Глава 13. Обмен веществ и превращение энергии. Терморегуляция

белок аминокислоты гликоген

глюкоза крахмал глюкоза

гликоген

СО2 + Н2О

Ткани

Рис. 13.2. Схема обмена углеводов

может поддерживаться уровень глюкозы в крови при длительном голодании или безуглеводной диете, а также в условиях хронического стресса.

Особенностью регуляции углеводного обмена (рис. 13.2) является необходимость поддержания уровня глюкозы в крови на постоянном уровне. Избыток углеводов тормозит распад жиров и приводит к переходу на преимущественное использование углеводов как основного источника энергии, недостаток же углеводов — на использование жиров. При повышении уровня глюкозы в крови усиливается образование гликогена печени, при понижении — наоборот, происходит его расщепление до глюкозы. Пониженная концентрация глюкозы в крови также усиливает ее образование из белков и жиров. При резко повышенной концентрации глюкозы в крови она может выводиться

смочой (это происходит при сахарном диабете, в норме этот механизм не действует).

Врегуляции углеводного обмена принимают участие гормоны гипофиза, поджелудочной железы и надпочечников. СТГ гипофиза тормозит транспорт глюкозы в клетки (особенно мышц и печени). Инсулин усиливает транспорт глюкозы в клетки, способствует депонированию ее избытка в виде гликогена; глюкагон — стимулирует распад гликогена печени. Также наряду с глюкокортикоидами глюкагон активизирует образование глюкозы из белков и жиров. Адреналин способствует быстрому, но кратковременному способу поступления глюкозы в кровь — из гликогена печени и мышц, что необходимо в условиях острого стресса. Таким образом, единственным гормоном, понижающим уровень глюкозы в крови, является инсулин, остальные гормоны действуют противоположным образом.

Содержание глюкозы в крови и запасы гликогена регулируются также ЦНС. В случае снижения концентрации глюкозы в крови активизируется центр голода и запускается пищевое поведение; активируется симпатическая нервная система, что способствует расщеплению гликогена и выделению из надпочечников адреналина.

13.4. Обмен жиров (жировой обмен)

Жировые вещества используются в организме в качестве энергетического материала (1 г жира выделяет 9,3 ккал, или 38,9 кДж), а также выполняют еще целый

174

Рекомендовано к покупке и прочтению разделом по анатомии человека сайта https://meduniver.com/

13.4. Обмен жиров (жировой обмен)

ряд важных функций в организме. Они являются необходимым компонентом многих клеточных структур (особенно мембран), необходимы для синтеза различных биологически активных веществ, участвуют в усвоении некоторых веществ (например, жирорастворимых витаминов в кишечнике), выполняют различные физиологические и биохимические функции. Потребность в жирах составляет у взрослого человека 1 г на 1 кг массы тела. Избыточное потребление жира способствует его отложению в подкожной жировой клетчатке. Конечные продукты диссимиляции жиров — вода и углекислый газ.

Жиры (липиды) представляют собой сложные органические соединения, в состав которых входят жирные кислоты. К липидам относят нейтральные жиры (триглицериды, состоящие из глицерина и жирных кислот) и липоидные (жироподобные) вещества (липоиды, в состав которых кроме жирных кислот входят многоатомные спирты, фосфаты и азотистые соединения).

Триглицериды являются главной формой депонирования липидов в жировой ткани. Мобилизация жира на энергетические потребности заключается в гидролизе триглицеридов и образовании свободных жирных кислот. Основной энергетический субстрат, поставляемый из жировой ткани клетками, — жирные кислоты. Это связано с тем, что жирные кислоты лучше, чем триглицериды, проникают через клеточные мембраны. В энергетическом отношении окисление жирных кислот дает в 2 раза больше энергии, чем белки и углеводы.

Выделяют (на основе особенностей строения) насыщенные жирные кислоты

иненасыщенные жирные кислоты. К насыщенным жирным кислотам относятся, в частности, пальмитиновая, стеариновая и др. Они используются в основном как энергетический материал, содержатся в большей степени в животных жирах. Ненасыщенные жирные кислоты делят на мононенасыщенные (олеиновая кислота и др.)

иполиненасыщенные (ПНЖК). К ПНЖК относят линолевую, линоленовую (является незаменимой, должна поступать с пищей) и арахидоновую кислоты. Недостаточное содержание в организме ПНЖК приводит к задержке роста, некротическим поражениям кожи, изменениям проницаемости капилляров и другим патологическим нарушениям. ПНЖК являются предшественниками в синтезе простагландинов, которые препятствуют отложению холестерина на стенках кровеносных сосудов. ПНЖК в большей степени содержатся в растительных продуктах и некоторых видах морепродуктов. В связи с этим жиры растительного происхождении должны обязательно входить в состав рациона человека.

Липоидные вещества входят в состав всех клеточных мембран организма, определяют активность многих ферментов, участвуют в мышечном сокращении и проведении нервного импульса. Они образуют комплексы с белками (липопротеины), с фосфорной кислотой (фосфолипиды) и др. Роль таких сложных соединений жиров очень велика. Представителем фосфолипидов, в частности, является лецитин. Фосфолипиды входят в состав клеточных мембран, в состав миелиновой оболочки нервных волокон, участвуют в свертывании крови и т.д. Большая их часть синтезируется в организме (в основном в печени), с пищей человек получает их значительно меньше.

Клипоидным веществам также относится холестерин. Он поступает в организм с продуктами животного (только) происхождения, а также синтезируется в организ-

175

Глава 13. Обмен веществ и превращение энергии. Терморегуляция

Рис. 13.3. Схема обмена жиров

ме человека. Холестерин является предшественником в синтезе витамина D, ряда гормонов; принимает участие в обмене желчных кислот, участвует в образовании рогового слоя эпидермиса. Известно, что высокий уровень холестерина может привести к образованию атеросклеротических бляшек и закупорке кровеносных сосудов (атеросклерозу). Поэтому людям с повышенным уровнем холестерина рекомендуют ограничить потребление пищевых продуктов с высоким его содержанием (яйца, сливочное масло, печень, мясо).

В регуляции липидного обмена (рис. 13.3) значительную роль играют нервная система, а также ряд желёз внутренней секреции (гипофиз, щитовидная железа, надпочечники, гонады). Регуляция обмена липидов направлена (как и в случае углеводов) на изменение путей их превращения (расходования и депонирования, перехода на преимущественное использование липидов или углеводов, взаимных превращениях энергетических субстратов) в зависимости от текущего состояния организма и его потребностей. Избыток углеводов тормозит распад липидов и приводит к преимущественному использованию углеводов как источника энергии. Недостаток углеводов способствует переходу на использование в большей степени липидов.

Мобилизацию жирных кислот из жировой ткани (липолиз) стимулируют адреналин, глюкокортикоиды, СТГ, а также тиреоидные гормоны (в результате повышения интенсивности обменных процессов). Тормозит липолиз только инсулин, способствуя, таким образом, депонированию энергии в виде липидов.

Масса жировой ткани в организме должна находиться на определенном уровне. Это особенно важно для женского организма — необходимы запасы энергии для осуществления репродуктивных функций. За поддержание массы жировой ткани отвечает гормон лептин, который вырабатывается жировой тканью. Он действует на гипоталамус, подавляя чувство голода. Чем больше масса жировой ткани, тем больше лептина вырабатывается. В случае снижения массы жировой ткани выработка лептина уменьшается, повышается чувство голода, увеличивается потребление пищи, масса жировой ткани восстанавливается.

13.5. Водный и минеральный обмен

Вода — наиболее распространенное вещество в нашем организме, которое является важной составной частью каждой клетки. У человека содержание воды в различных тканях колеблется от 20 % (в костях) до 85 % (головной мозг), составляя в

176

Рекомендовано к покупке и прочтению разделом по анатомии человека сайта https://meduniver.com/

13.5. Водный и минеральный обмен

среднем 70 % массы тела. Вода выполняет в организме ряд важных функций. Она необходима в качестве среды, в которой протекают химические реакции, принимает активное участие в процессах обмена веществ. Вода обладает большой теплоемкостью и теплопроводностью, что способствует процессам терморегуляции.

Основная масса воды содержится внутри клеток, в плазме крови и межклеточном пространстве. Потребность в воде у детей младшего возраста составляет 50–60 мл на 1 кг массы тела и с возрастом увеличивается в среднем до 2–2,5 л. В организме также образуется метаболическая вода (около 300 мл) как один из конечных продуктов обмена. Обмен воды в обычных условиях не превышает 5 % массы тела в сутки. Повышение температуры и высококалорийная пища способствуют выделению воды и увеличивают ее потребление. Обезвоживание организма приводит к гибели человека. Без воды человек может прожить около 5–6 дней, тогда как без пищи может обходиться намного дольше.

Вода и растворенные в ней минеральные вещества всасываются на протяжении всего желудочно-кишечного тракта. Удаляется вода из организма через почки, кожу, легкие, а также с каловыми массами. Регуляция водного обмена контролируется гормонами гипоталамуса, гипофиза, надпочечников.

Минеральные вещества, как и витамины, не обладают энергетической ценностью, однако играют важную роль в различных обменных процессах. Минеральные вещества поступают в организм с продуктами питания и водой. Они выполняют пластическую функцию, участвуют в регуляции водно-солевого и кислотно-щелоч- ного баланса, построении костной ткани, входят в состав ферментных систем. Потребность в различных минеральных веществах неодинакова. Они подразделяются на макроэлементы (кальций, фосфор, магний, натрий, калий, хлор и др.), необходимые организму в относительно больших количествах, и микроэлементы (железо, цинк, медь, йод, фтор и др.), необходимые человеку в очень малых дозах — долях миллиграмма. Содержание некоторых неорганических соединений в пищевых продуктах регламентируется медико-биологическими требованиями и санитарными нормами, так как в случае попадания в организм в больших количествах они могут проявлять токсические свойства.

Кальций входит в состав костей, зубов и имеет большое значение для формирования скелета. Он является важнейшим компонентом в системе свертывании крови, необходим для нормальной возбудимости нервной ткани и сократимости мышечных волокон. Недостаток кальция в пище отрицательно сказывается на процессах окостенения, функции сердечной мышцы и др. Суточная норма кальция для детей школьного возраста — от 1000 до 1200 мг, потребность взрослых составляет около 1000 мг. Достаточное поступление кальция в детском и подростковом возрасте считается важным фактором укрепления костной системы в течение всей жизни. Наиболее богаты кальцием молоко и молочные продукты.

Фосфор входит в состав каждой клетки, 85 % его содержится в костях и зубах, он является биологическим спутником кальция. Фосфор имеет большое значение для деятельности нервной системы, сокращении мышц. Органические соединения фосфора являются центральным звеном энергетического обмена. Фосфолипиды — основные строительные белки мембран клеток. Являясь составной частью нуклеиновых кислот, соединения фосфора играют важную роль в процессах роста и деления

177

Глава 13. Обмен веществ и превращение энергии. Терморегуляция

клеток. Норма физиологической потребности фосфора для школьников от 1500 до 1800 мг, для взрослых — около 1200 мг. Недостаточность фосфора, обусловленная его нехваткой в пище, практически не встречается. Важным является предупреждение его излишнего поступления и соблюдение оптимального соотношения с кальцием (примерно 1:1). Фосфором богаты мясо, сыры, рыба, бобовые.

Физиологическая роль магния обусловлена его участием в ряде важнейших ферментативных процессов. Магний активизирует фосфорный обмен, способствует снижению артериального давления, поддерживает стабильность сердечного ритма, нервную и мышечную деятельность и т.д. Потребность в магнии у взрослых — 400 мг в сутки, у школьников — от 250 до 300 мг. Обычный рацион, включающий хлеб, овощи и фрукты, обеспечивает потребность здорового человека в магнии. Дефицит магния может развиваться при определенных заболеваниях или особенностях питания, что является одной из причин сердечно-сосудистых патологий.

Натрий содержится во многих тканях организма и биологических жидкостях. Хлорид натрия действует как электролит во внеклеточной жидкости; участвует в транспортной системе клеточной оболочки. Он необходим для регуляции водно-соле- вого баланса, поддержания осмотического давления крови; для нормальной мышечной и нервной деятельности. Человек получает натрий главным образом с поваренной солью, он также присутствует во многих пищевых источниках. Суточная потребность в натрии составляет 4–6 г, однако при некоторых состояниях (болезни почек, артериальная гипертензия и др.) его потребление должно уменьшаться до 2–3 г.

Хлор — второй элемент, входящий в состав поваренной соли, которая является основным его источником. Хлор участвует в поддержании ионного и осмотического балансов, входит в состав соляной кислоты желудочного сока, поддерживает нормальный баланс жидкостей. Много хлора содержится в морских продуктах, он встречается также во многих продуктах и напитках, употребляемых ежедневно. Важно, чтобы в питании соблюдалось правильное соотношение хлора, калия и натрия.

Калий наряду с натрием и хлором необходим для обеспечения биоэлектрических процессов, происходящих в возбудимых тканях; участвует в регуляции внутриклеточного осмотического давления, способствует снижению артериального давления, необходим для нормальной работы мышц (в частности сердечной мышцы). Суточная потребность взрослого в калии составляет около 2–2,5 г. Много калия содержится в морской рыбе, мясе, в некоторых растительных продуктах (орехи, курага, изюм, яблоки, смородина, крупы и др.). Обычно люди не испытывают недостатка в этом элементе, однако калий интенсивно выводится из организма при использовании некоторых мочегонных средств. В этом случае следует принимать дополнительно препараты калия либо питаться продуктами с большим его содержанием.

Среди микроэлементов выделяют наиболее необходимые для организма, а также нейтральные — не оказывающие выраженных физиологических (или токсических) действий на организм. Незаменимыми компонентами пищи, в частности, являются: железо (составная часть гемоглобина, многих ферментов); медь (помогает железу выполнять его функции, играет важную роль в обеспечении репродуктивных функций, влияет на состояние соединительных тканей); цинк (участвует в метаболизме белков, жиров, нуклеиновых кислот, влияет на иммунную систему); марганец (необ-

178

Рекомендовано к покупке и прочтению разделом по анатомии человека сайта https://meduniver.com/