрослый человек потребляет в сутки около 2,5 л воды, дополнительно в организме образуется примерно 300 мл метаболической воды. Эта вода образуется в процессе метаболизма при окислении белков, углеводов и жиров.

Выведение воды происходит с мочой (в среднем 1,5 л в сутки), с выдыхаемым воздухом, через кожу (в условиях нейтральной температуры без потоотделения — 0,9 л) и с калом (0,1 л). В обычных условиях количество воды, участвующей в обмене веществ в организме человека, не превышает 5% массы тела в сутки.

Функции воды в организме.

1. Вода конституционная – компонент клеток и тканей организма. Она является средой, в которой осуществляются процессы обмена веществ в клетках, органах и тканях. Непрерывное поступление воды в организм является одним из основных условий поддержания жизнедеятельности.

2. Вода – наилучший растворитель для многих биологически важных веществ, она обеспечивает условия для образования дисперсных форм липидов и белков; является основной средой и обязательной участницей многих биохимических реакций (свободная вода).

3. Недостаточное содержание в организме воды (дегидратация) может приводить к сгущению крови, ухудшению ее реологических свойств, нарушению кровотока. При снижении количества воды на 20% наступает смерть. Избыток воды может приводить к развитию водной интоксикации, проявляющейся, в частности, в набухании клеток, снижении в них осмотического давления. Особенно чувствительны к таким изменениям нервные клетки мозга.

4. Способствуя гидратации макромолекул, вода участвует в их активации (связанная вода).

5. Растворяя конечные продукты обмена веществ, вода способствует их экскреции почками и другими органами выделения.

6. Вода обеспечивает приспособление организма к высокой температуре окружающей среды.

МИНЕРАЛЬНЫЙ ОБМЕН

Процессы всасывания, усвоения, распределения, превращения и выделения из организма неорганических соединений составляют в совокупности минеральный обмен. Минеральные вещества в составе биологических жидкостей играют основную роль в создании внутренней среды организма с постоянными физико-химическими свойствами.

Минеральных веществ в организме всасываются в пищеварительном тракте и поступают в кровь и лимфу. Ионы кальция, железа, кобальта, цинка в процессе или после всасывания соединяются со специфическими белками плазмы крови и тканей. Например, ионы кальция соединяются с кальцийсвязывающим белком эпителия слизистой оболочки кишечника; железо соединяется с белком апоферритином в тех же клетках, а затем транспортируется кровью в составе белка трансферритина; 95% меди входят в состав белка крови церулоплазмина.

Избыток минеральных веществ выводится через почки (ионы натрия, гидрокарбоната, хлора, йода), а также через кишечник (ионы кальция, железа, меди).

Основными источниками минеральных веществ являются пищевые продукты: мясо, молоко, черный хлеб, бобовые, овощи. Соли должны составлять около 4% сухой массы пищи.

Суточная потребность в минеральных веществах варьирует у человека от нескольких микрограммов до нескольких граммов в сутки.

Наиболее важное значение для организма имеют натрий, калий, хлор, кальций, магний, фосфор, железо, йод, фтор.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН

Использование химической энергии в организме называют энергетическим обменом.

В процессе обмена веществ постоянно происходит превращение энергии: потенциальная энергия сложных органических соединений, поступивших с пищей, превращается в тепловую, механическую и электрическую.

Образующая энергия расходуется на:

1. поддержание температуры тела;

2. выполнение работы;

3. воссоздание структурных элементов клеток;

4. обеспечение их жизнедеятельности;

5. роста и развития организма.

Преобладающим результатом энергетических процессов в организме является теплообразование, поэтому вся энергия, образовавшаяся ворганизме, может быть выра­жена в единицах тепла – калориях или джоулях.

Клетки получают энергию из белков, жиров и углеводов пищи путем перехода ее в форму, которая доступна для использования в организме. Такая энергия образуется в сложной цепи метаболических реакций. Эти реакции могут быть разделены на три этапа.

Первый этап реализуется в основномв пищеварительном тракте, где крупные молекулы белков, жиров и углеводов расщепляются ферментами на специфические структурные блоки (аминокислоты, жирные кислоты, глицерол, глюкозу и другие сахара).

На втором этапе из этих продуктов образуются еще более простые молекулы, общие для обмена разных веществ. К ним относятся: пируват, ацетилкоэнзим А, α-кетоглутарат, оксалоацетат, фумарат, сукцинат.

Третий этап включает в себяцикл трикарбоновых кислот, цикл лимонной кислоты, или цикл Кребса, что приводит к окислению веществ до СО2 и Н2О. Освобождающиеся азотистые продукты обмена, как и вода с углекислым газом, удаляются органами выделения.

Часть заключенной в питательных веществах химической энергии преобразуется в другие биологически полезные формы –электрическую, осмотическую, механическую. Основная часть энергии выделяется в виде тепла.

Прямая калориметрия.

Этот метод основан на непосредственном и полном учете количества выделенного организмом тепла в биокалориметрах (герметизированная и хорошо теплоизолированная от внешней среды камера, в которой по трубкам циркулирует вода, а также подается кислород и, поглощаются избыток углекислоты и водяных паров).

В зависимости от степени нагревания воды и ее массы проводится оценка количества тепла, выделяемого организмом в единицу времени.

Непрямая калориметрия.

В отличие от прямой калориметрии методы непрямой калориметрии являются более удобными и простыми. Данная методика включает два способа оценки энергозатрат организма:

1. Неполный газовый анализ.

2. Полный газовый анализ.

Неполный газовый анализ основан на определении количества потребляемого организмом кислорода с последующим расчетом теплопродукции.

Для этой цели используют приборы спирометаболографы, представляющие замкнутую систему, которая состоит из спирометра и поглотителя двуокиси углерода. В соответствии с ритмом дыхания регистрируется спирограмма. Высота наклона кривой соответствует количеству поглощенного кислорода.

Зная объем поглощенного за 1 мин кислорода, усредненный дыхательный коэффициент и соответствующий ему калорический эквивалент кислорода можно рассчитать энергообмен за любой промежуток времени.

Полный газовый анализ основан на определении объема выделяющегося углекислого газа и объем потребленного организмом кислорода с последующим расчетом теплопродукции.

Для оценки интенсивности газообмена при полном газовом анализеиспользуют закрытые и открытые системы.

В приборах закрытых систем предусмотрено вдыхание испытуемым из замкнутого пространства воздуха или кислорода, выдыхаемый воздух направляется в это же пространство.

Наиболее распространенным является открытый способом исследования теплопродукции – метод Дугласа-Холдейна. Преимуществом данного метода является тот факт, что энергозатраты организма могут быть определены во время выполнения любой работы. Суть этого метода заключается в том, что в течение 10—15 мин собирают выдыхаемый воздух в мешок из воздухонепроницаемой ткани (мешок Дугласа), укрепляемый на спине. Обследуемый дышит через загубник, взятый в рот, или резиновую маску, надетую на лицо. В загубнике и маске имеются клапаны, устроенные так, что атмосферный воздух свободно вдыхается, а выдыхает в мешок Дугласа. Когда мешок наполнен, измеряют объем выдохнутого воздуха, в котором определяют количество кислорода и углекислого газа.

Схема определения энергетических затрат методом Дугласа-Холдейна.

1. На первом этапе после выполнения определенной работы определяют количества потребленного О2 и выделенного СО2. Для этого необходимо установить концентрацию этих газов в мешке Дугласа. Зная содержание О2 и СО2 в атмосферном воздухе, можно вычислить, насколько уменьшилось содержание кислорода и увеличилось содержание двуокиси углерода в выдыхаемом воздухе.

2. На основании полученных данных проводиться вычисление дыхательного коэффициента. Дыхательный коэффициент–это отношение объема выделенной СО2.к объему поглощенного О2.

ДК = СО2 (л) / О2 (л)

Дыхательный коэффициент (ДК) различен при окислении белков, жиров и углеводов.

Например, при окислении глюкозы количество молекул образовавшегося СО2 и количество молекул поглощенного О2 равны, поэтому ДК для углеводовравен 1.

При окислении жиров и белков ДК будет ниже единицы. Так, при окислении жиров он равен 0,7, а белков 0,8.

При смешанной пище ДК составляет 0,8—0,9.

При голодании и сахарном диабете в связи со снижением метаболизма глюкозы увеличивается окисление жиров и белков и ДК может снижаться до 0,7.

3. Для каждого вычисленного ДК имеется определенный калорический эквивалент кислорода (КЭК). КЭК –это количество энергии, которое освобождается при полном окислении 1 г питательного вещества (до конечных продуктов) в присутствии 1 л кислорода (таблица).

Таблица

Соотношение дыхательного коэффициента

и калориметрического эквивалента кислорода

КЭК Дыхательный коэффициент
0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,0
кДж 19,619 19,841 20,101 20,356 20,616 20,871 21,173
ккал 4,686 4,739 4,801 4,862 4,924 4,985 5,057

4.Найденный КЭК умножают на количество потребленного кислорода и находят количество энергии необходимое для выполнения определенного вида деятельности.

Основной обмен

Основной обмен– минимальное количество энергии, необходимое для обеспечения нормальной жизнедеятельности в условиях относительного физического и психического покоя. Эта энергия расходуется на процессы клеточного метаболизма, кровообращение, дыхание, выделе



infonko.ru/razdel-i-filosofskaya-osnova.html infonko.ru/razdel-i-harakter-i-sposobi-provedeniya-sorevnovanij.html infonko.ru/razdel-ii-celi-i-zadachi-konkursa.html infonko.ru/razdel-ii-chastnaya-detektivnaya-sisknaya-deyatelnost.html infonko.ru/razdel-ii-deyatelnost-mezhdunarodnih-aviacionnih.html infonko.ru/razdel-ii-dvesti-osnovnih-sekretov-super-zhizni.html infonko.ru/razdel-ii-filosofiya-poznaniya.html infonko.ru/razdel-ii-glavnie-misheni-manipulyatorov-soznaniem.html infonko.ru/razdel-ii-grazhdanskij-i-arbitrazhnij-process.html infonko.ru/razdel-ii-harakteristika-vakcin.html infonko.ru/razdel-iii-bibliya-kak-yavlenie-kulturi.html infonko.ru/razdel-iii-buhgalterskij-uchet-i-analiz.html infonko.ru/razdel-iii-chastnaya-ohrannaya-deyatelnost.html infonko.ru/razdel-iii-duhovnaya-zhizn-obshestva.html infonko.ru/razdel-iii-epoha-prosvesheniya-vremya-preobrazovanij-7-ch.html infonko.ru/razdel-iii-evropejskaya-kultura.html infonko.ru/razdel-iii-filosofskaya-antropologiya.html infonko.ru/razdel-iii-individualno-psihologicheskie-svojstva-i-emocionalno-volevie-osobennosti-lichnosti.html infonko.ru/razdel-iii-kriminalisticheskaya-taktika.html infonko.ru/razdel-iii-material-dlya-uprazhnenij.html