ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ - это совокупность физических и химических превращений веществ в живом организме с момента поступления их в пищеварительный тракт и кончая моментом выделения их из организма, обеспечивающих его жизнедеятельность во взаимосвязи с окружающей средой. Он включает процессы ассимиляции и диссимиляции.

ЗНАЧЕНИЕ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ ДЛЯ ОРГАНИЗМА.

На обмене веществ и энергии основывается жизнедеятельность всех живых организмов и, конечно же, человека. Организм может осуществлять свою жизнедеятельность лишь при постоянном притоке энергии, источниками которой, в свою очередь, выступают питательные вещества.

АНАБОЛИЗМ (АССИМИЛЯЦИЯ) - это процессы синтеза сложных химических веществ из простых молекул. В процессе анаболизма образуются нуклеиновые кислоты, белки и другие макромолекулы организма. Эта сторона обмена включает и реакции распада питательных веществ при пищеварении, так как они обеспечивают поступление в клетки строительного материала и энергии, необходимых для процессов анаболизма. Анаболические реакции протекают с использованием химической энергии в виде АТФ или НАДН2. КАТАБОЛИЗМ (ДИССИМИЛЯЦИЯ) - это процессы распада сложных веществ в клетках организма до более простых или до образования низкомолекулярных конечных продуктов распада (CO2, H2O, NH3 и др.) и выведения их из организма. Катаболические реакции сопровождаются выделением свободной энергии, которая заключена в сложных молекулах органических веществ. Часть этой энергии превращается в химическую форму энергии (АТФ, НАДН2 и др.) и запасается в клетках организма. Большая часть энергии рассеивается в виде тепла.

1. Пластическая роль питательных веществ в том, что они необходимы для построения всех структурных элементов клеток и восстановления распавшихся в организме веществ.

2. Энергетическая роль питательных веществ в том, что при расщеплении их (белков, жиров, углеводов) выделяется энергия, необходимая для обеспечения функций организма.

Обмен углеводов

Углеводы (сахара) служат основным источником энергии (1 г выделяет 4,1 ккал или 17,2 кДж) в организме. В организм углеводы поступают в основном с растительной пищей (хлеб, овощи и фрукты, крупы). Суточная потребность взрослого человека в углеводах составляет около 500 г. Однако, эта величина зависит от энергетических потребностей организма, и может существенно меняться. Сложные углеводы пищи (крахмал, сахароза) под действием ферментов слюнных желёз и поджелудочной железы превращаются в моносахариды (глюкозу, фруктозу, галактозу, маннозу) и всасываются в тонком кишечнике в кровь. Большую часть из них составляет глюкоза. Остальные моносахариды в печени также превращаются в глюкозу, которая таким образом является основным углеводом крови (концентрации в крови остальных моносахаридов незначительны). Кроме энергетической функции углеводы также выполняют пластическую функцию – входят в состав клеточных структур. Конечные продукты распада углеводов – углекислый газ и вода.

Регуляция уровня глюкозы в крови

Особенностью регуляции углеводного обмена является необходимость поддержания уровня глюкозы в крови на постоянном уровне. Избыток углеводов тормозит распад жиров и приводит к переходу на преимущественное использование углеводов как основного источника энергии, недостаток же углеводов – на использование жиров. При повышении уровня глюкозы в крови усиливается образование гликогена печени, при понижении – наоборот, происходит его расщепление до глюкозы. Пониженная концентрация глюкозы в крови также усиливает её образование из белков и жиров.

В регуляции углеводного обмена принимают участие гормоны гипофиза, поджелудочной железы и надпочечников. СТГ гипофиза тормозит транспорт глюкозы в клетки (особенно мышц и печени). Инсулин усиливает транспорт глюкозы в клетки, способствует депонированию её избытка в виде гликогена; глюкагон – стимулирует распад гликогена печени. Также наряду с глюкокортикоидами глюкагон активизирует образование глюкозы из белков и жиров. Адреналин способствует быстрому, но кратковременному способу поступления глюкозы в кровь – из гликогена печени и мышц, что необходимо в условиях острого стресса.

Содержание глюкозы в крови и запасы гликогена регулируются также ЦНС. В случае снижения концентрации глюкозы в крови активизируется центр голода и запускается пищевое поведение; активируется симпатическая нервная система, что способствует расщеплению гликогена и выделению из надпочечников адреналина.

Обмен жиров

Функции жиров в организме:

Защитная - защита организма от переохлаждения, а органы и ткани от повреждения (травм).

Пластическая (жиры являются обязательной составной частью протоплазмы, ядра и мембран клеток).

Энергетическая - по энергетической ценности жиры значительно превосходят все другие пищевые вещества, при окислении 1 г жиров освобождается около 9,3 ккал.  

В пищеварительном канале жиры пищи, как уже отмечалось выше, под воздействием ферментов поджелудочного и кишечного сока (при участии желчи) расщепляются на глицерин и жирные кислоты, последние подвергаются омылению. Во время процесса всасывания в слизистой оболочке тонкой кишки глицерин и жирные кислоты вновь превращаются в специфический для человека жир, который поступает в лимфу. Вместе с лимфой он попадает в кровь и разносится по всему организму. Если в пищевом рационе будет преобладать какой-нибудь один жир с ограниченным, а не разнообразным, составом жирных кислот, то в клетках тонкой кишки синтезируется жир, по своему составу сходный с жиром пищи. В организме жиры и жироподобные вещества используются в качестве пластического материала на построение различных клеточных структур (оболочки клеток, митохондрии и др.). В регуляции липидного обмена значительную роль играют нервная система, а также ряд желёз внутренней секреции (гипофиз, щитовидная железа, надпочечники, гонады). Регуляция обмена липидов направлена (как и в случае углеводов) на изменение путей их превращения (расходования и депонирования, перехода на преимущественное использование липидов или углеводов, взаимных превращениях энергетических субстратов) в зависимости от текущего состояния организма и его потребностей. Мобилизацию жирных кислот из жировой ткани (липолиз) стимулируют адреналин, глюкокортикоиды, СТГ, а также тиреоидные гормоны (в результате повышения интенсивности обменных процессов). Тормозит липолиз только инсулин, способствуя, таким образом, депонированию энергии в виде липидов.