Обмен веществ и энергетический обмен

2010 10 07 170624 Обмен веществ и энергетический обмен
В процессе пищеварения все питательные вещества, используемые организмом человека, разлагаются на составные части, которые всасываются (абсорбируются) стенками кишечника и перерабатываются организмом.





Питательные вещества необходимы организму для протекания следующих четырех основополагающих процессов:
роста (увеличения количества и объема клеток), т.е. увеличения собственного вещества тела;
энергоснабжения для поддержания жизнеспособности клеток (любая биологическая активность клетки зависит от наличия энергии);
энергообразования, для выполнения физических и психических функций организма;
замены отмерших клеток и использованных организмом веществ.

Все сложные, многообразные вещества организма человека состоят из трех основных и ряда микроэлементов. Никого не удивит, если рассказывать о строителе, построившем множество различных зданий из камня, извести, дерева, используя при этом сталь и стекло. Организм же не просто использует эти материалы, а и приспосабливает их для жизнедеятельности, энергообразования и строительства всего сооружения.
Тремя основными питательными элементами организма являются:
углеводы (основные вещества, представляющие собой химические соединения углерода, кислорода и водорода);
белки (дополнительно содержат азот, серу и атомы других элементов);
жиры (состоят из глицерина и жирных кислот).
Углеводы являются источником энергии всех вышеупомянутых жизненных процессов. Они, как правило, составляют основу ежедневного рациона питания (исключением являются лишь строгие нормы диеты). Из продуктов питания ими являются мука, крахмал, тростниковый (свекловичный) сахар, молочный сахар, гликоген (форма накопления сахара в крови) мяса и субпродуктов, фруктовый сахар и мн.др. Даже целлюлоза оболочки или опорных тканей растений состоит из молекул сахара. Однако она не усваивается организмом человека под влиянием действующих в его кишечнике энзимов (образуются так называемые пищевых шлаки).
Все углеводы состоят из простых сахаров, например, виноградного (глюкоза), фруктового (фруктоза), молочного (галактоза), древесного ( ксилоза).
Из одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы возникает молекула тростникового сахара. Используемый в пище сахар, состоящий из двух частей с различным строением, в процессе пищеварения расщепляется и всасывается в виде глюкозы и фруктозы. Из двух молекул глюкозы образуется солодовый сахар (мальтоза). Входящий в состав молока молочный сахар образуется из одной молекулы глюкозы и одной молекулы галактозы. Гораздо большее количество молекул имеют крахмал (от 300 до 15000 молекул глюкозы), целлюлоза (от 2000 до 20000 молекул глюкозы), гликоген (от 5000 до 500000 молекул глюкозы). Ферменты пищеварительного тракта как бы разрушают цепочки молекулярных образований, т.к. ни крахмал, ни гликоген, ни даже двумолекулярные разновидности Сахаров (дисахариды) целиком не всасываются стенками кишечника. Несложный опыт показывает: если в течение нескольких минут тщательно разжевывать несладкий хлеб, можно ощутить появление сладковатого привкуса, т.к. крахмал (мука) при помощи ферментов слюны распадается на молекулы сахара. Накапливаясь в организме, углеводы могут превращаться в жиры. Этим объясняется переход сладкого торта из организма человека в жировые отложения. Жиры служат аккумулятором энергии (а также теплозащитой и амортизатором между органами — жиры, входящие в структуру тканей и клеток) и ее непосредственным источником при длительных нагрузках. Углеводы сгорают наподобие газа: быстро, с моментальным выделением энергии. Жиры же напротив можно сравнить с пламенем горения угля или кокса, которые горят медленнее, однако длительнее и интенсивнее. Один грамм жира при сгорании дает энергии в два раза больше, чем углеводы или белки. Не продолжительные нагрузки ни в коем случае не уменьшают жировую прослойку.
Белки (протеины) являются основными составными частями живого вещества организма человека (и животных). Они состоят из цепочек аминокислот, азотосодержащих соединений различного состава. В природе известно свыше ста различных аминокислот. Лишь двадцать три из них входят в состав белков. Белки организма человека состоят из 20 аминокислот, причем их количество и последовательность в структуре белка определяют свойства соответствующих протеинов.
Несмотря на относительно ограниченное количество составных частей возможны биллионы различных комбинаций — многие возможности белковых веществ еще далеко не исчерпаны. Если в рационе питания отсутствуют определенные аминокислоты, например, при соблюдении строгой диеты или хроническом недоедании, то невозможно образование соответствующих белков. Следствием этого являются нарушение роста, снижение работоспособности, аномалии в развитии, многочисленные заболевания. Длительное однообразное питание (строгих вегетарианцев, однообразное питание пожилых людей) может привести к недостатку аминокислот. Особое внимание следует обратить на поступление в организм белков при прохождении всех курсов лечения усиленной диетой, направленной на снижение показателей веса. Если снижение веса происходит слишком быстро, то в организме сокращается количество белковых веществ, которые используются в этом случае для образования энергии. Образование энергии из глюкозы (виноградный сахар) может происходить в клетке двумя путями. Молекула сахара под воздействием ферментов может расщепляться без участия кислорода («брожение»).
При этом из одной молекулы сахара образуется молекула молочной кислоты и 200 кдж (47 ккал) энергии. Такой процесс энергообразования происходит в тканях при недостатке кислорода. Возникающая молочная кислота перед ее последующим распадом приводит к местному переокислению ткани. Это явление хорошо известно каждому нетренированному человеку как утомление мышц, сопровождающееся болью, т.к. при неожиданной чрезмерной нагрузке на мышцы ощущается недостаток необходимого поступления кислорода. Мышцы испытывают временное кислородное голодание. У тренированного человека имеется достаточное количество поперечных связывающих сосудов, за счет которых даже при сильных нагрузках мышцы получают нужное количество обогащенной кислородом крови. Второй типичный путь — энергообразование с участием кислорода (аэробный обмен веществ). В этом случае глюкоза под воздействием ферментов расщепляется на окись углерода и воду (получается углекислота). Оба конечных продукта выводятся из организма. При подобном преобразовании из одной молекулы глюкозы образуется энергия, равная приблизительно 2860 кдж (680 ккал), или в пятнадцать раз большая, чем при энергообразовании без участия кислорода. При таком преобразовании веществ энергия выделяется не только в виде тепла. Клетке она едва ли необходима. В результате работы сложных механизмов биохимических преобразований возникает носитель энергии (аденозин- трифосфат = АТФ), который в ходе его постепенного расщепления выделяет имеющуюся энергию подобно печке, загруженной топливом на ночь. Коэффициент полезного действия аэробного энергообмена равен 50% и намного превышает технические решения, используемые, например, в паровой турбине и др. Цифровой показатель количества пищи, «потребляемой» человеком за свою жизнь, часто занижают, а он равен приблизительно 14 тоннам чистых углеводов, 2,5 тоннам жиров и такому же количеству белков. Наряду с названными основными веществами, которые организм человека вбирает из пищи, есть разумеется множество других соединений и комбинаций (например, глюкопротеиды, липопротеиды, нуклеопротеиды и др.). Большое значение имеют нуклеиновые кислоты, принципиально влияющие на регулирование процесса размножения клеток и «производство» внутриклеточных веществ, которые организм вырабатывает из трех названных основных элементов. Снабжение организма всеми 20 аминокислотами также не является необходимостью для поддержания жизни. Лишь восемь (а у подростков — девять) из них необходимы обязательно («эссенциальные аминокислоты»), остальные организм производит сам за счет различных преобразований. Обязательно необходимы организму и минералы (включая микроэлементы, так, например, цинк необходим молекулам инсулина, железо — гемоглобину и др.), а также вещества- витамины, которые организм не может сам создавать (синтезировать). Пищеварение и энергообмен являются своеобразными, сложными и взаимосвязанными процессами. Удивительно, что нарушение деятельности их механизмов происходит не чаще других (заболевания, вызванные нарушением обмена веществ).

Схожие записи:

Запись опубликована в рубрике Жизнь и Здоровье с метками , , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>