Безпека життєдіяльності людини та суспільства - Мягченко О.П. - 5.11. Обмін речовин - причина і результат безпеки людини

Це складний біохімічний процес, характерний для живих істот - головна властивість живої матерії, необхідна умова життя, коли відбувається як витрата, так і накопичення складних органічних сполук, перерозподіл електричних зарядів на поверхні клітинних мембран. В неорганічному світі також відбувається обмін речовин і енергії, але у формі руйнації речовини і зменшення кількості вільної енергії в системі. Порушення цього важливого процесу веде до передчасного старіння, ранньої смерті. В живому організмі енергія накопичується в органічних речовинах, за рахунок яких здійснюються пластичні процеси, рост і розвиток організму. Накопичення енергії можливе тільки в живих організмах, що пов'язано з антиентропійною (протируйнів-ною) спрямованістю процесів.

Акумулювання вільної енергії відбувається за рахунок асиміляції або анаболізма, тобто засвоєння речовин і створення живих структур організму, утворення з простих речовин більш складних. Протилежним процесом є дисиміляція або катаболізм - руйнація, деградація живих структур, розпад складних хімічних речовин з виділенням енергії. Обмін речовин - головна ознака життя, основний механізм підтримання постійності внутрішнього середовища - гомеостазу. Всі ті хімічні речовини, з яких побудовано наше тіло, повинні надходити ззовні, зокрема з їжею, яка повинна містити всі біохімічно активні елементи, їх сполуки, зокрема мікроелементи.

Білковий обмін - відбувається в організмі безупинно. За рік відбувається повне відновлення білків людського організму, а білки печінки оновлюються за 17-20 діб, що свідчить про інтенсивність цих процесів та напруженість роботи цього органу. Білки (шкіра, м'язи, сполучні тканини) складаються з 20 основних амінокислот. Амінокислотний склад білків неоднаковий. З двадцяти амінокислот вісім - незамінні: лейцин, ізолейцин, метіонін, треонін, триптофан, лі-зін, феніланін, валін. Через їх нестачу порушується білковий синтез, з'являються розлади життєдіяльності. Виключення триптофану з раціону харчування у період вагітності веде до загибелі зародка. Найбільш біологічно цінними є білки тваринного походження. Низьку біоцінність мають білки пшениці, ячменю, кукурудзи. Розрахункова добова потреба в білках, за рекомендацією Всесвітньої організації охорони здоров'я ООН, складає для дітей віком в 1 роки - 0,88, 4-6 років - 0,81, 7-9 років - 0,77, 10-12 років - 0,72; 13-15 років - 0,70, 16-19 років - 0,64, 20 років і більше - 0,59 г га 1 кг ваги при відхиленні на 20 % від середніх значень.

Вуглеводний обмін - головний чинник, що забезпечує швидке поновлення витрат енергії в організмі. Вуглеводи - важливий структурний елемент клітин. Всі вуглеводи в нормі розпадаються до мо-ноцукрів - глюкоза, фруктоза, галактоза, що надходять у печінку. У ній глюкоза піддається окисленню з виділенням енергії, а частково накопичується у вигляді глікогена. Важливим показником вуглеводного обміну, є вміст глюкози в крові (норма 100-110 мг%), а при зменшенні до 50-60 мг% - гіпоглікемія - спостерігаються розлади ЦНС, м'язова слабість, судоми, спад температури тіла. При збільшенні її концентрації до 110-120 мг% - гіперглікемія - надлишок глюкози видаляється із сечею.

Жировий обмін відбувається в тканинах при розщепленні триглі-церидів, ліпідів під дією ферментів. Розщеплення жирів до кінцевих продуктів розпаду - гліцерину і жирних кислот - є джерелом енергії в організмі. Особливе значення в жировому обміні мають фосфатиди -лецитини, кефаліни та стерини - наприклад, холестерин, який є структурною складовою клітинних мембран, ядерної речовини і цитоплазми. Повне виключення жирів із раціону веде до важких розладів здоров'я, особливо нервової системи, важливим компонентом якої є фосфатиди. Вони синтезуються у стінці тонкого кишечника та в печінці з нейтральних жирів, фосфат-іонів і холіна. При нестачі холіна або амінокислоти метіоніну синтез фосфатидів порушується. Високою фізіологічною активністю відрізняються похідні жирового обміну - стерини, наприклад ергокальциферол (вітамін Д), який регулює обмін кальцію, фосфору.

Водно-мінеральний обмін забезпечує підтримку сталості внутрішнього середовища організму. Поряд з органічними речовинами - амінокислотами та білками, органічними кислотами, вуглеводами, жирами в клітинах живих організмів містяться сполуки, які складають велику групу мінеральних речовин. Це вода, різноманітні солі, які знаходячись у розчинному стані, дисоціюють (розпадаються) з утворенням іонів - катіонов і аніонів. Часто мінеральні речовини є складовою частиною органічних сполук. Так, залізо - в складі гемоглобіну, магній, марганець, мідь, кобальт та інші метали - в складі багатьох ферментів. Мінеральні речовини являють собою життєво необхідні компоненти харчування, чим забезпечують нормальну життєдіяльність і розвиток організму. Вони складають 0,9 % від маси тіла.

Організму дуже необхідні вітаміни, які є необхідною складовою ферментів і утворюють групи за їх властивостями. Вітаміни групи А (ретинол, каротин) оберігають від курячої сліпоти, лущення шкіри. Їми багата печінка, яйця, вершкова олія, сметана, червоний перець, зелена цибуля, капуста, салат. Дуже важливі вітаміни групи Б. Вітамін Б₁ (тіамін) не дає розвитися хворобі бери-бери. Міститься у пивних дріжджах, гороху, квасолі, сої, житньому хлібі, картоплі. Вітамін Б₂ (рибофлавін) регулює вуглеводний обмін. Його містять дріжджі, печінка, сир рокфор, боби, сметана, яйця, молоко, житній хліб. Вітамін Б₆ (піридоксин) регулює білковий обмін. Надходить в організм з соєвими бобами, картоплею, горохом, капустою, бананами. Вітамін Б₉ (фолієва кислота) регулює кровотворення. У значній кількості міститься в петрушці, бобах, житньому хлібі, овочах. Вітамін Б₁₂ (цианкобаламін) забезпечує нормальне кровотворення. Міститься в коров'ячому молоці, баранині, печінці, нирках, яловичині. Вітамін С (аскорбінова кислота) - антицинготний засіб, є універсальним природним антиоксидантом, що важливо для запобігання передчасному старінню. Його багато в шипшині, чорній смородині, кропі, цибулі, лимоні, картоплі, болгарському перці та інших овочах і фруктах. Вітамін Д2 (ергокальциферол) бере участь в процесі утворення і формування кісткової тканини. Найбільш багаті на нього риб'ячий жир і дріжджі. Вітамін Д (філохінон) сприяє згортанню крові. Надходить із салатом, капустою, шпинатом, помідорами, печінкою. Вітамін Є (токоферол) допомагає від безплідності - сприяє дозріванню статевих клітин, міститься у паростках та насінні зернових, бобових, в олії - соняшниковій, кукурудзяній та інших. Позитивно впливає на формування статєвих клітин, протидіє процесам старіння. Вітамін Р (рутин) регулює проникненість кровоносних судин, міститься в чорній смородині, брусниці, чорниці, винограді, вишні та інших ягодах. Вітамін РР (нікотинамід) - нікотинова кислота (не треба плутати з дуже отруйним нікотином). При його нестачі розвивається пелагра (порушення психіки, проноси, запалення шкіри). Вживання дріжджів, яловичої печінки, баранини, курятини, гречаної каші припиняє ці явища. Пантотенова кислота бере участь в обміні речовин, міститься у бобах, картоплі, кавунах, апельсинах, кольоровій капусті. Вітамін Н1 (параамінобензойна кислота) регулює пігментний обмін. Її містять горох, кольорова капуста, дріжджі, печінка. Вітамін і (арахідонова кислота) та інші ненасичені жирні кислоти) підвищує стійкість кровоносних судин.

Крім вітамінів важливими є деякі складні біогенні речовини, наприклад інозит - регулює функціональний стан нервової системи, засвоюється організмом із гороху, апельсинів, грейпфрутів. Холін попереджає жирове переродження печінки, надходить із картоплею, бобами, яловичою печінкою, мозком, білою мукою, яйцями. Кожна з вказаних речовин, як будь-яке інше пальне, має певне значення енергетичної спроможності. Вона виражається у килограм-калоріях, або грам-калоріях - кількісна міра теплової енергії.

Обмін теплової енергії - результат і причина життєдіяльності живих організмів. Енергія - кінцевий результат процесів розщеплення і синтезу речовин, при цьому 40% енергії запасається у ма-кроенергетичних зв'язках, і до 60% розсіюється в процесі кисневого окислення глюкози. При окисному фосфорилюванні запасається 55% і розсіюється 45% енергії. При розщепленні одного грама білку або вуглевода в організмі виділяється по 17,16 кДж (4,3 ккал) енергії, а з одного грама жиру - 38,94 кДж (9,2 ккал). Ці величини характеризують калорийні коефіцієнти живильних речовин. Нагадаємо: килокалорія - це така кількість тепла, яка здатна підвищити температуру одного літра дистильованої води на один градус Цельсія. Регуляція обміну речовин здійснюється в основному гіпоталамусом через систему: гіпофіз і щитовидна залоза.

Таким чином, обмін речовин і енергії в організмі контролюється нейрогуморальним шляхом, тобто речовинами (гормони, ферменти) та нервовими імпульсами. Щоб стан здоров'я людини не виходив за певні межі гомеостазу, тобто підтримувався на певному рівні, важливі не тількі внутрішні процеси, а і зовнішні - середовищні.

Питання

1. Яке значення обміну речовин, його види?

2. В чому роль білкового обміну?

3. Роль вуглеводного обміну.

4. Що таке жировий обмін?

5. Охарактеризуйте значення водно-мінерального обміну.

6. Які основні характеристики обміну енергії?

7. Як пов'язані всі енергетичні характеристики організму з його безпечною життєдіяльністю?