Физиология обмена веществ и энергии Обмен веществ и энергии – совокупность физических, химических и физиологических процессов, в результате которых происходит превращение сложных пищевых веществ в относительно простые химические соединения, которые усваиваются организмом с образованием энергии. В результате образуется 3 основных вида энергии – тепловая, механическая, электрическая (расположены по убыванию объема). Интенсивность всех обменных процессов выражают в тепловых единицах – калориях. Энергия необходима для: - поддержания оптимальной температуры тела; - выполнения механической работы; - обеспечения воспроизводства клеточных структур.
• Обмен веществ обеспечивает пластические и энергетические потребности. Пластические потребности удовлетворяются за счет использования структурных элементов, употребленных в пищу пищевых веществ, используемых для построения новых биологических структур. Энергетические потребности удовлетворяются за счет преобразования потенциальной химической энергии питательных веществ в энергию макроэргических (АТФ) и восстановленных (НАДФ) соединений. Энергия этих веществ необходима для: - синтеза собственных белков, нуклеиновых кислот, липидов, компонентов клеточных мембран, компонентов органелл; - выполнения клеткой утилизации энергии.
Обмен веществ • обмен веществ – совокупность двух тесно взаимосвязанных между собой, но разнонаправленных процессов анаболизма и катаболизма. • Анаболизм – совокупность биосинтеза органических веществ, компонентов клеток, органов и тканей. Обеспечивает рост, развитие, обновление клеточных структур и непрерывный синтез макроэргов и их накопление. • Катаболизм – совокупность процессов расщепления сложных молекул, компонентов клеток до простых веществ и конечных продуктов метаболизма. • Два вида катаболизма – бескислородный (анаэробный) и кислородный.
• В ходе анаэробного расщепления глюкозы или ее резервного субстрата (гликогена) идет превращение 1 моль глюкозы в 2 моль лактата, производится 2 молекулы АТФ. Энергия, образующаяся в ходе этого обмена, не может полностью обеспечить функции организма, а только кратковременные неэнергетические затраты организма. В норме процесс анаболизма и катаболизма находятся в организме в динамическом равновесии лишь с временным преобладанием одного над другим. Это зависит от индивидуальных особенностей, климата, возраста. • Для определения величины энергообразования используется калориметрия (прямая и непрямая). Прямая калориметрия основана на непосредственном учете тепла рассеиваемого организмом в процессе катаболизма.
• Основной обмен – это минимальный уровень энергозатрат, необходимых для поддержания жизнедеятельности организма в условиях относительного физического, психического и эмоционального покоя. В этих условиях энергия затрачивается на осуществление функций нервной системы, ионных насосов, поддержания температуры тела, дыхательной мускулатуры, сердечной мышцы, гладких мышц внутренних органов и сосудов, работы почек. Величина основного обмена (ВОО) определяется утром, в положении лежа, при максимальном расслаблении мышц, в состоянии бодрствования, в условиях температурного комфорта, натощак через 12 -14 часов последнего приема пищи. • Для взрослых ВОО 1 ккал/кг/час (4, 19 к. Дж). Для взрослого мужчины весом 70 кг ВОО = 1700 ккал/сут. Для женщин = 1500 ккал/сут. ВОО очень тесно связана с площадью поверхности тела (величина отдачи тепла зависит от площади поверхности тела).
• На этом основании Рубнер формулировал закон: «Энергетические затраты теплокровного организма пропорциональны величине поверхности тела» .
Роль белков в организме: • У здорового человека количество разрушающегося белка равно количеству ресинтезирующегося белка. Все живые существа могут усваивать азот только из аминокислот. Незаменимые аминокислоты не синтезируются в организме, следовательно, должны обязательно поступать извне. К незаменимым аминокислотам относятся: валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин. Для детей незаменимыми также являются гистидин и аргинин. Скорость распада и скорость обновления белка различно и характеризуется периодом полураспада белка: - гормоны пептидной природы имеют период полураспада от минуты до нескольких часов; - белки плазмы – сутки; - мышечные белки – до 80 дней. • Все белки полностью обновляются за 80 суток. О суммарном количестве распавшегося белка судят по количеству выделенного азота. В 100% белка находится 16% азота. Выделение 1 г азота соответствует распаду 6, 25 г белка. В норме выделяется 3, 7 г азота (примерно 23 г белка). 0, 028 – 0, 075 г азота/кг массы тела/сут – коэффициент изнашивания по Рубнеру.
• Азотистый баланс: равновесие, отрицательный, положительный. ВОЗ рекомендует потребление белка не менее 0, 75 г/кг массы тела/сут. Для взрослого человека это составляет примерно 52, 5 г легкоусвояемого белка. При белковом голодании даже в случаях достаточного поступления в организм жиров, углеводов, минеральных солей, воды и витаминов происходит постепенно нарастающая потеря массы тела, зависящая от того, что затраты тканевых белков (минимальные в этих условиях и равные коэффициенту изнашивания) не компенсируются поступлением белков с пищей, поэтому длительное белковое голодание в конечном счете, так же как и полное голодание, неизбежно приводит к смерти. Особенно тяжело переносит белковое голодание растущий организм, у которого в этом случае происходит не только потеря массы тела, но и остановка роста, обусловленная недостатком пластического материала, необходимого для построения клеточных структур.
• Липиды: то нейтральные сложные эфиры жирных кислот. Примерно 50% потребности энергии взрослого человека. Триацилглицериды (ТАГ) запасы – от 10 до 20% массы тела (½– подкожная жировая клетчатка, ½ - большой сальник, в области гениталий, подмышек). Являются источником эндогенной воды в организме. При окислении 100 г жира образуется 107 г воды
• Бурый жир: в организме имеет такой оттенок, т. к. в нем находится множественные окончания симпатических нервных волокон, митохондрии. За счет этого может легко мобилизоваться. У человека находится в межподлопаточной области, вдоль крупных сосудов грудной области, на шее. Составляет 0, 1% от массы тела. Специфика: в митохондриях бурых жировых клеток находится бурый специфический полипептид, способный разделять процессы окисления и образования АТФ.
Углеводы: • В основном – крахмал + гликоген. В ЖКТ осуществляется расщепление углеводов до глюкозы, фруктозы, лактозы и галактозы. Общее количество гликогена, как депо углеводов – 150200 г. Углеводы (глюкоза) являются основным источником энергии для клеток ЦНС. А также играют пластическую роль, являясь составной частью нуклеотидов, нуклеиновых кислот.
Минеральные вещества : • Все растворены в жидкости внутренней среды организма. Образуемый ими полиэлектролит необходим для химических реакций. - являются ко-факторами всех ферментативных реакций; - создают необходимый уровень осмотического давления; - обеспечивают кислотно-щелочное равновесие (КЩР); - участвуют в процессе свертывания крови; - участвуют в создании мембранного потенциала возбудимых тканей; - обеспечивают возникновение ПД возбудимых тканей. • Микроэлементы: йод, железо, медь, марганец, цинк, фтор, хром, кобальт – содержатся в пище в очень малых количествах.
Витамины: • Группа разнородных по химической природе веществ, не синтезирующихся в организме или синтезирующиеся в очень малых количествах. Необходимы для роста и развития клеточных структур. Не являются поставщиками энергии, не выполняют пластические функции, но являются компонентами ферментных систем. Роль центра в этой регуляции играют гипоталамические ядра: генерация чувства голода и насыщения, общее состояние организма. В гипоталамусе расположены полисенсорные нейроны, реагирующие на изменение концентрации важнейших гомеостатических констант организма: глюкозы, ионов водорода, температуру крови, осмотическое давление. Исполнительным отделом регуляции обмена веществ является ВНС. Медиаторы ВНС оказывают и прямое, и опосредованное влияние на метаболизм тканей.
Питание: • Питание – это поступление в организм и усвоение им веществ, необходимых для роста, жизнедеятельности и воспроизводства. От качества пищи и режима питания зависят работоспособность, здоровье и продолжительность жизни. При составлении пищевых рационов необходимо: - соблюдение режима питания; - частота и периодичность приема; - состав пищевых продуктов. При выполнении физического труда соотношение белков, жиров и углеводов следующее: Б: Ж: У = 1: 1, 3: 5, 1 • Пищевой рацион должен содержать разнообразные по калорийности продукты питания: белки – 55% от суточной нормы, жиры растительного происхождения – 33% Общая калорийность суточного пищевого рациона: 1) 1 завтрак – 25%, 2 завтрак – 15%, обед – 35%, ужин – 25%; или 2) завтрак – 35%, обед – 40%, ужин – 25%.
• Принципы рационального питания: - калорийность должна соответствовать энергетическим затратам; - химический состав пищи должен удовлетворять потребностям в белках, жирах, углеводах, минеральных веществах, микроэлементах, витаминах, клетчатке; - разнообразие пищевых продуктов; - прием пищи в течение суток должен подчиняться определенному режиму, как по энергетическим затратам, так и по объему. • Для стандартизированной оценки массы используют ИМТ: ИМТ = масса (кг)/рост2 (м). Если ИМТ > 25, то масса тела повышена.
Скачать презентацию Физиология обмена веществ и энергии Обмен веществ и
Физиология обмена веществ и энергии.ppt