Занятие 26. Обмен веществ. Питание обмен веществ, его этапы и значение для организма
Живые организмы являются открытыми термодинамическими системами, т.к. они находятся в постоянной связи с окружающей средой. Эта связь осуществляется в процессе обмена веществ и энергии. Обмен веществ и энергии – основа процессов жизнедеятельности организма. Он принадлежит к числу важнейших специфических признаков живой материи.
Обмен веществ – это совокупность изменений, которые претерпевают вещества от момента их поступления в пищеварительный тракт, до образования конечных продуктов распада. Обмен веществ включает три этапа: 1) поступление веществ в организм (дыхание и питание), 2) метаболизм (катаболизм и анаболизм), 3) выделение конечных продуктов из организма. Обмен веществ и энергии обеспечивается различными физиологическими и биохимическими процессами. Под физиологическими процессами понимают мотивации питания, передвижение пищи по пищеварительному тракту, ее переваривание, всасывание, транспорт и утилизация мономеров питательных веществ и выделение во внешнюю среду продуктов обмена. Под биохимическими процессами понимают физико-химические превращения поступающих с пищей веществ (с участием ферментов, витаминов, электролитов, кислорода). Процесс обмена веществ подчиняется всеобщему закону сохранения материи: при всех явлениях природы видоизменяется только форма вещества, количество же его остается постоянным. Питательные вещества являются единственным источником энергии для человека. Пластическая роль питательных веществ состоит в том, что из них после сложных химических превращений образуются собственные структурные компоненты клеток и тканей.
В организме человека, в его органах, тканях и клетках идет непрерывный процесс образования сложных веществ из более простых. Одновременно с этим происходит распад, окисление сложных органических веществ до СО2 и Н2О с выделением энергии.
Потребность в питательных веществах варьирует в зависимости от генетической конституции, размеров тела, возраста, пола, состояния эндокринной системы, физической активности, репродуктивной функции и др.
Метаболизм – совокупность физических, химических и физиологических процессов, обеспечивающих получение и доставку к клеткам, органам и тканям энергии из экзо- и эндогенных источников, обеспечение пластических потребностей с целью обновления структур и выведения из организма продуктов метаболизма.
На интенсивность метаболизма влияют: мышечная работа, недавнее употребление пищи, температура окружающей среды, рост, масса и площадь поверхности тела, пол (у мужчин), эмоциональное состояние, возраст (после 30 лет жизни), температура тела (прямо пропорционально), йодсодержащие гормоны щитовидной железы и адреналин.
Промежуточный обмен веществ – совокупность химических превращений питательных веществ с момента поступления их в кровь до начала выделения конечных продуктов жизнедеятельности из организма. Промежуточный обмен состоит из 2 взаимосвязанных процессов: анаболизма (ассимиляции) и катаболизма (диссимиляции).
Анаболизм (пластический обмен) – это ферментативный синтез из простых органических молекул крупномолекулярных клеточных компонентов – полисахаридов, нуклеиновых кислот, белков, липидов – т.е. это совокупность процессов направленных на построение структур организма через синтез сложных органических веществ. Протекает с потреблением энергии.
Основным аккумулятором и переносчиком энергии является АТФ. При освобождении фосфатной группы освобождается энергия. В энергообмене клетки до 15% энергии, заключенной в АТФ, расходуется на поддержание целостности и 50% на ее функциональную готовность и 35% на поддержание трансмембранных градиентов (Na/K - насоса др.), проведения нервного импульса. Энергия расходуется для синтеза белков, секреции мышечных сокращений и др. форм жизнедеятельности. Основным показателем активности анаболических процессов является положительный азотистый баланс. Катаболизм (энергетический обмен) – это ферментативное расщепление в процессе окислительных реакций крупных органических молекул питательных веществ на более простые. Химические превращения пищевых веществ начинаются в пищеварительном тракте. Сложные вещества – белки, жиры и углеводы под действием ферментов пищеварительного тракта расщепляются до более простых: белки – до аминокислот, жиры – до триглицеридов и жирных кислот, углеводы – до моносахаридов, затем они всасываются в кровь и лимфу и переносятся в клетки. Расщепление сложных органических веществ сопровождается высвобождением энергии. В организме взрослого здорового человека реакции анаболизма и катаболизма находятся в состоянии динамического равновесия. Рост, развитие организма, состояние беременности, восстановительные реакции, переедание обычно характеризуются относительным преобладанием анаболических реакций. Физические нагрузки, психоэмоциональные стрессорные реакции, а также старческий возраст, определённые заболевания приводят к преобладанию катаболических реакций. Для нормального функционирования организму необходимы не только питательные вещества, но и витамины, минеральные вещества и вода.