Обменные и энергетические процессы в организме

Регуляция обмена веществ.Механизм регуляции обмена веществ осуществляется нервно-гуморальным путем. Например, экспериментальное повреждение у животных ядер подбугровой области (промежуточный мозг) влечет резкое увеличение выведения из организма азота с мочой; при повреждении серого бугра той же области возникает нарушение жиро­вого обмена, наступает ожирение; повреждение других ядер вызывает резкое похудение. Укол в дно четвертого мозгового желудочка приводит к усилению углеводного обмена. Раздражение некоторых участков подбугровой области изменяет также обмен воды и минеральных солей — потеря воды организмом уменьшается или увеличивается.

В гуморальной регуляции обмена веществ принимают уча­стие, аиногда оказывают решающее влияние железы внутренней секреции (щитовидная железа, гипофиз, островковая часть поджелудочной железы, вырабатывающая гормон инсулин).

Обмен энергии.Об интенсивности процессов обмена веществ судят по количеству энергии, отдаваемой организмом за определенный промежуток времени, чаще всего за сутки. Одним из методов изучения количества энергии, освобождаю­щейся при обмене веществ, является прямая калориметрия. Сущность этого метода заключается в том, что испытуемого человека помещают в очень большой калориметр, оборудованный радиаторами, куда поступает вода определенной температуры. Протекая по радиаторам, вода нагревается под действием теплоты, выделяемой организмом (вся энергия, освобождающаяся в нашем организме, в конечном итоге переходит в теплоту). По разности температур поступающей в радиаторы воды и выходящей из них, а также по ее массе судят отом, сколько энергии отдал организм за тот или иной промежуток времени.

Другой пример — это непрямая калориметрия, т. е. определение количества освободившейся энергии по количеству поглощенного из воздуха кислорода и выделенного в него углекислого газа. Оказывается, что на совершение полезной работы организм затрачивает 16—20% всей освободившейся

энергии. Остальная энергия превращается в теплоту, котораянеобходима для поддержания постоянной температуры нашего организма.

При пониженной температуре окружающей среды обмен веществ повышается и теплопродукция усиливается. Обратная картина наблюдается при повышении температуры окружающей среды.

К регуляции температуры человеческого тела наряду с изменениями теплопродукции имеет отношение повышение или снижение отдачи тепла через кожу. Более подробно об этом будет сказано в главе XII.

АТФ— аккумулятор и переносчик энергии вклетке. Энергетические ресурсы клетки, запасенные в органических соеди­нениях, очень велики. Если бы окислительные процессы в клетке совершались хаотично, это приводило бы к сильному ее разогреванию, азначит, и к гибели. Однако у клетки есть ряд приспособительных особенностей, позволяющих избежать такой опасности. Во-первых, окислительные реакции энергетических резервов клетки — это многоступенчатый процесс, начинающийся на мембранах эндоплазматической сети и завершающийся на мембранах митохондрий. Во-вторых, энер­гия, освобождающаяся при окислении органических соедине­ний, аккумулируется АТФ — аденозинтрифосфатном. Как известно, при рассматриваемом процессе освободившаяся энер­гия превращается в богатую энергией химическую связь, которая возникает при превращении АДФ (аденозиндифосфата) в АТФ. В свою очередь, это соединение отдает энергию, накопленную в виде химических связей, на различные окислительные процессы, совершающиеся в клетке.

ВИТАМИНЫ

Значение витаминов.Для обеспечения жизнедеятельности организма недостаточно присутствия в пище белков, жиров и углеводов. Есть еще и такие вещества, которые способству­ют укреплению здоровья, увеличивают сопротивляемость ор­ганизма простудным и инфекционным заболеваниям, повыша­ют работоспособность. Эти вещества называются витаминами. В нашем организме витамины играют важную физиологиче­скую роль. Они превращаются в коферменты, т. е. вещества, без присутствия которых не могут функционировать ферменты. Таким образом, наличие витаминов в организме — обязательное условие его нормальной жизнедеятельности.

Среди витаминов есть вещества белковой природы, однако часть витаминов обладает иной химической структурой.

Большинство витаминов образуется в растениях. Вместе срастительной пищей витамины попадают в организм животных и человека. Пониженное содержание витаминов в пище приводит к гиповитаминозу, а полное отсутствие их — к авитаминозу. Авитаминозу у детей обычно предшествует гиповитаминоз, сопровождающийся головными болями, появлением раздражительности, апатией, ухудшением аппетита, снижением работоспособности, замедлением роста.

Первое предположение о том, что в растительных продук­тах содержатся вещества, предохраняющие от цинги, было высказано в 1820 г. русским военно-морским врачом Петром Вишневским.

В 1880 г. русский врач Н. И. Лунин, который занимался экспериментальным изучением влияния различных пищевых веществ на организм животных, сделал замечательное открытие. Мыши, питавшиеся натуральной пищей, были вполне здоровыми, росли и развивались нормально, в то время как мыши, питавшиеся очищенной смесью питательных веществ (белков, жиров и углеводов), плохо развивались, болели и погибали. Н. И. Лунин пришел к выводу, что в натуральной пище, помимо питательных веществ, содержатся еще какие-то вещества, имеющие жизненно важное значение.

Но только через 30 лет после открытия Н. И. Лунина, в 1911 г., польский врач Казимир Функ получил из рисовых отрубей кристаллическое вещество, которому дал название, витамин (вита — жизнь, мин — остаток аммиака). В настоящее время известно около 50 витаминов. Их принято делить на две группы — растворимые в жирах (липовитамины) и растворимые в воде (гидровитамины). К первой группе относятся витамины A, D, Е, К и др., ко второй — витамины С, Р, витамины группы В, PP.

Витамины, растворимые в жирах. Значение витамина А изучено очень хорошо. Он необходим для нормального роста детского организма, поэтому его часто называют «витамином роста». Кроме того, от присутствия в пищевом рационе витамина А зависит сохранение нормального зрения. Так, при недостатке этого витамина возникает заболевание куриная слепота, а при длительном его отсутствии — болезнь ксерофталъмия, приводящая к слепоте. Витамин А обеспечивает нормальное состояние кожи, слизистых оболочек. Он имеет большое значение в профилактике простудных заболеваний.

Витамин А содержится в большом количестве в жире и печени морских рыб, говяжьей печени, мясе морских рыб, жир­ной сельди, икре, яичном желтке, молоке, сливочном масле и пр. Вещество, из которого образуется витамин А, содержится и в ряде растительных продуктов, имеющих красный и аэле-ный цвет. Это провитамин А — каротин, из которого в организме в присутствии жира образуется витамин А. Физиоло­гическая потребность в витамине А составляет 1 мг, а в каротине — 3 мг в сутки.

Количество продуктов (в г), содержащее 1 мг витамина А и 3 мг каротина

Животная пища Растительная пища

Рыбий жир..................... ⁵ Перец красный...................... 30

Печень говяжья.............. ⁶ Морковь............................ 35

Печень свиная.............. 1» Облепиха............................... 35

Яйцо................................ ⁷⁵ Щавель............................. 35

Масло сливочное.......... 170 Лук зеленый.......................... 50

Сыр.................................. 450 Абрикос сушеный................. 60

Сливки............................ 450 Шиповник.............................. 60

Сметана............................... 450 Капуста белокочанная . . . 100

Молоко коровье.............. 2000 Мандарины....................... 500

Витамин D играет большую роль в рационе питания детей. При его недостатке дети заболевают рахитом, в их костях не откладываются соли кальция и фосфора. У таких детей наблюдается медленное зарастание родничков черепа и позднее появление зубов. Кости у больного ребенка размягчаются и под тяжестью собственного тела искривляются. Суточная потребность в витамине D равна 500 ИЕ (интернациональных единиц). В зимнее время, когда большая часть тела детей закрыта одеждой, организм испытывает недостаток в данном витамине. Это может компенсироваться выработкой витамина из провитамина при облучении организма ультрафиолетовыми лучами.

Витамин Е оказывает влияние на обмен веществ детского организма, нормализует работу половых желез в период полового созревания. При недостатке данного витамина у родителей дети рождаются нежизнеспособными. Суточная потребность в витамине Е у детей равна 5 мг.

Большие количества витамина Е содержатся в семенах злаков, например пшеницы, кукурузы, и в других продуктах растительного происхождения.

Витамин К был открыт сравнительно недавно. Это регулятор процесса свертывания крови. Витамин К образуется в толстом кишечнике микрофлорой. Недостаток этого витамина в организме может возникать при приеме сульфамидных препа­ратов и антибиотиков, подавляющих жизнедеятельность кишечных бактерий. Витамин К назначают взрослым и детям при гемофилии. Этот витамин содержится в шпинате, крапи­ве, капусте, моркови, мясе, рыбе, яйцах, печени и других продуктах.

Витамины, растворимые в воде. Витамин С — противоцинготный витамин. При недостатке его у ребенка развиваются кровоточивость и припухлость десен, возникает недомогание и повышенная утомляемость, снижается сопротивляемость к простудным заболеваниям. Особенно часто такое состояние наступает у детей в зимнее и осеннее время. Это объясняется тем, что продукты за время хранения теряют значительную часть витамина С. Потребность в витамине С находится в прямой зависимости от следующих факторов: возраста, условий внешней среды, состояния организма. В настоящее время Главной санитарной инспекцией РФ приняты и утверждены средние суточные нормы потребности детей и взрослых в витамине С