Обмен веществ и энергии-основы процессов жизнедеятельности организма. Роль ферментов в обмене веществ. Возрастные особенности обмена веществ и энергии

Обмен веществ и энергии, или метаболизм,— совокупность химических и физических превращений веществ и энергии, происходящих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность. Обмен веществ и энергии составляет единое целое и подчиняется закону сохранения материи и энергии.

Обмен веществ складывается из процессов ассимиляции и диссимиляции. Ассимиляция (анаболизм) —процесс усвоения организмом веществ, при котором расходуется энергия. Диссимиляция (катаболизм) — процесс распада сложных органических соединений, протекающий с высвобождением энергии.

Единственным источником энергии для организма человека является окисление органических веществ, поступающих с пищей. При расщеплении пищевых продуктов до конечных элементов — углекислого газа и воды,— выделяется энергия, часть которой переходит в механическую работу, выполняемую мышцами, другая часть используется для синтеза более сложных соединений или накапливается в специальных макроэргических соединениях.

Макроэргическими соединениями называют вещества, расщепление которых сопровождается выделением большого количества энергии. В организме человека роль макроэргических соединений выполняют аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) и креатинфосфат (КФ).

Ферменты выступают в роли катализаторов практически во всех биохимических реакциях, протекающих в живых организмах — ими катализируется более 4000 разных биохимических реакций. Ферменты играют важнейшую роль во всех процессах жизнедеятельности, направляя и регулируя обмен веществ организма. Подобно всем катализаторам, ферменты ускоряют как прямую, так и обратную реакцию, понижая энергию активации процесса. Химическое равновесие при этом не смещается ни в прямую, ни в обратную сторону.

ВО ОВиЭ.

Даже в условиях полного покоя человек расходует некоторое количество энергии: в организме непрерывно тратится энергия на физиологические процессы, которые не останавливаются ни на минуту. Минимальный для организма уровень обмена веществ и энергетических затрат называют основным обменом. Основной обмен определяют у человека в состоянии мышечного покоя – лежа, натощак, т. е. через 12–16 ч после еды, при температуре окружающей среды 18–20 °C (температура комфорта). У человека среднего возраста основной обмен составляет 4187 Дж на 1 кг массы в час. В среднем это 7 140 000-7 560 000 Дж в сутки. Для каждого человека величина основного обмена относительно постоянна.

Особенности основного обмена у детей.Поскольку на единицу массы у детей приходится относительно большая поверхность тела, чем у взрослого человека, основной обмен у них интенсивнее, чем у взрослых. У детей также значительно преобладание процессов ассимиляции над процессами диссимиляции. Энергетические затраты на рост тем больше, чем моложе ребенок. Так, расход энергии, связанный с ростом, в возрасте 3 месяцев составляет 36 %, в возрасте 6 месяцев – 26 %, 9 месяцев – 21 % общей энергетической ценности пищи.

Основной обмен на 1 кг массы у взрослого человека составляет 96 600 Дж. Таким образом, у детей 8-10 лет основной обмен в два или два с половиной раза выше, чем у взрослых.

Величина основного обмена у девочек несколько ниже, чем у мальчиков. Это различие начинает проявляться уже во второй половине первого года жизни. Выполняемая работа у мальчиков влечет более высокий расход энергии, чем у девочек.

Определение величины основного обмена часто имеет диагностическое значение. Повышается основной обмен при избыточной функции щитовидной железы и некоторых других заболеваниях. При недостаточности функции щитовидной железы, гипофиза, половых желез основной обмен снижается.

Расход энергии при мышечной деятельности.Чем тяжелее мышечная работа, тем больше энергии тратит человек. У школьников подготовка к уроку, урок в школе требуют энергии на 20–50 % выше энергии основного обмена.

При ходьбе затраты энергии на 150–170 % превышают основной обмен. При беге, подъеме по лестнице затраты энергии превышают основной обмен в 3–4 раза.

Тренировка организма значительно сокращает расход энергии на выполняемую работу. Это связано с уменьшением числа мышц, принимающих участие в работе, а также с изменением дыхания и кровообращения.

У людей разных профессий затраты энергии различны. При умственном труде энергетические затраты ниже, чем при физическом. У мальчиков общий суточный расход энергии больше, чем у девочек.

Пищевые продукты, их состав, энергетическая ценность. Значение сбалансированного питания для роста, развития и состояния здоровья. Нормы питания. Режим питания. Питьевой режим. Воспитание у детей и подростков гигиенических навыков, связанных с приемом пищи.

Функциональное состояние организма человека, уровень его умственной и физической работоспособности во многом зависят не только от общей калорийности дневного рациона, но и от рационального распорядка приема пищи в течение суток. У взрослых 3 -4 приема пищи; у детей дошкольного возраста —4—5. Три основных приема пищи — завтрак, обед и ужин; четвертым может быть второй завтрак (между завтраком и обедом) или полдник (между обедом и ужином) в зависимости от традиций и условий жизни.

Общие гигиенические требования к режиму питания — постоянное время приема пищи и пропорциональное по времени суток соотношение их содержания и калорийности. Эти правила обусловлены особенностями биоритмов обменных процессов человека. Организм вырабатывает условный рефлекс на время еды, что способствует более эффективному пищеварению в результате суммирования условного («реакция на время») и безусловного (реакция на саму пищу) рефлексов. Частые изменения ритма приема пищи ведут к нарушению нервной регуляции процесса пищеварения. В результате развиваются функциональные и органические заболевания желудочно-кишечного тракта.
Питание должно быть четырехразовое: Завтрак – 25 %; Обед – 35–40 %, Полдник – 15 %, Ужин – 20–25 % от суточной потребности в питательных веществах. Завтрак должен включать закуску, горячее и напиток. В качестве закуски могут быть овощи или фрукты, сыр или творог, яйцо, салаты. В качестве горячего каши, овощное рагу, мясо, рыба. Напиток в виде горячего чая, компота, киселя, молока.

Качественный состав пищи таков: соотношение белков, жиров и углеводов – 1:1:4.
Белки Средняя потребность в белках на 1 кг в сутки составляет 2–1,5 г, притом на 50 % это должен быть белок животного происхождения (мясо говядины и птицы, рыба, молочные продукты). Он имеет первостепенную роль, т. к. является структурным материалом для роста и иммунной системы, необходим для силы мышц. При нехватке белка в организме страдает головной мозг, снижается память и умственные способности, ребенок быстрее устает, иммунитет не справляется с инфекциями. Молочные продукты помимо высокого уровня белка богаты кальцием, а мясо является основным источником железа, рыба же богата фосфором и минералами.
Жиры Суточная потребность в жирах составляет около 100 г. Для подростка роль жиров состоит в синтезе половых и других стероидных гормонов. Более полезными являются растительные масла, сливочное масло и сметана. Растительные жиры полезны за счет содержания полиненасыщенных жирных кислот, а животные – благодаря жирорастворимым витаминам, таким как А и D. 70 % поступающих жиров должны быть растительного и лишь 30 % – животного происхождения.
Углеводы Суточная потребность в углеводах составляет 10–15 г на 1 кг массы тела (в зависимости от физической активности, температуры внешней среды и т. д.). Основная функция углеводов – обеспечение энергетических потребностей организма. Источниками полезных углеводов для ребенка являются крупы, овощи, хлеб, бобовые, зелень, фрукты, ягоды, а не булочки, пирожные и конфеты. Овощи к тому же являются основным источником витаминов и минералов, а содержащиеся в них пищевые волокна нормализуют перистальтику кишечника. О том, как выбрать свежие и полезные овощи и фрукты, можно прочитать в наших соответствующих статьях. Жидкость Потребность организма детей и подростков в воде выше, чем у взрослых, и составляет на 1 кг массы тела 50 мл (у взрослых – 30–40 мл). Полезно пить минеральную воду, чаи, отвары из трав и сухофруктов, овощные и фруктовые соки. Газированные напитки не способны утолить жажду, они раздражают слизистую желудка, способствуют вымыванию кальция из костей и зубов, могут вызывать аллергические реакции.