Обмен воды и минеральных солей.Витамины.
Вода является составной частью всех клеток и тканей и в организме находится в виде солевых растворов. Тело взрослого человека на 50 – 65 % состоит из воды, у детей – на 80 % и более. В разных органах и тканях со-держание воды на единицу массы неодинаково. Оно меньше всего в костях (20 %) и жировой ткани (30 %). В мышцах воды содержится 70 %, во внут-ренних органах – 75 – 85 % их массы. Наиболее велико и постоянно со-держание воды в крови (92 %).
Лишение организма воды и минеральных солей вызывает тяжелые нарушения и смерть. Полное голодание, но при приеме воды переносится человеком в течение 40 – 41 суток, без воды – лишь 5 – 7 дней. При мине-ральном голодании, несмотря на достаточное поступление в организм пи-тательных веществ и воды, у животных наблюдались потеря аппетита, от-каз от еды, исхудание и смерть. При обычной температуре и влажности внешней среды суточный водный баланс взрослого человека составляет 2,2 – 2,8 л. Около 1,5 л жидкости поступает в виде выпитой воды, 600 – 900 мл – в составе пищевых продуктов и 300 – 400 мл образуется в организме в результате окислительных реакций. Организм теряет в сутки примерно 1,5 л с мочой, 400 – 600 мл с потом, 350 – 400 мл с выдыхаемым воздухом и 100 – 150 мл с испражнениями.
Обмен минеральных солей в организме имеет большое значение для его жизнедеятельности. Они находятся во всех тканях, составляя при-мерно 0,9 % общей массы тела человека. В состав клеток входят многие минеральные элементы (калий, кальций, натрий, фосфор, магний, железо, йод, сера, хлор и др.). Нормальное функционирование тканей обеспечива-ется не только наличием в них тех или иных солей, но и строго определен-ными их количественными соотношениями. При избыточном поступлении минеральных солей в организм они могут откладываться в виде запасов. Натрий и хлор депонируются в подкожной клетчатке, калий – в скелетных мышцах, кальций и фосфор – в костях.
Биологическое значение минеральных солей многообразно. Они со-ставляют основную массу костной ткани, определяют уровень осмотическо-го давления, участвуют в образовании буферных систем и влияют на обмен веществ. Велика роль минеральных веществ в процессах возбуждения нерв-ной и мышечной тканей, в возникновении электрических потенциалов в клетках, а также в свертывании крови и переносе ею кислорода.
Все необходимые для организма минеральные элементы поступают с пищей и водой. Большинство минеральных солей легко всасываются в кровь; их выведение из организма происходит, главным образом, с мочой и потом. При напряженной мышечной деятельности потребность в некото-рых минеральных веществах увеличивается.
И коротко о значении витаминов,которые не выполняют энергети-ческую или пластическую функцию, а, являясь составными компонентами ферментных систем, играют важную роль в обменных процессах. Они представляют собой вещества органической природы, необходимые для нормального обмена веществ, роста, развития организма, поддержания вы-сокой работоспособности и здоровья.
Витамины делят на водорастворимые (группы В, С, Р и др.) и жиро-растворимые (А, D, Е, К). Достаточное поступление витаминов в организм зависит от правильного рациона питания и нормальной функции процессов пищеварения; некоторые витамины (К, В12) синтезируются бактериями в кишечнике. Недостаточное поступление витаминов в организм (гиповита-миноз) или полное их отсутствие (авитаминоз) приводят к нарушению многих функций.
Обмен энергии в организме
В организме должен поддерживаться энергетический баланс по-ступления и расхода энергии. В процессе обмена веществ постоянно про-исходит превращение энергии: потенциальная энергия сложных органиче-ских соединений, поступивших с пищей, превращается в тепловую, меха-ническую и электрическую. В процессе биологического окисления эта энергия высвобождается и используется прежде всего для синтеза АТФ.
Запасы АТФ в клетках невелики, поэтому они должны постоянно вос-станавливаться. Этот процесс осуществляется путем окисления питатель-ных веществ. Запас энергии в пище выражается ее калорийностью,т.е. способностью освобождать при окислении то или иное количество энер-гии. Расход энергии зависит от возраста и пола, характера и количества вы-полняемой работы, времени года, состояния здоровья и других факторов.
Преобладающим результатом энергетических процессов в организме является теплообразование, поэтому вся энергия, образовавшаяся в орга-низме, может быть выражена в единицах тепла – калориях или джоулях. Для определения интенсивности энергообмена в организме применяют ме-тоды прямой и непрямой калориметрии.
Прямая калориметрия основана на измерении тепла, выделяемого организмом, и проводится с помощью специальных камер (калориметров). Это тепло определяет величину израсходованной энергии. Метод прямой калориметрии наиболее точный, но очень громоздкий и сложный, и непри-емлем во многих видах профессиональной и спортивной деятельности.
Методы непрямой калориметрии.Т.к. в основе теплообразования в организме лежат окислительные процессы, при которых потребляется кислород и образуется СО2, то значительно проще определять расходы энергии по его газообмену – учету количества потребленного О2 и выде-ленного за это время СО2 (т.е. косвенно). С этой целью используются раз-личные газоанализаторы.
Для окисления различных питательных веществ требуется разное ко-личество кислорода. Количество энергии,освобождаемое при использо-вании 1л кислорода,называется его калорическим эквивалентом.При окислении углеводов калорический эквивалент равен 5,05 ккал, жиров – 4,7 ккал и белков – 4,6 ккал. В организме обычно окисляется смесь питательных веществ, поэтому калорический эквивалент О2 колеблется от 4,7 до 5,05 ккал (в среднем 4,85). С увеличением в окисляемой смеси углеводов калорический эквивалент повышается, а с увеличением жиров – снижается.
О величине калорического эквивалента О2 узнают по уровню дыха-тельного коэффициента (ДК), равному отношению объема выдыхаемой углекислоты к объему поглощаемого кислорода (СО2/ О2). Величина ДК зависит от состава окисляемых веществ. При окислении углеводов он ра-вен 1,0; жиров – 0,7 и белков – 0,8. При окислении смеси питательных ве-ществ величина его колеблется в пределах 0,8 – 0,9. Во время интенсивной мышечной работы ДК повышается и приближается к 1.
При втором методе непрямой калориметрии (алиментарная кало-риметрия) учитывают калорийность принимаемой пищи и ведут наблю-дения за массой тела. Постоянство массы тела свидетельствует о балансе между поступлением энергетических ресурсов в организм и их использо-ванием. Однако при использовании этого метода возможны существенные ошибки; кроме того, он не позволяет определить энерготраты за короткие промежутки времени.
В зависимости от активности организма и воздействий на него фак-торов внешней среды различают три уровня энергетического обмена: основной обмен, энерготраты в состоянии покоя и энерготраты при раз-личных видах труда.
Основным обменом называется количество энергии, которое тратит организм при полном мышечном покое, через 12 – 14 ч после приема пищи и при окружающей температуре 20 – 22 °С. У взрослого человека он в среднем равен 1 ккал на 1 кг массы тела в 1 ч. У людей при массе тела в 70 кг основной обмен в среднем равен около 1 700 ккал. Нормальные его колебания составляют ± 10 %. У женщин основной обмен несколько ниже, чем у мужчин; у детей он выше, чем у взрослых.
Энерготраты в состоянии относительного покоя превышают ве-личину основного обмена. Это обусловлено влиянием на энергообмен процессов пищеварения, терморегуляцией вне зоны комфорта и тратами энергии на поддержание позы тела человека.
Энерготраты при различных видах труда определяются характе-ром деятельности человека. Суточный расход энергии в таких случаях включает величину основного обмена и энергию, необходимую для вы-полнения конкретного вида труда. По характеру производственной дея-тельности и величине энерготрат взрослое население может быть разделе-но на 4 группы:
1. люди умственного труда, их суточный расход энергии составляет 2 200 –3 000 ккал;
2. люди, выполняющие механизированную работу (2 300 – 3 200 ккал);
3. люди частично механизированного труда (2 500 – 3 400 ккал);
4. люди немеханизированного тяжелого физического труда (3 500 – 4 000 ккал). При спортивной деятельности расход энер-гии может составлять 4 500 – 5 000 ккал и более. Это обстоятель-ство следует учитывать при составлении пищевого рациона спортсменов, который должен обеспечивать восполнение расхо-дуемой энергии.
На механическую работу тратится не вся освобождающаяся в организме энергия. Большая ее часть превращается в тепло. То количест-во энергии, которое идет на выполнение работы, называется коэффициен-том полезного действия (кпд). У человека кпд не превышает 20 – 25 %. кпд при мышечной деятельности зависит от мощности, структуры и темпа движений, от количества вовлекаемых в работу мышц и степени трениро-ванности человека.