1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Біологія
  3. Обмін речовин. Пластичний та енергетичний обмін

Обмін речовин. Пластичний та енергетичний обмін

Обмін речовин. Пластичний та енергетичний обмін – дві сторони єдиного процесу обміну речовин. Вітаміни та їх значення для організму

Обмін речовин полягає в надходженні в організм із зовнішнього середовища різних речовин, засвоєнні і зміні цих речовин і у виділенні утворилися продуктів розпаду. При всіх цих процесах спостерігається безліч хімічних, механічних, термічних і електричних явищ, безперервно відбувається перетворення енергії: потенційна енергія складних органічних сполук при їх розщепленні звільняється і перетворюється на теплову, механічну, електричну енергію. Переважно в організмі звільняється теплова та механічна енергія. Електричної енергії звільняється дуже мало, але ця енергія має найважливіше значення для функціонування нервової і м’язової систем. За рахунок звільняється енергії підтримується певна постійна температура тіла у теплокровних тварин і відбувається зовнішня робота. Звільнення енергії необхідно також для підтримки структур клітин і для синтезу складних органічних сполук. Обмін речовин і перетворення енергії невіддільні одне від одного. Процеси обміну речовин і енергії в живому організмі протікають згідно єдиному закону – закону збереження матерії та енергії. У живому організмі матерія і енергія не створюються і не зникають, відбувається лише їх зміну, поглинання і виділення.

Обмін речовин в організмі складається з процесів асиміляції (побудови речовин) і дисиміляції (розпаду речовин). У процесі асиміляції (або пластичного обміну) утворюються складні органічні речовини, які входять до складу різних структур організму. У процесі дисиміляції (або енергетичного обміну) відбуваються розпад складних органічних речовин, перетворення їх на більш прості. При цьому виділяється енергія, необхідна для нормальної життєдіяльності організму. Обмін речовин в організмі – це єдиний процес: обмін однієї речовини пов’язаний з обміном інших речовин. Так, наприклад, білки в процесі обміну речовин можуть перетворюватися в жири і вуглеводи, а жири – у вуглеводи.

Вода – найбільш поширене речовина в організмі. Доросла людина складається з води приблизно на 65%, а людський ембріон містить близько 90% води. В добу організм людини втрачає близько 2,0-2,5 л води. Стільки ж він отримує в сумі з питвом і їжею. Вода і розчинені в ній мінеральні солі всмоктуються по всьому шлунково-кишковому тракту, але найбільше через ворсинки тонкого кишечника. Зневоднення організму призводить до швидкої загибелі, і без води людина може жити до 5-6 днів, тоді як без їжі він може обходитися більше місяця. Вода – це те середовище, в якій в організмі проходять всі хімічні реакції. Вона є транспортним засобом і переносить розчини речовин (плазма крові, лімфа, міжклітинна рідина). Вода необхідна для підтримки постійної температури тіла. Вона видаляється з організму через нирки (близько 1 л на добу), шкіру (до 0,8 л на добу), у вигляді пари через легені (0,5 л на добу), з калом.

Набір мінеральних солей, необхідних організму людини, дуже різноманітний. У добу ми повинні отримувати з їжею і питвом не менше 5-8 г натрію, стільки ж хлору, 3-5 г калію, по 1 г кальцію і фосфору, близько 0,5 г магнію. Перераховані речовини називають макроелементами, оскільки їх кількість в організмі обчислюється десятками і сотнями грамів. Функції макроелементів досить численні. Так, іони натрію, калію і хлору є основними іонами міжклітинної середовища і цитоплазми, а фосфати кальцію і магнію входять до складу кісток. Калій, натрій, кальцій і хлор необхідні для нормальної роботи нервової і м’язової систем, кальцій є одним з факторів згортання крові, фосфор входить до складу нуклеїнових кислот і т.д. Крім макроелементів нам необхідні мікроелементи – речовини, добова потреба в яких обчислюється миллиграммами, але в їх відсутність нормальна життєдіяльність організму неможлива. До мікроелементів відносять залізо, мідь, йод, цинк, фтор і ряд інших елементів (всього близько 30). Всі вони входять до складу ферментів і транспортних білків (наприклад, гемоглобіну) або є структурними складовими молекул небілкової природи (наприклад, йод – молекул тироксину, фтор – емалі зубів).

Органічні речовини, необхідні організму, поділяються на замінні (клітини можуть синтезувати їх самостійно) і незамінні (їх можна отримати тільки з їжею). Наявність в їжі незамінних органічних сполук є обов’язковою умовою нормального перебігу пластичного обміну.

Білки надходять в організм з їжею, в травному каналі під впливом ферментів розщеплюються до амінокислот, які в тонкому кишечнику всмоктуються в кров. Потім в клітинах з амінокислот синтезуються власні білки, властиві даному організму. Однак частина амінокислот піддається розпаду, при цьому виділяється енергія (при розпаді 1 г білка виділяється 4,1 ккал, або 17,6 кДж енергії). Кінцеві продукти розпаду білків – вода, вуглекислий газ, аміак, сечовина і деякі інші. Аміак (у вигляді сульфату амонію) і сечовина виводяться з організму через сечовидільну систему. Якщо функції нирок порушені, то ці азотисті речовини будуть накопичуватися в крові і отруювати організм. Білки в організмі не відкладаються, «білкових депо» в організмі немає. У дорослих людей синтез і розпад білків врівноважені, а в дитячому віці переважає синтез.

Функції білків в організмі різноманітні: пластична (у складі клітин приблизно 50% білків), регуляторна (багато гормони – білки), ферментативна (ферменти – це біологічні каталізатори білкової природи, вони значно збільшують швидкість біохімічних реакцій), енергетична (білки являють собою енергетичний резерв в організмі, який використовується при нестачі вуглеводів і жирів), транспортна (наприклад, білок гемоглобін транспортує кисень), сократительная (білки актин і міозин в м’язової тканини).

Білки є полімерами, що складаються в основному з 20 різних мономерів – амінокислот. Амінокислоти поділяються на замінні і незамінні. До замінимим відносяться гліцин, серії та ін. Проте 10 (у новонароджених – 12) амінокислот в наших клітинах не синтезуються і обов’язково повинні бути присутніми в їжі. Частина з них зустрічається практично в будь-яких білках, але частина – вельми дефіцитна. Найбільш часто в харчових білках виявляється недолік лізину, триптофану і метіоніну. Проте деякі харчові білки в достатній кількості містять всі необхідні людині амінокислоти. Такі білки, що представляють найбільшу харчову цінність, є білками тваринного походження – молочними, яєчними, м’ясними, рибними. Білки рослинного походження містять істотно менше незамінних амінокислот. Це стосується насамперед до білків злаків. Білки бобових (особливо сої) і горіхів займають проміжне положення між тваринами білками і білками злаків. Мінімальну харчову цінність представляють білки, які містяться в грибах.

Підраховано, що за добу в нашому тілі розпадається близько 400 г білків. При цьому дві третини утворилися амінокислот не виводиться з організму, а використовується знову. Решта амінокислоти, окислюючись, утворюють воду, вуглекислий газ і аміак. У клітинах печінки аміак перетворюється на сечовину, виведену в складі сечі. Добова потреба людини в білках становить приблизно 100-118 г, з них не менше половини – тваринного походження.

Вуглеводи є головним джерелом енергії в організмі. Глюкоза особливо необхідна для нормальної роботи мозку. Вміст глюкози в крові підтримується на постійному рівні (0,12%). Зниження її вмісту в плазмі крові до 0,05% призводить до швидкої втрати свідомості, судом і загибелі людини. В організм вуглеводи потрапляють у вигляді полісахаридів (насамперед крохмалю), дисахаридів (сахарози) або моносахаридів. Всмоктуються вони у вигляді моносахаридів в ворсинки тонкого кишечника і далі потрапляють в кров. При великій кількості вуглеводів в їжі їх надлишок перетворюється в печінці і м’язах в глікоген, відкладаючись про запас. Всього в організмі людини може відкладатися до 400 г глікогену. Розщеплення 1 г глюкози до вуглекислого газу і води супроводжується виділенням 17,6 кДж. Виходячи з середніх енерговитрат, дорослій людині необхідно одержувати з їжею 400-500 г глюкози на добу. Крім енергетичної вуглеводи виконують також пластичну функцію, входячи, наприклад, до складу нуклеїнових кислот.

Значення жирів для організму полягає в тому, що вони є одним з найважливіших джерел енергії (при розпаді 1 г жиру виділяється 9,3 ккал, або 38,9 кДж енергії). Крім того, жири виконують в організмі захисну, амортизаційну, пластичну функції, є джерелом води, так як при окислюванні жиру утворюється багато води (кінцеві продукти розпаду жирів – СО2 і Н2О). Значна частина енергетичних потреб печінки, м’язів, нирок (але не мозку) покривається за рахунок окислення жирів. В організм людини жири надходять як з тваринною, так і з рослинною їжею. Розпадаючись під дією ферментів на гліцерин і жирні кислоти, жири вже в клітинах кишкового епітелію знову відновлюють свою структуру і потім переносяться в лімфатичні судини. Незамінним компонентом жирів є жирні кислоти, що містять ненасичені ОС зв’язку (по 2 і більше; лінолева кислота, арахідонова кислота та ін.). Ці сполуки присутні в жирах рослинного походження і необхідні для побудови клітинних мембран, визначаючи їх плинність, проникність, активність вбудованих в мембрани ферментів і ін. Потреба в жирах становить у середньому 80-100 г на добу (з них не менше третини повинні бути рослинними) . Надлишок жиру відкладається в підшкірній жировій клітковині, причому можуть утворюватися жирові депо, що покривають витрати енергії протягом багатьох діб.

Обмін речовин неможливий без участі вітамінів. Вітаміни – органічні речовини, життєво необхідні для існування організму людини. Вітаміни або зовсім не виробляються в людському організмі, або виробляються в недостатніх кількостях. Оскільки найчастіше вітаміни є небелковой частиною молекул ферментів (коферментами) і визначають інтенсивність безлічі фізіологічних процесів в організмі людини, то необхідно їх постійне надходження в організм. Винятки до деякої міри складають вітаміни Вп і А, здатні в невеликих кількостях накопичуватися в печінці. Крім того, деякі вітаміни (В1, В2, К, Е) синтезуються бактеріями, що мешкають в товстому кишечнику, звідки і всмоктуються в кров людини. При нестачі вітамінів в їжі або захворюваннях шлунково-кишкового тракту надходження вітамінів в кров зменшується і виникають захворювання, що мають загальну назву гіповітамінозів. При повній відсутності якого-небудь вітаміну виникає більш важкий розлад, що отримало назву авітамінозу. Вітаміни поділяються на водорозчинні та жиророзчинні. Водорозчинні вітаміни засвоюються у водному розчині, а при їх надлишку в організмі легко виводяться із сечею.

Жиророзчинні вітаміни засвоюються разом з жирами, тому порушення травлення і всмоктування жирів супроводжується нестачею ряду вітамінів (A, D, К). Значне збільшення вмісту жиророзчинних вітамінів в їжі може викликати ряд порушень обміну речовин, так як ці вітаміни погано виводяться з організму. В даний час налічується не менше двох десятків речовин, що відносяться до вітамінів.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Коротко про рослини