Реферат: Обмен веществ

Обмен веществ

Обменвеществ — основное жизненное свой свойство организма, с прекращением обмена веществ наступает смерть. Обменвеществ включает два взаимосвязанных процесса: усвоение поступающих в организмвеществ — ассимиляцию и их распад — диссимиляцию. В процессе ассимиляцииобразуются сложные органические вещества, идущие на построение клеток организмаи межклеточных структур, а при диссимиляции сложные органические веществараспадаются, превращаясь в более простые. Процесс диссимиляции сопровождаетсявыделением значительного количества энергии, необходимой для жизнедеятельностиорганизма. Конечные продукты распада, не участвующие в дальнейших превращенияхудаляются из организма. Главной особенностью процесса диссимиляции

является то, что при кислородномпроцессе распада большая часть энергии (около55%) запасается в виде АТФ и55%)запасается в виде АТФ и веществ (главным образом в новом синтезе органическихвеществ).

В обмене веществ участвуют белки,жиры, углеводы, вода, минеральные соли и витамины. Все процессы обмена веществвзаимосвязаны. Интенсивность обмена веществ зависит от возраста человека,характера выполняемой работы, климатических и других факторов. Обмен веществрегулируется нервной системой и гуморальными факторами. При заболеваниях происходятразличные изменения в обмене веществ, иногда они являются основными признакамизаболевания. Например, при подагре в крови повышено содержание мочевой кислотыи происходит ее отложение в суставах, сухожилиях и хрящах. Изменения в обменевеществ могут наблюдаться при нарушении деятельности эндокринных желез,недостаточном поступлении в организм витаминов, при поражении некоторых отделовнервной системы, например гипоталамуса.

Белки, поступившие с пищей ворганизм, под воздействием ферментов пищеварительного тракта распадаются доаминокислот, которые всасываются в кровь и разносятся ею по всемуорганизму.  В клетках органов и тканей изних синтезируются белки, свойственные человеку. Не использованная часть белковподвергается распаду и удаляется из организма, а освобождающаяся энергияиспользуется в других реакциях (энергетическая функция белков). Белкинеобходимы не только для построения клеточных структур (строительная функция),но являются составной частью ферментов, гормонов и некоторых других веществ.Белки входят в состав ферментов в качестве катализаторов многих  реакций(каталитическая функция) и антител (защитная функция).

Конечными продуктами распадабелков в организме являются вода, углекислый газ и азотсодержащие вещества(аммиак, мочевая кислота и др.). Продукты распада белков выводятся из организмачерез органы выделения. Белки в организме в запас не откладываются (или почтине откладываются). В здоровом взрослом организме количество поступившего азотаравно количеству выведенного, т.е.  белкараспадается столько же, сколько его поступает (азотистое равновесие). В детскомрастущем организме синтез белков превышает их распад (положительный азотистыйбаланс). При тяжелых заболеваниях и при голодании, а также часто у оченьпожилых людей может наблюдаться отрицательный азотистый баланс: количествовыведенного азота превышает количество введенного. В белках в среднемсодержится 16% азота, т.е. вес белков в 6,25 раза превышает вес имеющегося вних азота (расчет на 100 г белка). Полученное количество азота умножают на 6,25и получают количество белка в граммах. Суточная потребность в белках — всреднем 100-118 г; она зависит от возраста, характера профессии и другихусловий. Длительный недостаток белков вызывает тяжелые нарушения в организме:задержку роста и развития у детей, изменения в ферментативных системахорганизма, в железах внутренней секреции и др. Положительный азотистый баланс увзрослого человека может быть при росте новообразований — росте клеток, несвойственных организму.  Если вовремя обнаружитьэтот процесс, то возможно своевременное лечение.

Сложные углеводы, поступающие ворганизм с пищей, расщепляются в пищеварительном тракте до моносахаридов,которые поступают в кровь, а затем — в печень, где из глюкозы синтезируетсягликоген. По мере надобности он снова превращается в глюкозу, которая иразносится по организму кровью. Содержание глюкозы в крови поддерживается наодном уровне (около 0,1%). Печень регулирует содержание сахара в крови: в нейсодержится около 300 г углеводов в виде гликогена. При поступлениизначительного количества сахара или глюкозы (150-200 г) с пищей уровень сахарав крови повышается (пищевая гипергликемия). Избыток сахара выводится с мочой, т.е. в моче появляется глюкоза — наступаетглюкозурия. При нарушении внутрисекреторной деятельности поджелудочной железынаступает заболевание, носящее название сахарной болезни, или сахарногодиабета. При сахарном диабете уровень сахара в крови повышается и начинаетсяусиленное выделение сахара с мочой (в течение дня может выделиться с мочой до500 г сахара). Гликоген откладывается не только в печени, он можетнакапливаться в мышцах. При необходимости глюкоза поступает в кровь как изгликогена печени, так и из гликогена, содержащегося в мышцах. Глюкоза не толькоструктурный компонент цитоплазмы клеток, но и необходимый компонент их роста(источник энергии), она очень важна для работы нервной системы (гликогеноткладывается и в нервных клетках).  Есликонцентрация сахара в крови понизится до 0,04%, то начинаются судороги, бред,потеря сознания и т.д. — нарушается деятельность центральной нервной системы.Достаточно такому больному дать поесть обычного сахара или ввести в кровьглюкозу, как все нарушения исчезают. Резкое и длительное понижение сахара вкрови — гипогликемия может повлечь более резкие нарушения деятельностиорганизма и привести к смерти. При недостаточном поступлении углеводов с пищейони могут образовываться из белков и жиров.

Углеводы легко распадаются и являются главным источником энергии ворганизме, особенно при физических нагрузках. Суточная потребность человека в углеводах в среднем составляет 450-500г. Центр регуляции содержания сахара в крови находится в продолговатом ипромежуточном (подбугровая область) мозге. Высшие центры находятся в коребольших полушарий. Адреналин — гормон мозгового слоя надпочечников — способствует превращению гликогена в глюкозу и усиливает окислительные процессыв клетках. Его действие противоположно инсулину, который способствуетпроникновению глюкозы в клетки и синтезу гликогена. В регуляции углеводногообмена также принимают участие и другие гормоны: гормоны коры надпочечников,передней доли гипофиза и щитовидной железы.

Жиры, как и углеводы, используютсяорганизмом как источник энергии. При окислении жира выделяется в два с лишним разабольше энергии, чем при окислении такого же количества углеводов и белков: приокислении 1 г жира выделяется 9,3 ккал тепла, 1 г углеводов -4,1 ккал, 1 гбелка — 4,1 ккал.

Образующийся при распаде жировглицерин легко всасывается, а жирные кислоты всасываются только после омыления.В организме человека из глицерина и жирных кислот образуется жир, свойственныйтолько организму человека. Жир входит в состав клеток, а невостребованныеорганизмом количества жира откладываются в запас в виде жировых капель. Жироткладывается преимущественно в подкожной клетчатке, сальнике, вокруг почек,содержится в печени и мышцах. У человека жир составляет 10-20% веса, а приожирении — до 50%. При ожирении нарушаются обменные процессы. Жир синтезируетсяне только из потребленного жира, но и из белков и углеводов. При голодании изжиров образуются углеводы, используемые в качестве источника энергии. Врегуляции жирового обмена большую роль играет центральная нервная система, атакже многие железы внутренней секреции (половые, гипофиз, щитовидная,надпочечники).

Гормональная регуляция белковогообмена еще менее изучена, чем гормональная регуляция обмена липидов.  Поскольку рост состоит в отложении новогобелка в цитоплазме, какую-то роль в этой регуляции играет гипофизарный гормонроста, но механизм его действия известен мало. В регуляции белкового обменаучаствуют также инсулин, половые гормоны и кортизол, выделяемый коройнадпочечников. Весьма важную роль в сохранении жизни организма играет обменлипоидов, или жироподобных веществ, входящих в состав нервной ткани иучаствующих в ее деятельности. По своему строению липоиды близки некоторымгормонам и, по-видимому, являются основой для образования половых гормонов,гормона коры надпочечников и витамина D.

Вода и минеральные соли неявляются источниками энергии и питательными веществами, но их роль чрезвычайноважна. Вода составляет до 65% веса организма, а у детей — до 80%. Без пищи, нопри наличии воды (ее потреблении) человек может обходиться 40-50 дней, а безводы погибает через несколько дней.  Водаи минеральные соли создают внутреннюю среду организма, являясь основной частьюплазмы, лимфы и тканевой жидкости. Растворенные в воде минеральные солиподдерживают постоянное осмотическое давление, необходимое для нормальной жизнедеятельностиклеток организма. Вода в небольшом количестве образуется в организме в ходеокисления питательных веществ, особенно много ее получается при окислении жиров(118 г воды при окислении 100 г жиров). Вода поступает в организм при питье и спищей, выделяется, в основном, почками (1,5 л), частично — с выдыхаемымвоздухом (500 мл) и при испарении с поверхности кожи (500 мл).  Суточная потребность взрослого человека вводе составляет 2-2,5 л, она может колебаться в зависимости от климатическихусловий и условий работы. В жаркую погоду вода потребляется в большомколичестве, равно как и при работе в горячих цехах. Вода является растворителеммногих веществ, в ней протекают все физико-химические реакции организма, онаиграет важную роль в транспорте веществ. Отношение количества потребленной водык количеству выделенной называется водным балансом; важно, чтобы приход водыпокрывал расход, в противном случае в результате потери воды наступаютсерьезные нарушения жизнедеятельности организма.

С пищей в организм вводится около15 химических элементов, часть которых поступает в ничтожно малых количествах.В сутки человеку требуется до 10 г поваренной соли, 1 г калия, 0,3 г магния,1,5 г фосфора, 0,8 г кальция, 0,012 г железа, 0,001 мг меди, 0,0003 г марганцаи 0,00003 г йода. Соли распределены в разных клетках и тканях организманеравномерно. Так, много солей натрия содержится в плазме и межклеточнойжидкости; солей калия в клетках больше, чем в жидких средах организма; костисодержат много кальция и фосфора; гемоглобин — медь и железо, а клеткищитовидной железы — йод. Поскольку минеральные вещества постоянно выводятся изорганизма, они должны быть в равном количестве восполнены с приемом пищи.Отсутствие солей в пищевом рационе может привести к смерти быстрее, чем полноеголодание. Необходимость в поваренной соли обусловлена тем, что ее раствориграет главную роль в поддержании осмотического давления.  Соли кальция необходимы для поддержаниядеятельности сердца: при их отсутствии деятельность сердца замедляется и вскореполностью прекращается. Соотношение солей калия и кальция также важно длянормальной деятельности мышцы сердца. Ионы натрия, калия, кальция и хлораиграют роль в процессах возбуждения и торможения, мышечного сокращения.  Соли, которые необходимы в минимальныхколичествах (микроэлементы), также важны для нормального функционированияорганизма (например, кобальт входит в состав витамина В12; цинк, входит всостав фермента — угольной ангидразы, связывающей углекислый газ крови; фторпредупреждает разрушение зубов и др.).

Рациональное питание должнополностью покрывать потребность человека в энергии и пластических веществах. Всуточный рацион человека, не занимающегося физическим трудом, должно входитьоколо 100 г белка, 90 г жира и 400 г углеводов (около 3 000 ккал);необходимы минеральные соли, витамины и вода. При физической нагрузке растет потребность в энергии и пластическихвеществах, в связи с этим в диете должно увеличиваться содержание не толькожиров и углеводов, но и белков.

Рекомендуется около 50% белков ижиров потреблять в виде продуктов животного происхождения и при увеличениикалорийности пищи сохранять соотношение белков, жиров и углеводов — 1:1:4. Втаком соотношении продукты лучше усваиваются. Одностороннее питание(преобладание или белковой, или углеводной пищи) нецелесообразно, так как ононарушает процессы пищеварения и обмена веществ. Для снижения веса тела следуетснизить прием углеводов.

разных категорий труда

(в килокалориях)

2 800

Люди умственного труда

3 000

Люди, занятые на

механизированных производствах

3 200

Рабочие физического труда

(частичная либо отсутствующая

механизация)

3 700

Лица, выполняющие тяжелую

мышечную работу

Обмен веществ сопровождаетсяобменом энергии — оба процесса взаимосвязаны. Выделенная при диссимиляции энергия расходуется в виде механической (вмышцах), электрической (нервная и другие ткани), химической (синтез новыхвеществ) и других видов энергии. Важно, что все эти виды энергии превращаются втепловую, выделяющуюся в окружающую среду. Интенсивность обмена веществ можноопределить по количеству образовавшегося в организме тепла. В среднеморганизмом человека усваивается около 90% поступивших питательных веществ.Расход энергии в организме поддается учету. При прямой калориметрии количествовыделенной теплоты определяют в специальных камерах, при непрямой калориметриис помощью специальных приборов устанавливают объем вдыхаемого кислорода ивыдыхаемого углекислого газа (газообмен) и высчитывают дыхательный коэффициент(отношение объема выдохнутого углекислого газа к объему поглощенного кислорода- СО2/О2), пользуясь которым по специальным таблицам можно подсчитать расходэнергии.

Основной обмен — количествоэнергии, расходуемое организмом только на поддержание жизни, т.е. на процессы,происходящие при полном покое (работа сердца, сокращение дыхательных мышц,мочеобразование, выделение гормонов и т.д.). Величина основного обмена меняетсяв зависимости от пола, веса, возраста человека и других факторов.  Она колеблется в пределах от 1 000 до2 000 больших калорий в сутки у взрослых мужчин и от 1 000 до1 700 у женщин (в среднем по 24 больших калории на килограмм веса). Прифизических нагрузках помимо основного обмена происходит дополнительная затратаэнергии (рабочий обмен организма).  Общаязатрата энергии, таким образом, складывается из основного и рабочего обменов ипри высоких физических нагрузках может достигать 5 000 и более большихкалорий. Существует прямая зависимость между обменом веществ и теплообразованием:повышение обмена веществ сопровождается усилением теплообразования и, наоборот,при понижении обмена веществ снижается и теплообразование. Теплоотдачаосуществляется через кожу при испарении пота, с выдыхаемым воздухом, с мочой икалом. Регуляция теплоотдачи основана в значительной степени на измененииобъема крови, протекающей через сосуды кожи, и на интенсивности потоотделения.При расширении сосудов кожи и усиленном притоке крови теплоотдача повышается, апри сужении сосудов и уменьшении притока крови — снижается. Процесс теплоотдачии теплообразования регулируется нервной системой — «тепловой центр» расположенв промежуточном отделе мозга.

В организме здорового человекамежду образованием тепла и его отдачей существует равновесие: в окружающуюсреду выделяется столько тепла, сколько его образуется, благодаря чемутемпература тела поддерживается на одном уровне. Средняя температура тела приизмерении в подмышечной впадине составляет 36,5-36,9 oС. Наиболее низкаятемпература отмечается с 4 до 6 часов, наиболее высокая — с 16 до 18 часов.При   заболевании наблюдается повышениетемпературы тела вследствие нарушения теплорегуляции; повышение ее свыше 41 oСявляется угрожающим для организма, так как нарушаются жизненные процессы,протекающие при определенных границах температуры. При высокой температуререзко повышается обмен веществ: усиливается распад собственных белков(отрицательный азотистый баланс), учащаются работа сердца и дыхание, повышаетсякровяное давление и т.п. При интенсивной мышечной работе повышение температурыможет привести к тепловому удару, особенно в условиях высокой температурывоздуха. При длительном охлаждении температура тела по сравнению с нормальнойможет понизиться, т.е. может развивается гипотермия. В условиях жаркого климатаили в горячих цехах главным средством охлаждения тела является потоотделение.Человек в сутки может терять с потом до 9-15 л воды и отдавать5 000-9 000 ккал тепла (1 мл воды отнимает 0,58 ккал). При изменениитемпературы внешней среды рефлекторно изменяется работа желез внутреннейсекреции: щитовидной железы, надпочечников и поджелудочной железы (их гормоныусиливают окислительные процессы). Гипофиз тормозит секрецию гормона щитовиднойжелезы, снижает обмен веществ и снижает температуру тела.