§ 1. Обмін білків, жирів, вуглеводів, води і мінеральних солей

Асиміляція і дисиміляція. Між організмом і навколишнім середовищем безперервно відбувається обмін речовин і енергії. Речовини зовнішнього середовища через органи дихання і травлення проникають у кров і доносять­ся нею до клітин всіх органів. В клітинах ці речовини засвоюються. В процесі засвоєння, або асиміляції, відбувається синтез складних органіч­них сполук. Енергія, необхідна для синтезу, а також для діяльності органів, звільняється в організмі під час розпаду, тобто дисиміляції, складних органічних сполук, з яких складаються клітини. Звільнення енергії під час дисиміляції можливе завдяки перетворенню складних, багатих хімічною енергією речовин на простіші. В процесі дисиміляції утворюється багато отруйних речовин, які окислюються і, як кінцеві продукти обміну, виво­дяться з організму.

Таким чином, асиміляція і дисиміляція взаємно зв’язані. Це дві сторони одного процесу — обміну речовин і енергії, що є основою життя. Всі біоло­гічні явища (живлення, дихання, кровообіг, виділення, ріст, розмноження) зв’язані з обміном речовин. В ростучому дитячому організмі обмін речовин відбувається інтенсивніше, ніж у дорослому організмі. Асиміляція в дітей переважає над дисиміляцією, тобто щодня речовин в організмі синтезується більше, ніж їх руйнується. В результаті цього дитина росте. З припиненням росту процеси асиміляції і дисиміляції зрівноважуються: в організмі, як правило, утворюється стільки ж речовин, скільки їх руйнується.

Основними поживними речовинами, що беруть участь у обміні речовин, є білки, жири і вуглеводи. Немалу роль в обміні речовин відіграє обмін води і мінеральних солей.

Обмін білків. Білок їжі використовується в організмі дитини головним чином як пластичний матеріал для побудови живої речовини, чим забезпечується ріст організму, і для синтезу ферментів, гормонів та інших речовин, необхідних для його життєдіяльності. 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 впливом фер­ментів синтезуються нові білки, властиві людському організмові. В кож­ному органі і тканині синтезуються специфічні білки, тобто різні в різних органах і тканинах. Особливо великий синтез білків у періоді росту — в дитячому і юнацькому віці. Під старість синтез білків зменшується.

На відміну від жирів і вуглеводів білки не відкладаються в організмі про запас. Амінокислоти, не використані для синтезу білка, розпадаються із звільненням енергії. При цьому від амінокислоти в печінці відщеплюєть­ся аміногрупа NН₂ (дезамінування), з якої утворюється аміак. Останній тут же синтезується в сечовину і виводиться з організму в складі сечі і поту. Безазотний залишок амінокислоти перетворюється в глюкозу.

Білки їжі не можна замінити ніякими іншими поживними речовинами, бо синтез білків в організмі можливий лише з амінокислот.

Кінцевими продуктами розпаду білків є сечовина, гіпурова кислота, креатинін, холін та інші продукти. Рівень білкового обміну визначають за величиною азотного балансу, тобто за кількістю азоту, засвоєного орга­нізмом і виведеного з нього. Засвоєння азоту визначають з його різниці в спожитій їжі і в калі, а виведення — за кількістю в сечі.

Для дитячого організму, який росте, властивий позитивний азотний баланс, тобто засвоюється організмом білків більше, ніж руйнується. При голодуванні або захворюванні, яке супроводжується великим розпадом білків, азотний баланс стає негативним У дорослому здоровому організмі при звичайних умовах харчування кількість азоту, що вводиться в організм і виводиться з нього, однакова, тобто має місце азотна рівновага. Це зумовлено тим, що білки не відкладаються в організмі в запас.

Найменшу кількість споживаного білка, при якій ще зберігається азотна рівновага, називають білковим мінімумом. Для дорослої людини білковий мінімум 70—80 г на добу. Кількість білка, яка цілком забезпечує ріст і життєдіяльність організму, називається білковим оптимумом. Він дорівнює для дорослої людини при легкій роботі 70—100 г білка на добу, а при важкій — до 130 г.

Для забезпечення нормального росту діти потребують білкового опти­муму, а не мінімуму. При недостачі білків затримується ріст дитини, роз­вивається недокрів’я, порушується перетравлювання вуглеводів та ін. Проте і надмірна кількість білка шкідлива: порушується травлення, по­гіршується апетит, а при одночасній недостачі в їжі овочів і фруктів — носіїв лужних радикалів —• порушується і лужно-кислотна рівновага в організмі.

Для забезпечення синтезу специфічного для даного організму білка необхідне надходження всіх або найбільш важливих амінокислот. Із 20 амінокислот, що входять до складу білків їжі, абсолютно необхідні десять: валін, лейцин, аргінін, гістидин, ізолейцин, лізин, метіонін, треонін, фенілаланін, триптофан. Вони називаються незамінними, а білки, які міс­тять в собі всі ці амінокислоти, називаються повноцінними. Білки ж, в складі яких немає всіх незамінних амінокислот, дістали назву неповноцін­них. Проте повноцінний білок можна замінити двома або кількома неповно­цінними білками, які, доповнюючи один одного, дають в сумі всі необхідні амінокислоти. Продукти тваринного походження багатші на повноцінні білки, ніж продукти рослинного походження.

Для побудови дитячого організму потрібні повноцінні білки. У груд­ному віці діти одержують 100% білків тваринного походження, в дошкіль­ному — 70% і в шкільному — не менше 50%. Абсолютна потреба в білках з віком збільшується, а відносна дещо зменшується.

Добова потреба дітей в білках на 1 кг ваги тіла: 1—4 років — 3—3,5 г, 4—7 років — 2,5 г, після 7 років — близько 2 г. В період статевого дозрі­вання кількість білків повинна бути збільшена.

Отже, залежно від віку і ваги діти 1—4 років повинні одержувати 40—50 г білка на добу, 4—7 років — біля 60 г, 7—11 років — 75—80 г, 11—14 років —95—100 г.

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 не такий, а вже специфічний для даного організму. Він надходить в лімфу і по лімфатичній грудній протоці — в кров. З кров’ю жир доноситься до всіх органів і тканин.

В організмі дитини він використовується головним чином як джерело енергії і лише частина жиру — як пластичний матеріал: він є обов’язковою складовою частиною протоплазми, ядра і оболонки. Жири потрібні також для утворення в організмі антитіл, вони входять і до складу вітамінів. Крім того, жири захищають травний тракт дитини від пошкодження грубою їжею, вони необхідні для формування калу. З калом виводиться 5—10% не використаних організмом лишків жиру. В ранньому дитинстві і в молод­ших школярів в кишечнику всмоктується 95—97% харчових жирів. Лишок жиру, що надійшов в організм, після покриття всіх потреб, відкладається як жировий запас у підшкірній клітковині, сальнику, навколо нирок, а та­кож у деяких інших органах. Запасний жир мобілізується організмом при голодуванні і використовується як джерело енергії. В цьому разі жир окис­люється до кінцевих продуктів розпаду — вуглекислого газу і води. Части­на запасного жиру може надходити в кров, розщеплюватись ферментами на гліцерин і жирні кислоти і доноситись кров’ю до печінки, де гліцерин перетворюється у вуглевод — глікоген. Таким чином, між жировим і вуг­леводним обміном існує тісний зв’язок.

Жир в організмі може утворюватись з вуглеводів і білків. Якщо, на­приклад, повністю виключити жир із їжі, він все ж таки утворюється і в значній кількості може відкладатись в організмі. Але, незважаючи на це, жир повинен бути обов’язковою складовою частиною їжі дитини. Дітям до 6-місячного віку треба давати 6—7 г жиру на 1 кг ваги; з 6 місяців, до 4 років — 3,5—4 г на 1 кг ваги, дітям дошкільного і шкільного віку - 2—2,5 г на 1 кг ваги. Важливо забезпечити не тільки кількість, але і якість жирів. Діти повинні споживати як тваринні, так і рослинні жири. В складі харчових жирів повинні бути вітаміни. Зайвина жирів шкідлива і для дітей, і для дорослих.

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

Обмін вуглеводів. Вуглеводи — основне джерело енергії. В організм вони надходять у вигляді складних полісахаридів (крохмаль), дисахаридів і моносахаридів. Вуглеводи легко перетравлюються і добре засвоюються дитячим організмом (на 98—99%). В органах травлення під впливом фер­ментів вуглеводи їжі розщеплюються до глюкози, яка всмоктується в кров. Натощак у грудних дітей міститься у крові 0,07—0,09% цукру, у старших— 0,08—0,1% і в 12—14 років— 0,09—0,12%, тобто досягає норми дорослої людини.

У підтриманні постійної кількості цукру в крові основну роль віді­грає печінка. Зайвий цукор, що надійшов в організм, затримується в пе­чінці, і під дією ферменту підшлункової залози — інсуліну перетворюється в глікоген, який відкладається в печінці (і частково в м’язах та інших тка­нинах) в запас. Кількість цукру в крові зменшується при м’язовій роботі та при недостатньому надходженні його в організм. В цих випадках гліко­ген печінки під впливом гормону надниркових залоз — адреналіну пере­творюється в глюкозу, яка надходить у кров. При недостатньому надхо­дженні вуглеводів з їжею вони утворюються в організмі з жирів і білків. Таким чином, підтримання постійного вмісту глюкози в крові у великій мірі залежить від нормальної внутрішньосекреторної діяльності підшлун­кової і надниркових залоз. При гіпофункції підшлункової залози (коли зменшується виділення нею інсуліну) настає захворювання, відоме під назвою цукрової хвороби, або діабету. При цій хворобі печінка втрачає здатність синтезувати глікоген, вміст цукру в крові підвищується і по­чинається посилене виділення його з сечею.

Вуглеводи, на відміну від жирів і білків, легко розщеплюються, і тому вони швидко мобілізуються організмом при великих затратах енергії (при м’язовій роботі, при емоціях, болю, страху, гніву і т. д.). Вуглеводи є ос­новним джерелом енергії м’язів. Глюкоза входить до складу цитоплазми клітин, і, отже, необхідна при утворенні нових клітин, особливо в період росту. Вона необхідна для нормального функціонування нервової системи. При зменшенні вмісту глюкози в крові до 0,04% настають судороги, марення, втрата свідомості, зниження температури тіла, слабкість і стомлення м’я­зів і т. д. Досить такому хворому ввести в кров глюкозу або дати поїсти цукру, як усі порушення зникають.

У дітей шкільного віку 50—60% всіх калорій звільняється при роз­щепленні вуглеводів, а кількість споживаних вуглеводів коливається від 8—9 до 12—15 г на 1 кг ваги на добу. Потребу дитячого організму в вуглеводах слід покривати за рахунок овочів, фруктів, каш, компотів, киселів тощо.

Обмін води. Наскільки важлива вода для людського організму видно вже з того, що в тілі дорослої людини води приблизно 65% ваги, а в дітей — до 80% і більше, залежно від віку. В організмі новонародженої дитини води 84%. В різних органах і тканинах вміст води не однаковий: в кістках дорослої людини 22%, у м’язах —76%, у сірій речовині мозку —86%, у плазмі крові — 92% і т. д. Без їжі, але при вживанні води, людина може жити до 40—50 днів, а без води помре за кілька днів.

Вміст води в крові підтримується на постійному рівні, а в тканинах збільшується або зменшується залежно від надходження води в організм та її втрат. Дитина втрачає значну кількість води з сечею, через легені. Ці втрати повинні компенсуватись щоденним введенням в організм води.

Необхідну кількість води організм одержує з їжею і різними напоями. Крім того, частина води утворюється в самому організмі при окисленні поживних речовин. При окисленні 100 г жиру утворюється води 107 г ; 100 білків - 41 г ; 100 вуглеводів - 55 г.

У кишечнику дітей вода всмоктується значно швидше, ніж у дорослих. У дитячому, організмі вода легко перерозподіляється між кров’ю і тканинами. Недостача води викликає в дітей різкі порушення обміну речовин. Ріст дитини залежить від кількості води, яка за­безпечує інтенсивний обмін речовин. У хлопчиків потреба у воді більша, ніж у дівчаток.

Обмін мінеральних речовин. У тілі лю­дини є різні мінеральні солі, до складу яких входять: натрій, калій, кальцій, магній, за­лізо, сірка, фосфор, хлор, йод та інші еле­менти.

У мішаній їжі тваринного і рослинного походження є достатня кількість мінеральних солей, крім кухонної солі, яку добавляють в їжу. Інших мінеральних речовин може не вистачати лише в тих випад­ках, коли людина споживає який-небудь одноманітний продукт. Найчас­тіше буває одноманітна їжа у дітей.

Мінеральні речовини в організмі становлять близько 4,5% ваги тіла (⁵/₆ в загальної їх кількості входить до складу кісток). Мінеральні солі за­безпечують нормальні функції організму. Вони підтримують осмотичний тиск в крові і тканинах, сприяють збереженню цитоплазмою колоїдного стану, впливають на збудливість тканин (іони калію і кальцію), беруть участь у зв’язуванні газів кров’ю і необхідні для її зсідання і т. д.

У ростучому дитячому організмі переважно затримуються іони натрію, калію, кальцію, фосфору, хлору, сірки. Особливе значення для росту ди­тини має кальцій: він потрібний для побудови і росту кісткової і зубної тканин, підтримання тонусу нервової системи, іони кальцію необхідні для зсідання крові. Добова потреба в кальції у грудних дітей 0,15—0,18 г.

3 віком потреба дітей в кальції зростає. Дітям шкільного віку потрібно не менше 1 г кальцію на добу. Підвищена потреба в кальції на першому році життя і в період статевого дозрівання.

Для ростучого організму дуже велике значення має також фосфор, який входить до складу кісток, бере участь у ферментативних процесах, секреції залоз, діяльності нервової системи, забезпеченні сталості активної реакції крові. В добовому раціоні дітей шкільного віку повинно бути 1,5—4 г фосфору. На кальцій і фосфор багаті молоко, сир, горох, квасоля, вів­сяна крупа, шоколад та інші продукти.

Залізо потрібне для кровотворення, бо воно входить до складу гемо­глобіну і бере участь в окислювальних процесах. Дитині шкільного віку на добу потрібно 15—ЗО мг заліза. Джерелом заліза є рослинна їжа, м’ясо і яєчний жовток.

Натрій потрібний для дихання (газообміну), травлення, діяльності нервової системи. Він надходить в організм у складі їжі та з кухонною сіллю. Добова потреба школярів в натрії 4—5 г, в калії 2—3 г. Для росту­чого організму особливо велике значення має співвідношення іонів натрію, калію, кальцію та ін., яке змінюється в різні вікові періоди. Кухонної солі діти повинні споживати не менше 0,5 г на 1 кг ваги.

Крім кальцію, фосфору, заліза, натрію та ін. які потрібні в порівняно великих кількостях і тому називаються макроелементами, дітям потрібні ще дуже незначні кількості (тисячні частки грама) марганцю, кобальту, міді, цинку, брому, йоду та ін., які називаються мікроелементами. Вони необхідні для синтезу гормонів, ферментів, обміну речовин, кровотворення, дихання та ін.

Марганець необхідний для росту кісток, кобальт — для кровотворення, мідь — для кровотворення і внутрішньотканинного дихання, цинк, сірка — для синтезу гормона підшлункової залози, бром — для синтезу гормона гіпофіза, йод — для синтезу гормона щитовидної залози.