Понятие об обмене веществ. 
Возрастные особенности обмена белков, жиров, углеводов

Обмен веществ и энергии Обмен веществ и энергии (метаболизм) — превращения веществ и энергии, лежащие в основе жизнедеятельности организмов. Получая из окружающей среды различные органические и неорганические вещества (преимущественно пищевые), организм усваивает их, т. е. перерабатывает в специфические для себя вещества. Эта сторона обмена веществ и энергии обозначается как ассимиляция.

Процесс разрушения органических веществ — диссимиляция — является противоположной ассимиляции стороной обмена веществ и энергии. Ассимиляция и диссимиляция неразрывно связаны друг с другом. Рост, развитие, размножение всегда характеризуются преобладанием ассимиляции, что проявляется в увеличении общей массы организма, в образовании новых тканей и органов, в их росте и степени дифференциации. При некоторых патологических состояниях, а также при голодании преобладает диссимиляция, что выражается обычно в уменьшении массы живого тела.

Интенсивность обмена веществ и энергии в целом зависит от взаимоотношений организма с окружающей средой. У высших животных и человека процессы обмена веществ и энергии, в том числе соотношение ассимиляции и диссимиляции, регулируются центральной нервной системой.

Понятие обмена веществ и энергии включает как переработку организмом пищевых веществ, так и превращения тех веществ, которые входят в состав организма.

Процессы превращения веществ в тканях и органах, включая образование и расщепление промежуточных продуктов, называют межуточным обменом. Изучение межуточного обмена дает представление о последовательности биохимических превращений внутри организма, об их локализации в определенных органах и тканях, о взаимосвязи различных химических реакций в едином процессе обмена веществ и энергии целостного организма.

Процессы обмена веществ и энергии делятся на анаболические и катаболические. Термином «анаболизм» обозначают те химические реакции, при которых более простые вещества, взаимодействуя между собой, образуют более сложные, что приводит к построению новой протоплазмы клеток, к общему росту живого организма. Анаболические процессы лежат в основе ассимиляции, катаболические — в основе диссимиляции. Катаболизм представляет собой расщепление органических веществ не только пищевых, но и тканевых, что приводит к расходованию протоплазмы клеток. Анаболические и катаболические процессы протекают непрерывно, находясь в сложной динамической взаимосвязи; их невозможно отделить друг от друга. Вещества, получающиеся в результате катаболических процессов, не только выводятся из организма в виде конечных продуктов обмена, но могут и вовлекаться в анаболические процессы: сложные соединения при этом расщепляются, а их составные части, соединяясь в различных комбинациях, образуют новые вещества. Так, синтезу тканевых белков, жиров и углеводов предшествует распад пищевых белков, жиров и углеводов (см. Азотистый обмен, Жировой обмен, Углеводный обмен).

Важнейшей функцией катаболизма является высвобождение энергии, заключенной в органических соединениях, поступающих в организм или откладываемых в нем в качестве запасных веществ. Энергия используется для обновления и перестройки тканей; расходуется при функционировании органов (например, мышечная работа, передача нервных импульсов и др.); затрачивается в процессах синтеза органических соединений, в том числе ферментов; часть ее освобождается в виде тепла.

Катаболическими процессами, дающими энергию, являются брожение у растений и микроорганизмов, гликолиз у животных или окисление органических веществ до CO2 и H2О, что распространено как в животных, так и растительных тканях. Если окислению подвергаются углеводы, то при поглощении 1 л кислорода высвобождается 5,05 ккал энергии, если жиры и белки, — соответственно 4,7 и 4,8 ккал. Каждому из этих веществ соответствует определенная величина дыхательного коэффициента (Rq), т. е. величина отношения объема CO2, выделенного за данный промежуток времени, к объему кислорода, поглощенного организмом за этот интервал времени. При окислении углеводов Rq равен 1, жиров — 0,7, белков — 0,8. Поскольку расщепление различных пищевых веществ в организме происходит одновременно, величина Rq может варьировать. Среднее значение Rq для человека в норме находится в пределах 0,83— 0,87. Определив Rq опытным путем, с помощью специальных таблиц устанавливают количество освобождающейся энергии в калориях. Энергетика обмена, таким образом, может служить показателем интенсивности обменных процессов в организме и характеризуется величиной балансового (суммарного) обмена.

В клинической практике для сравнения интенсивности обмена веществ и энергии у разных людей и выявления его отклонений от нормы первоначально определяют уровень основного обмена, т. е. количество энергии, расходуемой только на поддержание жизни в состоянии покоя, натощак, которое характеризуется у одного и того же организма значительным постоянством.

На основании многочисленных определений основного обмена у людей составлены таблицы нормальных величин этого показателя в зависимости от возраста, пола и общей поверхности тела. В этих таблицах величины основного обмена приводятся в больших калориях (ккал) на 1 м 2 поверхности тела за 1 час. У лиц одного пола, роста, веса и возраста основной обмен приблизительно одинаков и колеблется в пределах ±10—15%. Факторы внешней среды (климат, температура, барометрическое давление), различные формы трудовой деятельности, занятия спортом, режим и тип питания, функциональное состояние организма вызывают в нем довольно значительные отклонения от нормы. Большое влияние на основной обмен оказывают изменения в гормональной функции организма. Особенно выражено действие щитовидной железы: при ее гиперфункции основной обмен может превышать нормальный уровень на 80%, при гипофункции основной обмен может быть ниже нормы на 40%. Выпадение функции передней доли гипофиза или коры надпочечников влечет за собой снижение основного обмена. Возбуждение симпатической нервной системы, усиленное образование или введение адреналина извне усиливают основной обмен. В клинике исследование основного обмена проводят натощак, т. е. через 12—16 час. после приема пищи, определяя газообмен в течение 10—15 мин. Температура помещения — от 20 до 22°. Величины основного обмена принято давать в процентах отклонений от нормы.

Возрастные особенности обмена веществ

Углеводы служат основным источником энергии, больше всего углеводов содержится в злаках, картофеле. Большое количество углеводов имеется также в овощах и фруктах. Расщепляясь в пищеварительном тракте до глюкозы, углеводы попадают в кровь и усваиваются клетками организма. Неиспользуемая глюкоза в печени преобразуется в гликоген — полисахарид, который откладывается в печени и мышцах и служит резервом, углеводов в организме. Если углеводов нет в пище, они могут вырабатываться из продуктов распада белков и жиров.

Очень чувствительна к снижению уровня глюкозы в крови (глипогликемии) центральная нервная система. Уже небольшое понижение сахара в крови приводит к появлению слабости, головокружения, при значительном падении углеводов, происходят разные вегетативные расстройства, судороги, потеря сознания.

Распад углеводов с высвобождением энергии может происходить как в бескислородных условиях, так и в присутствии кислорода. Конечными продуктами обмена углеводов являются углекислый газ и вода.

Углеводы способны быстро распадаться и окисляться. Быстрота распада глюкозы и то, что при ее распаде происходит быстрое извлечение и переработка ее резерва — гликогена, образуют условия для экстренной мобилизации энергетических ресурсов в случае резкого эмоционального возбуждения, интенсивных мышечных нагрузок.

Если человек испытывает сильное утомление во время продолжительных спортивных соревнований, прием нескольких кусочков сахара значительно улучшает состояние организма.

Значение глюкозы для организма не ограничивается ее ролью как источника энергии. Она является одним из составных элементов нуклеиновых кислот, входит в состав цитоплазмы и, следовательно, необходима для образования новых клеток, особенно в период роста.

В организме ребенка во время его роста и развития углеводы являются не только основными источниками энергии, но и играют важную пластическую роль при образовании клеточных оболочек, вещества соединительной ткани. Углеводы принимают участие в окислении продуктов белкового и жирового обмена, благодаря чему способствуют поддержанию кислотно-щелочного равновесия в организме.

Белкам в обмене веществ отводится особое место. Всюду, где есть жизнь, находится белок, который является сложным веществом, в которое входит азот. Белки нельзя заменить никакими другими веществами.

Белки входят в состав цитоплазмы, гемоглобина, плазмы крови, гормонов, иммунных тел. Они поддерживают постоянство водно-солевой среды организма. Белки обеспечивают процесс роста организма. Поэтому особенно важно ребенку в период роста и развития получать необходимое количество белков. Ферменты, которые необходимы на всех этапах обмена веществ, тоже являются белками.

Жир, который поступает в пищеварительный тракт, расщепляется на глицерин и жирные кислоты, всасываемые в основном в лимфу и только частично в кровь. В организме из них и из продуктов обмена углеводов и белков образуется жир, который используется организмом, прежде всего, как богатый источник энергии.

В организме ребенка в первые полгода за счет жиров покрывается около 50% потребности в энергии. Вез жиров не происходит выработка общего и специфического иммунитета.