Обмен веществ и энергии

французский ученый К. 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, всутки 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 (A, D, Е и К) является пища животного происхождения (молоко, яйца, мясо, печенье и т.д.). Некоторые витамины синтезируются микро­флорой кишечника (витамин К, Bg). При полном отсутствии витаминов в пище возникают авитаминозы, которые могут сопровождаться различными заболеваниями. В настоящее время мы чаще сталкиваемся (особенно в зимнее время) с гиповитаминозами — недостаточным поступлением витами­нов с пищей. Этот недостаток можно легко устранить при­емом поливитаминов, содержащих весь комплекс витаминов и минеральные добавки.