Лекции для студентов

Лекции по биологии: анатомия и физиология человека — Обмен веществ в организме

Обмен веществ в организме

Совокупность ферментативных химических реакций в организме называется обменом веществ (метаболизмом).

Обмен белков — совокупность процессов преобразования и использования аминокислот и белков в организме человека. Белки состоят из незаменимых и заменимых аминокислот. Заменимые аминокислоты могут синтезироваться в организме из других аминокислот. Незаменимые аминокислоты должны содержаться в пище. При расщеплении 1 г белка до конечных продуктов выделяется 17,6 кДж энергии. Организму нужны не белки пищи сами по себе, а содержащиеся в них аминокислоты. При переваривании пищи съеденные белки распадаются на аминокислоты, которые всасываются в кровь и из крови поступают в каждую клетку организма. Здесь они частично идут на строительство собственных белков, а частично сжигаются для получения АТФ. Уровень содержания аминокислот в крови регулирует печень. В печени происходит дезаминация излишка аминокислот. Из образовавшегося аммиака синтезируется мочевина, которая затем выводится почками и кожей. Дезаминированные остатки используются как энергетический материал и преобразуются в глюкозу, избыток которой превращается в гликоген.

В клетках белки распадаются до диоксида углерода, воды, мочевины, мочевой кислоты и др. Они выводятся из организма.

Белковый обмен регулируется гормонами эндокринной системы. Щитовидная железа секретирует гормон тироксин, гипофиз — соматотропный гормон, надпочечники выделяют гидрокортизон и кортикостерон.

Обмен углеводов — совокупность процессов преобразования и использования углеводов.

Углеводы являются основным источником энергии в организме. При расщеплении 1 г глюкозы высвобождается 17,6 кДж энергии. Часть глюкозы попадает в печень, где превращается в гликоген. Другая часть превращается в жиры. Основная часть глюкозы окисляется до диоксида углерода и воды. Гликоген является основным поставщиком энергии для мышечного сокращения. Уровень глюкозы в крови регулируется гормонами. Адреналин, глюкагон и адренокортикотропный гормон активизируют процессы расщепления глюкозы. Инсулин тормозит распад гликогена и способствует повышению его содержания в печени.

1 г углеводов содержит значительно меньше энергии, чем 1 г жиров, но зато углеводы можно окислить быстро и даже получить АТФ без окисления за счет гликолиза.

Обмен жиров — совокупность процессов преобразования и использования липидов.

Жиры содержат незаменимые жирные кислоты (например, олеиновую). При распаде 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии. Частично жирные кислоты всасываются в кровь, а частично используются для ресинтеза нейтрального жира в гладкой эндоплазматической сети клеток кишечного эпителия. С током лимфы липиды попадают в кровоток, а затем в клетки. Липиды являются структурными элементами клеточных мембран, входят в состав медиаторов, гормонов, образуют подкожные жировые отложения и сальники. Липиды могут откладываться на тканях некоторых органов и на стенках кровеносных сосудов. Окончательными продуктами окисления жиров являются диоксид углерода и вода. В гуморальной регуляции уровня жиров участвуют железы внутренней секреции и их гормоны.

Водно-солевой обмен. В клетках организма человека около 72% воды, 28% из них входит в состав крови, лимфы, внеклеточной жидкости. Вода выполняет транспортную, выделительную, теплорегуляционную функции. Она является средой для протекания химических реакций и определяет физические свойства клетки. Потребность в воде взрослого человека — 2—3 л в сутки. Нормальный водный обмен предполагает равновесие между количеством поглощенной и выделенной воды.

Вода поступает в организм с пищей, с жидкостями (вода, соки и т.д.). В клетках образуется метаболическая вода как продукт окисления органических соединений.

Вода выводится из организма с потом, мочой, в виде водяного пара, через кишечник.

Потребность в воде (жажда) вызывает возбуждение питьевого центра в гипоталамусе. Удовлетворение жажды тормозит этот центр.

Солевой обмен — необходимая составная часть общего обмена веществ. Ежедневно организм нуждается в солях кальция, натрия, калия, хлора, фосфора, железа и других элементов. Соли участвуют в поддержании рН внутренней среды организма, процессах возбудимости нервной и мышечной тканей.

Витамины, их роль в организме. Для нормального протекания биохимических процессов нужны небольшие количества веществ, которые, вообще говоря, нельзя считать ни белками, ни жирами, ни углеводами. Одни из таких веществ могут синтезироваться в человеческом организме из белков, жиров и углеводов, а другие — нет. В последнем случае такие вещества должны содержаться в пище в готовом виде. Такие необходимые для организма вещества, которые организм не может синтезировать самостоятельно, называются витаминами.

Принадлежность того или иного вещества к витаминам определяется не работой, выполняемой им в организме, а неспособностью организма его синтезировать. Так, для человека аскорбиновая кислота является витамином, а для кошки — нет, хотя функция этого вещества и в организме человека, и в организме кошки одна и та же. Дело в том, что предки человека питались плодами, содержащими аскорбиновую кислоту, и потому постепенно потеряли способность синтезировать.

Витамины делятся на жирорастворимые (A, D, Е, К) и водорастворимые (В1,В2, В6, B12, РР, С).

При недостатке витаминов или при подавлении их действия, например антибиотиками, развиваются гиповитаминозы (недостаток) и авитаминозы (отсутствие).

Основные витамины:

А (ретинол) влияет на рост, развитие, зрение, поступает в организм с животными жирами, мясными продуктами, яйцами. При гиповитаминозе наступает куриная слепота.

D (кальциферол) регулирует обмен кальция и фосфора. При гиповитаминозе развивается рахит.

Е (токоферол). При гиповитаминозе ослабляется половая функция, развивается дистрофия скелетных мышц.

К (викасол). При гиповитаминозе снижается свертываемость крови.

B1 (тиамин) участвует в обмене белков, жиров и углеводов, в проведении нервного импульса. Гиповитаминоз связан с понижением двигательной активности.

В2 (рибофлавин) участвует в клеточном дыхании. Гиповитаминоз вызывает помутнение хрусталика, поражение слизистой оболочки рта.

В6 (пиридоксин) участвует в обмене веществ. При гиповитаминозе возникают заболевания кожи, судороги, анемия.

В12 (цианкобаламин) участвует в белковом обмене. При гиповитаминозе возникает анемия.

РР (никотиновая кислота) участвует в клеточном дыхании, работе пищеварительной системы. При гиповитаминозе развивается пеллагра (понос, судороги, анемия).

С (аскорбиновая кислота) участвует в окислительно-восстановительных процессах, повышает устойчивость к инфекциям. При гиповитаминозе развивается болезнь десен — цинга, поражаются стенки кровеносных сосудов.