Пищеварение обмен веществ и энергии витамины
Питание — это составная часть обмена веществ, необходимое условие для нормального роста, развития и жизнедеятельности организма.
Питание — это совокупность процессов поступления, переваривания, всасывания и усвоения организмом питательных веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма.
Человек — всеяден, т.е. питается пищей как животного, так и растительного происхождения.
Для нормального роста, развития и жизнедеятельности человеку необходимо постоянное поступление в его организм основных питательных веществ (белков, жиров, углеводов, минеральных солей, воды и витаминов), входящих в состав разнообразных продуктов питания.
Полноценное питание предусматривает соответствие энергетических затрат их восполнению. Средняя суточная потребность в белках примерно составляет 100-150 г (не менее 40 г), в углеводах — 400-500 г и в жирах — около 80-100 г.
Белки — важная часть питания человека. Они являются основным строительным материалом клеток. В состав белков организма человека входит приблизительно 20 видов аминокислот (некоторые из них являются незаменимыми, т.е. не могут синтезироваться в организме человека).
Источники белка в пище — мясо, рыба, молоко и молочные продукты, бобовые и зерновые культуры, орехи.
В продуктах животного происхождения — мясе, рыбе, яйцах, молоке — состав аминокислот соответствует потребностям организма. Растительные белки являются неполноценными для человека, поэтому при вегетарианской диете необходимо правильно подбирать рацион, чтобы несколькими растительными белками заменить полноценный животный белок.
Жиры поступают в организм человека как с животной пищей (мясо, сливочное масло), так и с растительной (жидкие масла — оливковое, подсолнечное, рапсовое и др.). Эти вещества, наряду с белками, являются строительным материалом клеток. Кроме того, жиры служат важным резервным источником энергии для основных процессов жизнедеятельности человека. Необходимо потреблять жиры как животного, так и растительного происхождения. Жидкие растительные жиры содержат незаменимые жирные кислоты, которых нет в жирах животного происхождения.
Углеводы, или сахара, — основной источник энергии в организме человека. Простые сахара, такие, как глюкоза и фруктоза, а также сложные углеводы (крахмал и др.) в больших количествах содержатся в продуктах растительного происхождения: в зернах злаков, картофеле, ягодах и фруктах.
Витамины содержатся как в растительной, так и в животной пище. Эти вещества необходимы человеку для осуществления нормального обмена веществ и других процессов жизнедеятельности, но в очень малых количествах.
Минеральные соли — это необходимые компоненты здоровой жизни человека. Они активно участвуют не только в процессе обмена веществ, но и в электрохимических процессах нервной системы и мышечной ткани. Также они необходимы при формировании таких структур, как скелет и зубы. Человек получает минеральные соли с самыми различными продуктами. Эти вещества, как и витамины, усваиваются в организме человека в неизменённом виде.
Вода составляет около 2/3 человеческого организма и является главным компонентом каждой клетки. Она поступает в организм человека и с питьём, и с пищей (например, в мякоти арбуза или огурца содержится до 98% воды).
Между организмом и окружающей его средой непрерывно происходит обмен веществ и энергией.
Обменом веществ называют сложную цепь превращений веществ в организме, начиная с момента их поступления из внешней среды и заканчивая удалением продуктов распада.
Обмен веществ начинается с поступления в организм воды и пищевых продуктов. В пищеварительном канале часть веществ с помощью ферментов расщепляется до более простых, которые всасываются в кишечнике и переходят в кровь (и с кровью вещества переносятся к клеткам тела). В клетках происходят процессы их химических превращений (клеточный метаболизм), в процессе которых организм получает энергию и материалы, необходимые ему для построения собственных клеток и тканей.
Не использованные в результате превращений веществ остатки и продукты жизнедеятельности (продукты распада) выводятся из организма (с мочой, калом, потом и выдыхаемым воздухом).
Пластический и энергетический обмен
Обмен веществ в организме — это не просто постоянный ток веществ через его основные структуры, а совокупность всех химических реакций, происходящих в организме. Все реакции, связанные с превращением веществ, можно отнести к двум процессам: пластическому и энергетическому обмену.
Пластический обмен (ассимиляция или анаболизм) — совокупность реакций синтеза органических веществ в клетке с использованием (затратой) энергии.
В процессах энергетического обмена (диссимиляции, или катаболизма, или биологического окисления) происходит разрушение (распад) полученных с пищей питательных веществ до простых соединений с высвобождем энергии, запасённой в химических связях органических молекул пищи.
В здоровом организме оба процесса строго сбалансированы (хотя в период быстрого роста ассимиляция может временно преобладать над диссимиляцией).
Совокупность всех реакций, связанных с обменом веществ (ферментативных химических реакций) в организме называется обмен веществ (метаболизм).
Основными видами обмена веществ являются белковый, углеводный, жировой и водно-солевой обмены.
Белковый обмен — использование и преобразование аминокислот белков в организме человека.
При окислении 1 г белка выделяется 17,2 кДж (4,1 ккал) энергии.
Но организм редко использует большое количество белков для покрытия своих энергетических затрат, так как белки нужны для выполнения других функций (основная функция — строительная). Организму человека нужны не белки пищи, сами по себе, а аминокислоты, из которых они состоят.
В процессе пищеварения белки пищи, распадаясь в желудочно-кишечном тракте до отдельных аминокислот, всасываются в тонком кишечнике в кровяное русло и разносятся к клеткам, в которых происходит синтез новых собственных белков, свойственных человеку.
Уровень содержания аминокислот в крови регулирует печень. Распадаясь, аминокислоты образуют воду, углекислый газ и ядовитый аммиак. В клетках печени из образовавшегося аммиака синтезируется мочевина (которая затем выводится вместе с водой почками в составе мочи и частично кожей), а углекислый газ выдыхается через лёгкие.
Остатки аминокислот используются, как энергетический материал (преобразуются в глюкозу, избыток которой превращается в гликоген).
Углеводный обмен
Углеводный обмен – совокупность процессов преобразования и использования углеводов.
Углеводы являются основным источником энергии в организме. При окислении 1 г углеводов (глюкозы) выделяется 17,2 кДж (4,1 ккал) энергии.
Углеводы поступают в организм человека в виде различных соединений: крахмал, гликоген, сахароза или фруктоза и др. Все эти вещества расподаются в процессе пищеварения до простого сахара глюкозы, всасываются ворсинками тонкого кишечника и попадают в кровь.
Глюкоза необходима для нормальной работы мозга. Снижение содержания глюкозы в плазме крови с 0,1 до 0,05 % приводит к быстрой потере сознания, судорогам и гибели.
Основная часть глюкозы окисляется в организме до углекислого газа углекислого газа и воды, которые выводятся из организма через почки (вода) и лёгкие (углекислый газ).
Часть глюкозы превращается в полисахарид гликоген и откладывается в печени (может откладываться до 300 г гликогена) и мышцах (гликоген является основным поставщиком энергии для мышечного сокращения).
Уровень глюкозы в крови постоянный (0,10–0,15%) и регулируется гормонами щитовидной железы, в том числе инсулином. При недостатке инсулина уровень глюкозы в крови повышается, что ведет к тяжёлому заболеванию — сахарному диабету.
Инсулин также тормозит распад гликогена и способствует повышению его содержания в печени.
Другой гормон поджелудочной железы – глюкагон способствует превращению гликогена в глюкозу, тем самым повышая ее содержание в крови (т.е. оказывает действие, противоположное инсулину).
При большом количестве углеводов в пище их избыток превращается в жиры и откладывается в организме человека.
1 г углеводов содержит значительно меньше энергии, чем 1 г жиров. Но зато углеводы можно окислить быстро и быстро получить энергию.
Обмен жиров
Обмен жиров — совокупность процессов преобразования и использования жиров (липидов).
При распаде 1 г жира выделяется 38,9 кДж (9,3 ккал) энергии (в 2 раза больше, чем при расщеплении 1 г белков или углеводов).
Жиры являются соединениями, включающими в себя жирные кислоты и глицерин. Жирные кислоты под действием ферментов поджелудочной железы и тонкого кишечника, а также при участии желчи всасываются в лимфу в ворсинках тонкого кишечника. Далее с током лимфы липиды попадают в кровоток, а затем в клетки.
Как и углеводы, жиры распадаются до углекислого газа и воды и выводятся тем же путём.
В гуморальной регуляции уровня жиров участвуют железы внутренней секреции и их гормоны.
Значение жиров
- Значительная часть энергетических потребностей печени, мышц, почек (но не мозга!) покрывается засчёт окисления жиров.
- Липиды являются структурными элементами клеточных мембран, входят в состав медиаторов, гормонов, образуют подкожные жировые отложения и сальники.
- Откладываясь в запас в соединительнотканных оболочках, жиры препятствуют смещению и механическим повреждениям органов.
- Подкожный жир плохо проводит тепло, что способствует сохранению постоянной температуры тела.
Потребность в жирах определяется энергетическими потребностями организма в целом и составляет в среднем 80-100 г в сутки. Избыток жира откладывается в подкожной жировой клетчатке, в тканях некоторых органов (например, печени), а также и на стенках кровеносных сосудов.
Если в организме недостает одних веществ, то они могут образовываться из других. Белки могут превращаться в жиры и углеводы, а некоторые углеводы — в жиры. В свою очередь, жиры могут стать источником углеводов, а недостаток углеводов может пополняться за счет жиров и белков. Но ни жиры, ни углеводы не могут превращаться в белки.
Подсчитано, что взрослому человеку для нормальной жизнедеятельности необходимо не менее 1500-1700 ккал в сутки. Из этого количества энергии на собственные нужды организма уходит 15-35 %, а остальное затрачивается на выработку тепла и поддержание температуры тела.
В клетках организма человека около 72% воды (около 2/3 массы тела), 28% входит в состав крови, лимфы, межклеточной жидкости.
Вода выполняет транспортную, выделительную, теплорегуляционную функции. Она является средой для протекания химических реакций и определяет физические свойства клетки. Потребность в воде у взрослого человека составляет 2-3 л в сутки. Вода поступает в организм с пищей и с жидкостями (вода, чай, соки и др. напитки).
В клетках тела человека образуется метаболическая вода (как продукт окисления органических соединений). Нормальный водный обмен предполагает равновесие между количеством поглощенной и выделенной воды.
Выводится вода из организма с потом, мочой, в виде водяного пара, через кишечник.
Потребность в воде (жажда) вызывает возбуждение питьевого центра в головном мозге (в гипоталамусе), а удовлетворение жажды тормозит этот центр.
Минеральные соли — важная составляющая часть организма человека. Соли участвуют в поддержании рН внутренней среды организма, процессах возбудимости нервной и мышечной тканей, составляют основу межклеточного вещества костной ткани.
Ежедневно организм нуждается в солях кальция, натрия, калия, хлора, фосфора, железа и других элементов.
Пример:
Соли кальция необходимы в процессе свертывании крови, калий и кальций участвуют в механизме мышечного сокращения и т. д.
Источником минеральных солей являются обычные пищевые продукты. Они в достаточном количестве содержат все необходимые организму минеральные вещества за исключением хлорида натрия, который добавляют в пищу (поваренная соль).
Витамины — биологически активные вещества, необходимые для жизнедеятельности организма.
Витамины необходимы организму в очень малых количествах, однако при их недостатке быстро развиваются гиповитаминозы, а при нехватке — авитаминозы, которые могут иметь даже смертельный исход.
Входя в состав ферментов, витамины усиливают действие других биологически активных веществ, повышают иммунитет и сопротивляемость организма к болезням, стимулируют рост и регенерацию тканей и т. д.
Витамины обозначают латинскими буквами и делят на 2 группы: водорастворимые и жирорастворимые. на две группы: водорастворимые и жирорастворимые ).
- Водорастворимые витамины (B1, B2, B5, B6, B9, B12, PP, C) поступают в организм человека в виде водных растворов.
- Жирорастворимые витамины (A, D, E, K) растворяются в жирах пищи и всасываются вместе с ними.
Водорастворимые витамины
C (аскорбиновая кислота) — участвует в окислительно-восстановительных процессах, повышает устойчивость к инфекциям. При гиповитаминозе развивается болезнь десен — цинга, поражаются стенки кровеносных сосудов (кровоточат дёсны, зубы расшатываются и выпадают). Если не возместить недостаток этого витамина, то человек может погибнуть. Витамин C содержится в овощах и фруктах, но больше всего его в плодах шиповника, чёрной смородине, облепихе и сладком перце.
B1 (тиамин) — участвует в обмене белков, жиров и углеводов, в проведении нервного импульса. Витамин B1 необходим для нормальной работы нервной, эндокринной и иммунной систем. Гиповитаминоз вызывает заболевание полиневрит. Сначала возникает бессонница, повышенная раздражительность, беспокойство, головные боли. Появляются слабость и боли в ногах. Наиболее богаты тиамином изделия из муки грубого помола, содержащие отруби, а также бобовые растения: горох, фасоль, соя.
B2 (рибофлавин) – участвует в клеточном дыхании. Гиповитаминоз вызывает поражение слизистой оболочки уголков рта, у человека плохо заживают повреждения кожи, слезятся глаза, развивается светобоязнь. Главными источниками витамина B2 являются молоко и молочные продукты, яйца, печень, мясо, рыба, хлеб, гречневая крупа.
B6 — участвует в обмене веществ, при гиповитаминозе возникают заболевания кожи, судороги, анемия.
B12 — участвует в белковом обмене. При гиповитаминозе возникает анемия.
PP (никотиновая кислота) — обеспечивает в организме нормальную интенсивность энергетического обмена, частвует в клеточном дыхании, работе пищеварительной системы.
При недостатке никотиновой кислоты развивается пеллагра — тяжёлое заболевание, связанное с поражением центральной нервной системы, желудочно-кишечного тракта и кожи. Источниками витамина PP служат крупы, хлеб грубого помола, бобовые, мясо и внутренние органы животных (печень, почки, сердце), рыба и некоторые овощи. Очень высоко содержание никотиновой кислоты в дрожжах, сушёных грибах.
A (ретинол) — обеспечивает нормальный рост организма, формирование скелета, размножение клеток кожных покровов, а также необходим для нормального зрения. Этот витамин поступает в организм только с продуктами животного происхождения. Он содержится в печени рыб и других животных, яйцах, масле, сметане. В растениях присутствует растительный пигмент бета-каротин, из которого витамин Aмедленно образуется в самом организме человека. При гиповитаминозе наступает куриная слепота (снижение способности различать цвета в полумраке).
D (кальциферол) — регулирует обмен кальция и фосфора и необходим для нормального образования костной ткани. Он повышает всасывание этих минеральных веществ в тонком кишечнике и способствует их отложению в костях. При гиповитаминозе развивается заболевание — рахит. Витамином D богаты в основном продукты животного происхождения: печень рыб, молочные продукты, яйца. Также витамин D вырабатывается в коже человека под действием ультрафиолетового излучения (при загаре).
E — не даёт свободным радикалам кислорода разрушать клеточные мембраны. При гиповитаминозе ослабляется половая функция, развивается дистрофия скелетных мышц. Источником этого витамина являются растительные масла, особенно нерафинированные. Витамин Е содержится также в печени, яйцах, хлебобулочных изделиях, гречке, бобовых.
K — (филлохинон) участвует в образовании протромбина, без которого невозможно свёртывание крови. При гиповитаминозе снижается свертываемость крови. Витамин К содержат многие продукты: цветная капуста, салат, кабачки, говяжья печень. Кроме того, этот витамин вырабатывается бактериями, живущими в толстом кишечнике.
Сохранение витаминов в пище
Каждый человек должен ежедневно получать с пищей все необходимые витамины, если их не хватает в пище, можно принимать препараты витаминов по рекомендации врача.
Сохранение витаминов в продуктах питания зависит от кулинарной обработки пищи, условий и продолжительности ее хранения.
Наименее устойчивы витамины A, B1 и B2.
Установлено, что витамин A разрушается во время варки и сушки продуктов, его содержащих (например, в варёной моркови его вдвое меньше, чем в сырой). Термическая обработка также значительно снижает содержание в пище витаминов группы B (мясо после варки теряет от 15 до 60% витаминов группы B, а растительные продукты — около 1/5).
При нагревании, и даже при соприкосновении с воздухом легко разрушается витамин C, поэтому овощи надо очищать и нарезать перед самой варкой. Чтобы сохранить больше витаминов в овощах, их лучше опускать их сразу в кипящую воду, варить недолго в закрытой посуде и есть сразу же после приготовления.
Обменные процессы в организме происходят под действием ферментов и регулируются нервно-гуморальным путем.
Почти все железы внутренней секреции принимают участие в регуляции обмена веществ:
- щитовидная железа регулирует окислительные процессы, влияя на рост и развитие организма;
- надпочечники регулируют углеводный, жировой и белковый обмен (способствуют превращению белков в углеводы), регулируют обмен воды и солей.
Нарушения регуляции обмена веществ вызывают различные заболевания.
Источник
Обмен веществ – это совокупность превращений веществ и энергии в организме человека, начинающаяся с поступления пищи из внешней среды и заканчивающаяся удалением продуктов распад. В пищеварительной системе проходит подготовительный период обмена веществ. Он заключается в переваривании пищи и образовании веществ, которые поступают в кровь и лимфу и далее в клетки тканей и органов, где включаются в ассимиляцию или диссимиляцию.
Обмен белков
В пищеварительной системе под влиянием ферментов все белки разрушаются до аминокислот. Из них в организме синтезируются собственные белки. Аминокислоты делятся на незаменимые (не могут образоваться в организме) и заменимые (могут образоваться в организме из других аминокислот). В основном незаменимые аминокислоты содержатся в животной пище. Белки в организме не образуют специальные запасные формы. Конечные продукты расщепления белков – вода, углекислый газ и мочевина (карбамид). Суточная доза белков – 100-120 г.
Обмен углеводов
В организм человека углеводы поступают в основном с растительной пищей (в виде крахмала, клетчатки и моносахаридов); поступление с животной пищей (в виде гликогена) незначительно. В пищеварительной системе полисахариды распадаются на моносахариды и всасываются в кровь. Наиболее важным углеводом считается глюкоза, т.к. она является основным веществом для получения энергии в виде АТФ. Конечные продукты расщепления углеводов – углекислый газ и вода. Суточная доза углеводов для взрослого человека – 400-500г.
Обмен липидов
В пищеварительной системе жиры распадаются на глицерин и жирные кислоты, которые всасываются в лимфу, далее попадают в кровь и разносятся ко всем органам и тканям, где эти вещества используются для синтеза собственных жиров, получения энергии путем окисления или откладываются про запас. Конечные продукты расщепления – углекислый газ и вода. Суточная норма липидов для человека – 100-120 г. Жиры могут образовывать запасные формы, локализующиеся в жировых депо (подкожная жировая клетчатка, жировая ткань около органов). С пищей в организм человека должны поступать жиры как животного (твердые или насыщенные), так и растительного происхождения (жидкие или ненасыщенные).
Обмен органических веществ тесно взаимосвязан между собой. При нехватке жиров, они могут образовываться в организме из белков и углеводов. Недостаток углеводов может компенсироваться белками. Нехватка белков не компенсируется ничем, а при избыточном поступлении белков в организм они превращаются в углеводы и жиры.
Обмен воды и минеральных веществ
Вода составляет 75% массы тела человека, потеря организмом 20% воды смертельно. В среднем в организм человека в сутки должно поступать около 2,5 л воды. Количество воды в разных органах неодинаково. Минимальное содержание воды в зубах (10%) и костях (20-25%), максимальное – в мозге (80%). Суточная потребность в минеральных веществах составляет 10-15 г, наибольшую потребность человек испытывает в поваренной соли (хлорид натрия) – до 10 г.
Режим питания
Режим питания – время и количество приемов пищи в течение дня. Наилучшим режимом питания для взрослого человека считают четырехразовый: завтрак (25% суточного рациона), обед (50%), полдник и ужин (по 12,5%). Соотношение белков, жиров и углеводов 1:1:4 является оптимальным для человека. Преобладание углеводов связано с тем, что они являются основными источниками энергии для поддержания постоянной температуры тела.
ВИТАМИНЫ
Витамины были открыты в 19-ом веке Н.И. Луниным. Витамины в основном поступают в организм с пищей, но некоторые из них могут синтезироваться в организме (D, В6, В12). Витамины делятся на две группы: жирорастворимые (витамины А, Д, Е, К) и водорастворимые (группа В, витамин С). Витамины являются очень непрочными низкомолекулярными органическими веществами. Они активны в малой концентрации. Многие витамины входят в состав ферментов. Витамины не являются источником энергии и не запасаются в организме.
При недостаточном поступлении витаминов в организм развивается гиповитаминоз. Причинами гиповитаминозов чаще всего становятся недостаточное количество витаминов в пище, неправильная кулинарная обработка продуктов (например, длительная термическая обработка овощей), голодание, нарушение работы пищеварительной системы. Полное прекращение поступления витаминов приводит к авитаминозу; избыточное поступление витаминов также вредно и приводит к гипервитаминозу.
Основные витамины и их действие
Витамин | Где содержится | Действие витамина | Нехватка/избыток | Суточная норма |
С (аскорбиновая кислота) | цитрусовые, шиповник, черная смородина | регуляция окисл.-восст реакций, участие в поддержании иммунитета | — кровоточивость десен, цинга, частые заболевания простудного характера | 50-150 мг |
А | яйца, молоко, рыба, печень; в желто-оранжевых овощах содержится провитамин А (каротин) | участвует в образовании зрительного пигмента и покровных тканей. | — повреждение кожи и роговицы, «куриная слепота»+ отравления, в т.ч. со смертельным исходом | 1,5 мг |
Д | рыбий жир, яйца, молоко. Может образ. в коже под действием солнечных лучей | участие в минеральном обмене (регуляция всасывания ионов кальция и фосфат-ионов). | — рахит – искривление костей и их деформация | 2,5 мг |
В1 | орехи, хлеб, злаки, отруби | клеточное дыхание, углеводный обмен | — поражение нервной системы, в т.ч. «бери-бери», сердечная недостаточность | 2-3 мг |
В2 | отруби, дрожжи, бобы, мясо, яйца | Участвует в окислительно-восстановитель-ных процессах, в белковом и углеводном обмене | — ухудшение зрения, поражение слизистой рта | 2-4 мг |
В12 | мясо, рыба, печень | кроветворение, рост нейронов | — анемия, рак крови | 2-5 мг |
Источник