ЗНАЧЕНИЕ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

Обмен веществ заключается в поступлении в организм из внеш­ней среды различных веществ, их превращении, усвоении и вы­делении образовавшихся продуктов распада. При всех этих про­цессах наблюдается множество химических, механических, тер­мических и электрических явлений, непрерывно происходит пре­вращение энергии: потенциальная энергия сложных органичес­ких соединений при их расщеплении освобождается и превраща­ется в тепловую, механическую, электрическую энергию. Преиму­щественно в организме освобождается тепловая и механическая энергия. Электрической энергии освобождается очень мало, но она имеет важнейшее значение для функционирования нервной и мышечной систем; поддерживается определенная постоянная температура тела у теплокровных животных и совершается вне­шняя работа. Освобождение энергии необходимо также для под­держания структуры клеток и синтеза сложных органических со­единений. Обмен веществ и превращение энергии неотделимы друг от друга. Процессы обмена веществ и энергии в живом организме протекают согласно единому закону — закону сохранения мате­рии и энергии. Обмен веществ состоит из процессов ассимиляции (построения веществ) и диссимиляции (распада веществ). В процес­се ассимиляции (или пластического обмена) образуются сложные органические вещества, которые входят в состав различных струк­тур организма. В процессе диссимиляции (или энергетического об­мена) сложные органические вещества распадаются и превращают­ся в более простые. При этом выделяется энергия, необходимая для нормальной жизнедеятельности (подробно механизм энергетического и пластического обмена изложен в разделе X). Обмен веществ — это единый процесс: обмен одного вещества связан с обменом других веществ. Так, например, белки в процессе обмена могут превращаться в жиры и углеводы, жиры — в углеводы.

Белки в пищеварительном канале под воздействием ферментов расщепляются до аминокислот, которые в тонком кишечнике вса­сываются в кровь. Затем в клетках из аминокислот синтезируются собственные белки, свойственные данному организму. Часть ами­нокислот подвергается распаду с выделением энергии (при рас­паде 1 г белка выделяется 4,1 ккал, или 17,6 кДж энергии). Конеч­ные продукты распада белков — вода, углекислый газ, аммиак, мочевина и др. Аммиак (в виде сульфата аммония) и мочевина выводятся из организма через мочевыделительную систему. Если функции почек нарушены, азотистые вещества накапливаются в крови, отравляя организм. У взрослых людей синтез и распад бел­ков уравновешены, в детском возрасте преобладает их синтез.

Функции белков в организме (см. также раздел X) разнообраз­ны: пластическая (в составе клеток примерно 50% белков); регуля­торная (многие гормоны — белки); ферментативная (ферменты — это биологические катализаторы белковой природы, они зна­чительно увеличивают скорость биохимических реакций); энерге­тическая (белки представляют собой энергетический резерв в орга­низме, который используется при нехватке углеводов и жиров); транспортная (например, белок гемоглобин транспортирует кис­лород); сократительная (белки актин и миозин в мышечной тка­ни). Суточная потребность человека в белках составляет примерно 100-118 г.

Углеводы — основной источник энергии в организме. При рас­паде 1 г глюкозы выделяется столько же энергии, сколько при распаде 1 г белков (4,1 ккал, или 17,6 кДж), однако окисление углеводов происходит гораздо легче и быстрее по сравнению с белками. Полисахариды, поступившие в пищеварительный тракт с пищей, расщепляются до глюкозы. Глюкоза всасывается в кровь. В крови ее концентрация поддерживается на постоянном уров­не — от 0,08 до 0,12% благодаря гормонам поджелудочной желе­зы — инсулину и глюкагону. Инсулин превращает избыток глюко­зы в гликоген ("животный крахмал"), который откладывается в печени и мышцах. Глюкагон, наоборот, переводит гликоген в глю­козу, если ее содержание в крови уменьшается. При недостатке инсулина развивается тяжелая болезнь — диабет. Конечные про­дукты распада углеводов — вода и углекислый газ. Суточная по­требность в углеводах составляет примерно 500 г.

Жиры — один из важнейших источников энергии (при распаде 1 г жира выделяется 9,3 ккал, или 38,9 кДж энергии). Кроме того, они выполняют пластическую, защитную и амортизационную (об­разуют ложе для некоторых внутренних органов) функции, являются источником воды (при окислении жира образуется много воды). Жиры откладываются про запас (в основном — в подкожной клет­чатке). В тонком кишечнике (двенадцатиперстной кишке) жиры расщепляются до глицерина и жирных кислот, которые затем вса­сываются в лимфу. При диссимиляции жиры окисляются до воды и углекислого газа. Суточная потребность в жирах составляет при­мерно 100 г.

Важную роль в организме играет обмен воды и минеральных со­лей. Вода — это универсальный растворитель, все реакции в клет­ках идут в водной среде. Суточная потеря воды (с мочой, потом, при дыхании) составляет примерно 2,5 л, поэтому и норма по­требления воды равна 2,5—3 л в сутки. Минеральные соли необхо­димы для нормального функционирования всех систем организма. Они входят в состав тканей, участвуют в процессах пластического обмена, необходимы для синтеза гемоглобина, желудочного сока, для развития костно-мышечной и нервной систем и т.д. Наиболее велика потребность организма в фосфоре, кальции, натрии, хло­ре, калии, однако в небольших количествах необходимы и мно­гие другие элементы — медь, магний, железо, цинк, бром и т.д.

Обмен веществ невозможен без участия витаминов. Это орга­нические вещества, которые требуются организму в очень малых количествах (мг и даже сотые доли мг в сутки). Витамины часто входят в состав ферментов как ко-ферменты (ферменты фермен­тов), способствуют действию гормонов, повышают сопротивляе­мость организма к неблагоприятным условиям среды. К наиболее важным витаминам относятся витамин С, A, D, витамины груп­пы В. При недостатке того или иного витамина развивается гипо­витаминоз, при избытке — гипервитаминоз. Особую роль играет витамин К, при недостатке которого кровь теряет способность свертываться.

Таким образом, пластический и энергетический обмен взаи­мосвязаны. В процессе обмена веществ непрерывно образуется энер­гия, которая также непрерывно расходуется на совершение рабо­ты, на обеспечение нервной деятельности, на синтез веществ. Источник энергии для человека — это питательные вещества, поэтому важно, чтобы она была сбалансированной, т.е. содержала все необходимые для жизнедеятельности элементы в нужных ко­личествах.

Образующиеся конечные продукты обмена выводятся из орга­низма через легкие, кишечник, кожу и почки. Главная роль в вы­ведении из организмов продуктов распада принадлежит почкам, через которые удаляются мочевина, мочевая кислота, соли аммо­ния, выводится избыток воды, солей.

Нормальный обмен веществ — основа здоровья. Нарушения об­мена приводят к тяжелым заболеваниям (диабет, подагра, ожире­ние или, наоборот, потеря веса и т.д.).Более подробно функции и превращения в организме белков, жиров и углеводов рассмотрены в разделе X.