Головна

 Частини скелета і їх розвиток |  Будова і класифікація скелетних м'язів |  Вплив фізичних навантажень на організм |  Кров і її значення |  система кровообігу |  Рух крові по судинах |  Регуляція кровообігу і її основні особливості |  Вплив навантажень на серцево-судинну систему |  Будова і функції органів дихання |  регуляція дихання |

Обмін речовин

  1.  B.2.1 Теплообмін випромінюванням
  2.  B.3.1 Теплообмін випромінюванням
  3.  II.6. Обмін мінеральних речовин
  4.  IV. Обмін в межах підрозділу II. Необхідні життєві засоби і предмети розкоші
  5.  V. Знаходження маси одного з вихідних речовин за рівнянням матеріального балансу
  6.  V. Опосередкування обміну грошовим обігом
  7.  VII. Взаємозв'язок процесів обміну речовин

Обмін речовин і енергії - основа процесів життєдіяльності організму. Обмін речовин - характерна ознака всіх живих істот. Без обміну речовин життя неможливе. В організмі людини, його органах, тканинах, клітинах безперервно утворюються, руйнуються, оновлюються клітинні структури і різні складні хімічні сполуки.

Для побудови нових клітин організму, їх безперервного оновлення, для роботи таких органів, як мозок, серце, шлунково-кишковий тракт, дихальний апарат, нирки і т. Д., А також для здійснення людиною роботи потрібна енергія. Цю енергію людина отримує в процесі обміну речовин.

Джерелом енергії, необхідної для життя, служать поживні речовини, що надходять в організм.

Анаболизм і катаболізм. У процесі обміну речовин відбуваються два протилежних і взаємопов'язаних процесу: анаболізм і катаболізм. анаболізмом називають реакцію біологічного синтезу складних молекул основних біологічних сполук, специфічних для даного організму, з простих компонентів, що надходять в клітини організму. Наприклад, з амінокислот у процесі анаболізму утворюються складні поліпептиди, або білки. Анаболизм є основою для побудови структур, які йдуть на відновлення відмерлих клітин, формування нових тканин в процесі росту організму, для синтезу клітинних з'єднань, необхідних для життєдіяльності клітин. Анаболизм вимагає витрати енергії.

Енергія для анаболічних процесів постачається реакціями катаболізму, при яких відбувається розщеплення молекул складних органічних речовин зі звільненням енергії. Кінцеві продукти катаболізму - вода, вуглекислий газ, аміак, сечовина, сечова кислота та ін.- недоступні для подальшого біологічного окислення в клітині і видаляються з організму.

Співвідношення процесів анаболізму і катаболізму визначає три різних стану: динамічна рівновага, зростання, часткове руйнування структур тіла. При динамічній рівновазі, коли процеси анаболізму і катаболізму врівноважені, загальна кількість тканини не змінюється. Превалювання анаболічних процесів призводить до накопичення тканини, відбувається зростання організму; переважання катаболізму над анаболизмом призводить до руйнування тканини, зменшення маси організму - його виснаження. У дорослих зазвичай при нормальному стані організму анаболічні і катаболические процеси знаходяться в стані рівноваги.

Рис.13. Схема співвідношення анаболізму і катаболізму в умовах динамічного зростання і виснаження

Основні етапи обміну речовин в організмі. Хімічні перетворення харчових речовин починаються в травному тракті. Тут складні речовини їжі розщеплюються до більш простих, здатних всмоктатися в кров або лімфу. Речовини, що надійшли в результаті всмоктування в кров або лімфу, приносяться в клітини, де і зазнають основні зміни. Утворилися складні органічні речовини входять до складу клітин і беруть участь в здійсненні їх функцій. Перетворення речовин, що відбуваються всередині клітин, становлять істота внутрішньоклітинного, або проміжного, обміну. Вирішальна роль у внутрішньоклітинному обміні належить численним ферментам клітини. Ферменти являють собою білки, які діють як органічні каталізатори; самі ферменти в реакціях не беруть участь, однак завдяки їх діяльності з речовинами клітини відбуваються складні перетворення, розриваються внутрішньо-молекулярні хімічні зв'язки в них, що призводить до вивільнення енергії.

Особливе значення тут набувають реакції окислення і відновлення. За участю спеціальних ферментів здійснюються і інші типи хімічних реакцій в клітині: такі реакції перенесення залишку фосфорної кислоти (фосфорилювання), аміногрупи NH2 (Переаминирование), групи метилу СН3 (Трансметилювання) і ін. Звільняється при цих реакціях енергія використовується для побудови нових речовин в клітині, на підтримку життєдіяльності організму.

Кінцеві продукти внутрішньоклітинного обміну частково йдуть на побудову нових речовин клітини, а не використовуються клітиною речовини видаляються з організму в результаті діяльності органів виділення.

Енергетичний метаболізм клітин (утворення і перетворення енергії) відбувається головним чином в мітохондріях. У рідкої частини клітини - цитоплазмі розчинені речовини, що служать джерелом обмінних процесів. Основним акумулятором і переносником енергії, використовуваної при синтетичних процесах, є аденозинтрифосфорная кислота (АТФ).

Велика частина енергії, що вивільняється при катаболічних процесах, утворюється в мітохондріях за участю кисню - це аеробні реакції. Крім аеробних реакцій в організмі відбуваються анаеробні реакції, які не потребують кисню, вони частіше відбуваються в цитоплазмі клітин. Анаеробні процеси найбільш характерні для м'язової тканини.

Рис.14. Зміна інтенсивності обміну спокою і відносних щорічних приростів тіла у дітей 5-11 років: 1 - обмін спокою у дівчаток; 2 - у хлопчиків. Чорні стовпчики - щорічні відносні прирости у дівчаток; білі - у хлопчиків

Енергетичні витрати організму в умовах спокою, пов'язані з підтриманням мінімального, необхідного для життєдіяльності клітин рівня обмінних процесів, називають основним обміном. Основний обмін визначають у людини в стані м'язового спокою - лежачи, натщесерце, т. Е. Через 12-16 год після їжі, при температурі навколишнього середовища 18-20 ° С (температура комфорту). У людини середнього віку основний обмін становить 4187 Дж на 1 кг маси на годину. В середньому це 7140-7560 тис. Дж на добу. Для кожної людини величина основного обміну щодо постійна. Основний обмін у дітей інтенсивніше, ніж у дорослих. У дітей 8-9 років основний обмін в 2-2,5 рази більше, ніж у дорослого. Динаміка основного обміну з віком тісно пов'язана з енергетичними затратами на зростання. Енергетичні витрати на зростання тим більше, чим молодша дитина. Так, витрата енергії, пов'язаний з ростом, у віці 3 місяців становить 36%, у віці 6 місяців - 26%, 10 місяців - 21% загальної енергетичної цінності їжі. У дошкільному та молодшому шкільному віці відзначається чітка відповідність інтенсивності зниження основного обміну і динаміки ростових процесів: чим більше швидкість відносного зростання, то більша зміни обміну спокою.

Величина основного обміну у дівчаток трохи нижче, ніж у хлопчиків. Ця різниця починає виявлятися вже в другій половині першого року життя.

За зміною темпів ростових процесів і інтенсивності обміну дівчинки випереджають хлопчиків приблизно на рік.

Енергетичне забезпечення м'язової діяльності. Енергетика м'язового скорочення і її вікові особливості визначаються співвідношенням різних джерел енергії (аеробних і анаеробних). Анаеробні джерела енергії в м'язах найпотужніші, але дуже швидко виснажуються, вони можуть забезпечити роботу тривалістю не більше 2-2,5 хв. Аеробні джерела в м'язах більш обмежені за потужністю, але можуть бути використані при роботі помірної інтенсивності протягом тривалого часу.

Розвиток м'язової енергетики протягом перших років життя йде за рахунок збільшення аеробних можливостей. Переломним етапом їх формування є вік 6 років, що пов'язано з посиленням розвитку мітохондріального апарату скелетних м'язів. Можливості аеробних механізмів збільшуються в молодшому шкільному віці, особливо до 9-11 років, що забезпечує підвищення природної рухової активності дитини і розвиток рухових якостей. У 12 років настає новий переломний період у розвитку енергетики м'язового скорочення, пов'язаний зі зростаючою активністю гликолитических ферментів. Зміни енергетики м'язового скорочення забезпечують збільшення фізичної працездатності, абсолютні показники якої зростають. Чим важче м'язова робота, тим більше енергії витрачає людина. У школярів підготовка до уроку, урок в школі вимагають енергії на 20-50% вище енергії основного обміну.

При ходьбі витрати енергії на 150-170% перевищують основний обмін. При бігу, підйомі по сходах витрати енергії перевищують основний обмін в 3-4 рази.

Тренування організму значно скорочує витрату енергії на виконувану роботу. Це пов'язано зі зменшенням числа рухових одиниць, які беруть участь в роботі, а також зі зміною дихання і кровообігу.

При механізації праці в сільському господарстві та промисловості, впровадженні машинної техніки витрати енергії працюючими людьми знижуються. При розумовій праці енергетичні витрати нижче, ніж при фізичному.

Відносна величина загального добового витрати енергії з віком зменшується - з моменту народження і до дорослого стану приблизно в 3 рази.

Обмін білків і зміна з віком потреби організму в білках. Білки в обміні речовин займають особливе місце. Ф. Енгельс так оцінив цю роль білків: «Життя - це спосіб існування білкових тіл, істотним моментом якого є постійний обмін речовин з навколишнім їх зовнішнім середовищем, причому з припиненням цього обміну речовин припиняється і життя, що і призводить до розкладання білка». І дійсно, всюди, де є життя, знаходиться білок - складна речовина, до складу якого входить азот. Ні жири, ні вуглеводи азоту не містять, тому білки не можна замінити ніякими іншими речовинами.

Білки входять до складу цитоплазми, гемоглобіну, плазми крові, багатьох гормонів, імунних тіл, підтримують сталість водно-сольовий середовища організму. Без білків немає зростання. Ферменти, обов'язково беруть участь у всіх етапах обміну речовин, - білки.

Продукти розщеплення білків в травному тракті - амінокислоти всмоктуються в кров, з цих амінокислот синтезуються білкові структури організму. Амінокислоти, що йдуть на побудову білків організму, нерівноцінні. Деякі амінокислоти (лейцин, метіонін, фенілаланін і ін.) Незамінні для організму. Якщо в їжі відсутня незамінна амінокислота, то синтез білків в організмі різко порушується. Але є амінокислоти, які можуть бути замінені іншими або синтезовані в самому організмі в процесі обміну речовин. Це замінні амінокислоти.

Білки їжі, що містять весь необхідний набір амінокислот нормального синтезу білка організму, називають повноцінними. До них відносять переважно тваринні білки. Білки їжі, що не містять всіх необхідних для синтезу білка організму амінокислот, називають неповноцінними (наприклад, желатин, білок кукурудзи, білок пшениці). Найбільш висока біологічна цінність у білків яєць, м'яса, молока, риби.

З жирами в організм надходять розчинні в них вітаміни (вітаміни A, D, Е і ін.), Які мають для людини життєво важливе значення. На 1 кг маси дорослої людини на добу повинно надходити з їжею 1,25 г жирів (80-100 г на добу).

Кінцеві продукти обміну жирів - вуглекислий газ і вода.

В організмі дитини першого півріччя життя за рахунок жирів покривається приблизно на 50 ° / о потреба в енергії. Без жирів неможливе вироблення загального і специфічного імунітету. Обмін жирів у дітей нестійкий, при нестачі в їжі вуглеводів або при посиленому їх витраті швидко виснажуються депо жиру.

Всмоктування жирів у дітей йде інтенсивно. При грудному вигодовуванні засвоюється до 90% жирів молока, при штучному-85-90%; у старших дітей жири засвоюються на 95-97%.

Для кращого використання жиру в їжі дітей повинно бути достатньо і вуглеводів, так як при дефіциті вуглеводів в харчуванні відбувається неповне окислення жирів і в крові накопичуються кислі продукти обміну.

Потреба організму в жирах на 1 кг маси тіла тим вище, чим менше вік дитини. З віком збільшується абсолютна кількість жиру, необхідне для нормального розвитку дітей.

Обмін вуглеводів. Вуглеводи є основним джерелом енергії. Найбільша кількість вуглеводів міститься в злаках, картоплі. Багаті вуглеводами також овочі і фрукти. Розщепившись в травному тракті до глюкози, вуглеводи всмоктуються в кров і засвоюються клітинами організму. Невикористовувана глюкоза в печінці синтезується в глікоген - полісахарид, що відкладається в печінці і м'язах і є резервом вуглеводів в організмі. При відсутності вуглеводів в їжі вони можуть вироблятися з продуктів розпаду білків і жирів. Особливо чутливою до зниження рівня глюкози в крові (глипогликемия) є центральна нервова система. Вже незначне зниження цукру в крові викликає слабкість, запаморочення, при значному падінні вуглеводів наступають різні вегетативні розлади, судоми, втрата свідомості.

Розпад вуглеводів із звільненням енергії може йти як в безкисневих умовах, так і в присутності кисню. Кінцеві продукти обміну вуглеводів - вуглекислий газ і вода.

Вуглеводи мають здатність швидко розпадатися і окислюватися. Швидкість розпаду глюкози і можливість швидкого вилучення та переробки її резерву - глікогену створюють умови для екстреної мобілізації енергетичних ресурсів при різкому емоційному збудженні, інтенсивних м'язових навантаженнях.

При сильному стомленні під час тривалих спортивних змагань прийом декількох шматочків цукру поліпшує стан організму.

Значення глюкози для організму не вичерпується її роллю як джерела енергії. Вона входить до складу нуклеїнових кислот, до складу цитоплазми і, отже, необхідна для утворення нових клітин, особливо в період зростання.

У дитячому організмі, в період його зростання і розвитку, вуглеводи виконують не тільки роль основних джерел енергії, а й важливу пластичну роль при формуванні клітинних оболонок, речовини сполучної тканини. Вуглеводи беруть участь в окисленні продуктів білкового та жирового обміну, чим сприяють підтриманню кислотно-лужної рівноваги в організмі.

Інтенсивне зростання дитячого організму вимагає значних кількостей пластичного матеріалу - білків і жирів. Тому у дітей утворення вуглеводів з білків і жирів обмежено.

Добова потреба у вуглеводах у дітей висока і становить в грудному віці 10-12 г на 1 кг маси тіла. У наступні роки потрібну кількість вуглеводів коливається від 8-9 до 12-15 г на 1 кг маси. Від 1 до 3 років на добу дитині треба дати з їжею в середньому 193 г вуглеводів, від 4 до 7 років - 287 г, від 9 до 13 років - 370 г, від 14 до 17 років - 470 г, дорослому - 500 г.

Водно-сольовий обмін. Значення води і мінеральних солей в процесі росту і розвитку дитини. Хоча ні вода, ні мінеральні солі не є джерелами енергії, їх надходження і виведення з організму є умовою його нормальної життєдіяльності. Адже все перетворення речовин в організмі відбуваються у водному середовищі. Вода розчиняє харчові речовини, що надійшли в організм разом з мінеральними речовинами, вона бере участь в побудові клітин і в багатьох реакціях обміну. Вода і мінеральні солі є основною складовою частиною плазми крові, лімфи і тканинної рідини, створюють в основному внутрішнє середовище організму. Вода бере участь в регуляції температури тіла, випаровуючись, вона охороняє тіло від перегріву. Всі травні соки містять воду і мінеральні солі. Вода становить великий відсоток маси тіла (у дорослої людини приблизно 65%, у дітей 75-80%). Особливо великий зміст води в крові (92%). Людина без води може існувати значно менше часу, ніж без їжі, - всього кілька днів. При нормальній температурі навколишнього середовища і нормальному харчовому режимі потреба води у дорослої людини становить 2-2,5 л. Ця кількість води надходить з таких джерел: 1) води, споживаної при питті (близько I л); 2) води, що міститься в їжі (близько 1 л); 3) води, ко »тупаючи утворюється в організмі під час обміну білків, жирів і вуглеводів (300-350 см3).

Основні органи, що видаляють воду з організму, - нирки, потові залози, легені і кишечник. Нирками за добу з організму видаляється 1,2-1,5 л води в складі сечі. Потовими залозами через шкіру у вигляді поту видаляється 500-700 см3 води на добу. При нормальній температурі і вологості повітря на 1 см2 шкірного покриву кожні 10 хв виділяється близько 1 мг води.

Легкими у вигляді водяної пари виводиться 350 см3 води. Ця кількість різко зростає при поглибленні і почастішання дихання, і за добу тоді може виділитися 700-800 см3 води.

Через кишечник з калом виводиться на добу 100-150 см3 води. При розладі діяльності кишечника може виводитися більшу кількість води (при проносі), що призводить до збіднення організму водою. Для нормальної діяльності організму важливо, щоб надходження води в організм повністю покривало витрату її. Якщо води виводиться з організму більше, ніж надходить в нього, виникає відчуття спраги. Відношення кількості спожитої води до кількості виділеної становить водний баланс. Організм дитини швидко втрачає і швидко накопичує воду. Потреба у воді на 1 кг маси тіла з віком зменшується, а абсолютна кількість її зростає. Тримісячного дитині потрібно 150-170 г води на 1 кг маси, в 2 роки - 95 г, в 12-13 років - 45 г. Добова потреба у воді в однорічної дитини 800 мл, в 4 роки - 950-1000 мл, в 5 -6 років-1200 мл, в 7-10 років-1350 мл, в 11 -14 років-1500 мл.

Організм потребує постійного надходження мінеральних солей. Мінеральні речовини необхідні для нормального функціонування організму. Так, з наявністю мінеральних речовин, що містять натрій, калій, хлор, пов'язане явище возбудімості- одне з основних властивостей живого. Ріст і розвиток кісток, м'язів залежать від вмісту мінеральних речовин. Вони визначають реакцію крові (рН), сприяють нормальній діяльності серця і нервової системи, використовуються для утворення гемоглобіну (залізо), соляної кислоти шлункового соку (хлор). Мінеральні солі створюють таке необхідне для життєдіяльності клітин певне осмотичнийтиск. У новонародженого мінеральні речовини становлять 2,55% від маси тіла, у дорослого - 5%. Вони дуже впливають на розвиток дитини. З кальцієвих і фосфорних обміном пов'язані ріст кісток, терміни окостеніння хрящів і стан окислювальних процесів в організмі. Кальцій впливає на збудливість нервової системи, скоротність м'язів, згортання крові, білковий і жировий обмін в організмі. Фосфор потрібен не тільки для зростання кісткової тканини, але і для нормального функціонування нервової системи, більшості залізистих та інших органів.


 



 Будова і функції органів травлення |  Частина 1. Онтогенетические аспекти розвитку організму
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати