10.2. Основни форми на метаболизма в организма

Метаболизъм на протеини. Ролята на протеините в метаболизма.Протеините заемат специално място в метаболизма. Те са част от цитоплазмата, хемоглобина, кръвната плазма, много хормони, имунни тела, поддържат постоянството на водно-солевата среда на тялото и осигуряват неговия растеж. Ензимите, които задължително участват във всички етапи, са протеини.

Биологична стойност на хранителните протеини. Аминокиселините, използвани за изграждане на протеините на тялото, са различни. Някои аминокиселини (левцин, метионин, фенилаланин и др.) са незаменими за организма. Ако в храната липсва незаменима аминокиселина, протеиновият синтез в организма е силно нарушен. Аминокиселините, които могат да бъдат заменени с други или синтезирани в самия организъм по време на метаболизма, се наричат ​​неесенциални.

Хранителните протеини, които съдържат целия необходим набор от аминокиселини за нормален протеинов синтез в организма, се наричат ​​пълноценни. Те включват предимно животински протеини. Хранителните протеини, които не съдържат всички аминокиселини, необходими за синтеза на протеини в тялото, се наричат ​​непълни (например желатин, царевичен протеин, пшеничен протеин). Най-високата биологична стойност се намира в протеините на яйцата, месото, млякото и рибата. При смесена диета, когато храната съдържа продукти от животински и растителен произход, наборът от аминокиселини, необходими за синтеза на протеини, обикновено се доставя на тялото.

Снабдяването с всички незаменими аминокиселини е особено важно за растящия организъм. Например липсата на аминокиселината лизин в храната води до забавяне на растежа на детето и изчерпване на мускулната му система. Дефицитът на валин причинява вестибуларни нарушения при децата.

От хранителните вещества само протеините съдържат азот, така че количествената страна на протеиновото хранене може да се съди по азотен баланс.Азотният баланс е съотношението на количеството азот, получено през деня от храната, и азота, отделен от тялото през деня чрез урината и изпражненията. Средно протеинът съдържа 16% азот, т.е. 1 g азот се съдържа в 6,25 g протеин. Като умножите количеството на абсорбирания азот по 6,25, можете да определите количеството протеин, получено от тялото.

При възрастен обикновено се наблюдава азотен баланс - количествата азот, въведени с храната и отделени с отделените продукти, съвпадат. Когато с храната в организма постъпва повече азот, отколкото се отделя от тялото, говорим за положителен азотен баланс. Този баланс се наблюдава при деца поради увеличаване на телесното тегло по време на растеж, по време на бременност и при тежки физически натоварвания. Отрицателният баланс се характеризира с факта, че внесеното количество азот е по-малко от отстраненото. Може да се появи при белтъчен глад или тежко заболяване.

Разграждането на протеините в тялото. Тези аминокиселини, които не са влезли в синтеза на специфични протеини, претърпяват трансформации, по време на които се освобождават азотни съединения. Азотът се отделя от аминокиселината като амоняк (NH3) или като аминогрупата NH2. Аминогрупа, отделила се от една аминокиселина, може да бъде прехвърлена в друга, поради което липсващите аминокиселини се изграждат. Тези процеси протичат главно в черния дроб, мускулите и бъбреците. Безазотният остатък на аминокиселината претърпява допълнителни трансформации с образуването на въглероден диоксид и вода.

Амонякът, образуван при разграждането на протеините в тялото (токсично вещество), се неутрализира в черния дроб, където се превръща в урея; последният се отделя от тялото с урината.

Крайните продукти от разграждането на протеините в организма са не само уреята, но и пикочната киселина и други азотни вещества. Те се отделят от тялото чрез урината и потта.

Характеристики на протеиновия метаболизъм при деца. В тялото на детето протичат интензивни процеси на растеж и образуване на нови клетки и тъкани. Необходимостта от протеини на тялото на детето е по-голяма от тази на възрастен. Колкото по-интензивни са процесите на растеж, толкова по-голяма е нуждата от протеин.

При децата се наблюдава положителен азотен баланс, когато количеството азот, въведен с протеинови храни, надвишава количеството азот, отделен с урината, което осигурява нуждата на растящия организъм от протеини. Дневната нужда от протеин на 1 kg телесно тегло за дете през първата година от живота е 4-5 g, от 1 до 3 години - 4-4,5 g, от 6 до 10 години - 2,5-3 g, над 12 години - 2-2,5 г, при възрастни - 1,5-1,8 г. От това следва, че в зависимост от възрастта и телесното тегло децата от 1 до 4 години трябва да получават 30-50 г протеин на ден, от 4 до 7 години - около 70 г, от 7 години - 75-80 г. При тези показатели азотът се задържа максимално в тялото. Протеините не се съхраняват в тялото в резерв, така че ако ги дадете повече с храната, отколкото тялото се нуждае, тогава няма да настъпи увеличаване на задържането на азот и увеличаване на протеиновия синтез. Твърде малкото протеин в храната води до намаляване на апетита на детето, нарушава киселинно-алкалния баланс и увеличава отделянето на азот в урината и изпражненията. На детето трябва да се даде оптимално количество протеин с набор от всички необходими аминокиселини, като е важно съотношението на количеството протеини, мазнини и въглехидрати в храната на детето да бъде 1: 1: 3; при тези условия азотът се задържа максимално в тялото.

В първите дни след раждането азотът съставлява 6-7% от дневното количество урина. С възрастта относителното му съдържание в урината намалява.

Метаболизъм на мазнините. Значението на мазнините в организма.Мазнините, получени от храната в храносмилателния тракт, се разграждат до глицерол и мастни киселини, които се абсорбират главно в лимфата и само частично в кръвта. Чрез лимфната и кръвоносната система мазнините навлизат в мастната тъкан. Има много мазнини в подкожната тъкан, около някои вътрешни органи (например бъбреците), както и в черния дроб и мускулите. Мазнините са част от клетките (цитоплазма, ядро, клетъчни мембрани), където тяхното количество е постоянно. Натрупванията на мазнини могат да изпълняват други функции. Например, подкожната мазнина предотвратява увеличеното пренасяне на топлина, перинефралната мазнина предпазва бъбрека от натъртвания и т.н.

Мазнините се използват от тялото като богат източник на енергия. При разграждането на 1 g мазнини в тялото се отделя повече от два пъти повече енергия, отколкото при разграждането на същото количество протеини или въглехидрати. Липсата на мазнини в храната нарушава дейността на централната нервна системаи репродуктивните органи, намалява издръжливостта към различни заболявания.

Мазнините се синтезират в тялото не само от глицерол и мастни киселини, но и от метаболитни продукти на протеини и въглехидрати. Някои необходими на организма ненаситени мастни киселини (линолова, линоленова и арахидонова) трябва да се доставят в организма в готов вид, тъй като организмът не е в състояние да ги синтезира сам. Основният източник на ненаситени мастни киселини са растителните масла. Повечето от тях са в лененото и конопеното масло, но много линолова киселина има в слънчогледовото масло.

С мазнините тялото получава разтворими в тях витамини (A, D, E и др.), които са жизненоважни за човека. важно.

За 1 kg тегло на възрастен на ден трябва да се доставят 1,25 g мазнини от храната (80-100 g на ден).

Крайни продукти от метаболизма на мазнините - въглероден двуокиси вода.

Характеристики на метаболизма на мазнините при деца. В тялото на детето, от първите шест месеца от живота, мазнините покриват приблизително 50% от енергийните нужди. Без мазнини е невъзможно да се развие общ и специфичен имунитет. Метаболизмът на мазнините при децата е нестабилен, ако има липса на въглехидрати в храната или при повишена консумация, мастното депо бързо се изчерпва.

Усвояването на мазнини при децата е интензивно. При кърмене се усвояват до 90% от млечните мазнини, при изкуствено - 85-90%. При по-големите деца мазнините се усвояват с 95-97%.

За по-пълноценно използване на мазнините въглехидратите трябва да присъстват в храната на децата, тъй като при липсата им в диетата настъпва непълно окисление на мазнините и в кръвта се натрупват киселинни метаболитни продукти.

Потребността на организма от мазнини на 1 кг телесно тегло е толкова по-висока, колкото по-малка е възрастта на детето. С възрастта абсолютното количество мазнини, необходимо за нормалното развитие на децата, нараства. От 1 до 3 години дневната нужда от мазнини е 32,7 g, от 4 до 7 години - 39,2 g, от 8 до 13 години - 38,4 g.

Въглехидратен метаболизъм. Ролята на въглехидратите в организма.През целия си живот човек изяжда около 10 тона въглехидрати. Постъпват в организма предимно под формата на нишесте. След като се разграждат до глюкоза в храносмилателния тракт, въглехидратите се абсорбират в кръвта и се абсорбират от клетките. Растителните храни са особено богати на въглехидрати: хляб, зърнени храни, зеленчуци, плодове. Животинските продукти (с изключение на млякото) са с ниско съдържание на въглехидрати.

Въглехидратите са основният източник на енергия, особено при интензивна мускулна работа. При възрастните тялото получава повече от половината енергия от въглехидрати. Разграждането на въглехидратите с освобождаване на енергия може да се случи както в безкислородни условия, така и в присъствието на кислород. Крайните продукти на въглехидратния метаболизъм са въглероден диоксид и вода. Въглехидратите имат свойството бързо да се разграждат и окисляват. При силна умора или големи физически натоварвания приемът на няколко грама захар подобрява състоянието на организма.

В кръвта количеството глюкоза се поддържа на относително постоянно ниво (около 110 mg%). Намаляването на нивата на глюкозата причинява понижаване на телесната температура, нарушаване на нервната система и умора. Черният дроб играе голяма роля в поддържането на постоянни нива на кръвната захар. Увеличаването на количеството глюкоза предизвиква нейното отлагане в черния дроб под формата на резервно животинско нишесте - гликоген, което се мобилизира от черния дроб при понижаване на нивото на кръвната захар. Гликогенът се образува не само в черния дроб, но и в мускулите, където може да се натрупа до 1-2%. Запасите от гликоген в черния дроб достигат 150 г. По време на гладуване и мускулна работа тези запаси се изчерпват.

Въпреки това, може да настъпи постоянно повишаване на кръвната захар. Това се случва, когато функцията на ендокринните жлези е нарушена. Нарушената функция на панкреаса води до развитие на захарен диабет. При това заболяване се губи способността на телесните тъкани да абсорбират захарта, както и да я превръщат в гликоген и да я съхраняват в черния дроб. Поради това нивата на кръвната захар са постоянно повишени, което води до повишено отделяне с урината.

Значението на глюкозата за организма не се ограничава до ролята й на източник на енергия. Той е част от цитоплазмата и следователно е необходим за образуването на нови клетки, особено през периода на растеж. Включва въглехидрати и нуклеинова киселина.

Въглехидратите също са важни за метаболизма в централната нервна система. При рязко намаляване на количеството захар в кръвта се наблюдават тежки нарушения в дейността на нервната система. Появяват се конвулсии, делириум, загуба на съзнание и промени в сърдечната дейност. Ако на такъв човек се даде глюкоза в кръвта или му се даде обикновена захар за ядене, след известно време тези тежки симптоми изчезват.

Захарта не изчезва напълно от кръвта, дори ако отсъства от храната, тъй като въглехидратите в тялото могат да се образуват от протеини и мазнини.

Нуждата от глюкоза на различните органи не е еднаква. Мозъкът задържа до 12% от доставената глюкоза, червата - 9%, мускулите - 7%, бъбреците - 5%. Далакът и белите дробове почти не го задържат.

Метаболизъм на въглехидрати при деца. При децата въглехидратният метаболизъм протича с голяма интензивност, което е обяснено високо нивометаболизъм в тялото на детето. Въглехидратите в тялото на детето не само служат като основен източник на енергия, но също така играят важна пластична роля в образуването на клетъчните мембрани и веществата на съединителната тъкан. Въглехидратите също участват в окисляването на киселинните продукти на метаболизма на протеините и мазнините, което спомага за поддържане на киселинно-алкалния баланс в организма.

Интензивният растеж на детския организъм изисква значителни количества пластичен материал - протеини и мазнини, поради което образуването на въглехидрати при децата от протеини и мазнини е ограничено. Дневната нужда от въглехидрати при децата е висока и в кърмаческа възраст е 10-12 g на 1 kg телесно тегло. През следващите години необходимото количество въглехидрати варира от 8-9 до 12-15 g на 1 kg телесно тегло. На дете на възраст от 1 до 3 години трябва да се дават средно 193 g въглехидрати на ден с храната, от 4 до 7 години - 287 g, от 9 до 13 години - 370 g, от 14 до 17 години - 470 g, за възрастен - 500 гр.

Въглехидратите се усвояват от тялото на детето по-добре, отколкото от възрастните (при кърмачета - с 98-99%). Като цяло децата се отличават с относително по-голяма издръжливост към повишено съдържаниенивата на кръвната захар в сравнение с възрастните. При възрастни глюкозата се появява в урината, ако е 2,5-3 g на 1 kg телесно тегло, а при деца това се случва само когато се приемат 8-12 g глюкоза на 1 kg телесно тегло. Приемът на малки количества въглехидрати с храната може да доведе до удвояване на кръвната захар при децата, но след 1 час нивото на кръвната захар започва да намалява и след 2 часа се нормализира напълно.

Воден и минерален метаболизъм. витамини. Значението на водата и минералните соли.Всички трансформации на веществата в тялото се извършват в водна среда. Водата разтваря хранителните вещества, които влизат в тялото, и транспортира разтворените вещества. Заедно с минералите участва в изграждането на клетките и в много метаболитни реакции. Водата участва в регулирането на телесната температура: като се изпарява, тя охлажда тялото, предпазвайки го от прегряване.

Водата и минералните соли създават главно вътрешната среда на тялото, като основната интегрална часткръвна плазма, лимфа и тъканна течност. Някои соли, разтворени в течната част на кръвта, участват в преноса на газове в кръвта.

Водата и минералните соли са част от храносмилателните сокове, което определя тяхното значение за храносмилателните процеси. И въпреки че нито водата, нито минералните соли са източници на енергия в организма, нормалният им прием и извеждане от организма е условие за нормалното му функциониране. Водата при възрастен съставлява приблизително 65% от телесното тегло, при деца - около 80%.

Загубата на вода от организма води до много сериозни нарушения. Например, в случай на лошо храносмилане при кърмачета, дехидратацията представлява голяма опасност, което води до конвулсии и загуба на съзнание. Лишаването на човек от вода за няколко дни е фатално.

Воден обмен. Тялото непрекъснато се зарежда с вода, като я абсорбира от храносмилателния тракт. Човек се нуждае от 2-2,5 литра вода на ден при нормално хранене и нормална температура заобикаляща среда. Това количество вода идва от следните източници: вода, консумирана при пиене (около 1 л); вода, съдържаща се в храната (около 1 л); вода, която се образува в организма при обмяната на протеини, мазнини и въглехидрати (300-350 куб. см).

Основните органи, които отстраняват водата от тялото, са бъбреците, потните жлези, белите дробове и червата. Бъбреците отделят 1,2-1,5 литра вода с урина от тялото на ден. Потните жлези отделят 500-700 кубически метра през кожата под формата на пот. см вода на ден. При нормална температура и влажност на въздуха на 1 кв. cm кожа, на всеки 10 минути се отделя около 1 mg вода. Белите дробове отвеждат 350 кубически метра водна пара. см вода; това количество рязко се увеличава със задълбочаване и учестяване на дишането и тогава могат да се отделят 700-800 кубически метра на ден. см вода. През червата с изпражненията на ден се отделят 100-150 куб.м. см вода; когато чревната дейност е нарушена, може да се отдели повече вода, което води до изчерпване на тялото от вода.

За нормалното функциониране на организма е важно постъпването на вода в тялото да покрива напълно нейната консумация. Ако повече вода се отстранява от тялото, отколкото влиза в него, се появява чувство на жажда. Съотношението на количеството консумирана вода към количеството отделена е водният баланс.

В тялото на детето преобладава извънклетъчната вода, което води до по-голяма хидролабилност на децата, т.е. способността бързо да губят и бързо да натрупват вода. Нуждата от вода на 1 кг телесно тегло намалява с възрастта, а абсолютното й количество нараства. Тримесечно дете се нуждае от 150-170 г вода на 1 кг тегло, на 2 години - 95 г, на 12-13 години - 45 г. Дневната нужда от вода за едногодишно дете дете е 800 ml, на 4 години - 950-1000 ml, на 5 -6 години - 1200 ml, на 7-10 години - 1350 ml, на 11-14 години - 1500 ml.

Значението на минералните соли в процеса на растеж и развитие на детето. Наличието на минерали се свързва с феномена на възбудимост и проводимост в нервната система. Минералните соли осигуряват редица жизненоважни важни функциитяло, като растеж и развитие на кости, нервни елементи, мускули; определят кръвната реакция (pH), допринасят за нормалното функциониране на сърцето и нервната система; използвани за образуване на хемоглобин (желязо), на солна киселинастомашен сок (хлор); поддържа определено осмотично налягане.

При новородено минералите съставляват 2,55% от телесното тегло, при възрастен - 5%. При смесена диета възрастен получава всички необходими минерали в достатъчни количества от храната, а само трапезна сол се добавя към човешката храна по време на готвене. Растящият детски организъм особено се нуждае от допълнителна доставка на много минерали.

Минералите имат важно влияние върху развитието на детето. Метаболизмът на калций и фосфор е свързан с растежа на костите, времето на осификация на хрущяла и състоянието окислителни процесив организма. Калцият влияе върху възбудимостта на нервната система, контрактилитета на мускулите, съсирването на кръвта, метаболизма на протеините и мазнините в организма. Фосфорът е необходим не само за растежа на костната тъкан, но и за нормалното функциониране на нервната система, повечето жлезисти и други органи. Желязото е част от кръвния хемоглобин.

Най-голямата нужда от калций се наблюдава през първата година от живота на детето; на тази възраст е осем пъти повече, отколкото през втората година от живота, и 13 пъти повече, отколкото през третата година; след това нуждата от калций намалява, леко се увеличава през пубертета. Дневната нужда на учениците от калций е 0,68-2,36 g, за фосфор - 1,5-4,0 g. Оптималното съотношение между концентрацията на калциеви и фосфорни соли за деца предучилищна възрасте 1: 1, на възраст 8-10 години - 1: 1,5, при юноши и по-големи ученици - 1: 2. При такива съотношения развитието на скелета протича нормално. Млякото съдържа идеално съотношение на калциеви и фосфорни соли, така че включването на мляко в диетата на децата е задължително.

Нуждата от желязо при деца е по-висока, отколкото при възрастни: 1-1,2 mg на 1 kg телесно тегло на ден (при възрастни - 0,9 mg). Децата трябва да получават натрий 25-40 mg на ден, калий - 12-30 mg, хлор - 12-15 mg.

витамини. Това са органични съединения, които са абсолютно необходими за нормалното функциониране на тялото. Витамините са част от много ензими, което обяснява важната роля на витамините в метаболизма. Витамините допринасят за действието на хормоните, повишавайки устойчивостта на организма към неблагоприятни ефекти външна среда(инфекции, излагане на високи и ниски температури и др.). Те са необходими за стимулиране на растежа, възстановяването на тъканите и клетките след наранявания и операции.

За разлика от ензимите и хормоните, повечето витамини не се произвеждат в човешкото тяло. Техните основни източници са зеленчуци, плодове и плодове. Витамините се съдържат и в млякото, месото и рибата. Витамините са необходими в много малко големи количестваах, но липсата им или липсата им в храната нарушава образуването на съответните ензими, което води до заболявания - дефицит на витамини.

Всички витамини се делят на две големи групи: а) водоразтворими; б) разтворими в мазнини. Водоразтворимите витамини включват групата на витамините B, витамините C и P. Мастноразтворимите витамини включват витамините A1 и A2, D, E, K.

Витамин В1 (тиамин, аневрин) се съдържа в лешниците, кафявия ориз, пълнозърнестия хляб, ечемика и овесените ядки, особено в бирената мая и черния дроб. Дневната нужда от витамина е 1 mg при деца под 7 години, 1,5 mg от 7 до 14 години, 2 mg от 14 години и 2-3 mg при възрастни.

Без витамин В1 в храната се развива болестта бери-бери. Пациентът губи апетит, бързо се уморява и постепенно се появява слабост в мускулите на краката. След това се наблюдава загуба на чувствителност в мускулите на краката, увреждане на слуховия и зрителния нерв, клетките на продълговатия и гръбначния мозък умират, настъпва парализа на крайниците и без навременно лечение - смърт.

Витамин B2 (рибофлавин). При хората първият признак за липса на този витамин са кожните лезии (най-често в областта на устните). Появяват се пукнатини, намокрят се и се покриват с тъмна кора. По-късно се развива увреждане на очите и кожата, придружено от падане на кератинизирани люспи. В бъдеще може да се развие злокачествена анемия, увреждане на нервната система, внезапно спадане на кръвното налягане, конвулсии и загуба на съзнание.

Витамин B2 се съдържа в хляба, елдата, млякото, яйцата, черния дроб, месото и доматите. Дневната нужда от него е 2-4 мг.

Витамин РР (никотинамид) се намира в зелени зеленчуци, моркови, картофи, грах, мая, елда, ръжен и пшеничен хляб, мляко, месо и черен дроб. Дневната нужда от него при деца е 15 mg, при възрастни - 15-25 mg.

При дефицит на витамин RR се отбелязват усещане за парене в устата, прекомерно слюноотделяне и диария. Езикът става пурпурночервен. Червени петна се появяват по ръцете, шията и лицето. Кожата загрубява и загрубява, поради което заболяването се нарича пелагра (от италиански pelle agra – груба кожа). При тежки случаи на заболяването паметта отслабва, развиват се психози и халюцинации.

Витамин В12 (цианокобаламин) при хората се синтезира в червата. Съдържа се в бъбреците, черния дроб на бозайници и риби. При неговия дефицит в организма се развива злокачествена анемия, свързана с нарушено образуване на червени кръвни клетки.

Витамин Ц ( аскорбинова киселина) е широко разпространен в природата в зеленчуци, плодове, борови иглички и черен дроб. Аскорбиновата киселина се запазва добре в киселото зеле. 100 г борови връхчета съдържат 250 мг витамин С, 100 г шипки – 150 мг. Нуждата от витамин С е 50-100 mg на ден.

Липсата на витамин С причинява скорбут. Обикновено заболяването започва с общо неразположение и депресия. Кожата придобива мръсносив оттенък, венците кървят и зъбите падат. По тялото се появяват тъмни петна от кръвоизлив, някои от които се разязвяват и причиняват остра болка.

Витамин А (ретинол, аксерофтол) в човешкото тяло се образува от обичайния естествен пигмент каротин, който се намира в големи количества в пресни моркови, домати, марули, кайсии, рибено масло, масло, черен дроб, бъбреци и яйчен жълтък. Дневната нужда от витамин А за деца е 1 mg, за възрастни - 2 mg.

При липса на витамин А растежът на децата се забавя и се развива "нощна слепота", т.е. рязък спад на зрителната острота при слабо осветление, което в тежки случаи води до пълна, но обратима слепота.

Витамин D (ергокалциферол) е особено необходим на децата за профилактика на едно от най-честите детски заболявания - рахит. При рахит се нарушава процесът на образуване на костите, костите на черепа стават меки и гъвкави, а крайниците се огъват. Върху омекотените участъци на черепа се образуват хипертрофирани париетални и фронтални туберкули. Летаргични, бледи, с неестествено голяма глава и късо тяло с извити крака, голям корем, такива деца са рязко изостанали в развитието.

Всички тези тежки нарушения са свързани с липсата или дефицита на витамин D в организма, който се съдържа в жълтъците, кравето мляко и рибеното масло.

Витамин D може да се образува в човешката кожа от провитамина ергостерол под въздействието на ултравиолетовите лъчи. Рибеното масло, излагането на слънце или изкуственото ултравиолетово облъчване са средства за профилактика и лечение на рахит.

← + Ctrl + →
10.1. Характеристики на метаболитните процеси10.3. Възрастови характеристикиенергиен метаболизъм

Понятие за метаболизъм, катаболизъм, анаболизъм

Метаболизмът е сложен набор от процеси, протичащи в тялото от момента, в който тези вещества попаднат в него, до момента, в който се отделят. В процеса на метаболизма протичат два противоположни и взаимосвързани процеса: анаболизъм и катаболизъм. Анаболизмът е реакция на биологичен синтез на сложни молекули от прости компоненти. За осъществяването на тази реакция е необходима енергия. Енергията, необходима за анаболните процеси, се доставя от катаболни процеси. Катаболизмът е реакцията, която разгражда комплекса органични съединенияс освобождаване на енергия. Крайните продукти на катаболизма - вода, въглероден диоксид, амоняк, урея, пикочна киселина - се отстраняват от тялото.

Връзката между процесите на анаболизъм и катаболизъм определя три състояния: динамично равновесие, растеж и частично разрушаване на телесните структури. При динамично равновесие, когато процесите на анаболизъм и катаболизъм са балансирани, общото количество тъкан не се променя. Увеличаването на анаболните процеси води до натрупване на тъкан - тялото расте; преобладаването на катаболизма над анаболизма води до разрушаване на тъканите, тоест води до изтощение на тялото. При възрастните процесите на анаболизъм и катаболизъм обикновено са балансирани.

Химичните трансформации на хранителните вещества започват в стомашно-чревния тракт, където сложни веществахраната се разгражда на прости, които могат да се абсорбират в кръвта и лимфата. Простите вещества се въвеждат в клетките, където се извършва вътреклетъчен обмен. Върху тях действат ензими – специални протеини катализатори. Самите ензими не участват в реакциите, но благодарение на тях се разкъсват вътрешномолекулните химични връзки и се освобождава енергия. От особено значение тук са процесите на окисляване и редукция, реакциите на фосфорилиране (прехвърляне на остатък от фосфорна киселина), трансаминиране (прехвърляне на аминогрупа) и трансметилиране (прехвърляне на метилова група - CH 3). Крайните продукти на вътреклетъчния метаболизъм се използват частично за изграждането на нови химични съединения в клетката, а неизползваните вещества се извеждат от тялото чрез отделителните органи. Енергийният метаболизъм на клетките (производство и трансформация на енергия) се осъществява в митохондриите. Производството на енергия в митохондриите с участието на кислород се нарича аеробно. В цитоплазмата също може да се генерира енергия, но без участието на кислород. Тази реакция се нарича анаеробна. Анаеробните процеси са най-характерни за мускулната тъкан. Основната батерия и енергиен носител е АТФ.

Концепцията за енергийния метаболизъм. Основен и общ метаболизъм

Всички хранителни вещества имат определено количество енергия. Тялото се нарича енергиен трансформатор, тъй като в него непрекъснато се извършват специфични трансформации на хранителни вещества, водещи до освобождаване на енергия и прехода й от един вид в друг. Връзката между количеството енергия, получена от храната, и количеството изразходвана енергия се нарича енергиен баланс на тялото. За да се изследва, е необходимо да се определи енергийната стойност на храната.

Проучванията показват, че всеки грам полизахариди и протеини осигурява 17,2 kJ. При разграждането на грам мазнини се отделят 38,96 kJ. От това следва, че енергийната стойност на различните хранителни продукти не е еднаква и зависи от това какви хранителни вещества съдържа продуктът. Така например енергийната стойност на ядките се оказва равна на 2723,5 kJ, маслото - 3322,2 kJ и т.н. Енергийната стойност на хранителните вещества не винаги съвпада с тяхната физиологична стойност, тъй като последната все още се определя от способността да асимилирам. Хранителните вещества от животински произход се усвояват по-добре от тези от растителен произход.

Количеството енергия, освободена в тялото, зависи от химичните трансформации на веществата в него, т.е. от метаболитните процеси. От това следва, че количеството топлина, генерирано от тялото, може да служи като индикатор за метаболизма. Определянето на количеството топлина, т.е. броят на калориите, освободени от тялото, дава цялото количество енергийни трансформации под формата на крайния топлинен резултат. Този метод за определяне на енергията се нарича директна калориметрия. Определянето на броя на калориите чрез директна калориметрия се извършва с помощта на калориметрична камера или калориметър.

Всички тези определения могат да бъдат направени много по-лесно чрез изучаване на обмена на газ. Определянето на количеството енергия, освободено от тялото чрез изследване на обмена на газ, се нарича индиректна калориметрия. Знаейки, че цялото количество енергия, освободена в тялото, е резултат от разграждането на протеини, мазнини и въглехидрати, знаейки също колко енергия се освобождава по време на разграждането на тези вещества и каква част от тях е претърпяла разграждане за определен период време, можем да изчислим количеството освободена енергия.

Прави се разлика между общ метаболизъм и основен метаболизъм. Основният метаболизъм е енергийният разход на тялото в условия на покой, свързан с поддържането на минималното ниво на метаболитни процеси, необходими за функционирането на клетките. Основният метаболизъм се определя в състояние на мускулна почивка - легнало положение, 12 - 16 часа след хранене при температура 18 - 20°C. При тези условия енергията се изразходва за сърдечна дейност, дишане, поддържане на телесната температура и т.н. Но този енергиен разход е малък. Основните разходи при определяне на основния метаболизъм са свързани с биохимични процеси, които винаги протичат в живите клетки. Основната скорост на метаболизма варира от 4200 до 8400 kJ на ден за мъжете и от 4200 до 7140 kJ за жените. Средно при човек на средна възраст основният метаболизъм е 4187 J на ​​1 kg тегло на час или 7140 - 7560 хил. J на ​​ден. При деца на 8-9 години основният метаболизъм е 2-2,5 пъти по-висок, отколкото при възрастен.

Колкото по-малко е детето, толкова повече енергия се изразходва за неговия растеж. Така на 3-месечна възраст потреблението на енергия е 36%, на 6 месеца – 26%, на 10 месеца – 21% от общата енергийна стойност на храната.

В предучилищна и начална училищна възраст има съответствие между интензивността на намаляване на основния метаболизъм и динамиката на процесите на растеж: колкото по-висока е скоростта на относителния растеж, толкова по-значителни са промените в метаболизма в покой.

Основният метаболизъм при момичетата е малко по-нисък, отколкото при момчетата. Тази разлика започва да се появява през втората половина на първата година от живота.

Вторият компонент на енергийния разход на организма след основния метаболизъм са т.нар регулируеми енергийни разходи. Те съответстват на потребността от енергия, използвана за работа над основния метаболизъм. Всякакъв вид мускулна активност, дори смяната на позицията на тялото (от легнало в седнало положение), увеличава енергийната консумация на тялото. Промяната в потреблението на енергия се определя от продължителността, интензивността и характера на мускулната работа. Колкото по-интензивно е мускулното натоварване, толкова по-значително е увеличението на метаболизма. В тази връзка работниците от различни професии изразходват различно количество енергия на ден (от 12 600 до 21 000 kJ). Умствената работа предизвиква леко повишаване на метаболизма: само 2 - 3%. Всяко емоционално вълнение неизбежно води до засилване на метаболизма. Метаболизмът също се променя под влияние на приема на храна. След хранене метаболизмът се увеличава с 10–40%. Ефектът на храната върху метаболизма не зависи от дейността на стомашно-чревния тракт, а се дължи на специфичния ефект на храната върху метаболизма. В тази връзка е обичайно да се говори за специфичния динамичен ефект на храната върху обмяната на веществата, което означава нейното увеличаване след хранене.

Свързани с възрастта особености на метаболизма на протеини, липиди и въглехидрати

Метаболизъм на протеини. Протеините са част от цитоплазмата, хемоглобина, кръвната плазма, ензимите, много хормони, имунните тела и поддържат постоянството на водно-солевата среда на тялото. Протеините се делят на пълноценни – съдържат всички аминокиселини – и непълни. Пълноценните протеини са животински протеини, а непълните протеини са растителни протеини (с изключение на картофени протеини) и желатин. В храносмилателния тракт протеините се разграждат до аминокиселини, които се абсорбират в кръвта. Има незаменими аминокиселини - те могат да се синтезират в тялото, и незаменими аминокиселини, които идват само от храната. Протеините в тялото не се съхраняват в резерв. Протеиновият метаболизъм се оценява чрез азотен баланс, тъй като основата на всеки протеин е азотът, който се екскретира в урината по време на метаболизма.

Необходимостта от протеин на растящия организъм е по-голяма от тази на възрастен. По време на растежа протеинът е необходим за образуването на нови клетки и тъкани. Колкото по-малко е детето, толкова повече протеин се изисква на килограм телесно тегло. По този начин дневната нужда от протеини на 1 kg телесно тегло на дете на възраст от 0 до 1 година е 4 - 5 g, от една до 3 години - 4 - 4,5 g, от 6 до 10 - 2,5 - 3 g, над 12 г. години - 2 - 2,5 г, при възрастни - 1,5 - 1,8 г. Следователно децата от 1 до 4 години трябва да получават 30 - 50 г протеин на ден, от 4 до 7 години - около 70 г , от 7 години стари - 75 - 80 г. Възрастните трябва да получават 100 - 118 г / ден, с тежък физически труд 130 - 140 г / ден.

Синтезът на протеини в развиващия се организъм преобладава над разграждането му. Следователно децата се характеризират с положителен азотен баланс. Има оптимални дневни дози протеини, при които се наблюдава максимално задържане или задържане на азот в организма. Например на възраст от 1,5 до 3 години максимално задържане се наблюдава при 4 g протеин на 1 kg телесно тегло. Увеличаването на количеството протеин над тази норма не е придружено от увеличаване на задържането на азот в тялото. Задържането на азот зависи и от количественото съотношение на протеини, мазнини и въглехидрати в диетата на детето. Най-добро задържане се наблюдава в случаите, когато това съотношение е 1:1:4. Особено важно е децата да получават достатъчно количество незаменими аминокиселини от диетата си. Лизинът, който насърчава растежа и хемопоезата, изисква 3,2 - 4,8 g на ден; дневният прием на триптофан, също необходим за растежа, е 1 g и т.н. При деца на възраст от 1 до 3 години 75% от протеина, получен от храната, трябва да бъде от животински произход, 25% от растителен произход.

С напредването на възрастта съдържанието на животински протеини в храната трябва да намалява, а на 5 години количеството и на двата протеина трябва да е същото. В храната на децата в предучилищна възраст, както и при възрастните, животинският протеин трябва да бъде 30%, а растителният - 70%.

Колкото по-малки са децата, толкова по-малко интензивно се извършва разграждането на аминокиселините до крайните метаболитни продукти. Съответно при децата в първите месеци от живота най-голямото количество аминокиселини се екскретира с урината. До края на първата година количеството им в урината става същото като при възрастните.

Азотният метаболизъм на децата се характеризира с наличието на креатин в тяхната урина, докато урината на възрастните не го съдържа. Смята се, че това се дължи на недостатъчното развитие на мускулите, които задържат креатина в зряла възраст. Едва на 17-18-годишна възраст креатинът изчезва от урината.

Относителното количество урея в урината при деца под 6-годишна възраст се увеличава и след това започва да намалява. Количеството пикочна киселина, също изчислено на 1 кг телесно тегло, намалява с възрастта.

Липиден метаболизъм. Диетичните липиди се разграждат до глицерол и мастни киселини в стомашно-чревния тракт. Глицеролът се абсорбира в кръвта, мастните киселини в лимфата. От тези вещества, както и от метаболитните продукти на въглехидратите и белтъчините, в организма се синтезират липиди, които са източник на енергия. В допълнение, мазнините са задължителен компонент на цитоплазмата, ядрото, клетъчната мембрана. Неизползваните мазнини се съхраняват като резерви. Някои мастни киселини не се синтезират от тялото, така че трябва да се набавят от храната. Тези киселини включват линоленова, линолова и арахидонова киселини, които се съдържат в лененото, конопеното и слънчогледовото масло. Крайният продукт на метаболизма на мазнините е вода и въглероден диоксид.

Колкото по-малка е възрастта на детето, толкова по-високи са нуждите на детския организъм от липиди. През първите шест месеца от живота 50% от енергийните нужди се покриват от мазнини. На тази възраст са необходими 6–7 g мазнини за всеки килограм телесно тегло, на възраст от 6 месеца до 4 години 3,5–4 g, в предучилищна и училищна възраст 2,0 - 2,5 г. На възраст от 6 месеца до 4 години дневната енергийна потребност се задоволява с 30 - 40% от мазнини, а в предучилищна и училищна възраст с 25 - 30%. Дневното количество мазнини в храната на деца от 1 година до 3 години трябва да бъде 32,7 g, от 4 до 7 години - 39,2 g, от 8 до 13 години - 38,4 g, над 14 години - 47 g. При кърмене нагоре до 98% от млечните мазнини се усвояват, докато при изкуствено хранене – 85%. IN ранна възрастНе се препоръчва да се дават на деца растителни мазнини.

Проучванията показват, че по време на развитието на организма количеството на фосфолипидите в нервната система се увеличава, а по време на стареенето намалява. Количеството на неутралните мазнини в организма се увеличава с възрастта, което е свързано с намаляване на активността на съответните ензими. Промените в съдържанието на различни липиди в организма причиняват постепенно нарушение на пропускливостта и плътността на клетъчните мембрани, което е придружено от влошаване на клетъчната функция. Смята се, че това е един от механизмите на тяхното стареене.

Въглехидратен метаболизъм. Въглехидратите са основният източник на енергия в организма, те са част от нуклеиновите киселини и цитоплазмата. Въглехидратите участват в окисляването на продуктите от метаболизма на протеини и мазнини, което спомага за поддържане на киселинно-базовия баланс в организма. Въглехидратите се разграждат в стомашно-чревния тракт до глюкоза, която се абсорбира в кръвта. Разграждането на глюкозата става с освобождаване на енергия. Разграждането на глюкозата може да се извърши по два начина: аеробен и анаеробен. Неизползваната глюкоза се съхранява като гликоген в черния дроб. Въглехидратите могат да се синтезират от продуктите на разграждане на мазнини и протеини. Крайните продукти на въглехидратния метаболизъм са вода и CO 2 .

Дневната нужда от въглехидрати при децата е висока и в ранна детска възраст е 10–12 g на 1 kg тегло. През следващите години необходимото количество въглехидрати варира от 8–9 до 12–15 g на 1 kg телесно тегло. От 1 година до 3 години на дете трябва да се дават средно 193 g на ден с храна, от 4 до 7 години - 287 g, от 9 до 13 години - 370 g, от 14 до 17 години - 470 g, за възрастен - 500 g.

Децата имат по-голяма толерантност към захарта от възрастните. При последното глюкозата се появява в урината, ако се консумира от тялото при 2,5–3 g на 1 kg телесно тегло; при деца само след консумация на 8–12 g глюкоза на 1 kg телесно тегло се появява в урината. Това явление се дължи на факта, че при деца с излишък на глюкоза се синтезира интензивно гликоген, който се отлага не само в черния дроб, но и в други органи.

Ролята на витамините, водата, минералните соли в процеса на растеж и развитие на детето

Водата и минералните соли са неразделна част от кръвната плазма, лимфата и тъканната течност. Водата е основният разтворител в тялото и участва в терморегулацията. Водата съставлява 65% от телесното тегло на възрастен и 75-80% от телесното тегло на дете, докато съдържанието й е 22% в костите, 92% в плазмата и 76% в мускулите. Потребността от вода за възрастен е 2 - 2,5 литра: 1 литър за пиене, 1 литър с храна, 300 - 350 мл се образуват в тялото по време на метаболитния процес. Дете на 3 месеца се нуждае от 150 - 170 г вода на 1 кг телесно тегло, на 2 години - 95 г, на 12 - 13 години - 45 г. Дневната нужда от вода за едногодишно дете е 800 г. ml, на 4 години 950 - 1000 ml, на 5 - 6 години 1200 ml, на 7 - 10 години 1350 ml, на 11 - 14 години - 1500 ml.

Минералите са необходими на тялото, за да функционира правилно. По този начин калцият влияе върху възбудимостта на нервната система, контрактилитета на мускулите, съсирването на кръвта, метаболизма на протеините и мазнините. Фосфорът е необходим за растежа на костите, за нормалното функциониране на нервната система и повечето жлезисти органи. Желязото е част от хемоглобина, калият е необходим за успешното функциониране на сърдечно-съдовата система, фосфорът, калият и натрият са необходими за поддържане на определена кръвна реакция и осмотично налягане.

Количеството соли, съдържащи се в тялото на детето, се увеличава с възрастта. При новороденото солите съставляват 2,55% от телесното тегло, а при възрастен – 5%. Децата имат особено голяма нужда от калций и фосфор, които са необходими за образуването на костната тъкан. Най-голямата нужда от калций се наблюдава през първата година от живота и по време на пубертета. През първата година от живота калций се изисква 8 пъти повече, отколкото през втората. В предучилищна и училищна възраст дневната нужда от калций е 0,68 – 2,36 g.

Характерно е, че при намаляване на количеството калций в организма при възрастни, той започва да постъпва в кръвта от костната тъкан, което поддържа постоянното му съдържание в нея. При децата в този случай, напротив, калцият се задържа от костната тъкан, което води до намаляване на количеството му в кръвта. За нормалния процес на осификация е необходимо в тялото да постъпи достатъчно количество фосфор. При децата в предучилищна възраст съотношението на калций и фосфор трябва да бъде равно на едно. На 8-10-годишна възраст се изисква малко по-малко калций от фосфор: тяхното количество трябва да бъде в съотношение 1:1,5. В гимназиална възраст разликата в количествата калций и фосфор трябва да е още по-голяма и съотношението им става 1:2.

Количеството Na +, K + и Cl – в храната на децата трябва да бъде по-малко, отколкото в храната на възрастен. Децата трябва да получават натрий 25-40 mg на ден, калий 12-30 mg, хлор 12-15 mg. За възрастни консумацията на тези вещества е съответно равна на: 60 ​​– 80 mg, 60 mg и 100 – 120 mg. Едно дете трябва да получава повече желязо от храната, отколкото възрастен. Дневната нужда за деца е 1 – 1,2 mg на 1 kg телесно тегло, а за възрастни – 0,9 mg. В допълнение към изброените елементи, растящият организъм се нуждае от мед, кобалт, манган и цинк. За медта и кобалта децата се характеризират с положителен баланс, т.е. те се натрупват в тялото.

витамини- това са органични съединения, които не са източници на енергия, но играят важна роля в регулацията на метаболизма. Витамините играят ролята на коензими в специфични метаболитни реакции, насърчават действието на хормоните, стимулират растежа, възстановяват тъканите и клетките след наранявания и операции, а също така повишават устойчивостта на организма към неблагоприятни влияния на околната среда. В човешкото тяло витамините почти не се синтезират, а се образуват само частично от техните предшественици - провитамини. Основното количество от тях влиза в тялото с храната. Хиповитаминозата е липса на витамини в организма, което води до специфични метаболитни нарушения. Дефицитът на витамини е липса на определени витамини, която причинява специфични заболявания. Всички витамини се делят на мастноразтворими и водоразтворими.

Информацията за нуждите на организма от витамини и нарушенията, произтичащи от дефицит на определен витамин, са представени в таблица 2.

Таблица 2. Основни групи витамини

Свързани с възрастта характеристики на енергийния метаболизъм

Растящият организъм се характеризира с интензивно усвояване на кислород и отделяне на въглероден диоксид, което показва високата интензивност на метаболитните процеси, протичащи при децата. Децата в предучилищна възраст консумират 6,1 cm 3 кислород на 1 kg телесно тегло, юноши на 14-15 години - 4,5 cm 3, а възрастните - 3,7 cm 3. Съответно с възрастта основната скорост на метаболизма първо се увеличава, а след това намалява. При новородените основната обмяна на 1 kg телесно тегло е 159,6 - 176,4 kJ, на 4 - 8 седмици - 205,8 kJ, на 8 - 12 седмици 226,8 kJ и до 1,5 години достига максимална стойност от 231 - 252 kJ. В процеса на последващо развитие относителната стойност на основния метаболизъм намалява: на 3 години той е равен на 214,2 kJ, на 7 години - 176,4 kJ, на 10 години - 155,4 kJ, на 15 години - 121,8 kJ и при възрастни - 96,6 kJ.

Относителната стойност на общия дневен енергиен разход намалява с възрастта (Таблица 3). Общото количество изразходвана енергия по отношение на телесното тегло се увеличава с възрастта. Тя е 1890–3045 kJ за новородено, 7560 kJ за 4–7 години, 9240 kJ за 7–12 години и 13020 kJ за 12–17 години. Момчетата имат малко по-висок общ дневен разход на енергия от момичетата.

Таблица 3. Дневна консумация на енергия на 1 kg телесно тегло (според V.I. Molchanov)

От общото количество консумирана енергия детето изразходва 60% за основния метаболизъм, 15% за растежа и образуването на тъкани, 5% за специфичния динамичен ефект на храната, 15% за двигателната активност и 5–10% се губи с екскременти. . Така при децата значителна част от енергията се изразходва за растеж и нейната стойност е по-голяма, колкото по-малко е детето. На 3 месеца 36% от цялата консумирана енергия се изразходва за растеж, на 6 месеца – 26% и на 9 месеца – 21%.

През целия живот на човек два метаболитни параметъра се променят значително: общата му интензивност и съотношението на анаболните и катаболните процеси. Най-високата интензивност на метаболитните процеси се наблюдава при новородено. Той продължава известно време и след това започва постепенно да намалява. Това продължава почти докато растежът на организма приключи. През различните периоди на растеж това намаление се случва неравномерно. Може или да ускори, или да забави.

След приключване на растежа се наблюдава относително стабилизиране на скоростта на метаболизма. Понякога може да има тенденция към леко намаляване на интензивността му. В напреднала възраст отново се открива явно намаляване на интензивността на метаболитните процеси.

Скоростта на метаболитните процеси е скоростта на обновяване на структурни вещества, ензимни системи и други съединения, които образуват органите и тъканите на тялото. В едно младо тяло както анаболните, така и катаболните реакции протичат с висока скорост. Това осигурява бързо обновяване на веществата, от които е изграден живият организъм и, като следствие, тяхното добро състояние. В зряла възраст скоростта на обновяване на тъканите намалява, но остава доста висока. В застаряващото тяло скоростта на обновяване на всички телесни вещества се забавя, което не може да не се отрази на състоянието и функционалността на различни органи и тъкани.

Човешкото тяло е устроено по такъв начин, че ако в детството и юношеството метаболитните процеси протичат спонтанно, поради съществуващите механизми за саморегулация, с доста висока скорост, то с годините тези регулаторни влияния намаляват. В резултат на това интензивността на метаболитните процеси в напреднала възраст и дори в зряла възраст може да намалее под оптималното ниво. Най-естественият и ефективен регулатор на интензивността на метаболитните процеси е физическата активност, упражненията физическа култураи спорт. Повече за това в глава 17.

Друга важна промяна в метаболизма през целия живот се проявява в съотношението на анаболните и катаболните процеси. В млад растящ организъм анаболните процеси преобладават над катаболните, т.е. повече вещества, от които е изградено тялото, се синтезират, отколкото се разграждат. Това е в основата на растежа на тялото. Степента, до която скоростта на анаболните реакции надвишава катаболните реакции, е най-голяма веднага след раждането. С течение на годините тя постепенно намалява, докато растежът на дължината спре (14-15 години за момичета, 17-19 за момчета). Тези промени в съотношението на анаболните и катаболните процеси, както и намаляването на интензивността на метаболитните процеси, се случват неравномерно.

В зряла възраст анаболните и катаболните процеси са балансирани: колкото вещества, които образуват човешкото тяло, се разграждат през деня, толкова много се синтезират, за да заменят тези, които са се разпаднали.

В напреднала възраст катаболните процеси започват да преобладават: повече вещества се разграждат, отколкото се синтезират. Това обаче важи само за най-важните съединения: структурни вещества, контрактилни протеини, ензимни протеини, най-удобните резервни източници на енергия (креатин фосфат, гликоген) и др. В резултат на това броят на клетките в различни органи и тъкани намалява, тяхната функционалност намалява и двигателните способности на човека се влошават.

В същото време може да се увеличи обемът на баластните вещества, предимно мазнините. Това води до увеличаване на параметрите на тялото (маса, обем) и, така да се каже, маскира преобладаването на катаболните процеси.

Невъзможно е напълно да се премахне тази свързана с възрастта промяна в метаболизма. Въпреки това е възможно да се забави началото на преобладаването на катаболните процеси и да се изглади разликата между анаболизма и катаболизма. И отново можем да говорим за физически упражнения и физическа активност като най-много ефективни средствакоето ви позволява да постигнете желания ефект. По време на физически упражнения, които изискват значителни енергийни разходи, катаболните реакции се засилват, осигурявайки енергийните нужди на органите и тъканите, участващи в работата. Процесите на асимилация, които също изискват значителни енергийни разходи, се прекратяват поради недостиг на енергия, използвана за осигуряване на мускулна работа. В резултат на това до края на работата съдържанието на редица вещества в тялото намалява: резервни енергийни източници, ензими, структурни връзкии така нататък. След приключване на работата, енергийният метаболизъм преминава към основно осигуряване на анаболни реакции - възстановяване на веществата, които са се разложили по време на работа. И колкото по-дълбоки са били смените, толкова повече се стимулират анаболните реакции, т.е. Колкото по-голям е обемът на извършената мускулна работа, толкова по-голям е нейният положителен ефект.

Възрастова анатомия и физиология Антонова Олга Александровна

Тема 10. ВЪЗРАСТНИ ОСОБЕНОСТИ НА ОБМЕНАТА И ЕНЕРГИЯТА