Anatomija_fiziologija_ditini_homenko_didkov

Анатомія і фізіологія дитячого організму

після годування може викликати зригування. Воно виникає і при перегодовуванні дітейи.

Залози шлунка. Секреція залоз шлунка в новонародженої дітейи невелика, але в шлунковому соці містяться усі ферменти, що містяться у сокці дорослого, відмінність полягає в їх кількості і невеликій перетравлюючій силі. Менше і кислотність шлункового соку, з віком вона підвищується, до 13 років загальна кислотність шлункового соку стає такою ж, як і в дорослих.

Ушлунковому соку дітейи менше, ніж у соку дорослого, пепсину і більше хімозина, що пристосований для переварювання білків молока, що є переважною їжею дітейи. Кислотність середовища шлункового соку дітей відповідає оптимуму дії химозина.

Узв’язку з загальним ростом шлунка, розвитком його слтзової оболонки збільшуються розмір, кількість і секреція шлункових залоз. При цьому підвищується його кислотність, що приводить до збільшення ферментативної активності пепсину і знижується активність хімозина.

Молоко матері в шлунку дітейи перетравлюється протягом 2,5-3 г, коров’яче молоко дещо довше – протягом 3- 4 г.

Печінка. У дітей морфологічно ще не цілком дозріли клітини печінки, у зв’язку з чим функція її недосконала. При захворюваннях її клітини легко гинуть, що приводить до збудження обмінних процесів, бар’єрної функції печінки. Це значною мірою ускладнює плин кишкових захворювань у дітей.

Залози кишечнику. Залози тонкої кишки, так само як і залози шлунка, функціонально не цілком розвинені. Склад кишкового соку у дітей такий же, як і в дорослого, але сила ферментів значно менше. Вона зростає одночасно з підвищенням активності шлункових залоз і збільшенням кислотності його соку. Підшлункова залоза виділяє теж менш активний сік.

Кишковик дітейи відрізняється активною і дуже нестійкою перистальтикою. Вона може легко підсилюватися під впливом місцевого подразнення (надходження їжі, її шумування в кишечнику) і різних зовнішніх впливів. Так, загальне перегрівання дітей, різке звукове подразнення (лемент, стукіт), збільшення його рухової активності приводять до посилення перистальтики.

Весь шлях по тонких кишках харчова кашка в дітейи проходить за 12-30 г,

апри штучному вигодовуванні – за більш тривалий час.

Узв’язку з тим що в дітей відносно велика довжина кишечнику і довга, але слабка, брижжа, виникає можливість виникнення заворотів кишок.

Рухова функція шлунково-кишкового тракту стає такою ж, як і в

331

Дідков О., Хоменко Б.

дорослих, до 3-4 років.

Утовстій кишці відбувається формування калу ще під час внутрішньоутробного розвитку. Першорідний кал, чи меконий, утвориться унаслідок виділення якоїсь кількості травних соків і злущуванню епітелію. Меконий виділяється у перші години після народження, він темного кольору і не має запаху. Протягом наступних 2–3 днів меконий зникає і з’являється кал, що складається з неперетравлених залишків їжі.

Калові маси формуються в міру проходження по товстій кишці. Потрапляючи в пряму кишку, вони розтягують її і рефлекторно викликають акт дефекації. У дітейи до 2-місячного віку він здійснюється часто – від 2-4 до 8 разів у добу. Кал має жовтий колір і кислуватий запах.

На другому році життя акт дефекації здійснюється 1-2 рази в добу.

Удітей з віком виробляються позитивні і негативні умовні рефлекси, зв’язані з актом дефекації і визначеною зовнішньою обстановкою. Дітей потрібно саджати на горщик у визначений час у момент можливого позиву до дефекації (краще після першого прийому їжі). При цьому виробляється рефлекс на час, що полегшує спорожнювання кишечнику. Тривала затримка акта дефекації може сприяти виникненню запорів.

332

Анатомія і фізіологія дитячого організму

РОЗДІЛ ХVІІ ОБМІН РЕЧОВИН І ЕНЕРГІЇ В ОРГАНІЗМІ

ЗНАЧЕННЯ ОБМІНУ РЕЧОВИН, ЙОГО ОСНОВНІ ЕТАПИ

Обміном речовин називають складний комплекс різних взаємозалежних і взаємообумовлених процесів, що відбуваються в організмі з моменту надходження в нього цих речовин і до моменту їх виділення. Обмін речовин є необхідною умовою життя. Він складає один з обов’язкових її проявів.

Для нормального функціонування організму необхідне надходження з зовнішнього середовища органічного харчового матеріалу, мінеральних солей, води і кисню. За період, рівний середньої тривалості життя людини, ним споживається 1,3 т жирів, 2,5 т білків, 12,5 т вуглеводів і 75 т води.

Обмін речовин складається з процесів надходження речовин в організм, їх змін у тдорівнюєму тракті, усмоктування, перетворень усередині клітин і виведення продуктів їх розпаду. Процеси, пов’язані з перетворенням речовин усередині клітин, називають внутрішньоклітинним чи проміжним обміном.

У результаті внутрішньоклітинного обміну речовин синтезуються гормони, ферменти і всілякі з’єднання, використовувані як структурний матеріал для побудови клітин і міжклітинної речовини, що забезпечує відновлення і ріст організму, що розвивається.

Процеси, у результаті яких утвориться жива матерія, називають анаболізмом або асиміляцією.

Інша сторона обміну речовин полягає в тім, що речовини, що утворять живу структуру, піддаються розщепленню. Цей процес руйнування живої матерії називають чи катаболізмом дисиміляцією. Процеси асиміляції і дисиміляції дуже тісно зв’язані між собою, хоча і протилежні по своих кінцевих результатах. Так, відомо, що продукти розщеплення різних речовин сприяють посиленому їхньому синтезу.

Окислювання продуктів розщеплення служить джерелом енергії, що постійно витрачає організм навіть у стані повного спокою. При цьому окислюванню можуть піддаватися ті ж речовини, що використовуються і для синтезу більш великих молекул. Наприклад, у печінці з частини продуктів розщеплення вуглеводів синтезується глікоген, а енергію для цього синтезу дає інша їх частина, що включається в обмінні чи метаболічні процеси. Процеси асиміляції і дисиміляції відбуваються за обов’язковоюю участю ферментів.

333

Дідков О., Хоменко Б.

ФЕРМЕНТИ

Значення ферментів, їх структура. Ферментами називають речовини, що здійснюють біологічний каталіз. Ця функція ферментів визначає їх величезне значення в організмі. Хімічні реакції не могли б протікати в клітці з потрібною швидкістю, якби не було ферментів. Ферменти забезпечують не тільки збільшення швидкості реакцій, але і можливість її регулювання, тому що їх активність залежить від дуже багатьох факторів. Ступінь збільшення швидкості реакцій під впливом ферментів дуже значна. Так, швидкість розщеплення сечовини під впливом відповідного ферменту збільшується в 107 разів. Одна молекула цього ферменту розщеплює за секунду 10 000 молекул сечовини. Кожна клітина містить велику кількість ферментів (до 1000), активністю яких визначається її функція. Існування організму можливе тільки при наявності необхідного комплексу ферментів, що забезпечують перебіг всіх процесів, у результаті яких в організмі відбуваються безупинні перетворення речовин.

Ферменти мають білкову природу. Вони можуть складатися тільки з білка, чи з білка і додаткової групи. В останньому випадку білкову частину ферменту називають білковим носієм, а додаткову, небілкову частину – простетичною групою або коферментом.

Простетическая група невіддільна від білкової частини, а кофермент зв’язаний з нею слабо і легко відокремлюється. Встановлено, що більшість вітамінів виконує в організмі функцію коферментів. Коферментами можуть бути нуклеотиди, РНК і інші складні органічні

сполуки. Багато ферментів активні тільки в присутності двовалентних катіонів: Са++, Zn++, Mn++, Mg++, Co++.

Властивості ферментів. Для ферментів характерна специфічність їх дії. Під специфічністю розуміють здатність ферментів вибірково діяти тільки на визначений субстрат – речовина, що піддається каталітичному розщепленню. Ферменти можуть мати абсолютну специфічність, діючи тільки на якийсь один субстрат; відносний груповий, коли активність ферменту виявляється у відношенні цілої групи речовин, у молекулах яких існує визначений тип хімічного зв’язку (наприклад, пептидний зв’язок), і стереохимичною специфічністю, коли субстрати розрізняються по їх просторовій конфігурації.

Ферменти діють лише при визначеній температурі середовища. Це їх властивість називають термолабільністю. Найбільша активність ферментів тваринного походження відзначається при температурі 40–50°С. При подальшому підвищенні температури активність ферментів падає, тому що білок при високій температурі піддається денатурації – утраті своїх

334

Анатомія і фізіологія дитячого організму

природних властивостей.

Характерною властивістю ферментів є залежність їх дії від рН середовища. Одні з них діють у кислому середовищі, інші – у лужному, треті

– у нейтральному чи в дуже близькому до нього середовищі.

Механізм дії ферментів. Для протікання реакцій, у яких беруть участь органічні сполуки клітини, необхідне утворення з компонентів цієї реакції активованого комплексу, для чого потрібно велика кількість енергії – енергії активації.

Ферменти, прискорюючи реакції, зменшують енергію активації. Так, енергія активації, необхідна для розщеплення перекису водню, у присутності ферменту зменшується в 4,5 рази. В даний час здатність ферменту зменшувати енергію активації пояснюють, виходячи з концепції активного центру.

Активним центром ферменту називають його жорстко фіксовані реактивні групи, що мають визначене просторове розташування. Ці групи служать місцем прикріплення субстрату. До складу активного центра можуть входити ділянки як білкового носія, так і простетичної групи ферменту. Дія ферменту починається зі зв’язки його активним центром субстрату. У результаті цього зв’язки міняється структура як ферменту, так і субстрату. Фермент у результаті цієї зміни в значній мірі, іноді цілком, утрачає спорідненість до активного центра, а субстрат збільшує свою реакційну здатність.

Ферментативна активність може мінятися під впливом метаболітів – речовин, що утворяться в процесі обміну речовин – метаболізму. Це лежить в основі регуляції біохімічних процесів у клітині.

ОБМІН БІЛКІВ

Будова і значення білків. Білки – це органічні речовини, що володіють більшою молекулярною масою і містять різні елементи в досить строгих кількісних співвідношеннях. Білок містить вуглець (50–55%), водень (6,5– 7,3%), кисень (21–24%), сірку (0–2,4%), попіл (0–0,5%) і азот (15-18%).

Значення білків в організмі величезно. Білки є головним будівельним матеріалом клітини. Утворюючии ферменти і гормони, вони регулюють процеси, що протікають на всіх рівнях організації живого організму: молекулярному, клітинному, органному й організму.

Білки визначають видові й індивідуальні розходження організмів. Вони необхідні для здійснення захисних функцій. Білкам присутня й енергетична функція, тому що їх розпад супроводжується звільненням енергії.

Розрізняють прості білки – протеїни – і складні – протеїди. Прості білки

335

Дідков О., Хоменко Б.

складаються тільки з амінокислот, а складні включають, крім амінокислот, додаткові групи, що мають різну структуру. Розрізняють декілька груп складних білків: металлопротеиди – білки, що містять метал; глікопротеїди– комплекс білків з вуглеводами; ліпопротеїди – комплекс білків з ліпідами; нуклеопротеїди – білки, що утворять комплекс із нуклеиновыми кислотами (ДНК і РНК), і ін.

Молекулярна маса білків дуже велика і коливається в широких межах: від декількох тисяч до декількох мільйонів одиниць. Форма молекул простих білків частіше наближається до сферичного. Розрізняють первинну, вторинну, третинну і четвертинну структури молекули білків. Під первинною структурою розуміють послідовність амінокислот у білку. Двадцять амінокислот, що зустрічаються в живому організмі, можуть багаторазово повторюватися, сполучаючись у різній послідовності, що обумовлює існування великої кількості різних білків.

Амінокислоти зв’язані в білках за допомогою пептидних зв’язків.

При неповному розщепленні білка утворяться з’єднання, що складаються з меншого, ніж білки, числа амінокислот, якї названі поліпептидами і пептидами. Поліпептиди містять більше число амінокислотних залишків у порівнянні з пептидами.

Поліпептидні ланцюги в молекулі білків не витягнуті, а згорнуті в спіраль, утворюючи вторинну структуру білка. Визначене розташування поліпептидних ланцюгів молекули білків у просторі називають її третинною структурою.

Установлено, що молекула білків складається з окремих субодниць. Їх просторове розташування визначає її четвертинну структуру.

Специфічність білків. При наявності такої складної структури, яку мають білкові молекули, можлива незліченна безліч варіацій їх будови. Відмінності можуть спостерігатися в одній, у декількох чи у всіх структурах білкової молекули. Наявністю величезного числа різних виглядів білків, що відрізняються по своїй будові, визначається їх видова, індивідуальна й органна специфічність. Видова специфічність виявляється в тому, що структура білків тварин, які відносяться до різних виглядів, неоднакова. Відрізняється також, хоча й у меншому ступені, структура білків окремих індивідумів, що відносяться до тому самого виду. При введенні в організм чужорідного білка виникають різні імунні реакції, спрямовані на його видалення. Це служить серйозною перешкодою для пересадження органів і тканин і може служити причиною виникнення важких порушень в організмі при переливанні несумісних груп крові, при штучній імунізації.

336

Анатомія і фізіологія дитячого організму

Органна специфічність білків характеризується тим, що білки того самого організму, але різних органів різні за структурою, а отже, і властивостями.

Усі види специфічності білків зберігаються протягом усього життя організму. Це можливо завдяки тому, що поряд з постійною витратою запасів білків відбувається їх синтез, причому кожна клітина синтезує тільки визначені види білків.

Азотиста рівновага. Про кількість білка, що отримується з їжею чи виділяється з організму, можна судити за кількостю спожитого чи вигляділеного азоту. З поживних речовин тільки білки містять азот. Відомо, що його кількість у білку складає 16 %. Звідси легко обчислити, що 1 г азоту містить 6,25 г білка (100 : 16). Звідси, знаючи кількість виділеного чи спожитого азоту, легко розрахувати відповідну кількість білка.

Поняття «азотистий баланс» означає різницю в кількості азоту, введеного в організм із їжею і виведеного із сечею, калом і потом. Для здорової дорослої людини характерна азотиста рівновага, при якій азотистий баланс дорівнює 0, тобто виводиться азоту стільки ж, скільки його надходить з їжею. Коли з організму виводиться азоту менше, ніж надходить, говорять про позитивний азотистий баланс. Це завжди спостерігається у вагітних і в зростаючому організмі.

У деяких випадках, як, наприклад, при голодуванні, кількість виведеного азоту перевищує кількість що надходить. У цьому випадку в організмі має місце негативний азотистий баланс.

Біологічна цінність білків. Розрізняють біологічно повноцінні і неповноцінні білки. Ступінь цінності білка визначається кількістю амінокислот, необхідних для нормального перебігу в організмі процесів синтезу. Білки, що містять у визначеному співвідношенні всі необхідні для цього амінокислоти, називають повноцінними, а білки, у яких немає потрібного набору амінокислот, – неповноцінними. До останнього відносять, наприклад, білок кукурудзи і ячменю.

Особливо цінні для організму ті амінокислоти, що не утворюються у тваринному організмі. Таких амінокислот 10. Їх називають незамінними (метіонін, лізин, триптофан і ін.). 10 амінокислот є замінними, тому що можуть синтезуватися в організмі. Кожна з амінокислот несе в організмі специфічну функцію, і тому недолік надходження її може викликати ті чи інші розлади його діяльності. Наприклад, при недостачі валіну відзначається розлад функцій нервової системи.

Перетворення білків в організмі. У живому організмі постійно відбуваються синтез і розпад білків. Синтез білка здійснюється за участю

337

Дідков О., Хоменко Б.

амінокислот, що мають різне походження. Необхідним постійним джерелом амінокислот є білки їжі. У травному тракті вони піддаються розпаду до амінокислот, що всмоктуються в кров. Пройшовши через судини печінки, амінокислоти приносяться до всіх органів, у клітинах, у яких знову синтезується білок, але уже специфічний для кожного з них. Для синтезу білка використовуються також амінокислоти, пептиди і нуклеотидпептиди, що утворяться в процесі розпаду клітинних білків. Нуклеотидпептидом називають продукт неповного розпаду білка, що складається з пептидів і нуклеотидного угруповання. Для синтезу білка використовуються також амінокислоти, що синтезуються в організмі. В організмі з продуктів розпаду білків одного виду можуть синтезуватися білки іншого виду.

Інтенсивність синтезу білка досить висока. Щодоби в організмі людини, що розвивається, синтезується 100 г білків. Однак не всі амінокислоти, що утворилися при розпаді білка, використовуються для його синтезу. Частина амінокислот піддається розпаду, кінцевими продуктами якого є NH3, CО2 і Н2О. Аміак токсичний для організму. Навіть незначне збільшення його кількості в організмі може викликати ряд важких розладів. Звичайно цього не відбувається, тому що в організмі аміак швидко зв’язується з аспарагіновою, глутаміновою кислотами і білком. При цьому він втрачає свою токсичність. Знешкодження аміаку здійснюється також у печінці. Продукти неповного розпаду одних амінокислот можуть використовуватися в організмі як будівельний матеріал для синтезу інших амінокислот. В організмі постійно відбуваються синтез і розпад не тільки простих білків, але і кладних.

Кінцевими продуктами обміну нуклеопротеидов є сечовина, сечова кислота, вуглекислий газ і вода.

ОБМІН ВУГЛЕВОДІВ

Будова і значення вуглеводів. Вуглеводами називають органічні сполуки, що складаються з вуглецю, водню і кисню. Вуглеводи можна представити формулою СтН2пОп.

Вуглеводи виконують в організмі людини різні функції. Вони є основньм енергетичним матеріалом. Потреба організму дорослої людини в енергії задовольняється головним чином за рахунок розпаду вуглеводів.

Входячи до складу різних субклклітинних структур, беручи участь у формуванні клітинних мембран, вуглеводи виконують пластичну функцію. Вуглеводи входять до складу РНК і ДНК, маючи тим самим безпосереднє відношення до процесів синтезу білка. Деякі вуглеводи (гіалуронова кислота), входячи до складу міжклітинної речовини, регулюють розподіл води, солей і

338

Анатомія і фізіологія дитячого організму

різних органічних сполук між внутрішнім і зовнішнім середовищем клітини. Гепарин, що утворюється в печінці, перешкоджає згортанню крові. Багато гормонів, імунні тіла є гліопротеїдами.

Розрізняють прості вуглеводи, що називають моносахаридами і складні, які підрозділяються на олигосахариди і полисахариды. З моносахаридів особливо велике значення мають глюкоза (виноградний цукор}; галактоза, фруктоза (фруктовий цукор), манноза і рибоза. Чотири перші монозы мають формулу C6Н12О6. Рибоза відноситься до пентоз, що містять п’ять вуглецевих атомів, і її формула С5Н10О5. Усі монози входять до складу складних вуглеводів, іноді вони утворять комплекси з білками. Деякі з них зустрічаються у вільному вигляді. Так, фруктоза входить до складу меду, глюкоза зустрічається у вільному стані у фруктах, у меді.

Найбільше значення з полисахаридов мають крохмаль, глікоген і клітковина. Їх склад відбивається в формулі (С6Н10О5)п. Крохмаль – головний запасний полисахарид у рослин, глікоген – у тварин, у зв’язку з чим його називають ще тваринним крохмалем.

Перетворення вуглеводів в організмі. У рослинних організмах синтез вуглеводів здійснюється шляхом відновлення вуглекислого газу атмосфери. Більшість тваринних організмів використовують готові органічні сполуки, що відносяться до групи вуглеводів. У печінці відбувається синтез глікогену, для якого печінка є депо. Надлишок глюкози надходить у загальне коло кровообігу і розноситься по всьому організму. У міру потреби глюкоза «витягається» із крові різними клітинами організму, у яких здійснюються її подальші перетворення: синтез глікогену (наприклад, у м’язах) і розпад як глікогену, так і глюкози. Розпад вуглеводів може протікати в анаеробних умовах, тобто при відсутності кисню або при малій його кількості, і в аеробних, тобто при наявності кисню. Процес розпаду глікогену в анаеробних умовах одержав назву глікогенолізу, а глюкози – гліколізу. При аеробному й анаеробному розпаді процес йде однаково до стадії утворення піроиноградної кислоти. При анаеробних умовах вона перетворюється в молочну кислоту і процес розпаду вуглеводів на цьому закінчується. Молочна кислота, отже, у цьому випадку є кінцевим продуктом вуглеводного обміну. При аеробному обміні кінцевими продуктами обміну вуглеводів є СО2 і H2О.

Для розпаду моносахаридів обов’язковим є їх попереднє фосфорилювання

– приєднання залишку фосфорної кислоти, що переноситься з АТФ. Після фосфорилювання глюкоза піддається численним перетворенням, у процесі яких виділяється енергія, використовувана для синтезу АТФ із АДФ і неорганічного фосфату. При гліколізі чистий вихід АТФ складає 2 молекули

339

Дідков О., Хоменко Б.

на 1 молекулу глюкози.

При аеробному розпаді утвориться значно більше число молекул АТФ. Відомо, що АТФ відноситься до числа макроергічних фосфатів, для яких характерне наявність макроергічних зв’язків. Останніми називають зв’язки, при розриві яких утворюється велика кількість енергії. АТФ дає 37 800 кдж/моль. Процес утворення АТФ з АДФ і неорганічного фосфату, активованого за рахунок енергії при окислюванні органічних сполук, називають окисним фосфорилюванням. Він протікає в мітохондріях, у їх елементарних частках – гранулах, розташованих на кристах. Кожна гранула разом із навколишньою ділянкою мембрани мітохондрії складає «систему сполучення», що здійснює всю серію метаболічних реакцій, зв’язаних з утворенням макроергічних зв’язків АТФ. З цього виходить, що кожна гранула має повний набір ферментів, необхідних для цих реакцій. Ферменти розташовані у визначеному порядку, що забезпечує строгу послідовність перебігу реакцій, у результаті яких поповнюється і запасається в організмі енергія у вигляді макроергічних зв’язків АТФ. Енергія, акумульована в макроергічних зв’язках АТФ, може бути використана клітинами. Звідси зрозуміло, що в енергетичному відношенні для організму більш вигідний аеробний шлях розщеплення вуглеводів, при якому утвориться більша кількість молекул АТФ. Анаеробний шлях розпаду вуглеводів здобуває для організму особливе значення, коли з тої чи іншої причині має місце недостатнє постачання тканин киснем.

ОБМІН ЛІПІДІВ

Значення ліпідів, їх структура. Ліпідами називають групу органічних сполук, що характеризуються нерозчинністю у воді. Розрізняють прості ліпіди і складні. Прості ліпіди включають жири, воски і стериди, а складні– фосфоліпіди і гликоліпіди. Жири являють собою складні ефіри вищих жирних кислот і гліцерину. Жирні кислоти можуть бути насиченими і ненасиченими. У першому випадку молекула їх має тільки одинарні зв’язки, у другому – один чи декілька подвійних зв’язків. З насичених кислот частіше в природних жирах зустрічаються пальмітинова і стеаринова, а з ненасичених – олеїновая і лінолева.

Рослинні жири відрізняються великим змістом ненасичених жирних кислот.

Депо жиру є жирова тканина, у клітинах якої він знаходиться у вигляді окремих крапельок. Кількість жиру в організмі людини складає 10–20% від його маси. Видова, індивідуальна й органна специфічність жирів виражена в

340