Обмен веществ и энергии в организме человека

Ни один живой организм, как бы просто или сложно он ни был устроен, не может существовать без постоянного обмена веществами и энергией с внешней средой.

Наш организм постоянно нуждается в кислороде, который мы получаем путем дыхания, в органических и неорганических веществах (в том числе в воде), поступающих к нам через систему пищеварения. Внутри нашего организма в результате химических реакций со всеми этими веществами происходят многочисленные изменения, вследствие чего может запасаться или, наоборот, выделяться энергия, главным образом физическая и тепловая. Таким образом, обмен веществ — это сложная цепь превращений веществ в организме от момента их поступления до момента выделения их из организма.

Наша пища состоит из таких основных компонентов, как белки, жиры, углеводы и минеральные соли.

Белки — это «кирпичики» нашего организма, они входят во все клетки и межклеточные структуры. Белки также выполняют транспортную (гемоглобин крови), защитную, ферментативную (ускоряют химические реакции), энергетическую функции и множество других. Белки, как известно, построены из 20 основных аминокислот, при этом 10 из них незаменимые, т. е. не могут синтезироваться внутри нашего организма, и, следовательно, должны ежедневно потребляться с пищей (это белки животного происхождения).

Красные кровяные тельца содержат гемоглобин - белок, в состав которого входит железо. В легких гемоглобин связывает кислород и разносит его с кровью по всему телу. Отдав кислород клеткам на нужды дыхания, гемоглобин связывает образовавшийся в клетках углекислый газ и несет его в легкие. Из легких этот газ выделяется наружу

Белки не откладываются в нашем организме про запас, потому что скорость их образования примерно равна скорости их расщепления, поэтому количество потребляемого белка практически всегда соответствует количеству ушедшего из организма белка. Однако это не всегда так. Например, при быстром росте человека количество поступившего белка может на много превосходить количество выделенного из организма (оставшаяся часть белков превращается в жиры).

Углеводы в основном выполняют энергетическую функцию, т. е. благодаря их преобразованиям накапливается энергия. Они также входят в состав многих клеточных структур и соединений (например, нуклеиновые кислоты). В организме углеводы запасаются в печени в виде гликогена и в нужный момент могут быть извлечены оттуда. Содержание глюкозы в крови всегда поддерживается на постоянном уровне.

Это происходит прежде всего благодаря гормонам поджелудочной железы. Один из них — инсулин — уменьшает количество глюкозы в крови, а другой — глюкагон — наоборот, увеличивает. Нарушение работы поджелудочной железы приводит к недостатку инсулина, что вызывает сахарный диабет.

Жиры в нашем организме выполняют энергетическую, структурную и теплоизоляционную функции (входят в состав подкожной жировой клетчатки). Жиры бывают растительного (жидкие) и животного (твердые при комнатной температуре) происхождения. Только их сочетание в пищевом рационе обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма.

Органические вещества могут превращаться друг в друга, компенсируя таким образом недостаток некоторых из них в организме. Так, белки могут превращаться в жиры, а жиры — в углеводы. Некоторые углеводы могут превращаться в жиры, однако ни те ни другие не могут переходить в белки. По этой причине содержание незаменимых белков в пище чрезвычайно необходимо.

Помимо органических в организме происходит обмен неорганических веществ, к которым относятся вода и минеральные соли.

Жировая, или адипозная, клетка содержит капельки жира, которые при недостатке пищи используются в качестве источника энергии

Вода составляет 2/3 массы тела человека. Она создает объем клеток, участвует во многих химических реакциях как растворитель, является средой для протекания многих химических процессов. Человек может прожить без воды всего лишь около 10 дней.

Минеральные соли играют огромную роль в поддержании постоянства внутренней среды организма. Ионы солей участвуют в передаче нервных импульсов, в свертывании крови и т. д.

Регуляция обмена веществ — очень сложный процесс, который происходит в строго определенных границах. Регулируется он с помощью нервной системы и желез внутренней секреции (т. е. при помощи гормонов). Различные нарушения этих систем влекут за собой сдвиги в обмене веществ.

Для жизнедеятельности организма необходима энергия (примерно 3 тыс. ккал в сутки). Источники для выработки энергии - это химические связи в органических молекулах веществ, поступающих в организм. При расщеплении этих связей сложные органические вещества преобразуются в более простые химические соединения. которые под влиянием катализаторов (ферментов) и кислорода превращаются в промежуточные субстраты.

Конечными продуктами этих превращений являются вода и углекислый газ (как при горении), при этом одновременно выделяется энергия, которая преобразуется в тепловую, электрическую или механическую. Для того чтобы человек нормально себя чувствовал, он должен правильно питаться. Нем больше человек занимается физической работой, тем больше он тратит энергии. Для умственного труда требуется сравнительно меньше энергии.