Обмен веществ и энергии в организме

Изменения скорости биохимических реакций или обменных процессов в мышцах, стенках кровеносных сосудов очень невелики – от состояния расслабления до наивысшего напряжения возможно ускорение биохимических реакций лишь в 2–2,5 раза. В сердечной мышце скорость биохимической реакции может возрастать в 4–5 раз. Но зато в скелетных мышцах конечностей интенсивность биохимических реакций способна увеличиваться в 15–20 раз!

Именно этот огромный функциональный диапазон скелетных мышц позволяет нам поднимать груз, втрое превышающий собственный вес, пробегать стометровку со скоростью электрички и т.д.

В каждой живой клетке имеется АТФ. Это сложное органическое вещество представляет собой главный энергетический ресурс во всех биологических системах. По аналогии с электричеством АТФ нередко называют "аккумулятором" энергии в клетке. Но такая аналогия неточна, потому что аккумулятор, как правило, работает в два цикла: зарядка-разрядка и т.д. Та энергия, которая накоплена в виде АТФ в живой клетке, "заряжается" и "разряжается" одновременно.

Для наглядности объяснения сравним АТФ с деньгами. Итак, у человека возможны три источника необходимых денежных средств: зарплата – постоянные поступления, почти равные расходам; накопления – определенный резерв, собранный заранее "на черный день"; долг.

Почти такие же три источника энергетических ресурсов имеются у каждой клетки:

1) окислительный процесс – поступление энергии за счет "сжигания" в огне биохимических реакций углеводов, жиров и ненужных "отработанных" белков. Эти поступления примерно равны расходам;

2) запас энергии в виде гликогена – того накопления, которое определяет энергетическое "благополучие" клетки. Использование гликогена для энергетических целей проходит в цикле биохимических реакций, которые называются гликолизом;

3) запас энергии (расходуемый только при крайней необходимости) в виде КрФ – специального вещества, приспособленного для "хранения" энергии. Как только прекратится работа клеток, потребовавшая расхода КрФ, этот "долг" должен быть незамедлительно возвращен. В организме человека несколько сотен крупных и мелких мышц, каждая из которых состоит из нескольких тысяч отдельных мышечных волокон. Эти волокна – мышечные клетки, которые порой невооруженным глазом и рассмотреть невозможно, различаются по многим свойствам, в том числе по организации энергетического обеспечения (табл. 1.3).

Таблица 1.3

Свойства разных типов мышечных волокон (по Я. М. Коцу)

Показатели классификации	Тип волокна
	1	ПА	ПБ
Цвет	Красный	Красный	Белый
Скорость сокращения	Медленно	Быстро	Быстро
Диаметр	Тонкие	Толстые	Толстые
Энергообеспечение	Окислительное	Промежуточное	Гликолитическое
ОГЛАВЛЕНИЕ резервов:
КрФ	Умеренное	Большое	Умеренное
миоглобин	Высокое	Высокое	Низкое
гликоген	Умеренное	Высокое	Низкое
жиры	Высокое	Умеренное	Низкое
капилляризация	Сильная	Средняя	Малая
Иннервация:
порог включения	Средний	Низкий	Высокий
частота импульсов	Низкая	Средняя	Высокая
утомляемость	Неутомляемая	Медленная	Быстрая

В начале работы активируются быстрые волокна (тип II). Когда разбег взят и совершается равномерная работа, сокращаются уже в основном медленные волокна (тип I), но если надо увеличить усилия или ускорить движения, вновь подключаются быстрые (тип ПБ).

Природой предусмотрено и несколько способов охлаждения организма. Первый из них, наиболее простой и эффективный при легкой работе – усиление дыхания.

Второй способ охлаждения напоминает конструкцию автомобильного радиатора. Кровеносные сосуды, расположенные близко к поверхности кожи, при работе сильно расширяются, скорость кровотока через них возрастает в несколько раз, и горячая кровь из глубины тела, подходя к поверхности, которая составляет (у взрослого человека) около 2 м2, отдает избыточное тепло. Раскрытие кожных сосудов вызывает покраснение лица, шеи, груди, спины, реже – рук или ног.

Такой способ охлаждения наиболее эффективен при быстром перемещении или при низкой температуре воздуха.

Но самый эффективный способ охлаждения у человека – это испарение пота. Скорость теплоотдачи за счет потения при напряженной работе достигает 20 ккал в минуту, т.е. примерно 60% от суммарной теплопродукции организма.

Итак, мы рассмотрели некоторые процессы, которые совершенствуются в организме, когда он выполняет ту или иную мышечную работу, познакомились с некоторыми закономерностями, определяющими реакции организма на нагрузку разной мощности.

У человека обмен веществ складывается из двух противоположных процессов – ассимиляции и диссимиляции. Совокупность всех процессов синтеза сложных органических веществ (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот), идущих на построение органов и тканей, получила название ассимиляции. Процессы ассимиляции в клетках всегда сопровождаются поглощением энергии.

Диссимиляция находится в тесном взаимодействии с ассимиляцией и заключается в распаде веществ организма с выделением энергии. Взамен распадающихся веществ образуются органические соединения, и таким образом осуществляется постоянный круговорот обмена веществ и энергии, идет процесс постоянного самообновления клеточного состава тела человека.

Обмен веществ и обмен энергии в теле человека – это два проявления единого процесса. За счет поступления в организм пищи как раз и поддерживается постоянство интенсивности обмена веществ. Поступающие питательные вещества (углеводы, белки, жиры) восполняют потери в органических веществах.

Большинство питательных веществ используются организмом человека не непосредственно, поскольку они являются малорастворимыми соединениями и не могут из пищеварительного тракта сразу поступить в кровь. Усвоение их организмом становится возможным только после того, как они расщепляются на более простые и легкорастворимые вещества: белки – на различные аминокислоты, жиры – на глицерин и жирные кислоты, крахмал превращается в глюкозу.

Большую роль в этом процессе играют пищеварительные ферменты, а также минеральные соли, вода.

Помимо белков, жиров, углеводов, минеральных солей и воды, организму необходимо наличие минимального количества витаминов.

Посредством обмена веществ непрерывно вырабатывается или высвобождается энергия, идущая на обеспечение основного обмена (т.е. работы всех внутренних органов), на синтез различных клеточных структур, наконец, на обеспечение физической и умственной работы. Не менее важно и то, что посредством обмена веществ идет постоянное обновление всех составных элементов клеток органов и тканей. Так, например, некоторые ферменты печени обновляются каждые 4 ч. А вот эритроциты живут довольно долго – 80–100 суток.

Подсчитано, что в течение жизни человека его белки обновляются более 200 раз.

Свою независимость от внешней среды организм создает с помощью разнообразных сложных реакций. К ним можно отнести изменения функционирования нервной, эндокринной, кровеносной систем. А иммунная система обеспечивает невосприимчивость к действиям микроорганизмов, вредных физико-химических агентов. Система терморегуляции создает человеку независимость от изменения температуры.

Получается, что постоянно, каждый момент организм приспосабливается к любым внешним воздействиям и тем самым создает свою относительную независимость и автономность.

Если обмен веществ нарушается, то такое нарушение выражается в виде изменения химического постоянства на уровне клеток какой-либо ткани, органа, а то и организма в целом. Соответственно проявление многих заболеваний можно характеризовать по их влиянию на изменение химических соединений на всех этих уровнях. Это объясняет постоянную потребность в притоке пищевых продуктов.

За 70 лет жизни человек съедает белков более 2,5 т, жиров около 2 т, углеводов около 10 т, выпивает более 50 тыс. л воды.

Для всего живого характерны органические молекулы, причем в их состав в основном входит углерод, а также различное количество водорода, кислорода, азота и небольшой процент фосфора, серы, железа и других элементов. Углерод во всех живых системах – самый важный элемент.

Важным химическим компонентом жизнедеятельности всех клеток является АТФ – универсальный источник энергии для различных обменных процессов. АТФ – это аккумулятор и носитель свободной энергии. Практически все реакции энергетического обмена в клетках протекают посредством образования и распада молекул АТФ. Следовательно, в клетках живого организма АТФ является не только источником химической энергии во многих метаболических реакциях, но и аккумулятором, донором и специальным носителем энергии.

Вместе с тем следует иметь в виду, что основными высокомолекулярными соединениями организма человека являются молекулы белков и нуклеиновых кислот, а также углеводов и липидов. Они обладают определенным химическим строением, от которого зависят их свойства и биологическая роль в организме. Для образования высокомолекулярных соединений используются следующие простые молекулы (рис. 1.15).

Рис. 1.15. Простые молекулы (по Н. И. Волкову, Э. Н. Несену, А. А. Осипенко, С. Н. Корсуну)

Химическая энергия АТФ постоянно используется в клетках организма для поддержания всех энергопотребляемых биологических процессов (рис. 1.16, по Н. И. Волкову и др.).

Рис. 1.16. Использование энергии АТФ в организме

При физических нагрузках изменяется обмен веществ и энергии, а также механизмы их регуляции, что составляет основу метаболической адаптации организма к воздействующим физическим нагрузкам (тренировкам). Изучение приспособительных изменений обмена веществ позволяет познать особенности адаптации организма к физическим нагрузкам, выбрать эффективные средства, методы восстановления и повышения физической работоспособности.

Однако следует заметить, что количество АТФ в тканях организма человека относительно невелико, поскольку она не запасается в тканях. Всего в организме содержится около 50 г АТФ. Заметим, что даже при напряженной мышечной деятельности, вызывающей утомление, запасы АТФ в мышцах могут снижаться только в течение нескольких секунд на 20–25%, так как постоянно работают механизмы ее восстановления. При этом в клетках поддерживается относительное постоянство концентрации АТФ. Так обеспечивается сбалансированность процессов образования (ресинтеза) и использования (утилизации) АТФ. При увеличении скорости использования АТФ автоматически активируется механизм ее образования (рис. 1.16).

Вода (Н2О) – одно из самых важных соединений в организме человека. Без воды не могут осуществляться процессы жизнедеятельности, без воды невозможна и сама жизнь. Потери 10–20% воды организма приводит к его гибели. От содержания воды в организме зависит физическая работоспособность спортсмена, скорость протекания восстановления, способность противостоять различным стрессам и само состояние здоровья.

ОГЛАВЛЕНИЕ воды в организме зависит от возраста, пола и текущего функционального состояния. В организме взрослого человека вода составляет: у мужчин – около 60%, у женщин – 50% общей массы тела. Вода неравномерно распределяется среди отдельных тканей (табл. 1.4).

Таблица 1.4

Свойства разных типов мышечных волокон (по Я. М. Коцу)

Ткань или орган	ОГЛАВЛЕНИЕ % от массы	Ткань или орган	ОГЛАВЛЕНИЕ % от массы
Мышцы	50,8	Печень	2,8
Скелет	12,5	Мозг	2,7
Кожа	6,6	Легкие	2,4
Кровь	4,7	Жировая ткань	2,3
Желудок и кишечник	3,2	Почки	0,6
		Остальные органы	11,4

Выделение воды из организма в сутки (около 2,5 л) в состоянии относительного покоя распределяется по следующей схеме: с мочой выделяется 1500 мл (60%), через кожу – 450 мл (6%), через легкие – 250 мл (10%), с потом – 150 мл (6%), через толстую кишку – около 6%.

Н. И. Волков и др. определили, что при физических нагрузках на выносливость, например при марафонском беге, в условиях повышенной температуры спортсмен теряет около 2–3 л воды в час. Если обезвоживание достигает 4–5% массы тела, то работоспособность такого спортсмена падает на 30% (рис. 1.17). Здесь же отметим, что потеря 0,5 кг массы тела соответствует потере 378 мл воды.

Эндокринная и нервная системы контролируют обмен воды в организме. Основным регулятором является гормон гипофиза – вазопрессин, или антидиуретический гормон, который уменьшает (или увеличивает) выведение жидкости (диурез) за счет сокращения сосудов почек. Секреция этого гормона повышается при снижении объема плазмы крови, что способствует задержанию воды в организме и нормализует объем плазмы в крови. При снижении содержания воды в плазме крови происходит рефлекторное возбуждение участков коры головного мозга, вызывающее чувство жажды. Таким способом ЦНС регулирует водный баланс в организме.

Клетки человеческого организма строятся, казалось бы, из простых химических компонентов – белков, углеводов, жиров, нуклеиновых кислот. Однако эти компоненты, соединяясь между собой, могут образовывать и образуют сложные комплексы.

Рис. 1.17. Влияние обезвоживания организма на физическую работоспособность

Белки – высокомолекулярные, азотосодержащие вещества, при гидролизе которых образуются аминокислоты. Белки еще называют протеинами (от греч. proteus – первый, главный). Белок в организме человека составляет в среднем 45% сухой массы тела (12–14 кг). ОГЛАВЛЕНИЕ его в отдельных тканях различное (табл. 1.5).

Таблица 1.5

ОГЛАВЛЕНИЕ белка в органах и тканях человека (по Н. И. Волкову)

Органы и ткани	ОГЛАВЛЕНИЕ белка, %
	от сухой ткани	от общего белка
Скелетные мышцы	80	34,7
Кожа	60	11,5
Кости (твердые ткани)	20	18,7
Пищеварительный тракт	63	1,8
Мозг и нервная ткань	45	2,0
Печень	57	3,6
Сердце	60	0,7
Легкие	82	3,7
Селезенка	84	0,2
Почки	72	0,5
Поджелудочная железа	47	0,1
Жировая ткань	14	6,4
Остальные ткани:
жидкие	85	1,4
плотные	54	14,6
Все тело	45	100

Органические вещества, из которых состоят организмы, – это белки, жиры, углеводы (крахмал, сахар) и нуклеиновые кислоты. Разнообразие жиров и углеводов в организме сравнительно невелико, молекулы жиров или углеводов разных людей сходны или одинаковы.

Совсем не так обстоит дело с белками. Во-первых, разнообразие их почти бесконечно. Существуют, по крайней мере, десятки тысяч различно построенных молекул. Дело в том, что белковая молекула представляет собой нить, состоящую из соединенных друг с другом сравнительно небольших молекул аминокислот. Одна белковая молекула состоит из нескольких сотен аминокислот.

Аминокислоты бывают 20 сортов, причем при замене или перестановке одной аминокислоты получается уже новая молекула белка. Возникает вопрос: сколько будет таких вариантов? Если коротко ответить, то приблизительно около десяти в миллионной степени вариантов.

Значительная часть белка содержится в мышцах, костях, коже, пищеварительном тракте и других плотных тканях.

Белки поступают в организм преимущественно с пищей животного происхождения. Потребность в белке взрослого человека, не занимающегося спортом, составляет в среднем 1,3 г на 1 кг массы тела, или около 80 г. При больших физических нагрузках потребность белка увеличивается примерно на 10 г.

В овощах и фруктах белков содержится всего 0,3-2,0% массы свежей ткани; больше всего белков находится в бобовых – 20–30%, злаках – 10–13% и грибах – 3–6%.

Биологические функции белков:

1) структурная (пластическая);

2) каталитическая (белки-ферменты участвуют в обмене веществ и энергии в организме);

3) сократительная (белки актина и миозина участвуют в сокращении и движении мышц);

4) транспортная (гемоглобин эритроцитов крови переносит кислород от легких к тканям и углекислый газ от тканей к легким; миоглобин переносит кислород; белки крови транспортируют жирные кислоты, липиды, железо, некоторые гормоны);

5) защитная (белки гамма-глобулины участвуют в иммунитете, защищая организм от вирусов, бактерий и клеток других организмов; белки плазмы крови фибриноген и тромбин участвуют в свертывании крови, предотвращая кровопотери при ранениях);

6) гормональная или регуляторная (высокоспецифические белки-гормоны регулируют обмен веществ);

7) рецепторная (белки являются рецепторами гормонов, нейромедиаторов, других веществ, они осуществляют узнавание, связывание и передачу их регуляторного действия);

8) передача наследственной информации;

9) опорная (упругость и прочность костей скелета, кожи, сухожилий осуществляют преимущественно белки коллаген и эластин);

10) энергетическая – 10–15% энергопотребления обеспечивается белками. При окислении 1 г белка выделяется 17 кДж (4,1 ккал) энергии.

Особенно разнообразны белки-ферменты, биологические катализаторы, которые способны сильно увеличивать скорость химических реакций. Ферменты принимают участие почти во всех процессах, происходящих в организме. Например, переваривание пищи – дело пищеварительных ферментов, причем обязанности между ними четко распределены: одни расщепляют белки мяса, другие – жиры, а третьи – белки молока. Бывает даже особый наследственный дефект, при котором в организме отсутствует белок-фермент, расщепляющий молоко, и человеку с таким дефектом всю жизнь недоступно молоко, в том числе и молоко матери. Более смуглый цвет кожи или, наоборот, совершенно белая кожа, белые волосы – альбинизм, тоже результат различной активности определенных ферментов или их полного отсутствия. В конце концов, если использовать арсенал современных средств генетики и биохимии для изучения отличия биотипологии и геометрии различных тел, скорее всего, окажется, что причина кроется в разном наборе или в разном строении определенных ферментов. "И тело червя, и лицо человека следует рассматривать как результат химических реакций...", – говорит известный американский ученый Шеррингтон, а каждая реакция организма протекает при участии определенного фермента.

Перечисляя типы органических веществ, необходимо остановиться на нуклеиновых кислотах. Нуклеиновые – значит ядерные, и называются они так потому, что впервые были обнаружены в ядре клетки. Молекулы нуклеиновых кислот еще больше и длиннее белковых молекул и так же, как и белки, имеют нитчатую структуру, состоящую из четырех сортов "кирпичиков", из которых состоит нуклеиновая кислота.

В 1868 г. швейцарский врач Ф. Мишер впервые выделил нуклеиновые кислоты, а в 1930 г. были определены два типа нуклеиновых кислот – ДНК и РНК, различающиеся химическим составом, молекулярной массой, сложностью структуры молекул и функцией в организме. Если в состав нуклеиновой кислоты входит рибоза, то она называется рибонуклеиновой кислотой (РНК), а если дезоксирибоза, то – дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК). Каждый организм имеет характерную только для него молекулу ДНК с определенным количественным составом и нуклеотидной последовательностью, которые в любых физиологических состояниях сохраняются. Нарушение их приводит к мутациям, вызывающим патологические изменения в организме.

Генетическая информация закодирована в каждой клетке в гигантских молекулах ДНК. Если в клетке идет синтез какого-то белка, то на том участке ДНК, где закодирована структура белка, строится его зеркальная копия – молекула информационной РНК. Таким образом, информация в клетке передается всегда в следующем порядке: хранительница генетической информации молекула наследственного вещества ДНК – молекула-посредник РНК-белок. Это положение считалось незыблемым и даже получило название "центральной догмы молекулярной генетики".

Разные участки ДНК кодируют разные белки. В ядре каждой клетки в ДНК записано строение всех белков данного организма. В научно-фантастических произведениях путешественники обычно берут с собой в космические корабли не книги, не магнитофонные ленты, а кристаллы, хранящие в себе целые библиотеки. Природа давно обогнала фантазию: пучок ДНК, занимающий 24 мм3, может содержать всю биологическую информацию о строении всех людей земного шара.

Жиры – это соединения глицерина с различными жирными кислотами. Жиры и липоиды не растворяются в воде и входят в состав всех мембран клетки и ее структурных элементов. Лишь только в условиях голодания распад жиров резко повышается. При этом они могут обеспечивать до 75–80% всех энергозатрат организма. Жиры растворяются в органических растворителях, таких как эфиры, хлороформ или бензол.

Молекулы жира, как и молекулы углеводов, состоят из атомов углерода, водорода и кислорода, но ОГЛАВЛЕНИЕ кислорода относительно других атомов значительно меньше, чем в углеводах. Вот почему для окисления жиров требуется значительно большее количество кислорода, чем для окисления углеводов.

Основные биологические функции жиров:

1) энергетическая. Распад 1 г жира дает 39 кДж (9,3 ккал) энергии, это значительно больше, чем при окислении углеводов. Например, в форме гликогена организм может запасать энергию для осуществления основного обмена не более чем на сутки, тогда как в форме триглицеридов – на несколько месяцев;

2) структурная. Липиды (жиры) в комплексе с белками являются структурным компонентом всех клеточных мембран. Поэтому они участвуют в транспорте веществ через мембраны, рецепции и в других мембранных процессах;

3) регуляторная, или гормональная. Регуляторную функцию выполняют гормоны стероидной природы, а также тканевые гормоны простагландины, образующиеся из полиненасыщенных высших жирных кислот;

4) терморегуляторная. Жиры, входящие в состав подкожной клетчатки, предохраняют организм от переохлаждения, поскольку являются плохим проводником тепла;

5) защитная. Жиры (липиды) в виде жировых прослоек защищают внутренние органы от механических повреждений, а также нервные окончания и кровеносные сосуды от сдавливания и различных ушибов. Кроме того, жир придает эластичность кожным покровам, а насыщенные жирные кислоты – бактерицидные свойства;

6) в качестве растворителя. В липидах (жирах) растворяются многие органические соединения, в том числе витамины A, D, Е и К, благодаря чему они легко проникают через стенки сосудов, мембраны клеток, транспортируются в биологических жидкостях.

Обмен жиров в организме. В организм жиры поступают с продуктами питания животного и растительного происхождения. Человеку требуется от 70 до 145 г жира в сутки, в том числе 15 г ненасыщенных жирных кислот и 10 г фосфолипидов. Суточная потребность в жире зависит от пола, климатических условий, двигательной активности или трудовой деятельности. ОГЛАВЛЕНИЕ жиров в организме взрослого человека в среднем составляет у мужчин 7–8 кг, у женщин – 5–6 кг, или 10–15% от общей массы тела. При ожирении ОГЛАВЛЕНИЕ липидов может достигать 30% массы тела. Жиры обеспечивают 25–30% потребности человека в энергии. Поступившие в организм пищевые жиры в желудочно-кишечном тракте подвергаются ферментативному расщеплению до структурных мономеров – глицина, жирных кислот и других составных, которые всасываются в стенку кишечника. Частичный синтез триглицеридов происходит уже в слизистой оболочке кишечника. Из нее большая часть жиров поступает в лимфатическую систему кишечника, затем в ее грудной лимфатический проток, а из него – в кровь. Некоторая часть триглицеридов поступает в жировые депо и печень.

Регуляция и нарушение обмена липидов (жиров). Авторы решили на вопросе регуляции обмена жиров и ее нарушении остановиться более подробно, поскольку проблема ожирения имеет большое значение. Так, люди с избыточной массой тела живут в среднем на 7 лет меньше, чем люди с нормальным для своего возраста весом тела. Более того, они примерно в 3–4 раза чаще умирают от болезней сердечно-сосудистой системы, сахарного диабета и др.

Иначе говоря, вопрос ожирения – это вопрос здоровья и долголетия. Причинами ожирения являются следующие нарушения:

• энергетический дисбаланс, когда количество энергии, поступающей в организм в виде пищи, значительно больше количества расходуемой энергии;

• нарушение липидного обмена, когда процессы синтеза жиров превышают их распад;

• гормональные нарушения.

Нарушение обмена холестерина вызывает одно из распространенных заболеваний – атеросклероз, что связано с устойчивым повышением холестерина в крови. При атеросклерозе в стенках сосудов откладываются липиды – в основном эфиры холестерина. Отложение холестерина и других липидов, а также их солей в стенке сосудов приводит к ее перерождению, к снижению эластичности и прочности стенок кровеносных сосудов. Могут образовываться также холестериновые бляшки, способные перекрывать просвет капилляров (рис. 1.18).

Рис. 1.18. Отложение холестерина в кровеносных сосудах

Все это нарушает процессы кровообращения (Н. И. Волков и др.). С возрастом ОГЛАВЛЕНИЕ холестерина и его эфиров в крови повышается, что приводит к атеросклеротическим изменениям кровеносных сосудов у людей пожилого возраста. Атеросклероз, в свою очередь, может вызывать такие заболевания, как инсульт, инфаркт, атрофия конечностей. Занятия физическими упражнениями активизируют липидный обмен, способствуют выведению холестерина из организма, задерживают развитие возрастной гиперхолестеринемии и атеросклероза. Жировая дистрофия печени характеризуется накоплением в ней триглицеридов (жиров) и приводит к дегенеративным изменениям клеток печени. В таком случае ОГЛАВЛЕНИЕ жира в печени может достигать 40–50% при норме 5%. Возникает ожирение печени (жировая инфильтрация), нарушающее ее функции.

Примечателен тот факт, что для лучшего усвоения жира в рационе питания количество углеводов должно быть в 2–3 раза больше, чем жиров. При недостаточном количестве углеводов происходит неполное сгорание жиров, накапливаются продукты распада, и возникает ацидоз – избыточное ОГЛАВЛЕНИЕ кислот в крови и других тканях организма.

Растущий организм особенно нуждается в жирах животного происхождения. Растительные жиры в зависимости от возраста ребенка должны составлять от 5 до 10% по отношению к общему количеству жира (М. А. Жуковский).

Нуклеиновые кислоты и белки могут служить для клетки своеобразным аккумулятором памяти, в которых хранится генетическая информация. Сущность этой генетической информации заключена в ДНК. РНК действуют не только как носители, но и как переводчики при передаче генетического сообщения.

Углеводы – это основное топливо для клеток, окисляясь, углеводы высвобождают энергию, которая расходуется клеткой на все процессы жизнедеятельности. В питании основным углеводом, имеющим питательную ценность, является крахмал. Большим ОГЛАВЛЕНИЕм крахмала отличаются зерна пшеницы, ячменя, риса, кукурузы и клубни картофеля.

Важнейшим углеводом с физиологической точки зрения является глюкоза. Организм обладает свойством запасать углеводы для дополнительной работы. Гликоген откладывается в печени и мышечной ткани.

Энергетическая функция не является для углеводов единственной. Из углеводов в организме образуется жир. Углеводы участвуют в регуляции водного обмена, связывают воду. Кроме того, они являются носителями витаминов. Единственное производное углеводов, которое обязательно должно присутствовать в ежедневном рационе, – аскорбиновая кислота (витамин С).

Рассмотрим, каким образом железы внутренней секреции участвуют в обмене веществ.

Щитовидная железа вырабатывает гормон – тироксин, который содержит до 65% йода. Гормоны щитовидной железы у здорового человека способствуют поглощению клетками кислорода из крови, т.е. как бы помогают клеткам "дышать". Тиреоидные гормоны стимулируют синтез белка и холестерина, ускоряется метаболизм углеводов и жиров. Гормоны щитовидной железы особенно необходимы организму в период развития. Гормон определяет правильное формирование органов плода, особенно ЦНС и костной ткани, а также умственное и физическое развитие ребенка во все периоды детства.

Гормоны поджелудочной железы активно участвуют в обмене веществ. Поджелудочная железа вырабатывает два главных гормональных продукта – инсулин и глюкагон.

Инсулин – единственный гормон, понижающий уровень сахара в крови. Все остальные гормоны прямо или косвенно оказывают противоположное, гипергликемическое действие. Именно поэтому при выраженном недостатке инсулина в организме возникает сахарный диабет – болезнь, сопровождающаяся большим выделением мочи; различают сахарный диабет – сахарное мочеизнурение – поражение поджелудочной железы, вследствие чего нарушается углеводный обмен, сахар не усваивается и выделяется с мочой. Бывает еще несахарный диабет – поражение придатка мозга. В данном случае инсулин – единственный защитный барьер, и если он разрушается, то сам организм заменить его ничем не может.

Гормон глюкагон способствует расщеплению гликогена печени до глюкозы, повышает уровень сахара в крови, стимулирует расщепление жира в жировой ткани. По результатам своего действия глюкагон является антагонистом инсулина. Инсулин, а также глюкагон с адреналином представляют гормональную систему углеводного обмена.

В норме инсулин обеспечивает поступление в клетки организма глюкозы. А при сахарном диабете этот процесс нарушен. Сахар не утилизируется, иными словами, не сгорает, а накапливается в крови, но организм, в котором имеется множество различных приспособительных механизмов, пытается избавиться от избытка глюкозы, выделяя ее через почки с большим количеством мочи. В результате у больного учащается мочеиспускание, значительно увеличивается суточное количество мочи.

Отсюда вытекает вывод: если вы чувствуете слабость, стали быстро утомляться, но самое главное – заметили, что количество мочи увеличилось, появилась сухость во рту, жажда, кожа стала сухой, беспокоит зуд, то нужно обратиться к врачу.

Определенное соотношение химических компонентов в крови, с одной стороны, а в тканях – с другой, обеспечивает нормальный обмен веществ, в том, что количество необходимых пластических веществ и энергетических ресурсов, получаемых с пищей, человеческий организм фиксирует (контролирует) преимущественно по нижней границе. Если, допустим, ОГЛАВЛЕНИЕ сахара в крови падает ниже границы нормы, это фиксируется как эндокринной системой (выброс гликогена поднимает концентрацию сахара), так и ЦНС, и в этом случае у человека возникает чувство голода.

Однако организм человека, как правило, не фиксирует превышение концентрации многих химических компонентов в крови. Иными словами, самостоятельно отрегулировать обмен веществ и энергии по принципу – сколько потратил, столько и съел, человек не может. А поскольку каждый индивид в состоянии, как правило, съесть гораздо больше, чем необходимо по количеству затраченной энергии, то получается, что переедание организм не фиксирует и не приостанавливает. Следовательно, воздержанность в еде – это почти всегда проблема волевых усилий, сознательного, а не бессознательного самоконтроля.

В материалах представлены общие формы нарушения метаболизма, и мы остановились лишь на отдельных примерах взаимосвязи особенностей нарушений обмена и методов его коррекции или профилактики.

Нарушение обмена веществ (метаболизма) лежит в основе практически всех органических и функциональных изменений органов и тканей, приводящих к возникновению болезни. Ни одно заболевание не проходит без нарушения в химической гармонии обмена веществ, который в здоровом организме отличается необычайной согласованностью и взаимосвязанностью.

В процессе обмена веществ в клетках организма синтезируется большая часть аминокислот, которые называются заменимыми. Непоступление их с пищей не вызывает значительных изменений в обмене веществ (табл. 1.6).

Таблица 1.6

Аминокислоты (по Н. И. Волкову)

Заменимые аминокислоты	Количество, г	Незаменимые аминокислоты	Количество, г
Аланин	3,0	Валин	1,5
Аргинин	6,0	Гистидин	2,0
Аспарагин	3,0	Лизин	1,5
Аспарагиновая кислота	6,0	Лейцин	2,0
Глутамин	6,0	Изолейцин	1,3
Глутаминовая кислота	6,0	Метионин	2,0
Пролин	3,0	Треонин	0,9
Серин	3,0	Триптофан	0,5
Тирозин	4,0	Фенилаланин	2,0
Цистеин	3,0	Аргинин (для детей)	6,0

Другие аминокислоты не синтезируются в организме, поэтому называются незаменимыми. Незаменимые аминокислоты обязательно должны поступать с пищей. Для взрослых людей незаменимыми являются девять аминокислот, а для детей необходима десятая – аргинин (суточная норма варьируется в пределах 0,5–6 г).

Белки пищи, содержащие все незаменимые аминокислоты, называются полноценными. Они содержатся в основном в продуктах животного происхождения и являются неотъемлемыми компонентами рационального питания человека.