Обмен веществ: виды и этапы метаболизма.

Метаболизм («превращение, изменение»), обмен веществ — полный процесс превращения химических веществ в организме, обеспечивающих его рост, развитие, деятельность и жизнь в целом. В живом организме постоянно расходуется энергия, причём не только во время физической и умственной работы, но и при полном покое (сне).

Обмен веществ представляет собой комплекс биохимических и энергетических процессов, обеспечивающих использование пищевых веществ для нужд организма и удовлетворения его потребностей в пластических и энергетических веществах.

Этапы метаболизма

Условно процесс обмена веществ можно разделить на три этапа:

Первый этап — ферментативное расщепление белков, жиров и углеводов до растворимых в воде аминокислот, моно- и дисахаридов, глицерина, жирных кислот и других соединений, происходящее в различных отделах желудочно-кишечного тракта, и всасывание их в кровь и лимфу.

Второй этап — транспорт питательных веществ с кровью к тканям и клеточный метаболизм, результатом которого является их ферментативное расщепление до конечных продуктов. Часть этих продуктов используется для построения составных частей мембран, цитоплазмы, для синтеза биологически активных веществ и воспроизведения клеток и тканей. Расщепление веществ сопровождается выделением энергии, которая используется для процесса синтеза и обеспечения работы каждого органа и организма в целом.

Третий этап — выведение конечных продуктов метаболизма в составе мочи, кала, пота, через легкие в виде CO2 и т. д.

Анаболизм и катаболизм

Обмен веществ состоит из двух противоположных, одновременно протекающих процессов.

Первый — анаболизм — объединяет все реакции, связанные с синтезом необходимых веществ, их усвоением и использованием для роста, развития и жизнедеятельности организма.

Второй — катаболизм — включает реакции, связанные с распадом веществ, их окислением и выведением из организма продуктов распада.

Главным образом через реакции анаболизма протекает процесс ассимиляции (усвоения) питательных веществ, а реакции катаболизма составляют основу диссимиляции — освобождения организма от веществ, его составляющих (употребление терминов «ассимиляция» как синонима анаболизма, а «диссимиляция» — синонима катаболизма некорректно, так как они являются более общими биологическими понятиями).

Обмен веществ обеспечивает присущее живому организму как системе динамическое равновесие, при котором взаимно уравновешиваются синтез и разрушение, размножение и гибель. В основе реакций обмена веществ лежат физико-химические взаимодействия между атомами и молекулами, подчиняющиеся единым для живой и неживой материи законам. Сказанное означает, что сама возможность существования жизни, в первооснове своей, сводится к элементарным актам физико-химических процессов. Но живым организмам присущи свои особенности.

С обменом веществ неразрывно связан обмен энергии в организме. Живые организмы могут существовать только при условии непрерывного поступления энергии извне. Поэтому они постоянно нуждаются в энергии для выполнения различного рода работы: механической — передвижение тела, сердечная деятельность и т. д.; гальванической — создание разности потенциалов в тканях и клетках; химической — синтез веществ и т. д.

Первичным источником энергии для всего живого на Земле, за очень редким исключением, служит солнечное излучение. Пища образуется благодаря той же энергии Солнца. Начальное звено пищевой цепи — растения, аккумулирующие в процессе фотосинтеза солнечную энергию. В зелёном пигменте растений — хлорофилле — под воздействием квантов света из воды и углекислого газа синтезируются органические вещества — основа жизни.

Состав пищи сложен и разнообразен. В ней больше всего главных пищевых веществ, к которым относятся белки, жиры, углеводы. Содержатся в пище и минеральные элементы — макроэлементы кальций, фосфор, натрий и др., микроэлементы медь, кобальт, йод, цинк, марганец, селен и др. Есть и вкусовые вещества, которые придают ей особые свойства.

3. Образование, накопление и расход энергии, обеспечивающей жизнедеятельность организма.

Энергия в организме образуется непрерывно. Все виды энергии превращаются в тепловую энергию. В процессе жизнедеятельности организма энергия не только образуется, но и непрерывно расходуется. Отношение поступающей в организм энергии к расходуемой называют энергетическим балансом. Обмен энергии – это превращение потенциальной энергии питательных веществ в тепло и работу. Интенсивность энергетического обмена зависит от условий, в которых находится организм. Организму постоянно приходится расходовать энергию, необходимую для поддержания работы мозга, температуры тела, деятельности сердца, легких и других органов, работа которых при жизни не прекращается ни при каких условиях. Расход энергии зависит от интенсивности процессов обмена в организме, мощности, длительности работы, а также от пола, возраста, роста, веса тела, климатических и жилищных условий, питания, одежды. Потребность человека в пище (а значит в энергии) существенно меняется в различные периоды жизни с изменениями физиологических функций и обмена веществ в организме.

Все взрослое трудоспособное население (от 18 до 60 лет) в зависимости от характера труда делят на 5 групп видов трудовой деятельности (с увеличением группы увеличивается энергия):

I группа – работники преимущественно умственного труда ок.2500 (очень легкая физическая активность);

II – люди, занятые легким трудом ок.2700 (легкая физическая активность);

III – работники, занятые трудом средней тяжести ок.3000 (средняя физическая активность);

IV – люди, занятые тяжелым физическим трудом ок.3500 (высокая физическая активность);

V – мужчины, занятые особо тяжелым физическим трудом ок.4000 (очень высокая физическая активность).

 

4. Суточная потребность организма в энергии, способ приближенной оценки.

Энергия человека в течении суток расходуется по трем направлениям:

1-основной обмен (деятельность внутренних органов в состоянии покоя),

2- переваривание пищи,

3- различные виды деятельности.

Энергетические траты человека принято выражать в единицах измерения калориях (ккал) или Дж (кДж). Уровень энергозатрат изменяется в зависимости от характера работы человека, состояния ОС (в холодную погоду энергозатраты возрастают), состава пищи и индивидуальных особенностей человека (массы тела, возраст и пр.).

Согласно действующим в России «Нормам физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии для различных групп населения» (разработанным Институтом питания РАМН и утвержденным Минздравом РФ в 1991 г.), все взрослое трудоспособное население (от 18 до 60 лет) в зависимости от характера труда делят на 5 групп видов трудовой деятельности:

I группа – работники преимущественно умственного труда (очень легкая физическая активность);

II – люди, занятые легким трудом (легкая физическая активность);

III – работники, занятые трудом средней тяжести (средняя физическая активность);

IV – люди, занятые тяжелым физическим трудом (высокая физическая активность);

V – мужчины, занятые особо тяжелым физическим трудом (очень высокая физическая активность). Каждая из групп разделена на 3 категории: 18-29 лет, 30-39 лет, 40-59 лет. Кроме того, предусмотрена половая дифференциация, обусловленная меньшей величиной массы тела и менее интенсивным обменом веществ у женщин по сравнению с мужчинами.

Существуют следующие способы приближенной оценки:

1. С помощью номограммы (рост, вес – поверхность тела), вычисляем по формуле суточный расход энергии.

2. С помощью табличного метода (по категориям в зависимости от труда)

3. С помощью статистических исследований рассчитывают суточную потребность организма, для определенной профессий.