Обмен веществ и энергии включает множество сложных биохимических реакций, понятие которых может быть затруднительно для обычного человека. Эта статья поможет понять, какие процессы происходят в организме с соединениями, которые поступают с пищей, и что влияет на метаболизм.
Обзор метаболизма и энергетики.
Обмен веществ и метаболизм проходят по единой схеме.
- Поступление веществ в организм, их переработка и усвоение.
- применение в организме;
- выведение или запасание излишков.
Все процессы метаболизма разделяются на 2 типа:
- Пластический обмен, или ассимиляция, заключается в образовании организмом собственных соединений из поступающих ему веществ.
- Диссимиляция — разложение сложных органических соединений на более простые, из которых затем образуются новые вещества. Процессы диссимиляции сопровождаются высвобождением энергии, поэтому их называют также энергообменом или катаболизмом.
Эти процессы противопоставляются друг другу, но взаимосвязаны. Протекают постоянно, поддерживая функционирование организма. Нервная система регулирует обмен веществ и энергией. Гипоталамус, главный отдел ЦНС, управляет всеми видами метаболизма.
Основные виды
Существуют виды обмена, каждый из которых обладает спецификой, различающихся по трансформируемым соединениям.
Белки
Белки и пептиды являются полимерами из аминокислот.
Осуществляют массу критически важных функций.
- Встроенные в состав клеток тканей человеческого организма.
- Активность обуславливается белками, называемыми ферментами, которые принимают участие почти во всех биохимических реакциях.
- Активность пептидов актина и миозина ответственна за все виды движений.
- энергетическая (разлагаются, высвобождая энергию);
- Белки, называемые иммуноглобулинами, играют роль в создании иммунной системы.
- участвуют в регуляции водно-солевого баланса;
- Транспортные средства осуществляют доставку газов, биологически активных веществ, лекарственных средств и прочих грузов.
В организм вместе с пищей белки разлагаются на аминокислоты, которые затем используются для синтеза новых пептидов, характерных для данного организма. При недостаточном поступлении белков с пищей организм может вырабатывать 10 из 20 необходимых аминокислот, остальные же считаются незаменимыми.
Этапы белкового метаболизма:
- поступление белков с пищей;
- распад пептидов до аминокислот в ЖКТ;
- перемещение последних в печень;
- распределение аминокислот в тканях;
- биосинтез специфичных пептидов;
- Удаление лишних аминокислот из организма в форме солей.
Жиры
Обмен веществ в организме человека включает метаболизм жиров. Жиры состоят из глицерина и жирных кислот. Ранее считалось, что потребление жиров не требуется для нормальной работы организма. Однако некоторые виды жиров содержат важные противосклеротические компоненты.
Жиры — важный источник энергии, способствуют сохранению белков в организме, которые при недостатке углеводов и жиров начинают использоваться для получения энергии. Для усвоения витаминов А, Е, D жирам необходимо присутствие в рационе. Липиды находятся в цитоплазме и клеточной стенке.
Значение жиров для организма зависит от типа жирных кислот, из которых состоят. Кислоты могут быть двух видов:
- Жирные кислоты без двойных связей самые вредные. Избыток продуктов с большим их содержанием провоцирует атеросклероз, ожирение и другие болезни. Находятся в сливочном масле, сливках, молоке и жирном мясе.
- Ненасыщенные кислоты полезны для организма. К ним относятся Омега-3, -6 и -9. Укрепляют иммунитет, восстанавливают гормональный фон, предупреждают отложение холестерина, улучшают состояние кожи, ногтей и волос. Источниками подобных соединений служат масла разных растений и рыбий жир.
Этапы обмена липидов:
- поступление жиров в организм;
- распад в ЖКТ до глицерина и жирных кислот;
- Образование липопротеинов печенью и тонким кишечником.
- транспорт липопротеидов в ткани;
- образование специфических липидов клеток.
Избыток жира накапливается под кожей и около внутренних органов.
Углеводы
Сахара и углеводы являются основным источником энергии для организма.
Процессы обмена углеводов:
- В пищеварительной системе из углеводов образуются простые сахара, которые усваиваются.
- Глюкоза может преобразовываться в гликоген, который накапливается в печени и мышцах, или использоваться для получения энергии.
- Печень превращает гликоген в глюкозу при понижении уровня сахара в крови.
- создание глюкозы из неуглеводных компонентов;
- превращение глюкозы в жирные кислоты;
- Разложение глюкозы с помощью кислорода, образовывающее углекислый газ и воду.
При избытке пищи, содержащей много глюкозы, углевод переходит в жиры. Жиры накапливаются под кожей и могут применяться для преобразования энергии в клетках.
Значение воды и минеральных солей
Водно-солевой обмен включает процессы поступления, использования и удаления водой и минералов. Организм получает большую часть жидкости снаружи, а небольшое количество вырабатывается при распаде питательных веществ.
Функции воды в организме:
- Основной элемент всех тканей.
- растворение и транспорт веществ;
- обеспечение многих биохимических реакций;
- обязательный компонент биологических жидкостей;
- Обеспечивает стабильность водного и солевого состава, принимает участие в регуляции температуры.
Жидкость из организма выходит через лёгкие, поры кожи, систему мочеиспускания и кишечник.
Минеральные соли, полученные с пищей, подразделяют на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относят минералы, которые присутствуют в больших количествах: магний, кальций, натрий, фосфор и др. Микроэлементы необходимы организму в очень небольшом количестве: железо, марганец, цинк, йод и другие элементы.
Недостаток минералов может пагубно повлиять на работу разных систем организма. При дефиците магния и калия возникают сбои в функционировании ЦНС и мышц, включая миокард. Нехватка кальция и фосфора ослабляет кости, а йода — нарушает работу щитовидной железы. Водно-солевой дисбаланс может спровоцировать мочекаменную болезнь.
Витамины
Витамины — множество веществ, задействованных во всех функциях человеческого организма.
Витамины делятся на 2 группы:
- Водорастворимые (витамины группы В, витамин С и РР) не накапливаются в организме.
- Жирорастворимыми являются витамины А, D и Е, которые обладают сходным свойством накопления.
Некоторые вещества, такие как витамин B12 и фолиевая кислота, производятся микрофлорой кишечника. Много витаминов входят в состав разных ферментов, необходимых для протекания биохимических реакций.
Этапы обмена витаминов:
- поступление с пищей;
- перемещение к месту накопления или утилизации;
- Изменение в кофермент, необходимый ферменту не белкового происхождения.
- Сцепление кофермента с апоферментом, составляющим белковую часть фермента.
Недостаток любого витамина вызывает гиповитаминоз, а его избыток – гипервитаминоз.
Обмен энергии
Катаболизм — это процесс распада сложных питательных веществ на более простые с высвобождением энергии, необходимой для роста, развития, движения и других жизненно важных функций. Полученная энергия запасается в форме АТФ, универсального энергетического источника живых организмов, который присутствует во всех клетках.
Энергетическая ценность продукта питания — это количество энергии, которое организм получает после его употребления, и измеряется она в килокалориях.
Энергообмен проходит в несколько этапов:
- Эта стадия предполагает разложение сложных питательных компонентов в пищеварительной системе на более простые.
- Бескислородное брожение — превращение глюкозы без кислорода. Трансформация происходит в цитоплазме клеток. В результате образуются две молекулы АТФ, вода и пируват.
- Фаза окисления или аэробная фаза протекает в митохондриях и сопровождается разложением пируватной кислоты при участии кислорода, что приводит к образованию 36 молекул АТФ.
Терморегуляция
Терморегуляция — это способность организма сохранять неизменную температуру тела, что важно для теплообмена. Для поддержания стабильности этого показателя необходимо равенство теплоотдачи и теплопродукции.
Теплопродукция — это выделение тепла в организме. Источником тепла являются ткани, где происходят реакции с высвобождением энергии. Например, печень выполняет важную роль в терморегуляции благодаря множеству биохимических процессов.
Теплоотдача, а также физическая регуляция, возможны тремя путями.
- Теплопроводность — передача тепла окружающему пространству и предметам, находящимся в контакте с кожей.
- Теплоотдача происходит за счет испускания воздухом и обтекаемыми предметами инфракрасных лучей.
- Улетучивание влаги через пот или дыхание сопровождается отдачей тепла.
Что влияет на процесс метаболизма
Метаболизм у каждого организма индивидуален и зависит от нескольких факторов.
- Мужчины обычно имеют более быстрые процессы метаболизма по сравнению с женщинами.
- генетический фактор;
- Люди с хорошо развитой мускулатурой тратят больше энергии на работу мышц, что ускоряет протекание процессов.
- С возрастом обмен веществ замедлятся.
- гормональный фон.
Питание оказывает огромное влияние на обмен веществ. Рацион и режим приема пищи играют важную роль. Для нормальной работы организма нужно оптимальное количество белков, жиров, углеводов, витаминов, минералов и жидкости. Принимать пищу лучше понемногу, но часто, так как большие перерывы между трапезами замедляют обмен веществ и могут привести к ожирению.
