Тема 3.13. Обмен веществ и энергии.
План лекции:
Рациональное питание.
Обмен веществ и энергии. Превращение веществ в организме. Расходование энергии пищи на согревание организма.
Нормометрия, физиологические колебания температуры тела.
Витаминный обмен, значение, классификация витаминов.
Рациональное питание.
Рациональное питание представляет собой максимально сбалансированное сочетание в рационе человека жиров, углеводов, белков, витаминов, аминокислот, микроэлементов и других веществ. Подобный правильный подход к питанию позволяет избежать множества проблем со здоровьем, таких как расстройство иммунитета, атеросклероз, ожирение, заболевания органов пищеварения и т. Д.
Основные принципы рационального питания:
Принцип № 1. Умеренность. Количество пищи, которая поступает в наш организм и превращается в энергию, должно быть равно энергетическим затратам. Но в действительности именно этот принцип становится одним из самых нарушаемых.
Принцип № 2. Все пищевые вещества должны быть строго сбалансированы. Идеальное соотношение белков, жиров и углеводов – 1:1:4. Для людей, которые имеют среднюю физическую нагрузку, такой показатель равняется 100 г. - белка, столько же жира и, соответственно, 400 г. - углеводов.
Принцип № 3. Разнообразие в рационе.
Питание должно быть разнообразным, организм сможет получить все те питательные вещества, которые ему необходимы. Необходимо стремиться максимально, расширить свое меню.
Принцип № 4. Соблюдение режима питания.
Завтрак, обед, полдник, ужин – все приемы пищи должны происходить в одно и то же время. Кроме этого, важно грамотно «разбросать» общее количество калорий на весь день. Так, на завтрак должно приходиться не более 30 % от суточной калорийности, обед может составлять 40 %, а ужин – 20 %. Еще 10 % нужно приберечь на полдник либо перекус. Диетологи считают, что наиболее оптимальным для организма человека является 4-х разовое питание.
При построении суточного рациона следует исходить из энергетических затрат организма, его потребности в пищевых веществах, энергетических коэффициентов и коэффициентов усвояемости веществ. Энергетическая ценность суточного пищевого рациона должна соответствовать энергозатратам организма. Общие энергетические затраты организма включают в себя энергетические расходы на основной обмен, специфически-динамическое действие пищи и дополнительный обмен.
Основной обмен — это расход энергии, затрачиваемой для обеспечения работы внутренних органов и поддержания мышечного тонуса организма в лежачем положении в условиях полного физического и психического покоя через 12 - 16 ч после последнего приема пищи при температуре окружающей среды 18 - 20 °С. В среднем величина основного обмена составляет 4,18 кДж (1 ккал) в 1 ч на 1 кг массы тела. Уровень основного обмена у разных людей может отличаться весьма существенно, находясь в диапазоне от 900 до 1600 ккал. Уровень основного обмена зависит от пола, возраста и конституциональных особенностей организма. У мужчин основной обмен на 5 – 10 % выше, чем у женщин, у лиц пожилого возраста он снижен на 10 – 15 %. У детей основной обмен в 1,5 – 2 раза превышает основной обмен взрослого человека. Основной обмен считается нарушенным, если он отличается от должного более чем на 10 %.
Дополнительный обмен (рабочая прибавка) организма определяется затратами энергии на выполнение той или иной работы. Эти затраты тем значительнее, чем более интенсивную и тяжелую мышечную нагрузку выполняет человек.Так как вся работа, производимая организмом, в конечном счете переходит в тепловую энергию, то общий расход энергии в организме наиболее точно может быть определен по количеству тепла, освобожденного во внешнюю среду. Для измерения энергозатрат обычно применяют метод непрямой калориметрии (газовый анализ); метод прямой калориметрии из-за громоздкости применяют редко.
Обмен веществ и энергии. Превращение веществ в организме. Расходование энергии пищи на согревание организма.
Обмен веществ и энергии – основной признак, присущий всем живым существам. В организм человека постоянно поступают вещества из внешней среды: через пищеварительную систему поступают питательные вещества (белки, жиры, углеводы), витамины, вода и минеральные соли. Кислород воздуха поступает в кровь через легкие, частично – через кожу. С током крови вещества переносятся к клеткам и тканям. В цитоплазме и органоидах клеток организма происходят различные биохимические процессы, в ходе которых поступившие вещества преобразуются, расходуются с определенными целями (например, для получения энергии). Из них могут образовываться как полезные, так и вредные для организма вещества, которые должны быть выведены во внешнюю среду. Выведение продуктов обмена осуществляется почками, легкими, в меньшей степени кожей и органами ЖКТ.
Обмен веществ и энергии (метаболизм) – это совокупность физиологических процессов, направленных на обеспечение организма необходимыми для его жизнедеятельности веществами, их превращение и использование для получения энергии и построения клеточных структур, и в конечном итоге на удаление во внешнюю среду продуктов обмена.
В организме постоянно происходят процессы синтеза и распада различных структур. В клетках образуются разнообразные вещества, используемые для построения клеточных мембран, органоидов и их обновление. Синтез новых веществ протекает с затратой энергии и требует исходных материалов, которые поступают в организм либо с пищей, либо образуются при распаде старых структур. Реакции, направленные на синтез новых молекул, называют анаболизмом. Часть обмена веществ, которая включает все анаболические реакции, происходящие в организме, называется пластическим обменом (ассимиляция).
Для осуществления процессов пластического обмена необходима энергия. Она образуется в результате распада органических веществ (белков, жиров, углеводов) на более простые компоненты, вплоть до воды и углекислого газа. Реакции распада, сопровождающиеся выделением энергии, называют катаболизмом. Все катаболические реакции составляют энергетический обмен (диссимиляция). Все реакции обмена веществ осуществляются с помощью биологических катализаторов – ферментов (энзимов).
Таким образом, метаболизм включает в себя два противоположных процесса: анаболизм и катаболизм. Они взаимно переходят друг в друга, происходят в организме совместно в течение всей жизни. Преобладание одного их них приводит к соответствующим изменениям в обмене веществ.
При повышенной ассимиляции организм растет и развивается. В случае преобладания диссимиляции происходит активный распад структур клеток. Это ведет к истощению и старению человека. В детском возрасте преобладают реакции пластического обмена. ПО мере старения организма увеличивается роль катаболических процессов, постоянно угнетается синтез новых веществ.
Основные вещества, поступающие в организм, - это вода, растворенные в ней минеральные соли, белки, жиры, углеводы и витамины. Таким образом, различают следующие виды обмена веществ: обмен воды и минеральных веществ, обмен белков, обмен жиров и обмен углеводов.
Нормометрия, физиологические колебания температуры тела.
Человек относится к гомойотермным (теплокровным) животным, т.е. он характеризуется поддержанием постоянной температуры тела с допустимыми небольшими ее колебаниями. Поддержание постоянной температуры тела происходит за счет строгого баланса процессов образования тепла организмом человека (теплопродукция) и его обмена с внешней средой (теплоотдача). Образование тепла происходит в так называемом «ядре» человеческого организма, к которому относят внутренние органы и мышцы. Температура внутренних органов зависит от интенсивности обменных процессов. Наиболее интенсивно обменные процессы протекают в печени, которая является самым «горячим» органом тела: температура в ткани печени равна 38 – 38,5 0С. Температура в прямой кишке составляет 37 – 37,5 0С. Теплообмен обеспечивает «оболочка», которая включает кожу, слизистую оболочку полости рта и глотки, глазного яблока и дыхательных путей. Температура тела человека неравномерна в разных его участках. Наиболее низкая температура отмечается на кистях и стопах, наиболее высокая – в подмышечной впадине. Нормальной температурой в подмышечной впадине считаются значения 36 – 37 0С. В течение суток наблюдаются небольшие подъемы и спады температуры тела человека в соответствии с суточным биоритмом: минимальная температура отмечается в 2.00 – 6.00 часов, максимальная – между 16.00 – 18.00. При интенсивной мышечной работе температура тела повышается до 40 0С. Особая роль принадлежит внутренней среде организма, которая обеспечивает теплообмен между ядром и оболочкой. Таким образом, терморегуляция обеспечивается процессами: теплопродукцией в «ядре», теплообменом и теплоотдачей во внешнюю среду.
Теплопродукция осуществляется в результате реакций распада и окисления органических веществ. Примерно 50 % образующейся энергии переходит в тепло без образования АТФ. Значительная часть образовавшегося АТФ также используется для поддержания постоянной температуры тела. Большое количество тепла образуется в мышцах при совершении физической работы. У новорожденных активная теплопродукция наблюдается в бурой жировой ткани. Тепло образуется и в результате сокращения гладких мышц внутренних органов.
Повышение температуры окружающей среды вызывает рефлекторное снижение обмена веществ, вследствие этого в организме уменьшается теплообразование. При понижении температуры окружающей среды рефлекторно повышается интенсивность метаболических процессов и усиливается теплообразование. Непроизвольное сокращение мышц (дрожь) является основной формой повышения теплообразования в условиях холода.
Отдача тепла во внешнюю среду осуществляется несколькими способами: теплопроведение, конвекция, излучение и испарение. Теплопроведение – способ отдачи тепла через непосредственное соприкосновение тела с другими физическими телами (например, одеждой). Конвекция – способ отдачи тепла при контакте тела с движущимися потоками воздуха. Интенсивность отдачи тепла во многом зависит от теплопроводности окружающей среды. В воде отдача тепла происходит быстрее, чем на воздухе. Одежда умен6ьшает или даже прекращает теплопроведение. Излучение – способ отдачи тепла в окружающую среду поверхностью тела посредством инфракрасного излучения. Глаз человека не может уловить этот вид излучения. При температуре 20 0С и относительной влажности воздуха 50% излучение может составить 40 – 50% всего отдаваемого тепла. Хотя кожа – плохой проводник тепла, но она снабжена большим количеством сосудов. Рефлекторное изменение просвета кожных сосудов регулирует теплоотдачу. При повышении температуры окружающей среды происходит расширение сосудов, и кожа становится теплой и красной. Это увеличивает процессы теплопроведения и теплоизлучения. При понижении температуры воздуха сосуды кожи суживаются. Кожа становится бледной, количество протекающей через ее сосуды крови уменьшается. Это приводит к понижению ее температуры, и теплоотдача уменьшается. За счет этого механизма организм сохраняет тепло.
Первые три механизма теплоотдачи становятся неэффективными при выравнивании температуры тела и температуры окружающей среды. В этих условиях основным способом отдачи тепла является испарение воды с поверхности кожи и слизистых оболочек. Испарение воды с поверхности тела происходит при выделении пота (2/3 влаги). Даже при полном отсутствии видимого потоотделения через кожу испаряется до 0,5 л воды – невидимое потоотделение. Испарение 1 л воды у человека с массой тела 75 кг может понизить температуру тела на 10 0С.
При повышении температуры окружающей среды, при физической нагрузке потоотделение увеличивается. Человек способен в сутки выделить до 10 – 15 л жидкости с потом. При дыхании человек также выделяет ежесуточно около 0,5 л воды.
Центр терморегуляции находится в гипоталамусе (промежуточном мозге). По проводящим путям к нему поступают импульсы от терморецепторов на различных участках тела человека. Регуляция теплообмена осуществляется центром посредством воздействия на эндокринную и вегетативную системы.
Витаминный обмен, значение, классификация витаминов.
Витамины – это биологически активные вещества необходимые в малых количествах для процессов обмена веществ и поддержания нормальной жизнедеятельности человека. Термин «витамин» образуется от лат. vita – жизнь и амины – одна из групп химических веществ, содержащая в составе атом азота. Впервые на важную роль витаминов указал русский учёный Н.И. Лунин в 1880 г. Он исследовал две группы мышей. Первую группу он кормил натуральным молоком, а вторая – получала пищу, которая состоял из очищенного казеина, жира молока, молочного сахара, солей и воды. Через некоторое время обнаружилось, что мыши, получавшие молоко, чувствуют себя нормально, а вторая группа мышей погибла. Таким образом возник вопрос: «Какие же вещества есть в продуктах питания, так необходимые для нормальной жизнедеятельности?» Через 30 лет после работы Н.И.Лунина, врач Казимир Функ назвал эти вещества витаминами.
Большинство витаминов необходимы для нормального протекания ферментативные процессов. Многие из них являются коферментами – веществами, которые соединяются с белковой молекулой фермента и делают её способной к осуществлению своей функции. Для нормальной жизнедеятельности организму необходимы небольшие количества витаминов, измеряющиеся миллиграммами в сутки. Они поступают с пищей, некоторые вырабатываются бактериями в кишечнике, синтезируются в организме. Для того чтобы в пище сохранялось наибольшее количество витаминов, необходимо сокращать продолжительность её термической обработки и обеспечить надлежащее хранение. При контакте с металлической посудой большинство витаминов инактивируются.
При недостаточном поступлении витаминов в организм возникают гиповитаминозы. Особенно они часто наблюдаются в конце зимы и начале весны из – за недостаточного потребления свежих овощей и фруктов. Если в пище полностью отсутствуют необходимые витамины, то развиваются авитаминозы. При избыточном поступлении витаминов в организм развиваются гипервитаминозы. Они встречаются очень редко. Для возникновения гипервитаминоза необходимо, чтобы количество витамина превысило норму в тысячи раз. Гипервитаминоз возникает связи с неумеренным употреблением витаминов в виде различных препаратов.
Все витамины подразделяются на жирорастворимые и водорастворимые. Жирорастворимые витамины поступают в организм с жирами пищи, без которых невозможно их всасывание. К ним относятся витамины А, Д, Е, К. Водорастворимые витамины – это витамины группы В, С.
Вопросы для контроля усвоения материала
Что такое рациональное питание? Назовите принципы рационального питания.
Что такое основной обмен и рабочая прибавка?
Из каких процессов складывается метаболизм?
Какие органы в организме вырабатывают больше тепла?
Какими способами организм борется с избытком тепла?
18 337
1 314 
