Глава V. Обмен веществ. Витамины
Общие данные
Обмен веществ является основным жизненным свойством организма, с прекращением обмена веществ наступает смерть. По определению Ф. Энгельса: «Жизнь — это форма существования белковых тел, существенным моментом которой является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белков» 1 . Постоянный обмен веществ между внешней средой и организмом является необходимым условием роста и размножения клеток, возобновления входящих в их состав веществ и энергетического обеспечения всех функций организма. Обмен веществ включает два взаимосвязанных процесса: усвоение поступающих в организм веществ — ассимиляцию и распад веществ — диссимиляцию. В процессе ассимиляции образуются сложные органические вещества, входящие в состав клеток и межклеточных структур организма. В процессе диссимиляции происходит распад сложных органических веществ, превращение их в более простые, при этом выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности организма. Конечные продукты обмена веществ, которые не могут подвергаться в организме дальнейшим превращениям, выводятся через органы выделения.
1 ( Ф. Энгельс. Диалектика природы. 1948, стр. 246.)
В обмене веществ принимают участие белки, углеводы и жиры, а также вода и минеральные соли. Помимо этого, организм нуждается в особых веществах — витаминах. Принято рассматривать отдельно обмен каждого вещества. Однако необходимо иметь в виду, что в живом организме обмен одного вещества, например белков или жиров, связан с обменом других веществ.
У разных людей интенсивность обмена веществ неодинакова, она зависит от возраста человека, характера выполняемой им работы, условий, в которых он находится (например, климатических), и других факторов. Поэтому механизм регуляции веществ очень сложный. Установлено, что обмен веществ регулируется нервной системой и гуморальным путем. Факт влияния нервной системы на обменные процессы был выявлен И. П. Павловым и нашел подтверждение в исследованиях многих ученых; такое влияние нервной системы называется трофическим. Гуморальное влияние на обмен веществ оказывают через кровь своими гормонами железы внутренней секреции (гипофиз и др.). Большое значение в обмене веществ имеют витамины. Они входят в состав различных ферментов, при участии которых происходят все обменные процессы.
При заболеваниях происходят различные изменения в обмене веществ, причем иногда они являются основными признаками болезни (болезни обмена). В качестве примера можно указать на подагру, при которой повышено содержание мочевой кислоты в крови и происходит отложение солей этой кислоты в суставах, сухожилиях и хрящах. Различные изменения обмена веществ отмечаются при нарушениях деятельности желез внутренней секреции, при недостаточном поступлении в организм витаминов и при поражении некоторых отделов нервной системы, например гипоталамуса.
Источник
Иммунитет. Обмен веществ и превращение энергии в организме человека. Витамины
Содержание:
Иммунитет
Иммунитет – это способность организма защищаться от проникновения чужеродных антигенов.
Он помогает сохранить биологическую целостность организма.
В основе учения об иммунитете лежат учения Мечникова И.И. Он был первым ученым, который смог связать способности организма с работой лейкоцитов. Его учение звучит следующим образом:
- Невосприимчивость организма к действию проникших в него чужеродных и инфекционных высокомолекулярных органических агентов называется иммунитетом и обуславливается клетками крови.
Мечников обнаружил, что лейкоциты осуществляют защиту с помощью фагоцитоза. Они захватывают чужеродные объекты, полностью их поглощают и переваривают. В процессе переваривания эритроциты часто погибают. При разрушении они выделяют антитела – это комплексы, которые способны распознать чужеродного агента и направить силы на их уничтожение.
Антитела попадают в органы, где вырабатываются лейкоциты и передают информацию. Новые лейкоциты способны различить антиген. Начинает вырабатываться большее количество лейкоцитов. Как только их становиться достаточное количество, они уничтожают инфекцию и запоминают ее. Так формируется иммунитет.
Иммунная система обладает определенными признаками:
- способность отличать чужеродные антигены от родных;
- формирование памяти после контакта с инфекцией;
- клональная организация клеток, один клон реагирует на один антиген.
Иммунитет разделяют на врожденный и приобретенный. Каждый из них также подразделяют на активный и пассивный. Приобретенный делят на естественный и искусственный.
Врожденный наследуется ребенком от матери. Это естественный процесс. Новорожденный с первых дней жизни имеет собственную группу крови с наличием антител, а также иммунитет к собачьей чуме и чуме крупного рогатого скота.
Естественный активный иммунитет вырабатывается после перенесения какого-либо заболевания. Он может быть пожизненным или временным. Например, если в детстве ребенок перенес ветряную оспу, корь, коклюш или свинку, то повторно заболеть уже не сможет.
Естественный пассивный иммунитет – это переход антител от матери к ребенку. Они продолжают защищать ребенка первые 2 года жизни. Постепенно белки разрушаются и выводятся из организма. У человека формируется свой собственный иммунитет.
Искусственный активный иммунитет – его получают путем введения в организм ослабленных антигенов определенных инфекций. Они называются анатоксинами. Человек переносит заболевание в легкой форме, практически незаметной. После чего у него формируются антитела к инфекции. В настоящее время предусмотрен ряд обязательных прививок для людей:
Искусственный пассивный иммунитет – в организм человека вводят сыворотку с содержанием антитоксинов и антител к определенному заболеванию. Сыворотку получают путем введения инфекции животному, оно вырабатывает антитела. Далее кровь животного обрабатывают и получают сыворотку.
Пассивно приобретенный иммунитет – сохраняется на короткий срок, около 1 месяца. Появляется практически сразу после введения лечебной сыворотки. Помогает в борьбе с быстротечными инфекциями. Такая сыворотка содержит уже готовые антитела для борьбы с инфекцией.
Обмен веществ и превращение энергии в организме человека
В организме человека постоянно и непрерывно протекают обменные процессы. Водный, солевой, жировой, углеводный и белковый обмен происходят постоянно. За счет этих процессов организм получает энергию для жизнедеятельности.
Обмен веществ в организме называется метаболизмом. Это обязательная часть жизни и развития человека. Обеспечивает совокупность химических и ферментативных реакций в организме.
Запасы энергии в ходе активности расходуются. С пищей человек получает новую энергию. Соотношение поступающей энергии в организм и расходованной, называется энергетическим балансом.
Белковый обмен
Процесс направлен на использование белков, поступающих в организм с пищей. Сами белки организму не нужны. Большую пользу приносят аминокислоты. Белки распадаются на аминокислоты, часть всасывается в кровь и разносится по органам и тканям. Другая часть идет на получение энергии и строительство собственных белков.
Содержание аминокислот регулирует печень, полученные излишки она расщепляет до аммиака. Он идет на синтез мочевины, которая выводится почками и частично кожей. Остаток аминокислот организм перерабатывает в глюкозу, а затем в гликоген. В клетках белки полностью окисляются до воды, углекислого газа, мочевины и мочевой кислоты.
Углеводный обмен
Процесс описывает использование и преобразование углеводов организмом. Углеводы являются основным источником энергии для организма. В суточном рационе они должны составлять треть всего объема пищи. При расщеплении 1 грамма глюкозы выделяется 17,6 кДж.
После поступления в организм углеводов, они расщепляются до глюкозы. Часть накапливается в печени и преобразуется в гликоген. Он является основным энергетическим источником для сокращения мышечной ткани.
Другая часть преобразуется в жиры. Основная часть глюкозы полностью расщепляется до воды и углекислого газа.
Уровень глюкозы в крови регулируется гормональной системой, а именно инсулином. При пониженном его содержании, уровень глюкозы в крови находится в повышенном состоянии, что приводит к развитию сахарного диабета. Инсулин тормозит распад гликогена в печени, тем самым увеличивая его содержание.
Также в организме есть гормон глюкагон. Он отвечает за расщепление гликогена, преобразует его в глюкозу, после чего уровень повышается.
Липидный обмен
Липидный обмен – это процесс преобразования и использования жиров, поступающих в организм с пищей. При расщеплении 1 г выделяется 38,9 кДж энергии.
Жиры содержат незаменимые жирные кислоты. Они всасываются в лимфу через стенки тонкого кишечника. С током крови они распределяются по организму и клеткам. Они являются строительным материалом для клеточных элементов, участвуют в синтезе и образовании гормонов.
При избыточном употреблении жиров образуются подкожные накопления в виде сальников. Они могут откладываться на тканях органов и на стенках сосудов. Конечным продуктом распада жиров являются вода и углекислый газ.
Водно-солевой обмен
Организм человека на 70% состоит из воды. 30% из них содержится в крови, лимфе и плазме. Вода выполняет множество полезных функций:
- транспортную;
- выделительную;
- теплорегуляционную;
- среда для протекания химических процессов;
- определяет физические свойства клеток.
Суточная потребность в жидкости у человека составляет 2-2,5 л. Водный обмен предполагает равновесие между потребляемой и выводимой жидкостью. Вода поступает в организм, всасывается через стенки кишечника, попадает в кровь и распространяется по органам и тканям. Выводится остаток воды с мочой и потом.
Солевой обмен необходим для совершения химических процессов в организме человека. Ежедневно необходимо поступление солей натрия, калия, кальция, фосфора и железа. Они не только участвуют в обменах, но и являются питанием для некоторых органов.
Витамины
Для организма важно поддерживать нормальный уровень витаминов. Они участвуют в биохимических синтезах и оказывают влияние на здоровье человека. Эти вещества организм не способен самостоятельно синтезировать, они попадают внутрь с продуктами питания.
Впервые витамины обнаружил и описал русский врач Лунин Н.И. Он назвал их низкомолекулярными веществами различного характера и природы. Нормальный уровень и баланс витаминов положительно сказывается на мозговой деятельности, состоянии здоровья и работоспособности человека.
При повышении уровня какого-либо витамина развивается гипервитаминоз, при снижении наоборот гиповитаминоз. Эти состояния являются серьезными, имеют запущенные формы, и требуют лечения.
Витамины подразделяют на жирорастворимые и водорастворимые. К жирорастворимым относят: К, Е, D, A. Все остальные являются водорастворимыми.
Название
Значение
Признаки гиповитаминоза и гипервитаминоза
Пищевые продукты, содержащие витамин
Суточная потребность, мг
Водорастворимые витамины
Участвует в обмене белков, жиров и углеводов
Заболевание Бери-Бери, теряется сон, аппетит, нарушается работа нервной системы
Печень, яичный желток, черный хлеб
В2 (рибофлавин)
Участвует в синтезе ферментов
Нарушается сон, ухудшается состояние роговицы глаза, сухость кожи
Рыбные продукты, гречневая крупа, печень
В6 (пиридоксин)
Участвует в кроветворении, синтезе белков кожи и нервной системы
Зародыши пшеницы, рисовые отруби
В15 (пангамовая кислота)
Повышает поглощение клетками кислорода
Недостаточность сердечно-сосудистой системы
Свежие фрукты и овощи
С (аскорбиновая кислота)
Отвечает за иммунитет, участвует в белковом обмене, образовании органического вещества костей
Цинга-кровоточивость десен, сонливость, снижается иммунитет
Морковь, шпинат, лимон, апельсин, смородина и другие
Жирорастворимые витамины
А (ретинол)
Влияет на рост и развитие человеческого организма
Нарушение зрения, рост и развития ребенка, снижается иммунитет
Масло, молоко, рыбная икра, яичный белок, морковь, шпинат
D (кальциеферол)
Участвует в синтезе и регуляции кальция и фосфора
Рахит – тяжелые изменения в костях и скелете человека с нарушениями опорно-двигательного аппарата
Рыбий жир, яичный желток, молоко. Синтезируется кожей при попадании на нее прямых солнечных лучей.
Е (токоферол)
Влияет на репродуктивную систему и процессы зачатия
Источник
Обмен веществ витамины термины
Витамины — группы разнородных по химической природе веществ, не синтезируемых или синтезируемых в недостаточных количествах в организме, но необходимых для нормального осуществления обмена веществ, роста, развития организма и поддержания здоровья. Эти вещества не являются непосредственными источниками энергии и не выполняют пластических функций. Они являются составными компонентами ферментных систем и играют роль катализаторов в обменных процессах.
Сведения об источниках витаминов, их суточной потребности для взрослого человека и значении в осуществлении физиологических функций приведены в табл. 12.2.
Таблица 12.2. Физиологическая роль, потребность организма и источник поступления витаминов
| Витамин | Суточная потребность взрослого человека | Основные источники | Физиологическая роль | Признаки недостаточности |
| А* (ретинол) | А,-0,9 мг, бета-каротин — 1,8 мг | Животные жиры, мясо, рыба, яйца, молоко | Необходим для синтеза зрительного пигмента родопсина; оказывает влияние на процессы роста, размножения, пролиферации и ороговения эпителия | Нарушаются функции сумеречного зрения, роста, развития и размножения. Развивается сухость поверхности конъюнктивы и роговицы, изъязвление роговицы |
| D (кальциферол) | 2,5 мкг | Печень и мясо млекопитающих, печень рыб, яйца | Необходим для всасывания из кишечника ионов кальция и для обмена в организме кальция и фосфора | Недостаточное поступление в детском возрасте приводит к развитию рахита, что проявляется нарушением окостенения и роста костей, их декаль-цификацией и размягчением |
| РР** (никотиновая кислота) | 150 мг | Мясо, печень, почки, рыба, дрожжи | Участвует в процессах клеточного дыхания (переносе водорода и электронов); регуляции секреторной и моторной функции желудочно-кишечного тракта | Воспаление кожи (пеллагра), расстройства желудочно-кишечного тракта (понос) |
| К (филлохиноны) | До 1 мг | Зеленые листья овощей, печень | Участвует в синтезе факторов свертывания крови, протромбина и др. | Замедленное свертывание крови, спонтанные кровотечения |
| Е (токоферолы) | 10-12 мг | Растительные масла, зеленые листья овощей, яйца | Антиоксидант (ингибитор окисления) | Четко определенных симптомов недостаточности у человека не описано |
| С (аскорбиновая кислота) | 50-100 мг | Свежие фрукты и растения (особенно шиповник, черная смородина, цитрусовые) | Участвует в гидрокси-лировании, образовании коллагена, включении железа в ферритин. Повышает устойчивость организма к инфекциям | Развивается цинга, проявлением которой являются кровоточивость десен, мелкие кровоизлияния в коже, поражение стенок кровеносных сосудов |
| В1 (тиамин) | 1,4-2,4 мг | Целые зерна, бобы, печень, почки, отруби, дрожжи | Участвует в энергетическом обмене (процессах декарбоксили-рования), является ко-ферментом пируват-карбоксилазы | Развивается заболевание бери-бери, сопровождающееся полиневритом, нарушением сердечной деятельности и функций желудочно-кишечного тракта |
| В2 (рибофлавин) | 2-3 мг | Зерновые, бобы, печень, молоко, дрожжи, яйца | Входит в состав флавиновых ферментов. Осуществляет перенос водорода и электронов | Поражение глаз (светобоязнь), поражение слизистой оболочки полости рта и языка |
| В3 (пантотеновая кислота) | 10 мг | Зерновые, бобы, картофель, печень, яйца, рыба | Перенос ацетильной группы (КоА) при синтезе жирных кислот, стероидов и других соединений | Общая слабость, головокружение, нейромоторные нарушения, воспаления кожи, поражения слизистых оболочек |
| В6 (пиридоксин) | 1,5-3 мг | Зерно, бобы, мясо, печень, дрожжи, рыба. Синтезируется микрофлорой кишечника | Кофермент трансам и-назы, декарбоксилазы, дегидратазы, десульфогидразы | Повышенная раздражительность, судороги, ги-похромная анемия. Играет важную роль в обмене аминокислот, белков и жиров, а также в процессах кроветворения |
| В12 (цианокобаламин) | 2 мкг | Печень, синтезируется микроорганизмами кишечника | Компонент ферментов метаболизма нуклеиновых кислот и метилирования. Необходим для гемопоэза | Злокачественная анемия |
| Фолиевая кислота | 400 мг | Зеленые листья, овощи, мясо, молоко, дрожжи. Синтезируется микроорганизмами кишечника | Необходима для синтеза пуринов и метионина и метаболизма одноуглеродных фрагментов молекул. Стимулирует процесс кроветворения | Анемия |
| Витамин H***(биотин) | 150— 200 мкг | Молоко, яичный желток, печень, синтезируется микроорганизмами кишечника | Кофермент дезаминаз, карбоксилаз, трансфераз, осуществляет перенос С02 | Дерматит (воспаление кожи) с гиперфункцией сальных желез |
*Проявления передозировок витамина: головные боли, эйфория, анемия, изменения со стороны кожи, слизистых оболочек, костной ткани.
** Проявление передозировки витамина: нарушение функций ЦНС и почек; вымывание Са 2+ из костей и повышение его уровня в крови.
***Гиповитаминоз может развиваться при потреблении больших количеств сырого яичного белка, связывающего биотин.
Основными источниками водорастворимых витаминов (группы В, витамин С) являются, как правило, пищевые продукты растительного происхождения и в меньшей мере животного происхождения. Эти витамины легко всасываются из желудочно-кишечного тракта в кровь и лимфу.
Основными источниками жирорастворимых витаминов (витамины A, D, Е, К) являются продукты животного происхождения. Для удовлетворения потребностей организма в витаминах имеет значение не только достаточное содержание в пищевом рационе богатых витаминами продуктов растительного и животного происхождения, но и нормальное осуществление процессов пищеварения и всасывания веществ в желудочно-кишечном тракте. Так, при нарушениях пищеварения в тонком кишечнике, связанных с недостаточным поступлением в двенадцатиперстную кишку желчи или панкреатической липазы, может наблюдаться недостаточное всасывание из желудочно-кишечного тракта витаминов при их нормальном содержании в пище.
Дополнительным источником витаминов К, В6, и В12 является микрофлора толстой кишки. Микроорганизмы синтезируют эти витамины (наряду с другими веществами), которые частично усваиваются организмом.
Длительное голодание, питание пищевыми продуктами, не содержащими или содержащими малое количество витаминов, употребление в пищу продуктов после их длительного хранения или неправильной переработки, нарушение пищеварительных функций могут приводить к недостаточному поступлению витаминов в организм (гиповитаминозу).
Гиповитаминоз или полное прекращение поступления витамина в организм (авитаминоз) приводят как к неспецифическим изменениям функций (снижению умственной и физической работоспособности), так и к специфическим нарушениям в организме, характерным для гипо- и авитаминоза (см. табл. 12.2). Избыточный прием витаминов может приводить к гипервитаминозу. При поступлении водорастворимых витаминов в дозах, превышающих суточную потребность, эти вещества могут быстро выводиться из организма с мочой. При этом обычно признаков гипервитаминоза не отмечается. Однако, например, потребление больших количеств витамина В6 может сопровождаться нарушением функции периферических нервов. Изменения в организме, возникающие при гипервитаминозах A, D, РР, приведены в табл. 12.2.
Источник