Обмен веществ и энергии. Теплообмен

Сущность его состоит в постоянном обмене веществ между организмом и внешней средой. Живые организмы нуждаются в постоянном притоке О2 , питательных веществ (белков, жиров, углеводов), минеральных веществ, витаминов и воды. Поступившие в организм вещества в результате химических изменений превращаются в собственные вещества организма и продукты обмена, которые затем выводятся из него (СО2, Н2О, NН3 и аммиак).

При этих химических превращений происходит освобождение энергии, которая необходима для совершения работы, роста и развития организма, а также для нормального функционирования клеток организма. Обмен веществ состоит из двух процессов, тесно связанных между собой: ассимиляции или анаболизма и диссимиляции или катаболизма.

Ассимиляция — это процесс усвоения организмом веществ, при этом расходуется энергия.

Диссимиляция — это процесс распада сложных органических соединений, при этом высвобождается энергия. В разные возрастные периоды соотношение между этими процессами различные: у детей преобладают процессы ассимиляции, у взрослых устанавливается равновесие между этими процессами, в старческом возрасте преобладают процессы диссимиляции. При болезнях нарушается это соотношение между анаболизмом и катаболизмом.

Расщепление продуктов идет двумя путями: аэробным и анаэробным.

Аэробный механизм расщепления происходит при участии аэробов, организмов использующих для своего существования О2. При этом происходит расщепление веществ до конечных продуктов — СО2 и Н2О и высвобождение энергии полностью.

Анаэробный путь расщепления происходит при участии анаэробов — организмов, развивающихся без О2. При этом процесс расщепления идет не до конца, и образуются промежуточные продукты обмена (спирты, кислоты).

У всех организмов есть аэробная и анаэробная фазы расщепления. Анаэробный распад характерен для эмбриональных тканей и клеток злокачественных опухолей.

Для жизнедеятельности организма необходима энергия, которая освобождается в результате диссимиляции белков, жиров и углеводов путем присоединения О2 — путем окисления. При окислении и образуется теплоэнергия, которая необходима для построения новых клеток и тканей, для сокращения мышц, проведения нервного импульса, синтеза ферментов, гормонов и для поддержания постоянной температуры тела. Энергетические затраты организма при его жизнедеятельности называются общим обменом. Он состоит из основного обмена и рабочей прибавки.

7 стр., 3479 слов

Обмен веществ и энергии

... вещества, минеральные ионы и витамины. Белки. Потребность в белке определяется минимальным количеством пищевого белка, который будет уравновешивать потери организмом азота, при сохранении энергетического баланса. Белки находятся в состоянии непрерывного обмена и ...

Основной обмен — это минимальный уровень расхода энергии для поддержания жизнедеятельности всех органов и систем организма и температуры тела, это показатель интенсивности окислительных процессов в организме.

Основной обмен определяют утром натощак (через 12 часов после приема пищи), в положении лежа, при температуре окружающей среды 18 — 22 градуса, т.е. в условиях комфорта. В состоянии покоя организм расходует энергию на химические процессы, работу сердца, сосудов, дыхания и т.д. и поддержание температуры тела. Величина основного обмена зависит от пола, возраста, массы тела и роста. У детей основной обмен выше. Расход энергии зависит от состояния организма и мышечной деятельности. При мышечной работе значительно увеличиваются энергетические затраты организма, это увеличение составляет рабочую прибавку, которая тем больше, чем интенсивнее работа. Восполнение энергетических затрат организма происходит за счет поступления в организм питательных веществ: белков, жиров, углеводов. Гармоничное взаимодействие питательных веществ — это основа физического и психического здоровья.

Обмен белков (протеинов).

Белки — это сложные высокомолекулярные соединения, содержащие азот и построенные из аминокислот. В пищевых продуктах содержится около 20 аминокислот, они всасываются в кишечнике и идут на построение специфических для каждого организма белков. Все аминокислоты делятся на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокислоты синтезируются в организме (аланин, цестоин).

Незаменимые аминокислоты не синтезируются в организме и должны поступать с пищей. К ним относятся: валин, метионин, лейцин, фенилаланин, триптофан и лизин.

Белки, содержащие весь необходимый набор аминокислот, называются биологически полноценными (белки молока, яиц, рыбы, мяса).

Биологически неполноценными называют белки, в составе которых отсутствует хотя бы одна незаменимая аминокислота (белки пшеницы, кукурузы, ячменя).

Функции белка:

1.Пластическая, структурная. Белки являются главной составной частью клетки и межклеточных структур, входят в состав основного вещества хрящей, костей, кожи. Биосинтез белков определяет рост и развитие всего организма.

2.Ферментативная — могут ускорять химические процессы в организме. Все ферменты являются белками.

  • Защитная — образование антител, связывание токсинов и ядов, участие в свертывании крови (фибриноген).

  • Транспортная — Нb переносит О2 и СО2, липопротеиды — жиры и т.д.
  • Передача наследственности при помощи нуклеопротеидов, содержащих нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК.
  • Регуляторная — поддержание биологических констант в организме.
  • Энергетическая — обеспечение энергией всех жизненных процессов организма.

Суточная потребность в белке составляет 13-15% от суточного объема пищи, животный белок — 40-50%. Повышена потребность в белке у детей, беременных, спортсменов и у людей после тяжелой болезни. Продукты, содержащие белки животного происхождения — мясо, рыба, яйца, молоко. Растительного происхождения — грибы, фасоль, гречневая крупа, злаковые, орехи.

10 стр., 4829 слов

Биогенные элементы в организме человека

... 6790 азот (N) 3,1 2170 фосфор (P) 0,95 665 сера (S) 0,16 112 Всего 97,3 68117 ≈ 68 кг 1.2 Биогенные элементы - металлы, входящие в состав организма человека ... - неметаллы, входящие в состав организма человека Среди биогенных элементов особое место занимают элементы-органогены, которые образуют важнейшие вещества организма - воду, белки, углеводы, жиры, витамины, гормоны и другие. ...

Белковый обмен регулирует:

1)Соматотропный гормон гипофиза.

2)Гормон щитовидной железы — тироксин.

Глюкокортикоиды коры надпочечников.

Азот — составная часть белка и аминокислот и поступает с пищей, причем, только с белковой. Азотистый баланс — разность между количеством азота в пище человека и уровнем его в выделениях. Различают азотистое равновесие, положительный и отрицательный азотистый баланс.

Азотистое равновесие — количество выделенного азота равняется количеству поступившего азота. Наблюдается у взрослого человека.

Положительный азотистый баланс — количество азота в выделениях меньше, чем количество азота в пище. Азот задерживается в организме. Наблюдается у женщин во время беременности, у детей, у спортсменов, при выздоровлении после тяжелых заболеваний.

Отрицательный азотистый баланс или азотистый дефицит — количество азота в выделениях больше, чем в пище (наблюдается при белковом голодании, лихорадке).

Неиспользованные аминокислоты распадаются в печени и почках с отщеплением аммиака и освобождением энергии. Аммиак в печени синтезируется в мочевину, которая выводится с мочой и потом. Аммиак является токсичным веществом для центральной нервной системы и тканей организма, а мочевина — вещество нетоксичное. Кроме мочевины, белки распадаются на мочевую кислоту, креатин, креатинин, гистамин.

Обмен жиров. Жир поступает в организм с пищей, а также образуется из углеводов и белков.

К жирам относятся:

1.Простые липиды — нейтральные жир является обязательной составной частью цитоплазмы, ядра, оболочки клетки, выполняет пластическую функцию. Это основная масса жира в организме.

2.Сложные липиды — фосфолипиды.

  • Стероиды — холестерин.

Функция жира:

·Жир может депонироваться в подкожной клетчатке — роль теплоизоляции, а откладываясь вокруг органов — защита от травм.

·Жир — источник энергии, участие в синтезе жирорастворимых витаминов А, Д, Е, К.

·Жир под действием липазы превращается в глицерин и жирные кислоты, а затем окисляется до СО2 и Н2О.

Суточная потребность в жирах составляет 30-35% от суточного объема пищи. Жиры содержат незаменимые жирные кислоты (ненасыщенные жирные кислоты) — линоленовая, линолевая, арахидоновая, которые есть в растительном масле, сливочном масле. При их отсутствии замедляется рост и способность к размножению, нарушается синтез витамина А, Е, Д, К.

В обмене жиров большая роль принадлежит печени, где синтезируются:

1.Фосфолипиды, которые входят в состав всех клеток, а особенно это имеет значение для нервных клеток. Печень поддерживает уровень фосфолипидов в крови.

2.Образование в печени кетоновых тел (?-оксимасляная кислота, ацетоуксусная кислота, ацетон), которые используются как источник энергии.

-Синтез холестерина в основном происходит в печени. Из него образуются половые гормоны, гормоны коры надпочечников. Неиспользованный холестерин расщепляется в печени до желчных кислот, которые поступают с желчью в кишечник и способствуют эмульгированию жиров.

13 стр., 6284 слов

Металлы в организме человека

... элементов, обязательно присутствующих в организме человека. Заметим, что большинство из них - металлы, а из металлов больше половины являются й-элементами. Последние в организме образуют координационные соединения ... заболевания, вызываемые отложением соединений железа в тканях этих органов. Главный регулятор содержания железа в крови - печень. Недостаток в организме меди приводит к деструкции ...

Жир может образовываться в организме из углеводов при избыточном их поступлении с пищей. 25-30% углеводов пищи превращаются в жиры.

Белки же являются строительным материалом и только при особых обстоятельствах могут использоваться для энергетических целей.

Обмен углеводов. Это тоже источник энергии, пластическая функция. В организм поступает с растительной пищей (хлеб, крупы, овощи, фрукты).

Суточная потребность — 50-55% от суточного объема пищи.

Основная часть углеводов окисляется в тканях до СО2 и Н2О (70%).

Углеводы бывают: сложные и простые.

% глюкозы превращается в жир, а оставшиеся 5% синтезируется в резервные углевод организма — гликоген в печени — гликогенез.

Гликоген может также синтезироваться и в мышцах, т.к. они во время своей работы захватывают много глюкозы из крови. Распад гликогена является одним из источников энергии мышечного сокращения. Мышечный гликоген распадается до молочной кислоты, которая способствует синтезу гликогена в печени, этому способствуют также продукты распада жиров и белков — кетокислоты. Этот процесс называется гликонеогенез. Процесс, при котором гликоген распадается до глюкозы называется гикогенолиз. Эти три процесса взаимосвязаны и регулируют уровень сахара в крови.

Головной мозг содержит небольшой запас углеводов и поэтому нуждается в постоянном поступлении глюкозы, потому что энергетические затраты покрываются только за счет углеводов.

Регуляция углеводного обмена.

Уровень глюкозы в крови 4, 4 — 6, 6 ммоль/л. Это важнейшая гомеостатическая константа организма.

Снижение уровня глюкозы в крови называется гипогликемия. К этому состоянию особенно чувствительна центральная нервная система.

Повышение уровня сахара в крови называется гипрегликемия, ее результатом является гликозурия — выделение глюкозы с мочой.

В регуляции углеводного обмена участвуют:

1.ЦНС — гипоталамус.

2.Поджелудочная железа, вырабатывающая гормон инсулин, который понижает уровень сахара в крови, т.к. он усиливает синтез гликогена в печени и мышцах и повышает потребление глюкозы тканями организма.

Увеличивает уровень сахара в крови гормон глюкагон.

3.Надпочечники: мозговой слой — адреналин, корковый слой — глюкокортикоиды.

4.Гипофиз — соматотропин.

  • Щитовидная железа — тироксин, трийодтиронин.

Водно-солевой обмен (организм состоит на 60% из Н2О).

Все процессы, протекающие в организме, осуществляются в водной среде.

Функции воды:

1.Растворитель продуктов питания.

2.Переносит растворенные в ней вещества к органам и тканям.

  • Уменьшает трение между поверхностями в теле человека.
  • Участие в регулировании азотом температуры тела.
  • Составная часть крови, лимфы, пищеварительных соков, слизистых, мышц.

Вода в организме находится внутри клетки и вне клетки. В основном вода поступает в организм в виде питья и в составе пищи. Потеря 10% воды приводит к обезвоживанию организма, а 20% — к смерти. Длительное голодание возможно лишь при поступлении в организм воды и минеральных солей. Из организма вода выделяется почками 1500 мл, легкими — 500 мл и кожей 500 мл, вместе с водой выделяются и минеральные соли, которые имеют для организма большое физиологическое значение, т.к. входят в состав белков, ферментов, гормонов, медиаторов.

12 стр., 5925 слов

Значение углеводов в жизни человека

... Таким образом, углеводы играют огромную роль в жизнедеятельности организма человека. С их помощью протекают очень важные биохимические процессы в крови и тканях. Углеводы - ... в кровь в тонком кишечнике. С кровью воротной вены большая часть глюкозы (около половины) из кишечника поступает в печень, остальная глюкоза через общий кровоток транспортируется в другие ткани. Концентрация глюкозы в крови в ...

Na — обеспечивает постоянство осмотического давления внеклеточной жидкости. Депо — костная ткань.

K — обеспечивает постоянство осмотического давления внутриклеточной жидкости, образование ацетилхолина; синтез и отложение гликогена в тканях происходит с поглощением ионов К (печеный картофель, курага, изюм, бананы).

Са и Р — находятся в основном в костной ткани (>90%).

Содержание Са в крови — биологическая константа, небольшие сдвиги уровня этого минерала приводят к серьезным последствиям для организма. Фосфор входит в состав АТФ. (творог, рыба, желток).

Fe — входит в состав Нb (отвечает за тканевое дыхание) и в состав ферментов, участвующих в окислительно-востановительных процессах. Снижение Fe уменьшает синтез Hb, что приводит к анемии.

J — в организме содержится в небольшом количестве, но значение его велико. Йод входит в состав гормонов щитовидной железы, оказывает влияние на все обменные процессы, рост и развитие организма

(морепродукты).

Вывод: для нормального существование всех органов и систем организму человека необходимо сбалансированное питание.

Теплообмен.

В живом организме благодаря непрерывному обмену веществ постоянно образуется тепло. Теплообмен — это обмен тепловой энергией между организмом и окружающей средой. Нормальная температура человека 36, 6º-37º, измеряется в подмышечной впадине. Внутренние органы имеют температуру выше (печень, почки температура равна 38-39º).

В прямой кишке температура равна 37, 0º-37, 5º. Кроме образования тепла происходит постоянная отдача тепла в окружающую среду, т.е. температура тела человека зависит от двух процессов: теплообразование и теплоотдача.

Теплообразование.

Источник тепла в организме — все ткани. Кровь, протекая через ткани, нагревается. Печень, скелетные мышцы отдают крови больше тепла, чем другие органы. Повышение температуры окружающей среды вызывает рефлекторное снижение обмена веществ, поэтому в организме уменьшается теплообразование. Понижение температуры окружающей среды вызывает рефлекторное увеличение метаболизма и усиливается теплообразование. Теплообразование так же усиливается за счет мышечной активности. Непроизвольное сокращение мышц (дрожь) является основной формой повышения теплообразования.

Теплоотдача осуществляется несколькими путями:

1.Путем проведения — нагревается воздух, окружающие предметы, соприкасающиеся с теплом.

2.Путем излучения — нагретое тело излучает тепло (в виде инфракрасных лучей).

  • Путем испарения — с поверхности кожи испаряется вода и пот.

Регуляция постоянства температуры тела осуществляется нейрогуморальным путем.

Нервный механизм терморегуляции. Колебания температуры окружающей среды воспринимаются особыми рецепторами — терморецепторами. Их очень много в коже, слизистой полости рта, верхних дыхательных путей. Терморецепторы кожи очень чувствительны к колебаниям температуры окружающей среды; в них возникают нервные импульсы, которые по афферентным (центростремительным) нервным волокнам поступают в спинной мозг. По проводящим путям нервный импульс достигает таламус, гипоталамуса и коры головного мозга. Центр терморегуляции находится в гипоталамусе. Нейроны гипоталамуса возбуждаются под влиянием нервных импульсов, поступивших от терморецепторов. Из центра терморегуляции нервные импульсы по эфферентным (центробежным) нервным волокнам пойдут к мышцам, сосудам (суживая или расширяя сосуды кожи), к потовым железам.

4 стр., 1884 слов

Выбросы вредных веществ в атмосферу

... в атмосфере углекислого газа, являются сильнейшим загрязнителем окружающей среды. Естественно, наибольшее количество выбросов загрязняющих веществ в атмосферу происходит ... причин возникновения рака кожи, а повышение температуры ведет к учащению сердечно-сосудистых заболеваний. Изменение ... и аварийные выбросы вредных ингредиентов. Состояние воздушного бассейна городов и промышленных центров ухудшается. ...

Гуморальная регуляция (гормональная)

1.Гормоны щитовидной железы, надпочечников и поджелудочной железы усиливают окислительные процессы, т.е. повышает обмен веществ и температуру тела.

2.Гипофиз тормозит секрецию гормонов щитовидной железы, т.е. снижает обмен веществ и температуру тела.