Тема 6.

Обмін речовин і енергії. Фізіологічні і гігієнічні основи харчування дитини

Лекція 13.

ОБМІН РЕЧОВИН І ЕНЕРГІЇ В ОРГАНІЗМІ ЛЮДИНИ.

План

1. Обмін речовин як основна умова життя.

2. Обмін білків.

3. Обмін жирів.

4. Обмін вуглеводів.

5. Водний і мінеральний обмін.

Основні поняття: обмін речовин і енергії, метаболізм, анаболізм, асиміляція, катаболізм, дисиміляція, азотистий баланс, цукровий діабет, гангрена.

1. Обмін речовин як основна умова життя

В організмі людини, в органах, тканинах, клітинах іде безперерв­ний процес утворення складних речовин із простіших. Одночасно з цим відбувається розпад, окиснення складних органічних речовин, які вхо­дять до складу клітин організму (схема 5).

Складний біологічний процес, пов'язаний з надходженням у організм із навколишнього середовища поживних речовин і кисню, перетворен­ням їх у клітинах організму, засвоєнням та виділенням з клітин організ­му кінцевих продуктів розпаду, називається обміном речовин, або метаболізмом. При цьому відбу­вається безперервне перетворення енергії: потенціальна енергія склад­них органічних сполук, що надійшли з їжею, перетворюється на теплову, механічну та електричну. В організмі вивільняється переважно теплова енергія, яка витрачається на підтримання температури тіла, виконання роботи, відтворення структурних елементів і життєдіяльності клітин, процесів, пов'язаних з ростом і розвитком організму

Схема 5. Етапи обміну речовин

Речовини зовнішнього середовища через органи дихання і трав­лення проникають у кров і доносяться нею до клітин всіх органів. У клітинах ці речовини засвоюються. В процесі засвоєння відбувається синтез складних органічних сполук. Сукупність хімічних процесів у жи­вому організмі, у результаті яких синтезуються складні органічні рече­нні їй з простих з накопиченням енергії називають анаболізмом, або асиміляцією. Тобто з простих молекул — про­дую ш розкладання білків, жирів і вуглеводів, що надійшли до організму і їжею у клітинах за наявності кисню, води та ферментів синтезуються складні сполуки, з яких побудовані тканини й органи людського організму. До анаболічних процесів належить біологічний синтез білків, жирів, вуглеводів, нуклеїнових кислот.

Енергія, необхідна для синтезу, а також для діяльності органів, звільняється в організмі під час розпаду складних органічних сполук, з яких складаються клітини. Сукупність ферментативних реакцій в живому організмі, у результаті яких відбувається розпад органічних речовин на простіші сполуки із вивільненням значної кількості енергії, потрібної для життя організму називають катаболізмом , або дисиміляцією. Розпад складних органічних сполук відбувається в мітохондріях з вивільненням значної кількості енергії (у виг­ляді АТФ). Енергія АТФ витрачається на скорочення скелетних м'язів, серця, підтримання сталої температури тіла тощо, тобто на забезпе­чення різних функцій людського організму. Під час катаболізму утво­рюються непотрібні або навіть шкідливі речовини, які мають бути ви­далені з організму. Вуглекислий газ і незначна частка води виводиться під час видиху через легені, проміжні продукти перетворення білків, жирів і вуглеводів, зайві мінеральні солі та вода — за допомогою нирок із сечею, через шкіру — із потом, з кишечнику з калом.

У ростучому дитячому організмі обмін речовин відбувається інтенсивніше, ніж у дорослому організмі. Анаболізм у дітей переважає над катаболізмом, тобто щодня речовин в організмі більше, ніж відбувається їх руйнування, в результаті чого дитина росте. З припиненням росту процеси анаболізму і катаболізму врівноважуються: в організмі, як правило, утворюється стільки ж речовин, скільки їх руйнується.

Взаємозв'язок процесів анаболізму (асиміляції) та катаболізму (дисиміляції) показано на схемі 6. Таким чином, анаболізм і катаболізм це дві сторони одного процесу — обміну речовин і енергії, що Є ОСНОВОЮ життя. Доки людина жива, ці процеси перебігають в її організмі 6езпе­рервно й паралельно. Обмін речовин та енергії в орі анізмі сприяє постій ному оновленню всіх структур без істотних ЗМІН ІІОІ о складу

2. Обмін білків

Білки — це високомолекулярні сполуки, що мають у своєму складі до 20 амінокислот, а ті, в свою чергу, утворені атомами карбону, гідрогену, сульфуру, нітрогену, оксигену. Білки входять до складу цитоплазми, мембранних структур клітини, гемоглобіну, плазми крові, багатьох гормонів, імунних тіл, підтримують сталість водно-сольового середо вища організму. Ферменти, які обов'язково беруть участь у всіх етапах обміну речовин — білки. Білки м'язів забезпечують їхнє скорочення.

Білки, які споживаються з їжею, в органах травлення розщеплю­ються на амінокислоти. Останні всмоктуються в кров і розносяться по всіх органах і тканинах, де з них під виливом ферментів синтезуються нові білки, властиві організму. Ця їх роль має назву пластичної. Плас­тичне значення білка полягає в поповненні й новоутворенні різних структурних компонентів клітини. Як джерело енергії не мають вели­кою значення: при окисненні 1 г білка в організмі вивільняється 17,2 кДж енергії. Новоутворення білка і розпад його в організмі відбувається без­перервно, однак синтез білків з амінокислот особливо інтенсивно відбувається у дітей, забезпечуючи їхній ріст. Амінокислоти, не використані для синтезу білка, розпадаються із звільненням енергії, при цьому утворюється аміак (сечовина), вуглекислий газ і вода. Останні виводяться в складі сечі і поту, а також через органи дихання.

На відміну від жирів і вуглеводів, білки не відкладаються в організмі про запас, тому повинні постійно надходити до організму з харчовими продуктами. Добова потреба білка становить 76-120 г. Вона залежить під виду роботи і зумовлених ним енергетичних затрат, віку, статі, функ­ціонального стану організму. Харчові білки тваринного та рослинного походження мають різний набір амінокислот, тому можливість їх вико­ристання для синтетичних потреб організму неоднакова. Більшість білків рослинного походження не мають тих або інших амінокислот або ма­ють їх у дуже малих кількостях і тому називаються біологічно непов­ноцінними білками. Оскільки деякі амінокислоти в організмі не синте­зуються (лейцин, ізолейцин, лізин, метіонін, триптофан, фенілаланін тощо), їх називають незамінними амінокислотами¹, вони мають надходити із їжею. Це, як правило, продукти тваринного походження — м'ясо, риба, курячі яйця, молочні продукти. Якщо вони з їжею не надходять, то синтез білків може різко порушитись. Внаслідок чого може виникнути дистрофія організму, порушення його росту, недокрів'я, ураження нервової системи, слабшає імунна система тощо.

Про нормальний перебіг білкового обміну судять за азотистим балансом. Азотистий баланс – співвідношення кількості азоту (нітроген), який надійшов протягом доби і їжею, і азоту, виведеного за добу із організму з сечею, калом і потом в результаті розпаду білка. У до­рослої людини звичайно зберігається азотиста рівновага — кількість введеного азоту з їжею і виведеного з продуктами виділення дорівню­ють одне одному. Коли азоту з їжею надходить в організм більше, ніж його виводиться із організму, тоді говорять про помітніший азотистий баланс. Такий баланс спостерігається у дітей у зв'язку із збільшен­ням маси тіла під час росту, при посиленому спорі іншому тренуванні, під час вагітності жінки. Негативний баланс характеризується тим, що кількість введеного азоту менша виведеного. Він може бути при білковому голодуванні, тяжких хворобах.

Діти мають споживати оптимальну кількість білка з набором усіх необхідних амінокислот, при цьому важливо, щоб співвідношення кількості білків, жирів і вуглеводів у їжі дитини було 1:1:3 (у деяких інфор­маційних джерелах — 1:1:4), за таких умов азот максимально затриму­ється в організмі. Добова потреба дітей у білках на 1 кг ваги тіла: 1-4 років — 3-3,5 г, 4-1 років — 2,5 г, після 7 років — близько 2 г.

3. Обмін жирів

Жири харчових продуктів розщеплюються в шлунку й кишечнику на гліцерин і жирні кислоти. При проходженні через клітини ворсинок тонкої кишки з гліцерину і жирних кислот знову синтезується жир, але вже специфічний для організму. Він надходить в лімфу і по лімфатичній грудній протоці — в кров. З кров'ю жир доноситься до всіх органів і тканин. Надлишок жиру відкладається у вигляді запасного в підшкірній клітковині, сальниках, навколо внутрішніх органів, які мають значення жирового депо організму. Підшкірний жир перешкоджає посиленій віддачі тепла, а принирковий жир охороняє нирку від ударів тощо.

Жири використовуються як пластичний матеріал: вони є обов'яз­ковою складовою частішою клітинних мембран, цитоплазми, ядро. Жири потрібні дня утворення в організмі антитіл, вони входять і до складу вітамінів. Крім того, жири захищають травний тракт дитини від пошкод­жені. грубою їжею, ноші необхідні для формування калових мас. З ка­лом виводиться 5 – 10% не використаних організмом лишків жиру.

Запасний жир мобілізується організмом при голодуванні і використовується як джерело енергії, при розпаді 1 г жиру в організмі вивіль­няється енергії у два рази більше (39 кДж), ніж при розпаді такої ж кількості білків або вуглеводів. У цьому разі жир окиснюється до кінцевих продуктів розпаду вуглекислого газу і води. Частина запасного жиру може надходити в кров, розщеплюватись ферментами на гліцерин і жирні кислоти і доносить кров'ю до печінки, де гліцерин перетворюється у вуглевод — глікоген (що свідчить про тісний зв'язок між вировим і вуглеводним обміном).

Жир в організмі може утворюватися з вуглеводів і білків. Якщо, наприклад, повністю виключити жир із їжі, він все ж таки утворюється і м значній кількості може відкладатися в організмі. Але, незважаючи на цс, жир повинен бути обов'язковою складовою частиною їжі дитини. Нестача жирів у їжі веде до порушення діяльності центральної нервової системи і органів розмноження, знижує стійкість до різних захворювань. Дітям дошкільного і шкільного віку треба давати — 2-2,5 г жиру на 1 кг маси тіла. Добова потреба дорослої людини в жирах становить 1,3 1,5 г на 1 кг маси тіла. Важливо забезпечити не тільки кількість, але і якість жирів. Діти повинні споживати як тваринні (вершкове масло, вер­шки, молоко, сало), так і рослинні (соняшникова, кукурудзяна, оливкова олії) жири. З жирами в організм надходять розчинні в них вітаміни (вітамін А, D, Е тощо), які мають для людини життєво важливе значення.

Важливе значення для дитячого організму мають жироподібні ре­човини — ліпіди (фосфоліпіди і стероїди). Фосфоліпіди входять до складу нервової тканини. Із них утворюється ацетилхолін – основний передавач (медіатор) нервового збудження. Із стероїдів утворюються гормони коркового шару надниркових залоз, статеві гормони, вітамін Д.

Всмоктування жирів у дітей відбувається інтенсивніше, ніж у дорослих. При грудному вигодовуванні засвоюється до 90% жирів молока, мри штучному — 85-90%, у старших дітей жири засвоюються на 95 97%.

Для кращого використання жиру в їжі дітей повинно бути досить, також вуглеводів, бо при дефіциті вуглеводів в їжі відбувається неповне окиснення жирів і у крові накопичуються кислі продукти обміну.