Пластичний та енергетичний обміни

З моменту виникнення живий організм встановлює обмінні взаємини з зовнішнім середовищем. У нього безперервно надходять поживні речовини і виділяються продукти обміну речовин. Таким чином, тіло людини являє собою відкриту систему, в якій відбувається безперервний рух речовин із зовнішнього середовища в організм і з організму в зовнішнє середовище.

Під обміном речовин розуміють складну ланцюг хімічних і фізичних перетворень речовин в організмі з моменту їх надходження із зовнішнього середовища і кінчаючи видаленням продуктів розпаду. Енергетичне»паливо», необхідне для життєдіяльності, тварини і людина отримують разом з їжею і киснем повітря. Енергія витягується головним чином з вуглеводів, жирів і білків. З травного тракту ці речовини потрапляють у кров і лімфу у вигляді амінокислот, глюкози, жирних кислот. Далі ці речовини надходять в тканини і клітини організму людини. Частина речовин використовується для побудови специфічних для даного організму молекул білків, жирів і вуглеводів, для обмінних процесів в тканинах і органах, з іншої частини надійшли в організм речовин в результаті розпаду великих хімічних молекул на більш дрібні і прості виділяється енергія. Ця енергія витрачається на реакції біологічного синтезу, клітинного ділення, м’язового скорочення і т. д. Одночасно в організмі людини з дрібних молекул синтезуються більш великі специфічні для даної клітини структури.

Таким чином, обмін речовин являє собою сукупність двох протилежних типів реакцій: анаболічних і катаболічних. Анаболічні реакції – це реакції синтезу нових молекул. Протікають вони з поглинанням енергії, забезпечуючи сталість хімічного складу клітин і тканин організму. Сукупність цих реакцій носить назву пластичного обміну.

Катаболічні реакції – це реакції розпаду великих молекул на більш дрібні, прості. При розщепленні високомолекулярних сполук виділяється енергія. Тому сукупність реакцій, які забезпечують організм енергією, називають енергетичним обміном.

Обидва види обміну нерозривно пов’язані і являють собою невіддільні один від одного процеси. Реакції пластичного та енергетичного обміну відбуваються за обов’язкової участі ферментів і регулюються нервовою та ендокринною системами.

Для збереження маси тіла, росту і відшкодування енерговитрат організму необхідні органічні речовини (білки, вуглеводи, жири, вітаміни) і неорганічні речовини (мінеральні солі, вода і кисень). Їх кількість повинна відповідати стану організму і умов його існування. За період, рівний середньої тривалості життя людини, їм споживається приблизно 1,3 т жирів, 2,5 т білків, 12,5 т вуглеводів і 75 т води. Організм постійно очищається від кінцевих продуктів обміну, що утворюються при розщепленні речовин, що досягається роботою органів виділення.

Обмін білків. Білки займають найважливіше місце серед органічних елементів клітини. На їх частку припадає понад 50 % сухої маси клітини. У живому організмі постійно відбувається синтез і розпад білків. Синтез білків здійснюється за участю амінокислот, постійним джерелом яких є білки їжі.

У травному тракті білки розпадаються до амінокислот. Амінокислоти всмоктуються в кров. Пройшовши через судини і клітини печінки, вони доставляються в клітини тканин органів, де знову синтезуються білки, але вже специфічні для даної клітини, для даного органу. Так, в м’язових клітинах і волокнах синтезуються білки актин і міозин, а в клітинах молочної залози – казеїн і т. д. З 20 входять до складу білків амінокислот 10 синтезуються в організмі, а 10 не синтезуються (незамінні амінокислоти). Без незамінних амінокислот порушується синтез білків, зупиняється ріст, зменшується маса тіла. Життя і нормальний стан організму неможливі при відсутності в їжі хоча б однієї з незамінних амінокислот.

Для людини важливо надходження з їжею повноцінних білків. Тільки з них в організмі можуть синтезуватися свої специфічні білки. Особливо велике значення повноцінні білки мають для зростаючого організму, тому що в ньому у великій кількості створюються нові клітки.

Важлива не тільки біологічна цінність що поступають з їжею білків, але і їх кількість. При недостатній кількості білків нормальне зростання організму припиняється або затримується. До повноцінних білків відносять переважно білки тваринного походження. Особливо велику цінність для організму представляють білки м’яса, риби, яєць, молока та інших продуктів харчування. Неповноцінні білки переважно рослинного походження. Їжа людини повинна містити таку кількість білків, щоб повністю задовольняти всі потреби організму. Кількість білка, необхідне організму, різна для людей різного віку, статі та професій. Добова потреба в білках у дітей від 4 до 7 років – близько 70 г, після 7 років – 80 г, у дорослих людей – 118 м. Якщо людина займається важкою фізичною працею, то норма білка в їжі має бути збільшена до 130 – 140 г на добу. Білки в організмі не відкладаються в запас.

Якщо в організм надходить більше білків, ніж потрібно, надлишок піддається розпаду. При зменшенні кількості білків в споживаної їжі розпад їх зменшується. Таким чином організм підтримує свою хімічну рівновагу. При нестачі білкових речовин у їжі (наприклад, при голодуванні) організм витрачає білок власних тканин.

Обмін вуглеводів. Вуглеводи також відіграють важливу роль в організмі. Вони – основне джерело енергії. Вуглеводи надходять в організм людини головним чином у вигляді полісахаридів, дисахаридів, крохмалю. Особливо багата вуглеводами рослинна їжа: хліб, крупи, овочі, фрукти. Розщеплюючись під дією рослинних ферментів до простих Сахаров і глюкози, вуглеводи всмоктуються в кров. Рівень глюкози в крові в нормі 4,6 – 6,7 ммоль1л. Особливо чутливі до зниження рівня цукру в крові нервові клітини.

Глюкоза, що надійшла в кров з кишечника, транспортується в печінку, де з неї синтезується глікоген – резервний запас вуглеводів. Кількість глікогену в клітинах печінки у дорослої людини може досягати 150 – 200 р. Глікоген відкладається також і в м’язах. При нестачі вуглеводів у їжі глікоген розщеплюється і глюкоза в міру потреби надходить в клітини тканин, де вона використовується як джерело енергії. У клітинах здійснюється подальше перетворення вуглеводів. Кінцеві продукти розпаду вуглеводів – вода і вуглекислий газ. При вживанні з їжею великої кількості звичайного цукру (до 150 – 200 г) вміст глюкози в крові різко зростає. Це явище називають харчової (аліментарної) гіперглікемією. У цьому випадку надлишок цукру виводиться з організму з сечею. Підвищену концентрацію цукру в сечі називають глюкозурією. Значне пониження рівня глюкози в крові – гіпоглікемія може викликати нервові розлади (втрату свідомості, судоми) і навіть призвести до смерті. Добова потреба в різних вуглеводах у дитини 4 – 7 років дорівнює 287 г, у підлітків 14 – 17 років – 470 г, у дорослого – 500 м.

Обмін жирів. Жири, як і вуглеводи, є енергетичним матеріалом і використовуються як джерело енергії. Відомо, що при розщепленні 1 г жиру утворюється в два з гаком рази більше енергії, ніж при окисленні такої ж кількості білків або вуглеводів. Надійшов з їжею жир в травному тракті розщеплюється до гліцерину і жирних кислот. Потрапивши в кишкові ворсинки, гліцерин і жирні кислоти знову з’єднуються один з одним. утворюючи нові, властиві даному організму жири. Велика частина новоутворених жирів надходить у лімфу, менша – безпосередньо в кров і розноситься до всіх органів і тканин. Багато жирів надходить безпосередньо в жирову тканину, яка має значення жирового депо для організму. Жири містяться в підшкірній клітковині. навколо деяких внутрішніх органів (наприклад, нирок). Вони входять до складу клітин (цитоплазми, ядра, клітинних мембран). З жирами в організм надходять розчинні в них вітаміни (A, D, Е та ін), що мають для людини життєво важливе значення. Добова потреба в жирах для дорослої людини 100 г, для дітей 8 – 13 років – 38 м.

Посилання на основну публікацію