Обмін речовин і енергії

У 1881 р. лікар М.І. Лунін провів цікавий дослід. Одна група мишей отримува­ла штучну суміш із складових частин молока - води, цукру, жиру, білка і солей, а друга група - натуральне молоко. Незабаром вся група мишей, що знаходилась на штучному харчуванні, загинула, а та, що отримувала молоко, продовжувала нормально рости. В результаті цих експериментів М.І. Лунін прийшов до виснов­ку, що в їжі, крім білків, жирів, вуглеводів і солей містяться якісь речовини, які необхідні для збереження життя. Цими речовинами виявилися вітаміни. Вони не мають суттєвого енергетичного і пластичного значення, однак, становлячи складову частину молекули ферментів, помірно впливають на фізіологічний стан організму.

Джерелом вітамінів є харчові продукти рослинного і тваринного походжен­ня. Деякі вітаміни синтезуються мікрофлорою кишечника. За розчинністю віта­міни поділяються на дві групи: водорозчинні (вітаміни групи В, вітамін С, віта­мін Р) і жиророзчинні (вітаміни А, Д, Е, К).

При відсутності в їжі вітамінів розвиваються захворювання, які отримали назву авітамінозів. При недостатньому надходженні вітамінів в організм розви­вається гіповітаміноз - захворювання, що має легший перебіг, ніж авітаміноз. Гіповітаміноз окремого вітаміну проявляється властивими лише йому симптомами.

Авітамінози і гіповітамінози можуть виникати і при достатньому спожи­ванні організмом вітамінів з їжею, але при поганому їх всмоктуванні, тобто при захворюваннях шлунково-кишкового тракту.

Потреба у вітамінах підвищується під час росту у дітей, у вагітних жінок, у спортсменів при інтенсивних навантаженнях, у хворих, що приймають тривалий час антибіотики.

При надмірному надходженні вітамінів в організм може розвинутися хворобли­вий стан - гіпервітаміноз. Гіпервітамінози не менш небезпечні, ніж авітамінози.

Вітамін С (аскорбінова кислота) бере участь в окисно-відновних проце­сах, укріплює судинну стінку, підвищує антитоксичну функцію печінки, забезпе­чує опірність організму до інфекцій. Добова доза вітаміну С становить 50-100 мг. Вітамін С у великій кількості знаходиться в лимонах, перці, капусті, чорній смородині, цибулі, шипшині, картоплі і ін. При термічній обробці продуктів вітамін С руйнується. Авітаміноз призводить до розвитку такого захворювання, як цинга. При цьому зазнають змін стінки кровоносних судин, з'являється кровото­чивість ясен,крововиливи.

Гіповітаміноз вітаміну С частіше спостерігається у весняний період.

Вітамін Р (біофлавоноїди). Лікування цинги лише вітаміном С достат­нього ефекту не дає. При споживанні натуральних соків хворий швидко одужує. Виявилося, що у фруктах і овочах, крім аскорбінової кислоти, міститься вітамін Р, відсутність якого в раціоні також призводить до кровоточивості.

Таким чином, цинга виникає не лише при відсутності в їжі вітаміну С, але і вітаміну Р. Вітамін Р укріплює разом з вітаміном С судинну стінку, зменшує проникність капілярів. Добова доза вітаміну Р становить 50 мг. Вітамін Р міститься у чорній смородині, шипшині, горобині, гречці, чайному листку, вишнях.

Вітамін В, (тіамін) відіграє велику роль в обміні вуглеводів, білків, жирів. Він бере участь у проведенні нервового збудження, впливає на діяльність цент­ральної нервової системи, зокрема кори головного мозку. Вітамін В, підвищує рухову і секреторну активність шлунково-кишкового тракту. Добова потреба дорослої людини вітаміну В, становить 1,4-2,4 мг.

Вітаміном В, багаті зернові і бобові культури, яловича печінка, серце. Віта­мін В₁ при термічній обробці продуктів зберігається, однак температура 120 °С призводить до повного його руйнування.

При авітамінозі В₁ виникає хвороба бері-бері, проявами якої є порушення рухів аж до паралічів, ураження нервів, розлади діяльності серця і шлунково-кишкового тракту.

Деякі хворобливі симптоми (втома, судома кінцівок, головний біль) спостері­гаються при гіповітамінозі вітаміну В_г Усі ці явища зникають після приймання вітаміну В_г

Вітамін В₂ (рибофлавін) входить до складу клітин і бере участь у клітинно­му диханні. Він впливає на ріст і розвиток плода і дитини. Добова доза вітаміну В., становить 2-3 мг. Ним багаті зернові і бобові культури, печінка, серце, молоко, яйця, шпинат, цвітна капуста. Рибофлавін руйнується під дією сонячних променів і в лужному середовищі.

Гіповітаміноз вітаміну В₂ призводить до затримки росту і зниження ваги. Виникає характерна клінічна картина: поперечні тріщини на блідих губах, біля кутів рота ці тріщини вкриті кірочками; язик при цьому має зернистий вигляд і по краях залишаються сліди від зубів. Шкіра лиця червоніє, капіляри розширю­ються. Волосся знебарвлюється і випадає. Вітамін В₆ (пІридоксин) бере участь в обміні і синтезі амінокислот, змен­шує накопичення холестерину в стінках артерій, забезпечує використання заліза в організмі, впливає на кровотворення.

У людини вітамін В₍. синтезується кишковими бактеріями, але, незалежно від цього, його в організм повинно щодобово надходити 1,5-3 мг.

Вітамін В₆ міститься в печінці, яєчному жовтку, яловичому м'ясі, бобових і зернових рослинах, дріжджах.

При авітамінозі вітаміну В₆ розвивається анемія (малокрів'я), можуть спосте­рігатися судомні скорочення м'язів.

Вітамін В₁₂ (ціанкобаламін) ще називають зовнішнім фактором Кастла. Цей вітамін всмоктується, з'єднавшись з білком шлункового соку (внутрішнім фактором Кастла). При порушенні цього процесу розвивається анемія, затриму­ється утворення еритроцитів і тромбоцитів.

Багатими на вітамін В_[2є печінка тварин, особливо теляча, печінка риб, яєчний жовток, сир, молоко. Цей вітамін синтезується мікрофлорою кишечника. Добова потреба вітаміну В,₂ становить 2 мкг.

Вітамін РР (нікотинова кислота) бере участь у клітинному диханні, нормалізує секреторну і моторну функції шлунково-кишкового тракту, впливає на обмін речовин. Під впливом нікотинової кислоти підсилюються процеси гальмування в корі головного мозку.

Нікотиновою кислотою багаті висівки, зернові і бобові рослини, печінка тварин, арахіс, дріжджі.

Вітамін РР відкладається в організмі про запас, однак при захворюваннях печінки цього не відбувається.

Добова потреба нікотинової кислоти становить 15 мг.

За відсутності вітаміну РР розвивається захворювання, що має назву пелагри, характерними ознаками якої є дерматит (запалення шкіри), діарея (пронос) і де­менція (недоумство).

Вітамін А (ретинол) має специфічний вплив на функції зору і розмножен­ня. Він забезпечує нормальний фізичний розвиток і ріст. Якщо з їжі видалити вітамін А, то ріст тварин гальмується. Додавання в їжу невеликої кількості коров'ячого масла, що містить вітамін А, відновлює ріст. Ретинол бере участь у синтезі гормонів кори надниркових і статевих залоз. При авітамінозі А може спостерігатися порушення зору в сутінках, яке називається курячою сліпотою. Відсутність ретинолу може бути причиною ушкодження рогівки ока: ксеро-фтальмії (сухість ока) і кератомаляції (помутніння й утворення більма - полуди).

Вітамін А утворюється в організмі з каротину - жовтого рослинного пігменту. Цей процес відбувається в печінці. Однак 1/3 добової потреби вітаміну А людина повинна отримувати у вигляді готового вітаміну. Добова доза становить 1,5 мг (5000 МО). Вітамін А міститься у тваринних жирах, особливо у рибному, у вершковому маслі, яєчному жовтку, молоці. Каротину багато в овочах та фруктах, що мають жовтий колір: абрикоси, морква, диня, банани.

Вітамін Д(кальцифероли) регулює обмін кальцію і фосфору. Цей вітамін важливий для нормального розвитку дитини.

За відсутності вітаміну Д в ранньому дитячому віці виникає рахіт. У таких дітей порушується процес кісткоутворення внаслідок зменшення вмісту солей каль­цію і фосфору. Кістки (особливо кінцівок) стають м'якими і під вагою тіла викрив­ляються, набуваючи форми літери О чи X. На ребрах з'являються потовщення -вервиця, грудна клітка змінює форму.

Доведено, що вітамін Д утворюється з неактивної речовини ергостерину, який знаходиться в шкірі, під впливом ультрафіолетових променів. Цим поясню­ється позитивний вплив літнього сонця на дітей.

Джерелом вітаміну Д є риб'ячий жир, печінка тріски, яєчні жовтки. Його добова доза становить 2,5 мкг (100 МО).

Вітамін Е (токофероли) бере участь в окисно-відновних процесах, обміні білків, укріпленні судинної стінки, біохімічних процесах при м'язовому скороченні.

Цей вітамін широко розповсюджений у природі. Він міститься в яєчному жовтку, печінці, зародках пшениці, неочищених рослинних маслах, зелених лист­ках овочів, бананах, яблуках.

За відсутності в їжі вітаміну Е слабне статева функція, неможливе розмно­ження. Спостереження над щурами показали, що хоч запліднення відбувається і настає вагітність, але вона швидко переривається і закінчується викиднем.

Добова потреба вітаміну Е становить 12 мг.

Вітамін К (філохінони) сприяє нормальному згортанню крові. Добова доза вітаміну становить 0,3 мг. Багаті вітаміном К шпинат, салат, капуста, помідори, морква. Крім цього, він синтезується мікрофлорою кишечника.

Авітаміноз вітаміну К призводить до зниження здатності крові згортатися. Процес згортання крові порушується внаслідок зменшення протромбіну в крові. А протромбін в організмі утворюється тільки за наявності вітаміну К.

 

Лекція

Обмін речовин і енергії

 

План:

1. Фізіологічне значення обміну речовин і енергії.

2. Обмін білків та його регуляція.

3. Обмін вуглеводів

4. Обмін ліпідів та його регуляція.

5. Обмін води і мінеральних речовин та його регуляція.

6. Вітаміни.

7. Обмін енергії.

8. Основний обмін та методи його визначення.

9. Продуктивний обмін.

10. Регуляція обміну енергії.

11. Теплообмін і регуляція температури тіла.

12. Хімічна терморегуляція.

13. Фізична терморегуляція

 

Обміном речовин і енергії називають сукупність хімічних і фізичних перетворень, що відбуваються в живому організмі і забезпечують його життєдіяльність у взаємозв'язку з зовнішнім середовищем. Суть обміну речовин (метаболізму) полягає в надходженні в організм із зовнішнього середовища різноманітних речовин, засвоєнні їх і використанні в процесі життєдіяльності і виділенні утворених кінцевих продуктів обміну, у зовнішнє середовище.

Обмін речовин є специфічною властивістю живих організмів. Ф. Енгельс писав, що найважливішим моментом життя є постійний обмін речовини організмів із навколишнім середовищем, причому припинення цього обміну призводить до розпаду білків і життя припиняється. Після зупинки серця і дихання – клінічної смерті, через 5 - 6 хв наступає біологічна смерть.

Обмін речовин являє собою єдність двох протилежних процесів - асиміляції і дисиміляції. Обмін речовин можна визначити як сукупність усіх хімічних процесів, пов'язаних із перетворенням поживних речовин, отримуваних організмом із зовнішнього середовища, у складні структурні елементи цитоплазми.

Асиміляцією або анаболізмом називається процес утворення живої матерії, синтез живої протоплазми, тобто засвоєння речовин, що надходять в організм із зовнішнього середовища, утворення з більш простих речовин складних хімічних сполук, властивих даному живому організму.

Дисиміляцією називається руйнація, розпад вхідних до складу протоплазми речовин, зокрема білкових сполук з утворенням енергії.

Асиміляція і дисиміляція протікають в організмі безупинно й одночасно. Обидва процеси нерозривно пов'язані один з одним, - як асиміляція не може відбуватися без енергії, що утвориться при дисиміляції. Так і дисиміляція для свого забезпечення потребує органічних молекул із достатнім запасом енергії.

Обмін речовин складається з трьох етапів:

1) надходження різноманітних органічних і неорганічних речовин в організм;

2) їхньої зміни в організмі,

3) виведення продуктів розпаду.

З речовин, що надійшли ззовні з кормом, організм будує своє тіло, а також утворює необхідні для життя біологічні активні речовини (ферменти, гормони і т.д.). У цьому - пластична роль корму. Корм є і джерелом енергії для живого організму - у цьому енергетична роль корму. Частина речовини корму відкладається про запас (вуглеводи, жири), і використовується при недостачі поживних речовин.

Корм складається з кормових продуктів. До кормових продуктів відносяться, наприклад, сіно, овес, макуха, молоко, і т. ін. У них поживними речовинами є далеко не все, що входить до їхнього складу, а тільки частка і не однаковою мірою.

До поживних речовин відносяться тільки певні хімічні речовини, що маються в кормових продуктах і визначають їхню біологічну цінність, наприклад, білки, жири, вуглеводи, мінеральні солі, вітаміни. Поживні речовини - білки, жири і вуглеводи після їхнього перетравлення в органах травлення, а також мінеральної солі, і вода всмоктуються в кров, транспортуються в клітини тіла, у котрих і відбуваються складні біохімічні і фізіологічні процеси. Це і є внутрішня сторона обміну речовин - проміжний обмін. Надходження корму ззовні і виділення в зовнішнє середовище продуктів обміну речовин ми можемо розглядати як зовнішню сторону обміну.

Обмін речовин і енергії - це два прояви єдиного процесу. Для полегшення вивчення цього єдиного процесу їх розглядають окремо, але при цьому ніколи не можна забувати про їхню єдність і взаємозв'язок.