Анатомия и физиология. Гайворонский, Ничипорук. Учебник допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования
 Скачать 12.08 Mb.
|
|
Обмен жиров Жиры состоят из глицерина и высших карбоновых кислот. Они являются гидрофобными соединениями, тепло хо растворяются вводе. После обработки пищи в ротовой полости и желудке химус содержит их в виде крупных скоплений, капель. В таком состоянии они не могут быть подвержены действию ферментов пищеварительных соков. Желчные кислоты, содержащиеся в желчи, эмульгируют жиры, те. образуют из них более мелкие капли. После этого начинают действовать липазы кишечного и панкреатического соков. Они последовательно отщепляют от глицерина остатки жирных кислот. В результате образуются три молекулы высших карбоновых кислот и одна молекула глицерина. Они переносятся из просвета кишечника в эпителий ворсинок тонкой кишки. Там образуются молекулы липидов, свойственные данному организму. После синтеза собственных, специфичных для организма, жиров они переходят из клеток эпителия преимущественно в лимфатический (млечный) капилляр ворсинки тонкой кишки. Стоком лимфы, минуя печень, липиды попадают в кровь и далее направляются ко всем клетками тканям. Наибольшее количество липидов содержится в жировой ткани (до 90 %). Основные запасы жира находятся в организме в подкожной жировой клетчатке ив клетча- точных пространствах брюшной полости. Липиды выполняют в организме ряд важных функций) являются компонентами клеточных структур (например, фосфолипиды мембран) при их распаде до Си Н 0 образуется большое количество энергии (1 г жиров дает 38,9 кДж энергии, при недостаточном питании жиры используются организмом как резерв энергии) многие гормоны имеют липидную природу) вместе с жирами в организм поступают некоторые витамины, D, Е, К) жиры подкожной жировой клетчатки плохо проводят тепло и, следовательно, принимают участие в поддержании температурного гомеостаза организма. Синтез липидов в организме стимулирует, например, инсулин. Распад жиров в клетках активируют гормоны мозгового вещества надпочечников (адреналин, норадреналин, гормоны щитовидной железы (тироксин и трийодтиронин). Следует отметить, что при избыточном потреблении жиров (в норме около 100 г в сутки) они накапливаются в депо и возникает ожирение, сопровождающееся тяжелыми нарушениями обмена веществ. Жиры играют огромную роль в образовании атеросклеротических бляшек. При высоком содержании липидов в плазме крови особенно холестерина) они оседают на стенках сосудов. Образовавшиеся бляшки закупоривают сосуды, препятствуя нормальному кро вотоку. Избыточное потребление углеводов также может привести к этому состоянию, так как углеводы могут превращаться в жиры путем сложных биохимических превращений. Жиры могут синтезироваться из углеводов и белков. В общем виде направления превращений питательных веществ можно представить следующей схемой Для нормального функционирования человеческого организма важное значение имеет не только поступление необходимого количества питательных веществ, но и их процентное соотношение. Наиболее адекватным считается соотношение белков, жиров и углеводов в пропорции 1 : 1 : 4 . 10.3. Витамины Значение витаминов Витамины — биологически активные вещества, необходимые в малых количествах для процессов обмена веществ и поддержания нормальной жизнедеятельности организма. Термин витамин образуется от лат. vita — жизнь, амины — одна из групп химических веществ, имеющих в своем составе атом азота. Первые открытые витамины относились именно к этой химической группе. Однако впоследствии были обнаружены вещества, не относящиеся каминам, но выполняющие в организме функцию витами нов. Большинство витаминов необходимы для нормального протекания ферментативных процессов. Многие из них являются коферментами веществами, которые соединяются с белковой молекулой фермента и делают ее способной к осуществлению своей функции. Для нормальной жизнедеятельности организму необходимы небольшие количества витаминов, измеряющиеся миллиграммами в сутки. Они поступают с пищей, некоторые ихних вырабатываются бактериями в кишечнике, синтезируются в организме. Для того чтобы в пище сохранялось наибольшее количество витаминов, необходимо сокращать продолжительность ее термической обработки и обеспечивать надлежащее хранение. Необходимо отметить, что при контакте с металлами большинство витаминов инактивируется, что нужно учитывать при выборе посуды для хранения пищевых продуктов. При поступлении в организм витаминов в количествах, несоответствующих потребностям человека, возникают заболевания, связанные с нарушениями обмена веществ. При их недостаточном поступлении возникают гиповитаминозы, что наблюдается достаточно часто в конце зимы и начале весны из-за уменьшения потребления свежих овощей и фруктов, которые богаты витаминами. Если в пище полностью отсутствуют необходимые витамины, то развиваются авитаминозы. Нарушения обмена веществ, связанные сиз быточным поступлением витаминов, называются гипервитамино- зами. Они встречаются очень редко. Для возникновения гиперви- таминоза необходимо, чтобы количество какого-либо витамина превышало норму в тысячи раз. Такие состояния стали возможны благодаря развитию фармацевтической промышленности и связаны с неумеренным употреблением витаминов в виде различных препаратов Все витамины подразделяют на жирорастворимые и водорастворимые. Жирорастворимые витамины поступают в организм с жирами пищи, без которых невозможно их всасывание. К ним относят витамины A, D, Е, К. Водорастворимые витамины — это витамины группы В, С. Жирорастворимые витамины Витамин А — ретинол, является составной частью зрительного пигмента родопсина. Помимо этого он оказывает влияние на регенерацию эпителия кожи, роговицы. При недостатке витамина возникает заболевание, называемое куриной слепотой. Оно заключается в нарушении сумеречного зрения, те. в утрате способности видеть в условиях слабого освещения. Позднее поражается эпителий кожи и роговицы глаза. Ретинол содержится в виде провитамина А (каротина) в моркови, перце, шпинате и некоторых других растительных продуктах. В печени, яйцах, масле и молоке содержится собственно витамин А. Суточная потребность в витамине составляет 2,5 мг. Витамин D — кальциферол, антирахитический витамин, участвует в регуляции обмена кальция и фосфора в организме, влияет на нормальное развитие костной ткани. Недостаток кальциферола вызывает заболевание рахит, которым страдают преимущественно дети. Заболевание сопровождается размягчением и искривлением костей, нарушениями в работе нервной системы. Витамин D содержится в рыбьем жире, яйцах, масле, молоке. Активные его формы могут образовываться в коже под действием ультрафиолетовых лучей солнечного света. Поэтому для излечения легких форм гиповитаминоза можно принимать солнечные ванны. Суточная потребность в витамине D составляет 2,5 мкг. Витамин Е — токоферол, антистерильный витамин Недостаток его у животных вызывает бесплодие. У человека он также отвечает за половую функцию. Установлено, что витамин Е препятствует старению, снижает интенсивность процессов перекисного окисления липидов клеточных мембран (антиоксидантный эффект, уменьшает потребность клеток в кислороде, развивает у них устойчивость к повышенным концентрациям углекислого газа (антигипоксантный эффект. Витамин содержится в злаках, маслах, зеленых овощах. Суточная потребность в витамине Е составляет 15 мг. Витамин К — это группа веществ, получивших общее название — филлохиноны. Они необходимы для синтеза многих факторов свертывания крови. Недостаток витамина К вызывает нарушения в процессе образования тромба. Следовательно, при авитаминозах и гиповитаминозах часто возникают неожиданные кровотечения. Он содержится в овощах (шпинате, капусте и др, печении может быть синтезирован микрофлорой кишечника. Суточная потребность в витамине К составляет 1 мг. Водорастворимые витамины Витамин С — аскорбиновая кислота, противоцинготный витамин, участвует в образовании основного белка соединительной ткани — коллагена. Он необходим для укрепления стенок сосудов, формирования здоровой кожи, укрепляет мембраны клеток. Витамин С увеличивает устойчивость организма к инфекциям. При его недостатке возникает заболевание — цинга У больных цингой поражаются кровеносные сосуды, стенка их значительно ослабевает, в результате часто возникают небольшие кровоизлияния, появляется кровоточивость десен выпадают зубы. Снижается также сопротивляемость организма к инфекционным заболеваниям, плохо заживают раны. Витамин содержится в свежих фруктах, ягодах и овощах. Особенно им богаты шиповник, черная смородина, клюква, цитрусовые. Суточная потребность в витамине С составляет 50—100 мг. Витамин В — тиамин, антиневритный витамин, необходим для нормального функционирования ферментных систем, отвечающих за обмен углеводов и жиров. При недостатке витамина возникает заболевание — бери-бери. Оно проявляется нарушением функционирования нервной системы, сердечно-сосудистой системы, органов желудочно-кишечного тракта. Витамин содержится в злаковых и бобовых культурах, печени, яйцах, пивных дрожжах. Витамин В — рибофлавин, входит в состав ферментов, принимающих участие в обеспечении тканевого дыхания. При недостатке витамина возникают нарушения зрения, остановка роста (у детей, выпадение волос, воспаление слизистых оболочек, мышечная слабость. Витамин В содержится в зерновых и бобовых культурах, печени, яйцах, молоке, пивных дрожжах. Витамин В — пантотеновая кислота, является составной частью кофермента А, который играет важную роль практически во всех процессах обмена веществ. Гиповитаминоз встречается крайне редко. Витамин имеется практически во всех растительных и животных продуктах. Витамин В — никотиновая кислота, антипеллагрический витамин, витамин РР — необходим для синтеза ферментов, принимающих участие в тканевом дыхании, окислительно-восстановитель- ных реакциях, в белковом, жировом и углеводном обменах. Авитаминоз витамина РР — пеллагра, сопровождается воспалением кожи, нарушением функций центральной нервной системы и органов ЖКТ. Витамин содержится в мясе, печени, яйцах, рыбе, пивных дрожжах, в некоторых зерновых и бобовых культурах. Витамин В — пиридоксин — используется организмом как кофермент многих энзимов белкового обмена. Витамин необходим для нормального процесса кроветворения. При авитаминозе возникают анемия, поражения кожи, нарушение функций центральной нервной системы. Витамин содержится в большинстве животных и растительных продуктов. Витамин В — биотин, витамин Н — является коферментом многих энзимов, которые принимают участие в метаболизме углеводов и жирных кислот. Содержится в молоке, печени, синтезируется микрофлорой кишечника. Авитаминоз проявляется в первую очередь в виде поражений кожи. Витамин В — фолиевая кислота, витамин В с — участвует в синтезе пуриновых нуклеотидов и влияет на образование ДНК и РНК. При авитаминозе нарушается нормальное кроветворение, возникает анемия. Источниками витамина В являются печень, зелень, он может синтезироваться микрофлорой кишечника. Витамин В — цианкобаламин. Основная функция этого витамина — участие в кроветворении. Следует отметить, что всасывание витамина В возможно только после его соединения с внутренним фактором Кастла. Последний вырабатывается железами желудка. Поэтому дефицит цианкобаламина возникает вследствие двух причин при недостаточном поступлении витамина с пищей или при недостаточной выработке внутреннего фактора Кастла (в результате оперативного удаления желудка или хронического гастрита. Дефицит витамина В приводит к злокачественной (пернициозной) анемии. При этом в крови появляются гигантские эритроциты, которые плохо переносят кислород. Витамин содержится в большинстве животных продуктов, особенно в печени. Суточная потребность в витаминах группы В составляет 20 — 25 мг. Распад и окисление органических веществ в клетках Для жизнедеятельности организма постоянно требуется энергия. Она образуется при распаде органических соединений — в основном углеводов и жиров, в меньшей степени — белков. Белки нужны организму человека для обеспечения анаболических процессов. Энергия выделяется при разрушении химических связей между атомами этих молекул. Частично она рассеивается в виде тепла, а частично запасается в виде АТФ (аденозинтрифосфат. Соотношение между рассеянной энергией и запасенной примерно 1 : 1 В молекуле АТФ между остатками фосфорной кислоты имеются макроэргические связи, при разрыве которых выделяется большое количество энергии. Разрыв связей при гидролизе молекул АТФ осуществляется последовательно до АДФ (аденозиндифосфата) и АМФ (аденозинмонофосфата). Энергия, запасенная в АТФ, может быть использована клетками организма по мере необходимости. Таким образом, АТФ — универсальный аккумулятор энергии в клетке. Сущностью процесса образования АТФ является фосфорилирование присоединение остатка фосфорной кислоты к АДФ. Однако для этого необходима энергия, которая образуется в результате распада сложных органических молекул и тканевого дыхания. В качестве примера можно рассмотреть образование АТФ при распаде одной молекулы глюкозы (С 6 Н 12 0 6 ). Полное расщепление глюкозы до углекислого газа и воды в клетке требует прохождения анаэробного (бескислородного) и аэробного (с участием кислорода) процессов ее окисления (рис. Гликолиз (анаэробное окисление Происходит в цитоплазме клетки безучастия кислорода. В последнее время установлено, что гликолиз может активно протекать с высокой скоростью ив аэроб- Рис. 10.1. Распад и окисление глюкозы в клетке ных условиях. При гликолизе происходят последовательно 10 биохимических реакций, каждая из которых катализируется своим ферментом. При достаточном количестве кислорода в клетке конечным продуктом анаэробного окисления является пировиноградная кислота (ПВК). При недостатке кислорода в клетке происходит еще одна, одиннадцатая, реакция гликолиза, в результате которой из ПВК образуется молочная кислота. В процессе 10 реакций гликолиза образуются две молекулы ПВК и две молекулы АТФ. Дефицит кислорода наблюдается в клетках, например, в случае чрезмерной физической нагрузки. При этом в цитоплазме происходит активация гликолитических процессов ив большом количестве из глюкозы образуется молочная кислота (лактат. Это вещество не может быть использовано клеткой в дальнейшем и удаляется из нее. При значительном накоплении лактата возникают болезненные ощущения, связанные с закислением внутренней среды организма. Аэробное окисление ПВК поступает из цитоплазмы клетки в митохондрии, где происходит ее декарбоксилирование до уксусной кислоты, которая сгорает в цикле Кребса до углекислоты с освобождением протонов водорода. Вдыхательной цепи протоны водорода соединяются с кислородом, образуя воду. При этом происходит синтез 36 молекул АТФ. Суммарная реакция распада глюкозы выглядит следующим образом: С 6 Н 12 0 6 + 60 2 -» С 2 + Н 0 + Q (энергия) Тканевое дыхание Так называют обмен газов, происходящий в клетках при биологическом окислении питательных веществ. Входе окислительных процессов клетки выделяют конечный продукт метаболизма — углекислый газ и одновременно поглощают из кровеносных капилляров кислород. При этом атомы водорода, образующиеся при окислении глюкозы, переносятся на ферменты внутренней мембраны митохондрий. Это так называемая дыхательная транспортная цепь. Водород взаимодействует с кислородом, образуя воду. Ток протонов водорода характеризуется значительным выделением энергии, которая расходуется на синтез АТФ из АДФ и остатка фосфорной кислоты. В результате этих реакций при окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ. При этом недостаток кислорода лимитирует окислительные реакции значительно сильнее, чем неадекватное удаление углекислого газа. Энергия, аккумулированная в АТФ, используется организмом для поддержания всех его функций, жизненных процессов) синтеза новых органических веществ, свойственных организму (белков, жиров, углеводов, ДНК, образования новых клеточных структур и органелл) осуществления основных жизненных процессов в клетке (митоза, транспорта веществ в клетку и др) поддержания температурного гомеостаза организма 10.5. Обмен энергии Основной обмен Это минимальный уровень энерготрат, который необходим для поддержания жизненных функций организма в условиях полного физического и эмоционального покоя. Таким образом, данный показатель характеризует количество энергии, необходимой только для функционирования внутренних органов (сердца, легких, почек, печении др) и поддержания необходимой температуры тела. Измеряется он в утренние часы с помощью специальных приборов — калориметров. Испытуемый должен находиться в лежачем положении. Измерение проводят натощак, при максимальном расслаблении мышц, при этом внешняя температура поддерживается на уровне 22 С. Приборы фиксируют выделяемое организмом тепло. Это так называемый метод прямой калориметрии. Было установлено, что величина основного обмена для взрослого мужчины составляет примерно 4,2 кДж на 1 кг массы тела в час, те. 7200 кДж в сутки (для человека массой 72 кг. Величина основного обмена у женщин несколько ниже. Этот показатель уменьшается с возрастом. На практике чаще используют метод непрямой калориметрии. Определяют объем легочной вентиляции, а затем количество поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа. Отношение объема выделенного углекислого газа к объему поглощенного кислорода называют дыхательным коэффициентом По величине последнего можно судить о характере окислительных процессов в орга низме. Рассчитать основной обмен можно по таблицам. В этом случае определяют среднестатистический уровень основного обмена. Для вычисления необходимо знать рост, массу тела, возраст (прил. 2). Затем по формуле Рида вычисляют процент отклонения величины основного обмена от нормы. Для применения формулы необходимо знать артериальное давление и частоту пульса: О = ЧП + 0,75Д П ) - где О — отклонение, %; Ч п — частота пульса Д п — пульсовое давление (разница между величиной систолического и диастолического АД). Для упрощения расчетов по формуле Рида можно использовать специальную номограмму (рис. 10.2). Соединив линейкой значения частоты пульса и пульсового давления, в средней колонке находим величину процентного отклонения основного обмена от нормы. Затем, исходя изданных таблицы, проводят перерасчет уровня основного обмена на величину полученного процентного отклонения. Интенсивность обменных процессов резко возрастает при физической нагрузке. При этом люди, занятые легким физическим трудом, тратят 9200 кДж в сутки, средней степени — 12 000—15 000 кДж Рис. 10.2. Номограмма Рида в сутки, а тяжелым — 16000—18000 кДж в сутки. Следовательно, питание человека должно соответствовать энерготратам и полностью компенсировать их. |