Средства контрацепции 

Обмен веществ и превращение энергии в клетке. Что такое обмен веществ в биологии: определение Что обеспечивает обмен веществ и энергии

Процесс обмена - основное свойство живого . В цитоплазме клеток органов и тканей постоянно идет процесс синтеза сложных высокомолекулярных соединений и одновременно с этим - их распад с выделением энергии и образованием простых низкомолекулярных веществ - углекислого газа, воды, аммиака и др.

Процесс синтеза органических веществ называется ассимиляцией, или анаболизмом. В ходе ассимиляции обновляются органоиды клетки, и накапливается запас энергии. Распад структурных элементов клетки сопровождается выделением заключенной в химических связях энергии, а конечные продукты распада, вредные для организма, выводятся за пределы клетки, а затем из организма.

Процесс распада органических веществ противоположен процессу ассимиляции и называется диссимиляцией, или катаболизмом. Подобного типа реакции идут с поглощением кислорода, поэтому расщепление органических веществ связано с окислением, а освободившаяся при этом энергия идет на синтез ЛТФ (аденозинтрифосфорная кислота), необходимой для ассимиляции.

Таким образом, ассимиляция и диссимиляция - это две противоположные, но взаимосвязанные стороны единого процесса - обмена веществ. При нарушении ассимиляции и диссимиляции расстраивается весь обмен веществ.

В организме человека непрерывно протекают водный, солевой, белковый, жировой и углеводный обмен. Непрерывный распад и окисление органических соединений возможны лишь тогда, когда количество этих веществ в клетках постоянно пополняется. Однако потребность в питательных веществах неодинакова. Большая их часть используется организмом для образования энергии. В процессе жизнедеятельности организма энергетические запасы непрерывно уменьшаются, и их пополнение идет за счет пищи.

Соотношение количества энергии, поступающей с пищей, и энергии, расходуемой организмом, называется энергетическим балансом. Количество потребляемой пищи должно соответствовать энергетическим затратам человека.

Обмен белков

Белки - основной пластический материал, из которого построены клетки и ткани организма. Они бесконечно разнообразны, что обусловлено различными комбинациями образующих их 20 аминокислот.

Белки пищи расщепляются в пищеварительном тракте до аминокислот. В клетках из аминокислот синтезируются специфические для данной ткани белки. Так, в клетках мышц идет синтез белка миозина, в молочной железе - казеина и т. д. Часть белков, входящих в состав клеток органов и тканей, а также аминокислоты, поступившие в организм, но не использованные в синтезе белка, подвергаются распаду с освобождением 17,6 кДж энергии на 1 г вещества и образованием продуктов распада белка: воды, углекислого газа, аммиака, мочевины и др.

Все продукты диссимиляции белка выделяются из организма в составе мочи, пота и частично с выдыхаемым воздухом. В запас белки не откладываются. У взрослого человека их синтезируется столько, сколько необходимо для компенсации распавшихся белков.

При избытке белковой пищи она преобразуется в жиры и гликоген. Потребность в белках в сутки составляет 100–118 г. В детском организме синтез белков превышает их распад, что учитывается при составлении рациона питания.

Обмен углеводов

Углеводы поступают в организм с растительной и, в меньшей мере, с животной пищей, а также синтезируются в нем из продуктов расщепления аминокислот и жиров. Углеводы растительного происхождения в организме человека расщепляются до глюкозы, которая всасывается в кровь и разносится по всему телу.

Содержание глюкозы в крови относительно постоянно и не превышает 0,08-0,12%. Если глюкоза поступает в кровь в большем количестве, то этот избыток в печени превращается в животный крахмал — гликоген, который накапливается, а затем при необходимости снова распадается до глюкозы. При расщеплении 1 г углеводов освобождается 17.6 кДж энергии. Ее потребление увеличивается с возрастанием нагрузки при физической работе. Часть энергии используется для механической работы и служит источником тепла, другая часть идет на синтез молекул АТФ. При избытке углеводов в организме они превращаются в жиры. Суточная потребность в углеводах составляет 450–500 г.

Обмен жиров

Жиры входят в состав растительной и животной пищи. Часть синтезированного в организме жира откладывается в запас, другая часть поступает в клетку, где вместе с жироподобными веществами (липоидами) служит пластическим материалом, из которого строятся мембраны клеток и органоидов. Жиры - важный источник энергии. При их окислении выделяется углекислый газ, вода и освобождается энергия. Расщепление 1 г жиров сопровождается выделением 38,9 кДж энергии. Жиры могут синтезироваться в организме человека из углеводов и белков. Суточная потребность в них для взрослого человека - 100 г.

Обмен белков, жиров и углеводов взаимосвязан . Отклонение от нормы обмена одного из веществ влечет за собой нарушение обмена других веществ. Например, при расстройстве обмена углеводов продукты их неполного распада нарушают обмен белков и жиров, расщепление которых тоже идет не до конца, с образованием ядовитых веществ, отравляющих организм. Избыток жира в организме откладывается в виде запасов под кожей в жировой клетчатке, в сальнике, покрывающем органы брюшной полости, и в некоторых других органах. Жировая ткань защищает организм от механических повреждений, служит теплоизолятором.

Водный и солевой обмен

Наряду с обменом органических веществ в организме человека осуществляется водный и солевой обмен. Эти вещества не являются источниками энергии и питательными веществами, но их значение для организма очень велико.

Вода входит в состав клеток, межклеточной и тканевой жидкости, плазмы и лимфы. Общее ее количество в организме человека составляет до 75%. В клетках вода химически связана с белками, углеводами и другими соединениями. Она растворяет органические и неорганические соединения. Всасывание питательных веществ в кишечнике, их поглощение клетками из тканевой жидкости и выведение из клеток конечных продуктов обмена может осуществляться только в растворенном состоянии и при участии воды.

Вода - непосредственный участник всех реакций гидролиза. Суточная потребность в воде взрослого человека составляет около 40 г на 1 кг массы его тела (2,5-3 л). Эта потребность зависит от условий и температуры среды. Поступает вода в организм при питье и в составе пищи. В тонком и толстом отделах кишечника вода всасывается в кровь, откуда она поступает в ткани, а из них вместе с продуктами распада проникает в кровь и лимфу. Из организма вода выводится в основном через почки, а также кожу, легкие (в виде пара) и с калом.

Обмен воды в организме тесно связан с обменом солей.

Минеральные вещества поступают в организм человека с пищей, откладываются в виде солей и входят в состав различных органических соединений. Так, железо включено в молекулу гемоглобина и участвует в транспортировке кислорода и углекислого газа, йод — в состав гормона щитовидной железы, сера и цинк содержатся в гормонах поджелудочной железы. Для кроветворения необходимы железо, кобальт, медь; соли фтора и кальция входят в состав костей; кальций и натрий создают определенную концентрацию ионов в клеточной мембране и по обе стороны от нее и т. д.

Общее количество минеральных веществ в теле человека составляет около 4.5%. Все эти элементы поступают в организм с пищей и водой. Железа много в яблоках, йода - в морской капусте, кальция - в молоке, сыре, брынзе, в яйцах и т. д.

Человек нуждается в постоянном поступлении натрия и хлора. Натрий создает определенную концентрацию ионов в плазме, тканевой жидкости, хлор (составная часть соляной кислоты) - компонент желудочного сока. Эти важнейшие компоненты организм получает с поваренной солью.

Витамины

Витамины (от лат. «вита» - жизнь) - биологически активные вещества, необходимые для жизнедеятельности организма. Они способствуют нормальному протеканию всех жизненных процессов. Витамины были открыты русским врачом Н. И. Луниным (1853—1937). Витамины способствуют укреплению здоровья, увеличивают сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям, повышают работоспособность.

При недостатке того или иного витамина - гиповитаминозе - или при отсутствии витаминов - авитаминозе - наступают глубокие нарушения в процессах обмена веществ, ведущие к тяжелым заболеваниям, вплоть до гибели организма. Организм человека не способен синтезировать витамины и должен ежедневно получать их с пищей, прежде всего с растительной.

Обозначаются витамины заглавными буквами латинского алфавита: А, В, С, D, Е, К, РР, Н. Некоторые буквы, например В, охватывают целые группы: от В1 до В15.

Витамин А

Важнейший из витаминов - витамин А. Его называют витамином роста, он участвует в окислительно-восстановительных реакциях обмена. При нехватке витамина А в организме наблюдается сухость кожи, сухость роговицы глаз и ее помутнение. С недостатком витамина А связано нарушение сумеречного зрения («куриная слепота»). Наиболее богаты витамином А печень, сливочное масло, молоко, морковь, абрикосы и др.

Витамин С

Витамин С, или аскорбиновая кислота, синтезируется в растениях и накапливается в шиповнике, лимоне, черной смородине, зеленом луке, плодах клюквы и т. д. В настоящее время разработан промышленный синтез витамина С. При его недостатке развивается цинга. Особенно чувствуется нехватка витамина С к весне (у человека появляются сонливость, усталость, апатия).

Витамин D

Витамин D играет важную роль в обмене кальция, фосфора и в целом - в процессе образования костей. При отсутствии витамина D соли кальция и фосфора не откладываются н костях, а выводятся из организма и поэтому кости, особенно у детей, размягчаются. Под тяжестью тела ноги искривляются, на ребрах образуются утолщения - четки, задерживается развитие зубов. Наиболее богаты витамином D печень рыб, сливочное масло, икра, желток яиц. Растения содержат вещество, близкое к витамину D, - эргостерин, который под влиянием солнечных и ультрафиолетовых лучей переходит в витамин D.

Витамины группы В

Витамины группы В (В1 В2 В6 В12 и др.) регулируют многие ферментативные реакции обмена веществ, особенно обмена белков, аминокислот, нуклеиновых кислот. При их недостатке нарушаются функции нервной системы (болезнь бери-бери), желудочно-кишечного тракта (поносы), кроветворных органов (малокровие) и др. Эти витамины содержатся в печени млекопитающих и некоторых рыб, в почках, петрушке и др.

Витамин РР

Витамин РР необходим для нормальной нервно-психической деятельности.

Метаболизм - совокупность биохимических процессов, обеспечивающих организм питательными веществами и энергией, необходимыми для жизнедеятельности. Сложные вещества в процессе пищеварения расщепляются на элементы, служащие для образования химических соединений для питания клеток органов при активном действии кислорода. Вывод продуктов распада из организма осуществляется с помощью выделительной системы.

  • Показать всё

    Этапы обменных процессов в клетках организма

    Метаболизм (обмен веществ) состоит из двух неразрывно связанных между собой метаболических процессов в организме человека: катаболизма и анаболизма, поддерживающих гомеостаз - постоянство внутренней среды.

    Катаболизм - энергетический обмен, течение которого происходит в три этапа:

    1. 1. Подготовительный - трансформация сложных органических соединений, поступивших в составе продуктов питания, в более простые: белки превращаются в аминокислоты, жиры - в жирные кислоты и глицерин, полисахариды - в моносахариды, нуклеиновые кислоты - в нуклеотиды. Эти реакции происходят в желудочно-кишечном тракте под каталитическим действием ферментов. Высвободившаяся энергия трансформируется в тепло и рассеивается. Далее, образованные органические соединения подвергаются окислению или участвуют в синтезе необходимых организму веществ.
    2. 2. Бескислородный (неполное окисление) - характеризуется дальнейшим расщеплением органических веществ без участия кислорода. Основным источником энергии в клетке выступает глюкоза. Процесс бескислородного окисления глюкозы называется гликолизом.
    3. 3. Дыхание (полное окисление) - поэтапные окислительные реакции с участием кислорода, приводящие к образованию углекислого газа и воды.

    Анаболизм (ассимиляция) – процесс, включающий в себя реакции преобразования простых соединений, полученных в результате катаболизма, в сложные органические вещества.

    Энергия, выделяемая при катаболизме, необходима для ассимиляции, обеспечивающей образование ферментов. Последние служат катализатором для химических реакций, происходящих при катаболизме. Энергия, высвобождающаяся при реакции распада органических веществ, используется клеткой не сразу, а запасается в форме соединения АТФ (аденозинтрифосфата). Клеточный запас АТФ пополняется в процессе дыхания.

    Биология метаболизма контролируется регуляторными механизмами: нервными и гормональными, воздействующими на синтез ферментов непосредственно или путем изменения проницаемости мембран клеток в сторону повышения.

    Расчет показателя метаболизма

    Для каждого человека биохимия обменных процессов индивидуальна. Скорость метаболизма отражает необходимое количество калорий для функционирования организма и зависит от таких факторов:

    • пола;
    • возраста;
    • телосложения;
    • роста;
    • генов.

    Активность человека в течение дня регулирует скорость расхода калорий.

    Базовый индекс метаболизма - количество калорий, необходимое в сутки, - рассчитывается следующим образом:


    Рассчитаем базовый индекс метаболизма мужчины 40 лет весом 92 кг с минимальной физической нагрузкой

    DCI = (92х10+180х6,25–40х5+5)х1,2= 2220

    Расчет ИМТ (индекса массы тела) выполняется так:


    В норме он должен составлять менее 25 единиц. Более высокие показатели свидетельствуют об ожирении.

    Для нашего примера индекс массы тела составит:

    ИМТ=92/1,8х1,8=28,3


    На обмен веществ существенно влияют гормональный баланс и психоэмоциональное состояние человека. Если щитовидная железа вырабатывает количество тироксина, недостаточное для обеспечения углеводного обмена, такое нарушение снижает использование калорий, полученных с пищей, откладывая излишек веса в жировые отложения.

    Метаболический возраст

    Обменные процессы у детей имеют более высокую скорость, чем у взрослых. Таким образом обеспечивается рост формирующегося организма. С течением времени происходит замедление метаболических процессов, обусловленное физиологией. И чем старше человек, тем более выражено замедление. Расчет показателя базального или метаболического возраста, отражающего возраст, которому соответствует метаболизм организма, выполняется с использованием формулы Кэтча МакАрдла:


    Уровень жировых отложений меряется величиной кожной складки и определяет тип телосложения:


    Измерение выполняется штангенциркулем и сантиметровой лентой.

    Пример расчета фактического уровня метаболизма с учетом процента жира в массе тела (его можно определить, воспользовавшись калькулятором на спортивных сайтах, - для этого потребуется ввести данные размеров кожных складок разных частей тела). Допустим, жир в нашем примере составляет 10,5% от массы тела:

    1. 1. Вычисление массы жира: 92 х 0,105 = 9,6 (кг).
    2. 2. Определение свободной от жира массы: LBM = 92-9,6= 82,4 (кг).
    3. 3. Расчет базового расхода калорий: BMR =370 + (21,6 X 82,4) = 2149 (ккал).

    Сравнение полученных результатов с возрастными нормами расхода калорий:


    Анализ результатов полученных показателей помогает определить базальный возраст.

    Снижение показателя базового расхода калорий характерно для пожилого возраста старше 60 лет.

    Жировые отложения в области органов ЖКТ и печени, находящиеся не в подкожном слое, а вокруг внутренних органов, называются висцеральным жиром. Они значительно снижают скорость обмена веществ.

    Если индекс массы завышен, следовательно, есть лишний вес. Но если при этом общее телосложение худощавое, это говорит о наличии висцерального жира.

    Базальный возраст выше фактического требует корректировки рациона в сторону уменьшения его калорийности, а физической активности – в сторону увеличения, чтобы обеспечить ускорение метаболизма.

    Повышение скорости метаболизма

    Двигательная активность любого вида: силовые тренировки, тяжелая физические нагрузки помогает наращиванию мышечной массы. Большое количество мышечной ткани требует больше энергозатрат даже в состоянии покоя, увеличивая скорость обменных процессов.

    Значительно ускорить метаболизм поможет аэробное дыхание (научное название кардиотренеровок) Бодифлекс, выполняемое каждый день в течение 15 минут.

    Сбалансированное питание, не допускающее голода и переедания, благотворно отразится на скорости обменных процессов. Во время переваривания пищи метаболизм ускоряется, поэтому лучше есть почаще, небольшими порциями.

    Нарушения обмена веществ

    К нарушениям обменных процессов приводят сбои в работе следующих органов:

    • надпочечников;
    • щитовидной железы;
    • половых желез;
    • гипофиза.

    Неполноценное или избыточное питание оказывает негативное действие на обменные процессы в организме. При этом происходит сбой в регуляции метаболизма нервной системой: изменяется тонус гипоталамуса, регулирующего скорость энергообмена, нарушаются накопительные и строительные процессы.

    При нарушениях липидного обмена жиры перестают нормально расщепляться в печени, что приводит к повышению концентрации липопротеидов низкой плотности в составе крови. Происходит поражение сосудов, вызывающее инсульт, болезни сердца.

    Лечение и профилактика нарушений метаболизма

    Нормализация питания – важный фактор лечения и профилактики нарушений в обменных процессах в организме.

    Продукты питания, обеспечивающие быстрый метаболизм:

    • белковая пища;
    • острые пряности;
    • зеленый чай;
    • кофе;
    • продукты, богатые йодом: морепродукты, водоросли.

    Скорость обмена веществ увеличивают также пищевые добавки с содержанием:

    • линолевой кислоты;
    • коэнзима Q10;
    • йода;
    • эфедрина;
    • L-карнитина;
    • креатина;
    • кофеина.

Мы часто слышим, что причиной болезней является нарушение обмена веществ (метаболизма). Этот процесс является основой существования всего живого мира. Что же собой представляет обмен веществ? Как мы получаем энергию в результате такого процесса?

Ассимиляция и диссимиляция

В клетках всех живых организмов постоянно происходит процесс синтеза молекулярных соединений и распад их с выделением энергии. Синтез органических веществ - это ассимиляция (анаболизм). Она позволяет обновлять клетки, накапливать запас энергии.

Распад органических веществ - процесс, противоположный ассимиляции. Это диссимиляция (катаболизм). Такие реакции происходят с поглощением кислорода. Именно катаболизм всегда связан с окислением. При этом освободившаяся энергия идет на синтез аденозинтрифосфорной кислоты. Конечные продукты распада выводятся за пределы клеток, а позже и вовсе из организма.

Как видим, ассимиляция и диссимиляция - два противоположных и тесно связанных процесса, на которых базируется обмен веществ. Нарушение одной из составляющих всегда приводит к сбою в метаболизме. Он, в свою очередь, делится на белковый, жировой, углеводный и водно-солевой. Здоровый обмен веществ возможен, только когда в организм постоянно поступает необходимое количество жиров, белков и углеводов.

Потребность организма в этих в веществах неодинаковая. Она зависит от затрат энергии конкретного человека, его двигательной активности, возраста, пола, генетики. В процессе жизнедеятельности энергетические запасы организма уменьшаются, и пополняться они должны за счет пищи. Соотношение энергии, поступающей с пищей, и той, которая организмом расходуется, называют энергетическим балансом. Если у человека с едой поступает больше энергии, чем он расходует, то она начинает откладываться в организме в виде жира. Ожирение - один из видов нарушения обмена веществ. Вот почему важно, чтобы количество потребляемой пищи соответствовало энергетическим затратам.

Обмен белков

Они являются пластическим материалом, из которого строятся ткани и клетки организма. Белки разнообразны. Их состав - это комбинации 20 аминокислот.

Белки в пищеварительном тракте расщепляются до аминокислот. Из них же в тканях синтезируются те белки, которые им нужны. Например, в мышечных клетках происходит синтез белка миозина. Продукты распада белка из организма выделяются с потом, мочой, выдыхаемым воздухом.

При избыточном потреблении человеком белковой пищи она преобразуется в гликоген и жир. Средняя суточная потребность взрослого человека в белках составляет 100-118 граммов. Особенность организма детей в том, что у них синтез белка превышает распад, потому что происходит рост, нарастание мышечной массы.

Углеводный обмен

В организм человека больше углеводов поступает с пищей растительного происхождения. Они расщепляются до глюкозы. Последняя всасывается в кровь. У здорового человека стабильное содержание глюкозы в крови. Это 0,08-0,12%. Если же ее поступает в кровь слишком много, то избыток превращается в печени в гликоген (животный крахмал). Он накапливается, а при необходимости вновь распадается и трансформируется в глюкозу. Необходимость в ней возрастет, когда человек работает физически. Если организм получает избыток углеводов с пищей, то они превращаются в жиры. Средняя суточная потребность человека в углеводах составляет 450-500 граммов.

Обмен липидов

Жиры человек получает с животной и растительной пищей. Последние - более ценные и полезные. Определенная часть синтезированного организмом жира откладывается про запас. Некоторое количество его поступает в клетки и служит составляющей их мембран.

Жиры - ценный источник энергии. Когда они окисляются, выделяется углекислый газ, освобождается энергия. Жиры в организме могут синтезироваться из белков и углеводов. Суточная потребность в этих веществах в среднем составляет 100 граммов.

Обмен липидов, белков, углеводов взаимосвязан. Например, при нарушении жирового обмена происходит также сбой и в углеводном. Поэтому важно контролировать энергетический баланс организма, проще говоря, не переедать.

Обмен веществ и энергии подразумевает комплекс непростых биохимических реакций, разобраться в которых обычному человеку бывает довольно сложно. Данная статья поможет понять, какие процессы происходят в организме с необходимыми соединениями, которые мы потребляем с едой и что влияет на наш метаболизм.

Энергообмен и метаболизм протекают по общей схеме:

  • поступление веществ в организм, его преобразование и абсорбция;
  • применение в организме;
  • выведение или запасание излишков.

Все процессы метаболизма разделяются на 2 типа:

  1. Ассимиляция (пластический обмен, анаболизм) – образование специфичных для организма соединений из поступивших в него веществ.
  2. Диссимиляция – процессы разложения сложных органических соединений до более простых, из которых потом будут образованы новые, особенные вещества. Реакции диссимиляции проходят с высвобождением энергии, поэтому совокупность такого вида процессов называют также энергообменом или катаболизмом.

Данные процессы противоположны друг другу, но тесно связаны между собой. Они протекают непрерывно, обеспечивая нормальную жизнедеятельность. За регуляцию обмена веществ и энергии отвечает нервная система. Главным отделом ЦНС, управляющим всеми типами метаболизма, является гипоталамус.

Основные виды

В зависимости от форм соединений, которые подвергаются трансформации в организме, выделяют несколько видов обмена. Каждый из них имеет свою специфику.

Белки

Белки или пептиды – полимеры, образованные аминокислотами.

Выполняют множество жизненно важных функций:

  • структурная (присутствуют в структуре клеток тканей, составляющих организм человека);
  • ферментативная (ферменты – это белки, участвующие практически во всех биохимических процессах);
  • двигательная (взаимодействие пептидов актина и миозина обеспечивает все движения);
  • энергетическая (разлагаются, высвобождая энергию);
  • защитная (белки – иммуноглобулины участвуют в формировании иммунитета);
  • участвуют в регуляции водно-солевого баланса;
  • транспортная (обеспечивают доставку газов, биологически активных веществ, лекарственных средств и др.).

Попав в организм с продуктами питания, белки распадаются до аминокислот, из которых затем синтезируются новые, свойственные данному организму пептиды. При малом поступлении белков с продуктами питания, 10 из 20 необходимых аминокислот могут вырабатываться организмом, остальные же являются незаменимыми.

Этапы белкового метаболизма:

  • поступление белков с пищей;
  • распад пептидов до аминокислот в ЖКТ;
  • перемещение последних в печень;
  • распределение аминокислот в тканях;
  • биосинтез специфичных пептидов;
  • выведение из организма неиспользованных аминокислот в виде солей.

Жиры

К видам обмена веществ и энергии в организме человека относится и метаболизм жиров. Жиры — соединения глицерина и жирных кислот. Долгое время считалось, что их употребление не обязательно для полноценной работы организма. Однако определенные типы таких веществ содержат значимые противосклеротические составляющие.

Жиры, будучи важным источником энергии, помогают сохранить в организме белки, которые начинают использоваться для ее получения при нехватке углеводов и липидов. Жиры обязательны для усвоения витаминов А, Е, D. Также липиды содержатся в цитоплазме и клеточной стенке.

Биологическая ценность жиров определяется типом жирных кислот, которыми они были образованы. Эти кислоты могут иметь два вида:

  1. Насыщенные, не имеющие в своей структуре двойных связей, считаются наиболее вредными, так как чрезмерное употребление продуктов с большим содержанием данного вида кислот может стать причиной атеросклероза, ожирения и прочих заболеваний. Присутствуют в сливочном масле, сливках, молоке, жирном мясе.
  2. Ненасыщенные - полезные для организма. К ним относятся Омега -3, -6 и -9 кислоты. Способствуют укреплению иммунитета, восстановлению гормонального фона, предупреждают отложение холестерина, улучшают внешний вид кожи, ногтей и волос. Источники подобных соединений - масла разных растений и рыбий жир.

Этапы обмена липидов:

  • поступление жиров в организм;
  • распад в ЖКТ до глицерина и жирных кислот;
  • образование липопротеидов в печени и тонком кишечнике;
  • транспорт липопротеидов в ткани;
  • образование специфических липидов клеток.

Жировые излишки откладываются под кожей или вокруг внутренних органов.

Углеводы

Углеводы или сахара - главный источник энергии в организме.

Процессы обмена углеводов:

  • преобразование углеводов в ЖКТ в простые сахара, которые затем всасываются;
  • превращение глюкозы в гликоген, его накопление в печени и мышцах либо использование для выработки энергии;
  • преобразование гликогена в глюкозу печенью в случае падения уровня сахара в крови;
  • создание глюкозы из неуглеводных компонентов;
  • превращение глюкозы в жирные кислоты;
  • кислородное разложение глюкозы до углекислого газа и воды.

В случае чрезмерного употребления пищи, богатой глюкозой, углевод преобразуется в липиды. Они откладываются под кожей и могут быть использованы для дальнейшей трансформации энергии в клетках.

Значение воды и минеральных солей

Водно-солевой обмен – комплекс процессов поступления, применения и выведения воды и минералов. Большая часть жидкости поступает в организм извне. И также она в малых объемах выделяется в организме в ходе разложения питательных веществ.

Функции воды в организме:

  • структурная (необходимый компонент всех тканей);
  • растворение и транспорт веществ;
  • обеспечение многих биохимических реакций;
  • обязательный компонент биологических жидкостей;
  • обеспечивает постоянство водно-солевого баланса, участвует в терморегуляции.

Из организма жидкость выводится с помощью легких, потовых желез, мочевыделительной системы и кишечника.

Минеральные соли, получаемые с пищей, можно разделить на макро- и микроэлементы. К первым относят минералы, содержащиеся в значительных количествах - магний, кальций, натрий, фосфор и прочие. Микроэлементы нужны организму в очень малом объеме. К ним относятся железо, марганец, цинк, йод и другие элементы.

Нехватка минералов может негативно сказаться на деятельности различных систем организма. Так, при дефиците магния и калия наблюдаются сбои в работе ЦНС, мышц (в том числе и миокарда). Недостаток кальция и фосфора может сказаться на прочности костей, а нехватка йода - на функции щитовидной железы. Нарушения водно-солевого баланса способно стать причиной мочекаменной болезни.

Витамины

Витамины – большая группа простых соединений, необходимых для полноценной работы всех систем организма.

Витамины делятся на 2 группы:

  • водорастворимые (витамины группы В, витамин С и РР), не накапливающиеся в организме;
  • жирорастворимые (А, D, Е), имеющие подобное свойство накопления.

Определенные соединения (витамин В12, фолиевая кислота) вырабатываются кишечной микрофлорой. Многие витамины являются частью различных ферментов, без которых невозможно осуществление биохимических процессов.

Этапы обмена витаминов:

  • поступление с пищей;
  • перемещение к месту накопления или утилизации;
  • преобразование в кофермент (составляющее фермента небелкового происхождения);
  • соединение кофермента и апофермента (белковой части фермента).

При нехватке какого-либо витамина развивается гиповитаминоз, при избытке – гипервитаминоз.

Обмен энергии

Энергетический обмен (катаболизм) – комплекс реакций распада сложных питательных веществ до более простых с выходом энергии, без которой невозможны рост и развитие, движение и другие проявления жизнедеятельности. Полученная энергия накапливается в форме АТФ (универсальный энергетический источник в живых организмах), который содержится во всех клетках.

Количество энергии, высвобождаемой после употребления продукта питания, называется его энергетической ценностью. Измеряется этот показатель в килокалориях (ккал).

Энергообмен проходит в несколько этапов:

  1. Подготовительный. Подразумевает распад сложных питательных веществ в ЖКТ до более простых.
  2. Бескислородное брожение — трансформация глюкозы без участия кислорода. Процесс протекает в цитоплазме клеток. Конечными продуктами этапа являются 2 молекулы АТФ, вода и пировиноградная кислота.
  3. Кислородный или аэробный этап. Проходит в митохондриях (специальных органоидах клеток), при этом пировиноградная кислота распадается с участием кислорода, образуя 36 молекул АТФ.

Терморегуляция

Терморегуляцией называют способность живого организма поддерживать постоянную температуру тела, которая является важным показателем теплового обмена. Чтобы этот показатель был стабильным, должно соблюдаться равенство между теплоотдачей и теплопродукцией.

Теплопродукция -выделение тепла в организме. Его источником служат ткани, в которых протекают реакции с высвобождением энергии. Так, важную роль в терморегуляции играет печень, ведь в ней осуществляется множество биохимических процессов.

Теплоотдача или физическая регуляция может проходить по трем путям:

  • теплопроведение – отдача тепла окружающей среде и предметам, соприкасающимся с кожей;
  • теплоизлучение – отдача тепла воздуху и окружающим предметам путем излучения инфракрасных (тепловых) лучей;
  • испарение – отдача тепла с помощью улетучивания влаги с потом или в процессе дыхания.

Что влияет на процесс метаболизма

Обмен веществ каждого конкретного организма имеет свои особенности. Скорость метаболизма определяется несколькими факторами:

  • половая принадлежность (обычно у мужчин процессы метаболизма протекают несколько быстрее, чем у женщин);
  • генетический фактор;
  • доля мышечной массы (людям, обладающим развитой мускулатурой требуется больше энергии для работы мышц, поэтому происходящие процессы будут протекать быстрее);
  • возраст (с годами скорость обмена веществ снижается);
  • гормональный фон.

Огромное влияние на процесс метаболизма оказывает питание. Здесь важен и рацион, и режим приема пищи. Для правильной работы организма нужно оптимальное количество употребляемых белков, жиров, углеводов, витаминов, минералов и жидкости. Важно помнить, что принимать пищу лучше понемногу, но часто, так как большие перерывы между трапезами способствуют замедлению обмена веществ, а значит, могут привести к ожирению.

Для различных процессов организма: образование веществ, мышечная работа, поддержание постоянной температуры тела необходима энергия. Основным источником энергии является энергия химических связей молекул органических соединений, получаемых с пищей углеводов, жиров, белков. При распаде органических веществ освобождается химическая энергия, которая преобразуется в другие виды энергии – электрическую (энергия нервного импульса при работе мозга, нервных клеток), тепловую (поддержание постоянной температуры тела), механическую (мышечные сокращения), химическую (биосинтез свойственных данному организму веществ). В нашем организме действует закон сохранения энергии: энергия не возникает и не исчезает, она только преобразуется, видоизменяется из одного вида в другой.

Затраченная организмом энергия восполняется питанием. Интенсивность энергетического обмена зависит от условий, в которых находится организм, пола, времени года, возраста, состояния здоровья и других факторов.

Обмен веществ – сложная цепь превращений веществ в организме, начиная с момента их поступления из внешней среды и кончая удалением продуктов распада. Клетки всех тканей организма образованы, главным образом, из органических веществ (углеводов, жиров, белков). Они являются также единственным источником энергии в организме. По сути дела, жизнь обусловлена свойствами именно этих веществ. В состав белков, помимо углерода, кислорода, серы и иногда и фосфора, обязательно входит азот, которого нет в углеводах и жирах. Все растительные и животные белки состоят из аминокислот, которых насчитывается около двадцати. Из различных комбинаций этих аминокислот образуются белковые молекулы разного строения. Белки, поступающие с пищей, под влиянием пищеварительных соков расщепляются на отдельные . Аминокислоты всасываются ворсинками тонкой кишки и с кровью доставляются клетками организма. Проникшие через мембрану клеток аминокислоты при участии нуклеиновых кислот используются для образования в рибосомах свойственных этим клеткам белков. Некоторые белки используются как ферменты. Белки организма человека по структуре отличаются от белков животных и растений.

В клетках белки используются для построения цитоплазмы и органоидов, поэтому потребность в белковой пище особенно велика у молодого растущего организма, когда клетки размножаются и увеличивается общая масса тканей.

Обмен белков

Белки расщепление до аминокислот синтез белков, свойственных организму расщепление до углекислого газа и воды удаление через почки, легкие и кожу

Обмен углеводов

Большая часть энергии , которая образуется в организме, превращается в тепловую энергию.

В том случае, когда в пище не хватает какого-либо органического соединения, может происходить превращение одних органических веществ в другие. Например, белки, они могут превращаться в жиры и углеводы. При обильном питании углеводами в организме могут образовываться жиры. Недостаток белков в пище является невосполнимым, так как они образуются только из аминокислот. Поэтому белковое голодание наиболее опасно для организма.