Обмен и веществ и энергии
| Вид материала | Документы |
СодержаниеОсновным обменом Обмен белков Жировой обмен. Обмен углеводов. Водно-солевой обмен. Основная группа витаминов Водорастворимые витамины Жирорастворимые витамины |
- Тема 5 Обмен веществ и энергии Обмен веществ, 229.42kb.
- Основой жизнедеятельности клетки и организма являются обмен веществ и превращение, 36.92kb.
- Урок №15: «Обмен веществ и энергии в клетке. Энергетический обмен в клетке». (Тему, 43.38kb.
- Лекция 10. Обмен веществ. Биосинтез белков Общая характеристика, 90.08kb.
- Обмен веществ основное жизненное свойство организма, с прекращением обмена веществ, 105.04kb.
- Обмен веществ и энергии у подростков, 177.9kb.
- Обмен веществ и превращения энергии. Свойства живых организмов (метаболизм), 33.82kb.
- Урок биологии в 7 классе. Тема: «Органы пищеварения. Обмен веществ и превращение энергии.», 26.01kb.
- Тестовое задание Билет№2 Строение и жизнедеятельность растительной клетки. Обмен веществ, 34.84kb.
- Урок биологии 9 класс Тема урока : Пластический обмен. Биосинтез белка, 58.6kb.
Обмен и веществ и энергии
В организме человека, его органах, тканях, клетках непрерывно образуются, разрушаются и обновляются клеточные структуры. Для построения новых клеток, для непрерывной работы всех органов организма необходима энергия. Эту энергию человек получает в процессе обмена веществ. Источником энергии служат питательные вещества.
В процессе обмена веществ происходят два противоположных и взаимосвязанных процесса: анаболизм и катаболизм. Анаболизмом называется реакция биологического синтеза сложных молекул из простых компонентов. Для протекания данной реакции необходима энергия. Энергия, необходимая для протекания анаболических процессов, поставляется процессами катаболизма. Катаболизмом называется реакция расщепления сложных органических соединений с высвобождением энергии. Конечные продукты катаболизма - вода, углекислый газ, аммиак, мочевина, мочевая кислота - удаляются из организма.
Соотношение процессов анаболизма и катаболизма определяет три состояния: динамическое равновесие, рост, частичное разрушение структур тела. При динамическом равновесии, когда процессы анаболизма и катаболизма уравновешены, общее количество ткани не изменяется. Увеличение анаболических процессов приводит к накоплению тканей - происходит рост организма; преобладание катаболизма над анаболизмом приводит к разрушению ткани, то есть ведет к истощению организма. У взрослых обычно процессы анаболизма и катаболизма уравновешены.
Весь обмен веществ в организме человека делится на промежуточный (внутриклеточный) и основной.
Химические превращения пищевых веществ начинаются в желудочно-кишечном тракте, где сложные вещества пищи расщепляются до простых, которые могут всасываться в кровь и лимфу. Простые вещества приносятся в клетки, где происходит внутриклеточный обмен. На них действуют ферменты - особые белки-катализаторы. Ферменты сами не участвуют в реакциях, но благодаря им разрываются внутримолекулярные химические связи и высвобождается энергия. Особое значение здесь играют процессы окисления и восстановления, реакции фосфорилирования (перенос остатка фосфорной кислоты), переаминирования (перенос аминогруппы) и трансметилирования (перенос группы метила - СНЗ). Конечные продукты внутриклеточного обмена частично идут на построение новых химических соединений в клетке, а не используемые вещества удаляются из организма органами выделения. Энергетический метаболизм клеток (образование и превращение энергии) происходит в митохондриях. Образование энергии в митохондриях при участии кислорода называется аэробным. В цитоплазме тоже может образовываться энергия, но без участия кислорода. Такая реакция называется анаэробной. Анаэробные процессы наиболее характерны для мышечной ткани. Основным аккумулятором и переносчиком энергии является АТФ.
Основным обменом называется энергетические затраты организма в условиях покоя, связанные с поддержанием минимального, необходимого для жизнедеятельности клеток уровня обменных процессов. Основной обмен определяют в состоянии мышечного покоя - лежа, через 12-16 часов после еды при температуре 18-20°С. У человека среднего возраста основной обмен составляет 4187 Дж на 1 кг массы в час. В среднем это 7140-7560 тыс.Дж в сутки. У детей 8-9 лет основной обмен в 2-2,5 раза больше, чем у взрослого.
Чем меньше ребенок, тем больше расходуется энергии на его рост. Так, в возрасте 3 месяцев расход энергии составляет 36%, в 6 месяцев - 26%, 10 месяцев - 21% общей энергетической ценности пищи.
В дошкольном и младшем школьном возрасте отмечается соответствие интенсивности снижения основного обмена и динамики ростовых процессов: чем больше скорость относительного роста, тем значительнее изменения обмена покоя.
Величина основного обмена у девочек несколько ниже, чем у мальчиков. Это различие начинает проявляться во второй половине первого года жизни.
Обмен белков. Белки входят в состав цитоплазмы, гемоглобина, плазмы крови, ферментов, многих гормонов, иммунных тел, поддерживают постоянство водно-солевой среды организма. Белки делятся на полноценные - в них присутствуют все аминокислоты, и неполноценные. Полноценные белки - это животные белки, а неполноценные - это растительные белки (кроме белков картофеля) и желатин. В пищеварительном тракте белки расщепляются на аминокислоты, которые всасываются в кровь. Существуют заменимые аминокислоты — они могут синтезироваться в организме, и незаменимые, которые поступают только с пищей. Белки в организме не откладываются про запас. Обмен белков оценивается по азотистому балансу, так как основой любого белка является азот, который в процессе метаболизма выводится с мочой.
Суточная потребность в белке на 1 кг массы тела ребенка в возрасте от 0 до 1 года составляет 4-5 г, от! года до 3 лет - 4-4,5 г, от 6 до 10 - 2,5-3 г, старше 12 лет - 2-2,5 г, у взрослых— 1,5-1,8 г. Следовательно, дети от 1 до 4 лет должны получать в сутки белка 30-50 г, от 4 до 7 лет - около 70 г, с 7 лет - 75-80 г. Взрослые должны получать 100-118г/сут, при тяжелом физическом труде - 130-140г/сут.
Жировой обмен. Поступающие с пищей липиды в желудочно-кишечном тракте расщепляются на глицерин и жирные кислоты. Глицерин всасывается в кровь, жирные кислоты - в лимфу. Из этих веществ, а также из продуктов обмена углеводов и белков в организме синтезируются липиды, которые являются источником энергии. Кроме того, жир является обязательной составной частью цитоплазмы, ядра, клеточной мембраны. Не израсходованный жир откладывается в запас. Некоторые жирные кислоты не синтезируются организмом, поэтому они должны поступать с пищей. К этим кислотам относят линоленовую, линолевую и арахидоновую кислоты, которые содержатся в льняном, конопляном и подсолнечном масле. Конечный продукт обмена жиров — вода и углекислый газ.
На 1 кг массы взрослого человека в сутки должно поступать с пищей 1,25 г жиров (80-100 г в сутки).
Всасывание жиров у детей идет интенсивно: у грудных детей усваивается 90% жиров молока, при искусственном вскармливании - 85%, у старших детей - 95-97%.
Потребность в липидах: дети от 1 года до 3 лет должны получать в сутки 50 -60 г, от 3 до 7 - 60-70 г. Причем в раннем возрасте не рекомендуется давать детям растительные жиры. Для лучшего использования жиров детям необходимо давать достаточное количество углеводов.
Обмен углеводов. Углеводы являются основным источником энергии в организме, они входят в состав нуклеиновых кислот, цитоплазмы. Углеводы участвуют в окислении продуктов белкового и жирового обмена, чем способствуют поддержанию кислотно-щелочного равновесия в организме. Расщепляются углеводы в желудочно-кишечном тракте до глюкозы, которая всасывается в кровь. Распад глюкозы идет с высвобождением энергии. Процесс распада глюкозы может идти двумя путями: аэробным и анаэробным. Неиспользуемая глюкоза откладывается в виде гликогена в печени. Углеводы могут синтезироваться из продуктов распада жиров и белков. Конечные продукты обмена углеводов - вода и СО2.
Суточная потребность в углеводах у детей высокая и составляет в грудном возрасте 10-12 г на 1 кг веса. В последующие годы потребное количество углеводов колеблется от 8-9 до 12-15 г на 1 кг массы тела. От 1 года до 3 лет в сутки ребенку надо дать с пищей в среднем 193 г, от 4 до 7 лет - 287 г, от 9 до 13 лет - 370 г, от 14 до 17 лет -470 г, взрослому - 500 г.
Водно-солевой обмен. Вода и минеральные соли являются составной частью плазмы крови, лимфы, тканевой жидкости. Вода является основным растворителем в организме, она участвует в терморегуляции. Вода составляет 65% массы тела взрослого и 75-80% массы тела ребенка, при этом в костях-22%, в плазме-92%, в мышцах-76%.. Потребность воды у взрослого составляет 2-2,5 литра: 1 литр - питье; 1 литр с пищей; 300-350 мл образуется в организме в процессе обмена. Ребенку в 3 месяца требуется 150-170 г воды на 1 кг массы тела, в 2 года - 95 г, в 12-13 лет - 45 г. Суточная потребность в воде у годовалого ребенка 800 мл, в 4 года-950-1000 мл, в 5-6 лет- 1200 мл. в 7-10 лет- 1350 мл, в 11-14 лет- 1500 мл.
Минеральные вещества необходимы организму для нормального его функционирования. Так, кальций влияет на возбудимость нервной системы, сократимость мышц, свертываемость крови, белковый и жировой обмен. Фосфор нужен для роста костей, для нормального функционирования нервной системы и большинства железистых органов. Железо входит в состав гемоглобина, калий необходим для успешной работы сердечно-сосудистой системы, фосфор, калий и натрий необходимы для поддержания определенной реакции крови и осмотического давления.
Суточная потребность в кальции у школьников - 0,68-2,3б~г, фосфоре - 1,5-2,0 г. Соотношение концентраций солей кальция и фосфора: для дошкольников - 1:1, в возрасте 8-10 лет- 1:1,5, у подростков и старших школьников- 1: 2. Потребность в железе у детей 1-1,2 мг на кг веса в сутки, а у взрослого - 0,9 мг/сут. Натрия дети должны получать 25-40 мг/сут., калия - 12-30 мг/сут., хлора- 12-15 мг/сут.
Витамины. Витамины - это органические соединения, которые не являются источниками энергии, но играют важную роль в регуляции обмена. Витамины играют роль коферментов в специфических обменных реакциях, способствуют действию гормонов, стимуляции роста, восстановлению тканей и клеток после травм и операций, а также повышают сопротивляемость организма к неблагоприятным воздействиям внешней среды. В организме человека витамины почти не синтезируются, а лишь частично образуются из своих предшественников - провитаминов. Основное количество их поступает в организм вместе с пищей. Гиповитаминоз - это недостаток витаминов в организме, приводящий к специфическим нарушениям обмена. Авитаминоз - это отсутствие определенных витаминов, вызывающее специфические заболевания. Все витамины делятся на жирорастворимые и водорастворимые.
Для нормальной жизнедеятельности организма человека, его роста и развития необходимы следующие витамины:
Основная группа витаминов
| Витамин | Содержание в | Функции | Потреб- | Специфические | |
| | продуктах | витамина | ность | нарушения в | |
| | | | (м г/су т) | организме | |
| Водорастворимые витамины | |||||
| В1 | Дрожжи, | Принимает участие | Взрослые- 1,3 - | Заболевание | |
| (тиамин) | лесные орехи, | в регуляции | 1.9мг, дети - | бери-бери: потеря | |
| | неочищенный | белкового, | 1мг. | аппетита, | |
| | рис, хлеб | углеводного и | | утомляемость, | |
| | грубого | жирового обмена. | | слабость и потеря | |
| | помола, | | | чувствительности | |
| | ячневая и | | | мышц ног, | |
| | овсяная | | | поражение | |
| | крупы, печень. | | | слухового и | |
| | | | | зрительного | |
| | | | | нервов, гибель | |
| | | | | клеток спинного | |
| | | | | и головного | |
| | | | | мозга, паралич | |
| | | | | конечностей. | |
| В2 | Хлеб, | Нормализует | Взрослые-2- | Трещины на | |
| (рибофлавин) | гречневая | окислительно- | 4мг, дети до | губах, поражение | |
| | крупа, молоко, | восстановительные | 12 лет до 2мг. | кожи и глаз, | |
| | яйца, печень, | процессы, | | малокровие. | |
| | мясо, томаты. | участвует в | | задержка роста, | |
| | | клеточном | | поражение | |
| | | дыхании. | | нервной системы, | |
| | | | | судороги, падение | |
| | | | | кровяного | |
| | | | | давления. | |
| В6 | Печень, почки, | Участвует в | Взрослые- 1,5- | Дерматиты, | |
| (пиридоксин) | мозг, горох, | обмене и синтезе | 2мг, дети до | атеросклероз. | |
| | фасоль | аминокислот, | 1 2 лет до | | |
| | | снижает | 1,5мг. | | |
| | | накопление | | | |
| | | холестерина в | | | |
| | | стенках артерий, | | | |
| | | обеспечивает | | | |
| | | использование | | | |
| | | железа, | | | |
| | | нормализует | | | |
| | | работу ЦНС. | | | |
| В12 | Печень трески, | Участвует в | Взрослые- | Малокровие- | |
| (цианокабала- | икра, телячья | созревании | 0,001- | В12дефицитная | |
| мин). | печень, | эритроцитов, | 0,0015мг, | анемия. | |
| | желток, | обмене | дети в | | |
| | молоко, | аминокислот, | зависимости | | |
| | творог. | обмене веществ в | от веса. | | |
| | | ЦНС. | | | |
| Витамин РР | Дрожжи, | Участвует в | Взрослые- | Пеллагра- | |
| (никотинамид | зеленые | клеточном | 1 5мг, при | дерматит, диарея, | |
| или | овощи, печень, | дыхании, | тяжелом | деменция. | |
| никотиновая | мясо, морковь, | образовании | физическом | | |
| кислота). | картофель, | гормонов | труде-20мг, | | |
| | гречневая | надпочечников, | при | | |
| | крупа, ржаной | расширяет сосуды, | беременности | | |
| | и пшеничный | ускоряет | и лактации | | |
| | хлеб, молоко. | сердечную | 25мг, до 15мг | | |
| | Синтезируется | деятельность. | детям. | | |
| | в организме | | | | |
| | человека. | | | | |
| Витамин С | В хвое, во всех | Участвует в | 250мг | Цинга- | |
| (аскорбиновая | фруктах и | следующих процес- | | кровоточивость | |
| кислота) | ягодах, в | сах: клеточного | | десен, выпадение | |
| | печени, в | дыхания, | | зубов, | |
| | незрелых | всасывания сахара | | кровоизлияния на | |
| | грецких | из кишечника, | | коже. | |
| | орехах, | поддержания | | | |
| | квашенной | тонуса стенок | | | |
| | капусте. | капилляров, | | | |
| | | секреторной | | | |
| | | деятельности | | | |
| | | надпочечников. | | | |
| Витамин Н | В организме | Участвует в | 10мг | Дерматиты, | |
| (биотин). | человека | синтезе жирных и | | сонливость, | |
| | синтезируется | нуклеиновых | | нарушение | |
| | бактериями | кислот, мочевины. | | аппетита. | |
| | кишечника. | | | | |
| Жирорастворимые витамины | |||||
| Витамин А | Свежая | Регулирует синтез | Взрос лые-3- | Сухость глаз | |
| (ретинол) - | морковь, | белков, | 5мг, дети и | (ксерофтальмия), | |
| витамин роста. | дрожжи, | стероидных | беременные | куриная слепота, | |
| | помидоры, | гормонов, | женщины до | бельмо, задержка | |
| | абрикосы, | способствует | 6-8мг. | в росте скелета. | |
| | сливочное | окислению жирных | | | |
| | масло, рыбий | кислот, а также | | | |
| | жир, печень, | принимает участие | | | |
| | желток яйца. | в образовании | | | |
| | В организме | родопсина- | - | | |
| | человека | зрительного | | | |
| | образуется из | пигмента. | | | |
| | растительного | | | | |
| | пигмента | | | | |
| | каротина. | | | | |
| Витамин D | Рыбий жир, | Регулирует обмен | Взрослые- | Рахит- | |
| (эргокальцифе- | желток, | Са и Р, повышая их | 0,003мг. | искривление | |
| рол) | коровье | всасываемость из | Дети: гр. | нижних | |
| | молоко. | кишечника, | ребенок -10- | конечностей, не | |
| | | снижает вывод | 25мг, с 1 года | зарастание | |
| | | солей Са и Р из | до 7 лет- 5- | родничков, | |
| | | организма, | 1 Омг, с 7 до | «четки» на | |
| | | способствует | 12лет-0,01- | ребрах. | |
| | | депонированию Са. | 0,02мг. | | |
| Витамин Е (а-токоферол) - витамин | Печень, почки, молоки, икра. Синтезируется | Участвует в образовании АТФ , препятствует | 20-ЗОмг | Нарушение развития сперматозоидов в | |
| размножения. | в организме человека. | повышенному окислению | | семенниках, наблюдается | |
| | | ненасыщенных жирных кислот, | | рассасывание эмбриона. | |
| | | снижает | | | |
| | | интенсивность | | | |
| | | дыхания. | | | |
| Витамин К (дикумарол, филохинон). | Шпинат, цветная капуста, хвоя, фрукты и корнеплоды. В организме человека | Способствует синтезу в печени компонентов свертывания крови-протромби-на, | 20-ЗОмг. | Нарушения свертывания крови-кровотечения. | |
| | синтезируется бактериями | способствует образованию АТФ. | | | |