Під обміном речовин розуміється сукупність змін, які зазнають речовини від моменту їх надходження до травного тракту до утворення кінцевих продуктів розпаду, які виділяються з організму. Тобто обмін речовин у всіх організмів, від найпримітивніших до найскладніших, у тому числі організму людини, є основою життя.

Характеристика анаболічних та катаболічних процесів організму

У процесі життєдіяльності в організмі відбуваються безперервні перебудови: одні клітини гинуть, інші замінюють. У дорослої людини протягом доби гине, інші їх замінюють. У дорослої людини протягом доби гине та замінюється 1/20 клітин шкірного епітелію та половина всіх клітин епітелію травного тракту, близько 25 г крові тощо.

У процесі зростання оновлення клітин організму можливе лише тоді, коли в організм безперервно надходить О 2 і поживні речовини, що є будівельним матеріалом, з якого будується організм. Але для побудови нових клітин організму, їхнього безперервного оновлення, а також для здійснення людиною якоїсь роботи потрібна енергія. Цю енергію організм людини отримує при розпаді та окисленні у процесах обміну речовин (метаболізму). Причому процеси метаболізму (анаболізм та катаболізм) тонко узгоджені один з одним і протікають у певній послідовності.

Під анаболізмом розуміють сукупність реакцій синтезу. Під катаболізмом – сукупність реакцій розпаду. Необхідно враховувати, що обидва ці процеси безперервно пов'язані. Катаболічні процеси забезпечують анаболізм енергією та вихідними речовинами, а анаболічні процеси – синтез структур, формування нових тканин у зв'язку з процесами росту організму, синтез гормонів та ферментів, необхідних для життєдіяльності.

Протягом індивідуального розвитку найбільш істотних змін зазнає анаболічна фаза метаболізму та меншою мірою катаболічна фаза.

За своїм функціональним значенням в анаболічній фазі метаболізму розрізняють такі види синтезу:

1) синтез зростання - збільшення білкової маси органів у період посиленого поділу клітин (проліферації), зростання організму загалом.

2) синтез функціональний та захисний – утворення білків для інших органів і систем, наприклад, синтез білків плазми крові в печінці, утворення ферментів травного тракту та гормонів.

3) синтез регенерації (відновлення) – синтез білків у регенеруючих тканинах після травм або неповноцінного харчування.

4) синтез самооновлення, пов'язаний із стабілізацією організму, - постійне поповнення компонентів внутрішнього середовища, що руйнуються в ході дисиміляції.

Всі ці форми слабшають, хоч і нерівномірно, протягом індивідуального розвитку. При цьому особливо значні зміни спостерігаються у синтезі зростання. Найбільш високими темпами зростання відрізняється внутрішньоутробний період. Наприклад, вага зародка людини в порівнянні з вагою зиготи збільшується в 1млрд. 20 млн. разів, а 20 років прогресивного зростання людини збільшується лише у 20 раз.

Білковий обмін в організмі, що розвивається

Процеси зростання, кількісними показниками яких є збільшення маси тіла та рівень позитивного азотистого балансу – одна сторона розвитку. Друга його сторона - диференціація клітин та тканин, біохімічною основою якого є синтез ферментативних, структурних та функціональних білків.

Білки синтезуються з амінокислот, які надходять із органів травної системи. Причому ці амінокислоти поділяються на незамінні та замінні. Якщо незамінні амінокислоти (лейцин, метіонін та триптофан та ін.) не надходять з їжею, то в організмі синтез білків порушується. Особливо важливо надходження незамінних амінокислот для організму, що росте, наприклад, відсутність лізину в їжі призводить до затримки росту, виснаження м'язової системи, недолік валіну - розладів рівноваги у дитини.

За відсутності замінних амінокислот у їжі вони можуть синтезуватися із незамінних (тирозин може синтезуватися з фенілаланіну).

І, нарешті, білки, що містять весь необхідний набір амінокислот, що забезпечують нормальні процеси синтезу, відносяться до біологічно повноцінних білків. Біологічна цінність одного й того ж білка для різних людей різна залежно від стану організму, харчового режиму, віку.

Добова потреба білка на 1 кг ваги у дитини: 1 рік – 4,8 г, 1-3 роки – 4-4,5 г; 6-10 років – 2,5-3 г, 12 і більше – 2,5 г, дорослі – 1,5-1,8 г. Отже, залежно від віку діти до 4 років повинні отримувати 50 г білка, до 7 років – 70 г, з 7 років – 80 г на добу.

Про кількість білків, що надійшли в організм і зруйнованих в ньому судять за величиною азотистого балансу, тобто співвідношенню кількостей азоту, яке надходить в організм з їжею і виводиться з організму з сечею, потім і іншими виділеннями.

Як показали дослідження, прогресивна фаза розвитку характеризується інтенсивним білковим обміном та позитивним азотистим балансом. Чим молодший організм, тим вища величина позитивного балансу та значніша здатність затримувати азот їжі. Зі зниженням темпів зростання знижується і здатність до ретенції білкового обміну.

Як видно, здатність утримувати азот і сірку у дітей схильна до значних індивідуальних коливань і зберігається протягом усього періоду прогресивного зростання. З припиненням зростання спостерігається різке зниження ретенції з їжі азоту та сірки, що відзначається у дорослих та літніх людей.

Як правило, дорослим людям не властива здатність до затримки азоту їжі, їхній метаболізм перебуває в стані азотистої рівноваги. Це свідчить про те, що потенційні можливості до синтезу білків зберігаються тривалий час - так, під впливом фізичного навантаження відбувається наростання маси м'язів (позитивний азотистий баланс).

У періоди стабільного та регресивного розвитку, по досягненню максимальної ваги та припинення зростання, основну роль починають відігравати процеси самооновлення, що відбуваються протягом усього життя і які до старості загасають набагато повільніше, ніж інші види синтезу. Про інтенсивність самооновлення можна судити за коефіцієнтом зношування (Рубнер), що характеризує ті мінімальні витрати, пов'язані з основними процесами життєдіяльності за відсутності білків у їжі. Цей показник розраховується за мінімальною кількістю азоту, що виділяється з сечею, за достатньої калорійності, але безбілкової дієти, тобто за рівнем "ендогенного" азоту сечі.

Кількість азоту сечі за цих умов знижується з віком, причому у чоловіків він дещо вищий, ніж у жінок, але на старість статеві відмінності згладжуються. Дані показують, що із віком величина синтезу самооновлення зменшується.

Вікові зміни зачіпають не тільки білковий, але також жировий та вуглеводний обмін.

Вуглеводи є основним джерелом енергії, найбільше вуглеводів міститься в злаках, картоплі. Велика кількість вуглеводів є також в овочах та фруктах. Розщеплюючись у травному тракті до глюкози, вуглеводи потрапляють у кров і засвоюються клітинами організму. Невикористовувана глюкоза в печінці перетворюється на глікоген - полісахарид, який відкладається в печінці та м'язах і служить резервом вуглеводів в організмі. Якщо вуглеводів немає їжі, вони можуть вироблятися з продуктів розпаду білків і жирів.

Дуже чутлива до зниження рівня глюкози у крові (гліпоглікемії) центральна нервова система. Вже невелике зниження цукру на крові призводить до появи слабкості, запаморочення, при значному падінні вуглеводів, відбуваються різні вегетативні розлади, судоми, втрата свідомості.

Розпад вуглеводів із вивільненням енергії може відбуватися як у безкисневих умовах, так і в присутності кисню. Кінцевими продуктами обміну вуглеводів є вуглекислий газ та вода.

Вуглеводи здатні швидко розпадатися та окислюватися. Швидкість розпаду глюкози та те, що при її розпаді відбувається швидке вилучення та переробка її резерву – глікогену, утворюють умови для екстреної мобілізації енергетичних ресурсів у разі різкого емоційного збудження, інтенсивних м'язових навантажень.

Якщо людина відчуває сильну втому під час тривалих спортивних змагань, прийом кількох шматочків цукру значно покращує стан організму.

Значення глюкози для організму не обмежується її роллю як джерела енергії. Вона є одним із складових елементів нуклеїнових кислот, що входить до складу цитоплазми і, отже, необхідна для утворення нових клітин, особливо в період зростання.

В організмі дитини під час її зростання та розвитку вуглеводи є не лише основними джерелами енергії, а й відіграють важливу пластичну роль при утворенні клітинних оболонок, речовини сполучної тканини. Вуглеводи беруть участь в окисленні продуктів білкового та жирового обміну, завдяки чому сприяють підтримці кислотно-лужної рівноваги в організмі.

Білкам в обміні речовин приділяється особливе місце. Усюди, де є життя, знаходиться білок, який є складною речовиною, до якої входить азот. Білки не можна замінити іншими речовинами.

Білки входять до складу цитоплазми, гемоглобіну, плазми, гормонів, імунних тіл. Вони підтримують сталість водно-сольового середовища організму. Білки забезпечують процес зростання організму. Тому особливо важливо дитині в період зростання та розвитку отримувати необхідну кількість білків. Ферменти, які необхідні всіх етапах обміну речовин, також є білками.

Жир, який надходить у травний тракт, розщеплюється на гліцерин та жирні кислоти, що всмоктуються переважно в лімфу і лише частково в кров. В організмі з них і продуктів обміну вуглеводів і білків утворюється жир, який використовується організмом, перш за все, як багате джерело енергії.

В організмі дитини в перші півроку за рахунок жирів покривається близько 50% потреби в енергії. Вез жирів не відбувається вироблення загального та специфічного імунітету.

І. Козлова

"Вікові особливості обміну речовин"- стаття з розділу

Обмін речовин та енергії – основа процесів життєдіяльності організму. У людини, у його органах, тканинах, клітинах йде безперервний процес синтезу, т. е. утворення складних речовин із простіших. Одночасно з цим відбувається розпад, окислення складних органічних речовин, що входять до складу клітин організму.

Робота організму супроводжується безперервним оновленням: одні клітини гинуть, інші їх замінюють. У дорослої людини протягом доби гине і замінюється 1/20 частина клітин шкірного епітелію, половина всіх клітин епітелію травного тракту, близько 25 г крові тощо. Поживні речовини є саме тим будівельним та пластичним матеріалом, з якого будується організм.

Для безперервного оновлення, побудови нових клітин організму, роботи його органів та систем – серця, шлунково-кишкового тракту, дихального апарату, нирок та іншого, для здійснення людиною роботи потрібна енергія. Цю енергію людина отримує при розпаді та окисленні у процесі обміну речовин. Отже, поживні речовини, які у організм, служать як пластичним будівельним матеріалом, а й джерелом енергії, яка потрібна на нормальної життєдіяльності організму.

Таким чином, під обміном речовин розуміють сукупність змін, які зазнають речовини від моменту їх надходження до травного тракту і до утворення кінцевих продуктів розпаду, що виділяються з організму.

Анаболізм та катаболізм.Обмін речовин або метаболізм є тонко узгодженим процесом взаємодії двох взаємно протилежних процесів, що протікають у певній послідовності. Анаболізм називають сукупність реакцій біологічного синтезу, що вимагають витрат енергії. До анаболічних процесів належать біологічний синтез білків, жирів, ліпоїдів, нуклеїнових кислот. За рахунок цих реакцій прості речовини, надходячи до клітин, за участю ферментів вступають у реакції обміну речовин і стають речовинами самого організму. Анаболізм створює основу для безперервного оновлення структур, що зносилися.

Енергія для анаболічних процесів поставляється реакціями катаболізму, у яких відбувається розщеплення молекул складних органічних речовин із визволенням енергії. Кінцевими продуктами катаболізму є вода, вуглекислий газ, аміак, сечовина, сечова кислота та ін. Ці речовини недоступні для подальшого біологічного окиснення в клітині та видаляються з організму.

Процеси анаболізму та катаболізму нерозривно пов'язані. Катаболічні процеси постачають для анаболізму енергію та вихідні речовини. Анаболічні процеси забезпечують побудову структур, що йдуть на відновлення клітин, що відмирають, формування нових тканин у зв'язку з процесами росту організму; забезпечують синтез гормонів, ферментів та інших сполук, необхідні життєдіяльності клітини; постачають для реакцій катаболізму, що підлягають розщепленню макромолекули.

Усі процеси метаболізму каталізуються та регулюються ферментами. Ферменти є біологічними каталізаторами, які «запускають» реакції у клітинах організму.

Перетворення речовин.Хімічні перетворення харчових речовин починаються в травному тракті, де складні речовини їжі розщеплюються до простіших (найчастіше мономерів), здатних всмоктатися в кров або лімфу. Речовини, що надійшли в результаті всмоктування в кров або лімфу, приносяться в клітини, де зазнають головних змін. Складні органічні сполуки, що утворилися з простих речовин, що надійшли, входять до складу клітин і беруть участь у здійсненні їх функцій. Перетворення речовин, що відбуваються усередині клітин, становлять істоту внутрішньоклітинного обміну. Вирішальна роль у внутрішньоклітинному обміні належить численним ферментам клітин, які розривають внутрішньомолекулярні хімічні зв'язки з вивільненням енергії.

Головне значення в енергетичному обміні мають реакції окислення та відновлення. За участю спеціальних ферментів здійснюються також інші типи хімічних реакцій, наприклад реакції перенесення залишку фосфорної кислоти (фосфорилювання), аміногрупи NH2 (переамінування), групи метилу СН3 (трансметилювання) та ін. на підтримку життєдіяльності організму.

Кінцеві продукти внутрішньоклітинного обміну частково йдуть на побудову нових речовин клітини, речовини, що не використовуються клітиною, видаляються з організму в результаті діяльності органів виділення.

АТФ.Основною акумулюючою та переносною енергією речовиною, що використовується при синтетичних процесах як клітини, так і всього організму, є аденозинтрифосфорна кислота, або аденозинтрифосфат (АТФ). До складу молекули АТФ входять азотна основа (аденін), цукор (рибоза) і фосфорна кислота (три залишки фосфорної кислоти). Під впливом ферменту АТФази в молекулі АТФ розриваються зв'язки між фосфором та киснем та приєднується молекула води. Це супроводжується відщепленням молекули фосфорної кислоти. Відщеплення кожної із двох кінцевих фосфатних груп у молекулі АТФ протікає з виділенням великих кількостей енергії. Внаслідок цього два кінцеві фосфатні зв'язки в молекулі АТФ отримали назву багатих на енергію зв'язків, або макроергічних.

Обмін білків. Роль білків в обміні речовин.Білки обміну речовин займають особливе місце. Вони входять до складу цитоплазми, гемоглобіну, плазми крові, багатьох гормонів, імунних тіл, підтримують сталість водно-сольового середовища організму, забезпечують його зростання. Ферменти, які обов'язково беруть участь у всіх етапах обміну речовин, є білками.

Біологічна цінність білків їжі. Амінокислоти, що йдуть на побудову білків організму, нерівноцінні. Деякі амінокислоти (лейцин, метіонін, фенілаланін та ін) незамінні для організму. Якщо в їжі відсутня незамінна амінокислота, синтез білків в організмі різко порушується. Амінокислоти, які можуть бути замінені іншими або синтезовані в організмі в процесі обміну речовин, називаються замінними.

Білки їжі, що містять весь необхідний набір амінокислот для нормального синтезу організму, називають повноцінними. До них відносять переважно тваринні білки. Білки їжі, які містять всіх необхідних синтезу білка організму амінокислот, називають неповноцінними (наприклад, желатин, білок кукурудзи, білок пшениці). Найбільш висока біологічна цінність у білків яєць, м'яса, молока, риби. При змішаному харчуванні, як у їжі є продукти тваринного і рослинного походження, в організм зазвичай доставляється необхідний синтезу білків набір амінокислот.

Особливо важливо надходження всіх незамінних амінокислот для організму, що росте. Наприклад, відсутність їжі амінокислоти лізину призводить до затримки зростання дитини, до виснаження його м'язової системи. Нестача валіну спричиняє розлад вестибулярного апарату у дітей.

З поживних речовин тільки до складу білків входить азот, тому про кількісний бік білкового харчування можна судити по азотистого балансу.Азотистий баланс - це співвідношення кількості азоту, що надійшов протягом доби з їжею, та азоту, виділеного за добу з організму із сечею, калом. У середньому білку міститься 16 % азоту, т. е. 1 р азоту міститься у 6,25 р білка. Помножуючи величину засвоєного азоту на 6,25 можна визначити кількість отриманого організмом білка.

У дорослої людини зазвичай спостерігається азотна рівновага - кількості введеного з їжею азоту і виведеного з продуктами виділення збігаються. Коли азоту з їжею надходить в організм більше, ніж його виводиться з організму, говорять про позитивний азотистий баланс. Такий баланс спостерігається у дітей через збільшення маси тіла при зростанні під час вагітності при великих фізичних навантаженнях. Негативний баланс характеризується тим, що кількість введеного азоту менша від виведеного. Він може бути при білковому голодуванні, тяжких хворобах.

Розпад білків у організмі. Ті амінокислоти, які пішли на синтез специфічних білків, піддаються перетворенням, під час яких звільняються азотисті сполуки. Азот відщеплюється від амінокислоти у вигляді аміаку (NH3) або у вигляді аміногрупи NH2. Аміногрупа, відщепившись від однієї амінокислоти, може переноситися на іншу, завдяки чому будуються амінокислоти, що відсутні. Ці процеси йдуть переважно у печінці, м'язах, нирках. Безазотистий залишок амінокислоти піддається подальшим перетворенням з утворенням вуглекислого газу та води.

Аміак, що утворився при розпаді білків в організмі (речовина отруйна), знешкоджується в печінці, де перетворюється на сечовину; остання у складі сечі виводиться з організму.

Кінцеві продукти розпаду білків в організмі – це не тільки сечовина, а й сечова кислота та інші азотисті речовини. Вони виводяться з організму із сечею і потім.

Особливості білкового обміну в дітей віком. В організмі дитини йдуть інтенсивно процеси росту та формування нових клітин та тканин. Потреба в білку дитячого організму більша, ніж дорослої людини. Чим інтенсивніше йдуть процеси зростання, тим більша потреба у білку.

У дітей спостерігається позитивний азотистий баланс, коли кількість азоту, що вводиться з білковою їжею, перевищує кількість азоту, що виводиться із сечею, що забезпечує потребу зростаючого організму в білку. Добова потреба у білку на 1 кг маси тіла у дитини на першому році життя становить 4–5 г, від 1 до 3 років – 4–4,5 г, від 6 до 10 років – 2,5–3 г, старше 12 років – 2–2,5 г, у дорослих – 1,5–1,8 г. Звідси випливає, що залежно від віку та маси тіла діти віком від 1 до 4 років мають отримувати 30–50 г білка на добу, від 4 до 7 років – близько 70 г, з 7 років – 75–80 г. За цих показників азот максимально затримується в організмі. Білки не відкладаються в організмі про запас, тому якщо давати їх з їжею більше, ніж це потрібно організму, збільшення затримки азоту і наростання синтезу білка не відбудеться. Занадто низька кількість білка в їжі викликає у дитини погіршення апетиту, порушує кислотно-лужну рівновагу, посилює виведення азоту із сечею та калом. Дитині потрібно давати оптимальну кількість білка з набором усіх необхідних амінокислот, при цьому важливо, щоб співвідношення кількості білків, жирів та вуглеводів у їжі дитини було 1:1:3; за цих умов азот максимально затримується в організмі.

У перші дні після народження азот становить 6-7% добової кількості сечі. З віком відносний вміст його у сечі зменшується.

Обмін жирів. Значення жирів у організмі.Той, що надійшов з їжею, в травному тракті розщеплюється на гліцерин і жирні кислоти, які всмоктуються в основному в лімфу і лише частково в кров. Через лімфатичну та кровоносну системи жири надходять у жирову тканину. Багато жиру в підшкірній клітковині, навколо деяких внутрішніх органів (наприклад, нирок), а також у печінці та м'язах. Жири входять до складу клітин (цитоплазма, ядро, клітинні мембрани), їх кількість постійно. Скупчення жиру можуть виконувати інші функції. Наприклад, підшкірний жир перешкоджає посиленій віддачі тепла, навколонирковий жир оберігає нирку від забитих місць і т.д.

Жир використовується організмом як багате джерело енергії. При розпаді 1 г жиру в організмі звільняється енергії вдвічі більше, ніж при розпаді такої ж кількості білків або вуглеводів. Нестача жирів у їжі порушує діяльність центральної нервової системи та органів розмноження, знижує витривалість до різних захворювань.

Жир синтезується в організмі не тільки з гліцерину та жирних кислот, але й із продуктів обміну білків та вуглеводів. Деякі ненасичені жирні кислоти, необхідні організму (лінолева, ліноленова і арахідонова), повинні надходити в організм у готовому вигляді, оскільки він не здатний самостійно їх синтезувати. Головним джерелом ненасичених жирних кислот є рослинні олії. Найбільше їх у лляній та конопляній олії, але багато лінолевої кислоти та в соняшниковій олії.

З жирами в організм надходять розчинні в них вітаміни (A, D, Е та ін), що мають для людини життєво важливе значення.

На 1 кг маси дорослої людини на добу має надходити з їжею 1,25 г жирів (80-100 г на добу).

Кінцеві продукти обміну жирів – вуглекислий газ та вода.

Особливості обміну жирів в дітей віком. В організмі дитини з першого півріччя життя за рахунок жирів покривається приблизно на 50% потреба в енергії. Без жирів неможливе вироблення загального та специфічного імунітету. Обмін жирів у дітей нестійкий, при нестачі їжі вуглеводів або при посиленому їх витраті швидко виснажуються депо жиру.

Всмоктування жирів у дітей відбувається інтенсивно. При грудному вигодовуванні засвоюється до 90% жирів молока, при штучному - 85-90%. У дорослих дітей жири засвоюються на 95-97%.

Для більш повноцінного використання жиру в їжі дітей обов'язково повинні бути присутніми вуглеводи, тому що при їх нестачі в харчуванні відбувається неповне окислення жирів і в крові накопичуються кислі продукти обміну.

Потреба організму в жирах на 1 кг маси тіла тим вища, що менше вік дитини. З віком збільшується абсолютна кількість жиру, необхідне нормального розвитку дітей. Від 1 до 3 років добова потреба у жирі становить 32,7 г, від 4 до 7 років – 39,2 г, від 8 до 13 років – 38,4 г.

Обмін вуглеводів. Роль вуглеводів у організмі.Упродовж життя людина з'їдає близько 10 т вуглеводів. Вони надходять в організм головним чином у вигляді крохмалю. Розщепившись у травному тракті до глюкози, вуглеводи всмоктуються в кров та засвоюються клітинами. Особливо багата на вуглеводи рослинна їжа: хліб, крупи, овочі, фрукти. Продукти тваринного походження (крім молока) містять мало вуглеводів.

Вуглеводи - головне джерело енергії, особливо при посиленій м'язовій роботі. У дорослих людей більше половини енергії організм одержує за рахунок вуглеводів. Розпад вуглеводів зі звільненням енергії може йти як у безкисневих умовах, і у присутності кисню. Кінцеві продукти обміну вуглеводів – вуглекислий газ та вода. Вуглеводи мають здатність швидко розпадатися і окислюватися. При сильній втомі, при великих фізичних навантаженнях прийом кількох грамів цукру покращує стан організму.

У крові кількість глюкози підтримується на відносно незмінному рівні (близько 110 мг%). Зменшення вмісту глюкози спричиняє зниження температури тіла, розлад діяльності нервової системи, стомлення. Печінка відіграє велику роль у підтримці постійного рівня цукру на крові. Підвищення кількості глюкози викликає її відкладення у печінці як запасного тваринного крохмалю – глікогену, який мобілізується печінкою при зниженні вмісту цукру на крові. Глікоген утворюється у печінці, а й у м'язах, де може накопичуватися до 1–2 %. Запаси глікогену в печінці досягають 150 г. При голодуванні та м'язовій роботі ці запаси виснажуються.

Однак у крові може спостерігатися стійке підвищення вмісту цукру. Це відбувається за порушення функції залоз внутрішньої секреції. Порушення функціонування підшлункової залози призводить до розвитку цукрового діабету. При цьому захворюванні втрачається здатність тканин організму засвоювати цукор, а також перетворювати його на глікоген і відкладати в печінці. Тому рівень цукру в крові постійно підвищений, що призводить до посиленого виділення його із сечею.

Значення глюкози для організму не вичерпується її як джерела енергії. Вона входить до складу цитоплазми і тому необхідна освіти нових клітин, особливо у період зростання. Входять вуглеводи та до складу нуклеїнових кислот.

Вуглеводи мають важливе значення і в обміні речовин у центральній нервовій системі. При різкому зниженні кількості цукру на крові відзначаються різкі розлади діяльності нервової системи. Настають судоми, марення, непритомність, зміна діяльності серця. Якщо такій людині ввести в кров глюкозу або дати з'їсти звичайний цукор, через деякий час ці важкі симптоми зникають.

Повністю цукор із крові не зникає навіть за відсутності їх у їжі, оскільки у організмі вуглеводи можуть утворюватися з білків і жирів.

Потреба глюкозі різних органів неоднакова. Мозок затримує до 12% глюкози, кишечник - 9%, м'язи - 7%, нирки - 5%. Селезінка та легені майже зовсім її не затримують.

Обмін вуглеводів в дітей віком. У дітей обмін вуглеводів відбувається з великою інтенсивністю, що пояснюється високим рівнем обміну речовин у дитячому організмі. Вуглеводи в дитячому організмі є не тільки основним джерелом енергії, але й виконують важливу пластичну роль при формуванні клітинних оболонок, речовини сполучної тканини. Беруть участь вуглеводи та в окисленні кислих продуктів білкового та жирового обміну, чим сприяють підтримці кислотно-лужної рівноваги в організмі.

Інтенсивне зростання дитячого організму потребує значних кількостей пластичного матеріалу – білків та жирів, тому утворення вуглеводів у дітей із білків та жирів обмежене. Добова потреба у вуглеводах у дітей висока і становить у грудному віці 10-12 г на 1 кг маси тіла. У наступні роки потрібна кількість вуглеводів коливається від 8-9 до 12-15 г на 1 кг маси. Дитині віком від 1 до 3 років потрібно давати з їжею на добу в середньому 193 г вуглеводів, від 4 до 7 років – 287 г, від 9 до 13 років – 370 г, від 14 до 17 років – 470 г, дорослому – 500 м.

Засвоюються вуглеводи дитячим організмом краще, ніж дорослим (у немовлят – на 98–99 %). Взагалі, діти відрізняються відносно більшою витривалістю до підвищеного вмісту цукру в крові, ніж дорослі. У дорослих глюкоза з'являється в сечі, якщо її надходить 2,5-3 г на 1 кг маси тіла, а у дітей це відбувається лише при надходженні 8-12 г глюкози на 1 кг маси тіла. Прийом незначних кількостей вуглеводів з їжею може викликати у дітей збільшення цукру в крові вдвічі, але вже через 1 годину вміст цукру в крові починає знижуватися і через 2 години повністю нормалізується.

Водний та мінеральний обмін. Вітаміни. Значення води та мінеральних солей.Всі перетворення речовин в організмі відбуваються у водному середовищі. Вода розчиняє харчові речовини, що надійшли до організму, транспортує розчинені речовини. Разом з мінеральними речовинами вона бере участь у побудові клітин та у багатьох реакціях обміну. Вода бере участь у регуляції температури тіла: випаровуючись, вона охолоджує тіло, оберігаючи його від перегріву.

Вода та мінеральні солі створюють в основному внутрішнє середовище організму, будучи основною складовою плазми крові, лімфи та тканинної рідини. Деякі солі, розчинені у рідкій частині крові, беруть участь у перенесенні газів кров'ю.

Вода та мінеральні солі входять до складу травних соків, що визначає їх значення для процесів травлення. І хоча ні вода, ні мінеральні солі не є джерелами енергії в організмі, нормальне надходження та виведення їх з організму є умовою його нормальної діяльності. Вода в дорослої людини становить приблизно 65 % маси тіла, в дітей віком – близько 80 %.

Втрата організмом води призводить до дуже тяжких порушень. Наприклад, при розладі травлення у немовлят велику небезпеку становить зневоднення організму, це спричиняє судоми, втрату свідомості. Позбавлення людини води кілька днів смертельно.

Водний обмін. Поповнення тіла водою відбувається постійно за рахунок всмоктування її із травного тракту. Людині на добу потрібно 2–2,5 л води за нормального харчового режиму та нормальної температури навколишнього середовища. Ця кількість води надходить із таких джерел: води, що споживається при питві (близько 1 л); води, що міститься в їжі (близько 1 л); води, що утворюється в організмі під час обміну білків, жирів та вуглеводів (300–350 куб. см).

Основні органи, що видаляють воду з організму, – нирки, потові залози, легені та кишечник. Нирками на добу з організму видаляється 1,2-1,5 л води у складі сечі. Потовими залозами через шкіру як поту видаляється 500–700 куб. см води на добу. При нормальній температурі та вологості повітря на 1 кв. см шкірного покриву кожні 10 хв. виділяється близько 1 мг води. Легкими у вигляді водяної пари виводиться 350 куб. см води; ця кількість різко зростає при поглибленні та почастішанні дихання, і за добу тоді може виділитися 700-800 куб. см води. Через кишечник з фекаліями виводиться на добу 100-150 куб. см води; при розладі діяльності кишківника може виводитися більша кількість води, що призводить до збіднення організму водою.

Для нормальної діяльності організму важливо, щоб надходження води до організму повністю покривало її витрату. Якщо води виводиться з організму більше, ніж надходить до нього, виникає відчуття спраги. Відношення кількості спожитої води до кількості виділеної становить водний баланс.

В організмі дитини переважає позаклітинна вода, це зумовлює велику гідролабільність дітей, тобто здатність швидко втрачати та швидко накопичувати воду. Потреба у воді на 1 кг маси тіла із віком зменшується, а абсолютна її кількість зростає. Тримісячній дитині потрібно 150–170 г води на 1 кг маси, у 2 роки – 95 г, у 12–13 років – 45 г. -6 років - 1200 мл, в 7-10 років - 1350 мл, в 11-14 років - 1500 мл.

Значення мінеральних солей у процесі зростання та розвитку дитини. З наявністю мінеральних речовин пов'язане явище збудливості та провідності у нервовій системі. Мінеральні солі забезпечують низку життєво важливих функцій організму, таких як ріст та розвиток кісток, нервових елементів, м'язів; визначають реакцію крові (рН), сприяють нормальній діяльності серця та нервової системи; використовуються для утворення гемоглобіну (залізо), соляної кислоти шлункового соку (хлор); підтримують певний осмотичний тиск.

У новонародженого мінеральні речовини становлять 2,55% маси тіла, у дорослого – 5%. При змішаному харчуванні доросла людина отримує всі необхідні йому мінеральні речовини в достатній кількості з їжею, і тільки кухонну сіль додають до їжі людини при її кулінарній обробці. Зростаючий дитячий організм особливо потребує додаткового надходження багатьох мінеральних речовин.

Мінеральні речовини впливають на розвиток дитини. З кальцієвим та фосфорним обміном пов'язані зростання кісток, терміни окостеніння хрящів та стан окисних процесів в організмі. Кальцій впливає на збудливість нервової системи, скоротливість м'язів, згортання крові, білковий та жировий обмін в організмі. Фосфор потрібен як зростання кісткової тканини, але й нормального функціонування нервової системи, більшості залозистих та інших органів. Залізо входить до складу гемоглобіну крові.

Найбільша потреба у кальції відзначається на першому році життя дитини; у цьому віці вона у вісім разів більша, ніж на другому році життя, і в 13 разів більша, ніж на третьому році; потім потреба в кальції знижується, дещо підвищуючись у період статевого дозрівання. У школярів добова потреба у кальції – 0,68-2,36 г, у фосфорі – 1,5–4,0 г. Оптимальне співвідношення між концентрацією солей кальцію та фосфору для дітей дошкільного віку становить 1:1, у віці 8-10 років – 1: 1,5, у підлітків та старших школярів – 1: 2. За таких відносин розвиток скелета протікає нормально. У молоці є ідеальне співвідношення солей кальцію та фосфору, тому включення молока до раціону харчування дітей обов'язково.

Потреба в залозі у дітей вища, ніж у дорослих: 1–1,2 мг на 1 кг маси на добу (дорослі – 0,9 мг). Натрію діти повинні отримувати 25–40 мг на добу, калію – 12–30 мг, хлору – 12–15 мг.

Вітаміни. Це органічні сполуки, необхідні для нормального функціонування організму. Вітаміни входять до складу багатьох ферментів, що пояснює важливу роль вітамінів в обміні речовин. Вітаміни сприяють дії гормонів, підвищенню опірності організму до несприятливих впливів зовнішнього середовища (інфекцій, дії високої та низької температури тощо). Вони необхідні для стимулювання зростання, відновлення тканин та клітин після травм та операцій.

На відміну від ферментів та гормонів більшість вітамінів не утворюються в організмі людини. Головним їх джерелом є овочі, фрукти та ягоди. Містяться вітаміни також у молоці, м'ясі, рибі. Вітаміни потрібні в дуже невеликих кількостях, але їх нестача або відсутність їжі порушує утворення відповідних ферментів, що призводить до захворювань - авітамінозів.

Усі вітаміни ділять на великі групи: а) розчинні у питній воді; б) розчинні у жирах. До водорозчинних вітамінів відносять групу вітамінів В, вітаміни С і Р. До жиророзчинних вітамінів - вітаміни А1 і А2, D, Е, К.

Вітамін B1 (тіамін, аневрин) міститься в лісових горіхах, неочищеному рисі, хлібі грубого помелу, ячній та вівсяній крупах, особливо багато його в пивних дріжджах та печінці. Добова потреба у вітаміні становить у дітей віком до 7 років 1 мг, від 7 до 14 років – 1,5 мг, з 14 років – 2 мг, у дорослих – 2–3 мг.

За відсутності в їжі вітаміну B1 розвивається захворювання на бері-бері. Хворий втрачає апетит, швидко втомлюється, поступово з'являється слабкість у м'язах ніг. Потім настають втрата чутливості у м'язах ніг, ураження слухового та зорового нервів, гинуть клітини довгастого та спинного мозку, настає параліч кінцівок, без своєчасного лікування – смерть.

Вітамін В2 (рибофлавін). У людини першою ознакою відсутності цього вітаміну є ураження шкіри (найчастіше в ділянці губ). З'являються тріщини, які мокнуть та покриваються темною кіркою. Пізніше розвивається поразка очей і шкіри, що супроводжується відпаданням ороговілих лусочок. Надалі можуть розвинутися злоякісна недокрів'я, ураження нервової системи, раптове падіння кров'яного тиску, судоми, непритомність.

Міститься вітамін В2 у хлібі, гречаній крупі, молоці, яйцях, печінці, м'ясі, томатах. Добова потреба у ньому становить 2–4 мг.

Вітамін РР (нікотинамід) міститься в зелених овочах, моркві, картоплі, гороху, дріжджах, гречаній крупі, житньому та пшеничному хлібі, молоці, м'ясі, печінці. Добова потреба у ньому в дітей віком – 15 мг, в дорослих – 15–25 мг.

При авітамінозі РР відзначаються відчуття печіння в роті, рясна слинотеча та проноси. Мова стає малиново-червоною. На руках, шиї, обличчі з'являються червоні плями. Шкіра стає грубою і шорсткою, через що захворювання отримало назву пелагра (від італ. pelle agra - шорстка шкіра). При тяжкому перебігу хвороби слабшає пам'ять, розвиваються психози та галюцинації.

Вітамін B12 (ціанкобаламін) у людини синтезується у кишечнику. Міститься в нирках, печінці ссавців та риб. При його нестачі в організмі розвивається злоякісна недокрів'я, пов'язане з порушенням утворення еритроцитів.

Вітамін С (аскорбінова кислота) широко поширений у природі в овочах, фруктах, хвої, печінці. Добре зберігається аскорбінова кислота у квашеній капусті. У 100 г хвої міститься 250 мг вітаміну С, у 100 г шипшини – 150 мг. Потреба у вітаміні С становить 50-100 мг на день.

Нестача вітаміну С викликає захворювання цингою. Зазвичай хвороба починається із загального нездужання, пригніченості. Шкіра набуває брудно-сірого відтінку, ясна кровоточать, випадають зуби. На тілі з'являються темні плями крововиливів, деякі з них покриваються виразками і завдають різкого болю.

Вітамін А (ретинол, аксерофтол) в організмі людини утворюється з поширеного природного пігменту каротину, що знаходиться у великих кількостях у свіжій моркві, помідорах, салаті, абрикосах, риб'ячому жирі, вершковому маслі, печінці, нирках, жовтці яєць. Добова потреба у дітей у вітаміні А – 1 мг, дорослих – 2 мг.

При нестачі вітаміну А уповільнюється зростання дітей, розвивається «куряча сліпота», тобто різке падіння гостроти зору при неяскравому освітленні, що призводить у важких випадках до повної, але оборотної сліпоти.

Вітамін D (ергокальциферол) особливо необхідний дітям для профілактики однієї з найпоширеніших хвороб дитячого віку – рахіту. При рахіті порушується процес формування кісток, кістки черепа стають м'якими та податливими, кінцівки викривляються. На розм'якшених ділянках черепа утворюються гіпертрофовані тім'яні та лобові горби. Мляві, бліді, з неприродно великою головою та коротким кривоногим тілом, великим животом, такі діти різко відстають у розвитку.

Всі ці тяжкі порушення пов'язані з відсутністю або нестачею в організмі вітаміну D, який міститься в жовтках, коров'ячому молоці, риб'ячому жирі.

Вітамін D може утворюватися у шкірі людини з провітаміну ергостеролу під впливом ультрафіолетових променів. Риб'ячий жир, перебування на сонці або штучне ультрафіолетове опромінення є засобами запобігання та лікування рахіту.

Навіть за умов повного спокою людина витрачає певну кількість енергії: в організмі безперервно витрачається енергія на фізіологічні процеси, які не зупиняються ні на хвилину. Мінімальний для організму рівень обміну речовин та енергетичних витрат називають основним обміном. Основний обмін визначають у людини в стані м'язового спокою – лежачи, натщесерце, тобто через 12–16 год після їди, при температурі навколишнього середовища 18–20 °C (температура комфорту). У людини середнього віку основний обмін становить 4187 Дж на 1 кг маси на годину. У середньому це 7140000-7560000 Дж на добу. Для кожної людини величина основного обміну відносно стала.

Особливості основного обміну в дітей віком.Оскільки на одиницю маси у дітей припадає відносно більша поверхня тіла, ніж у дорослої людини, основний обмін у них інтенсивніший, ніж у дорослих. У дітей також значно переважають процеси асиміляції над процесами дисиміляції. Енергетичні витрати на зростання тим більше, ніж молодша дитина. Так, витрата енергії, пов'язана із зростанням, у віці 3 місяців становить 36%, у віці 6 місяців – 26%, 9 місяців – 21% загальної енергетичної цінності їжі.

Основний обмін на 1 кг маси у дорослої людини становить 96 600 Дж. Таким чином, у дітей 8-10 років основний обмін у два або два з половиною рази вищий, ніж у дорослих.

Величина основного обміну у дівчаток дещо нижча, ніж у хлопчиків. Ця відмінність починає виявлятися вже у другій половині першого року життя. Виконувана робота у хлопчиків спричиняє більшу витрату енергії, ніж у дівчаток.

Визначення величини основного обміну має діагностичне значення. Підвищується основний обмін при надмірній функції щитовидної залози та деяких інших захворюваннях. При недостатності функції щитовидної залози, гіпофізу, статевих залоз основний обмін знижується.

Витрата енергії при м'язовій діяльності.Чим важча м'язова робота, тим більше енергії витрачає людина. У школярів підготовка до уроку, урок у школі вимагають енергії на 20–50 % вище за енергію основного обміну.

При ходьбі витрати енергії на 150-170% перевищують основний обмін. При бігу, підйомі сходами витрати енергії перевищують основний обмін у 3-4 рази.

Тренування організму значно скорочує витрату енергії на роботу. Це з зменшенням кількості м'язів, що у роботі, і навіть зі зміною дихання і кровообігу.

Люди різних професій витрати енергії різні. При розумовій праці енергетичні витрати нижчі, ніж за фізичної. У хлопчиків загальна добова витрата енергії більша, ніж у дівчаток.

В результаті освоєння даного розділу студент повинен: знати

• етапи обміну речовин та енергії: анаболізм та катаболізм;
• характеристику загального та основного обміну;
• специфічна динамічна дія їжі;
• способи оцінки енерговитрат організму;
• вікові особливості обміну речовин; вміти
• пояснювати значення обміну речовин організму людини;
• пов'язувати вікові особливості обміну речовин із витратою енергії у різні вікові періоди;

володіти

Знання про участь харчових речовин в обміні речовин.

Характеристика обміну речовин в організмі

Обмін речовин, або метаболізм(Від грец. metabole -перетворення - це сукупність хімічних і фізичних перетворень, що відбуваються в живому організмі і забезпечують його життєдіяльність у взаємозв'язку із зовнішнім середовищем. В обміні речовин та енергії виділяють два протилежні взаємопов'язані процеси: анаболізм, що лежить в основі асиміляції, та катаболізм, основу якого складає дисиміляція.

Анаболізм(Від грец. anabole -підйом) - сукупність процесів синтезу тканинних та клітинних структур, а також необхідних для життєдіяльності організму сполук. Анаболізм забезпечує зростання, розвиток та оновлення біологічних структур, накопичення енергетичного субстрату. Енергія накопичується у вигляді високоенергетичних фосфатних сполук (макроергів), таких як АТФ.

Катаболізм(Від грец. katabole -скидання вниз) - сукупність процесів розпаду тканинних та клітинних структур та розщеплення складних сполук для енергетичного та пластичного забезпечення процесів життєдіяльності. При катаболізмі вивільняється хімічна енергія, яка використовується організмом підтримки структури і функції клітини, і навіть забезпечення специфічної клітинної активності: скорочення м'язів, виділення секрету залоз тощо. Кінцеві продукти катаболізму – вода, вуглекислий газ, аміак, сечовина, сечова кислота та ін. – видаляються з організму.

Таким чином, катаболічні процеси постачають енергію та вихідні речовини для анаболізму. Анаболічні процеси необхідні для побудови та відновлення структур та клітин, формування тканин у процесі росту, для синтезу гормонів, ферментів та інших сполук, необхідних для життєдіяльності організму. Для реакцій катаболізму вони постачають макромолекули, що підлягають розщепленню. Процеси анаболізму та катаболізму взаємопов'язані та перебувають в організмі в стані динамічної рівноваги.Стан рівноважного чи нерівноважного співвідношення анаболізму та катаболізму залежить від віку, стану здоров'я, що виконується фізичним чи психічним навантаженням. У дітей переважання анаболічних процесів над катаболічними характеризує процеси росту та накопичення маси тканин. Найбільш інтенсивне збільшення маси тіла спостерігається у перші три місяці життя – 30 г/добу. До року вона знижується до 10 г/добу, наступні роки зниження продовжується. Енергетична вартість зростання також найбільша у перші три місяці і становить близько 140 ккал/добу або 36% енергетичної цінності їжі. Від трьох років до періоду статевого дозрівання вона знижується до 30 ккал/добу, та був знову зростає - до 110 ккал/сутки. Анаболічні процеси більш інтенсивні у дорослих у період одужання після хвороби. Переважна більшість катаболічних процесів характерна для людей старих або виснажених тяжкою тривалою хворобою. Як правило, це пов'язано з поступовим руйнуванням тканинних структур та виділенням енергії.

Суть обміну речовин полягає у надходженні в організм різних поживних речовин із зовнішнього середовища, засвоєнні та використанні їх як джерела енергії та матеріалу для побудови структур організму та виділення утворюються в процесі життєдіяльності продуктів обміну у зовнішнє середовище. У зв'язку з цим виділяють чотири основні складові функції обміну.

• вилучення енергії з довкілля у формі хімічної енергії органічних речовин;
• перетворення поживних речовин, що надходять з жебраків, на більш прості речовини, з яких утворюються макромолекули, що становлять компоненти клітин;
• збирання білків, нуклеїнових кислот та інших клітинних компонентів з цих речовин;
• синтез та руйнування молекул, необхідні виконання різних специфічних функцій організму.

Обмін речовин в організмі відбувається у кілька етапів. Перший етап -перетворення харчових речовин у травному тракті. Тут складні речовини жебраки розщеплюються до більш простих – глюкози, амінокислот та жирних кислот, здатних всмоктуватись у кров чи лімфу. При розщепленні поживних речовин у шлунково-кишковому тракті виділяється енергія, яка отримала назву первинної теплоти.Вона використовується організмом підтримки температурного гомеостазу.

Другий етапперетворення речовин проходить усередині клітин організму. Це так званий внутрішньоклітинний, або проміжний, обмін.Усередині клітини продукти першого етапу обміну – глюкоза, жирні кислоти, гліцерин, амінокислоти – окислюються та фосфорилюються. Ці процеси супроводжуються вивільненням енергії, більша частина якої запасається в макроергічних зв'язках АТФ. Продукти реакції забезпечують клітину будівельними блоками синтезу різноманітних молекулярних компонентів. Вирішальна роль у своїй належить численним ферментам. За їх участі всередині клітини здійснюються складні хімічні реакції окиснення та відновлення, фосфорилювання, переамінування та ін. загальних попередників чи загальних проміжних речовин. Загальний енергетичний запас клітини утворюється з допомогою реакції біологічного окислення.

Біологічне окислення буває аеробним та анаеробним. Аеробні(Від лат. аег -повітря) процеси вимагають наявності кисню, здійснюються в мітохондріях та супроводжуються накопиченням великої кількості енергії, що покриває основні енерговитрати організму. Анаеробніпроцеси протікають без участі кисню, переважно у цитоплазмі і супроводжуються накопиченням невеликої кількості енергії як АТФ, використовуваної задоволення обмежених короткочасних потреб клітини. Так, для м'язової тканини дорослої людини характерні аеробні процеси, тоді як в енергетичному обміні плода та дітей перших днів життя переважають анаеробні процеси.

При повному окисненні 1 М глюкози або амінокислот утворюється 25,5 М АТФ, а при повному окисненні жирів – 91,8 М АТФ. Енергія, запасена в АТФ, використовується організмом для здійснення корисної роботи і перетворюється на вторинну теплоту. Таким чином, енергія, що вивільняється при окисленні поживних речовин у клітині, зрештою, перетворюється на теплову енергію. В результаті аеробного окислення продукти поживних речовин перетворюються на С02 і Н20, нешкідливі для організму.

Однак у клітині може відбуватися і пряма сполука кисню з окислюваними речовинами без участі ферментів, що отримала назву вільнорадикального окислення. При цьому утворюються високотоксичні для організму вільні радикали та перекиси. Вони ушкоджують мембрани клітини та руйнують структурні білки. Попередженням такого виду окислення є вживання в їжу вітамінів Е, А, С та ін, а також мікроелементів (Se та ін), які перетворюють вільні радикали на стабільні молекули і попереджають утворення отруйних перекисів. Це забезпечує нормальний перебіг біологічного окислення у клітині.

Кінцевий етапобміну речовин - виділення продуктів розпаду із сечею та екскретами потових та сальних залоз.

Пластичний та енергетичний обміни виступають в організмі як єдине ціле, проте роль різних харчових речовин у їх здійсненні неоднакова. У дорослої людини продукти розщеплення жирів та вуглеводів в основному використовуються для забезпечення енергетичних процесів, а білків – для побудови та відновлення структур клітин. У дітей у зв'язку з інтенсивним зростанням та розвитком організму в пластичних процесах беруть участь вуглеводи. Біологічне окислення служить джерелом як багатих енергією фосфатів, а й вуглецевих сполук, використовуваних при біосинтезі амінокислот, вуглеводів, ліпідів та інших компонентів клітини. Цим пояснюється значно вища інтенсивність енергетичного обміну в дітей віком.

Вся енергія хімічних зв'язків поживних речовин, що надходять в організм, в результаті перетворюється на тепло (первинну і вторинну теплоту), тому за кількістю тепла, що утворився, можна судити про величину енергетичних витрат для здійснення життєдіяльності.

Для оцінки енерговитрат організму застосовуються методи прямої та непрямої калориметрії, за допомогою яких можна визначити кількість тепла, виділеного організмом людини. Пряма калориметріязаснована на вимірі кількості тепла, що організм виділяє в довкілля (наприклад, за годину або за добу). З цією метою людину поміщають у спеціальну камеру - калориметр(Рис. 12.1). Стінки калориметра омиває вода, за температурою нагрівання якої судять про кількість виділеної енергії. Пряма калориметрія забезпечує високу точність оцінки енерговитрат організму, але через громіздкість та складність цей спосіб використовується тільки для спеціальних цілей.

Для визначення енерговитрат людини частіше використовується більш простий та доступний метод непрямий калоримет-

Мал. 12.1.

Калориметр використовується для досліджень, які проводяться на людині. Сумарна енергія, що виділяється, складається з: 1) виникає тепла, що вимірюється по підвищенню температури води, що протікає в змійовику камери; 2) прихованої теплоти пароутворення, що вимірюється за кількістю водяної пари, що витягується з навколишнього повітря першим поглиначем Н 2 0; 3) роботи, спрямованої на об'єкти, що знаходяться поза камерою. Споживання 0 2 вимірюється за кількістю, яке доводиться додавати, щоб вміст його в камері залишалося постійним

рії -за даними газообміну. Враховуючи, що загальна кількість енергії, що виділяється організмом, є результатом розпаду білків, жирів і вуглеводів, а також знаючи кількість енергії, що виділяється при розпаді кожної з цих речовин (їх енергетичну цінність), і кількість речовин, що розпалися за певний проміжок часу, можна обчислити кількість енергії, що звільняється. Щоб встановити, які речовини зазнали в організмі окислення (білки, жири чи вуглеводи), обчислюють дихальний коефіцієнт(ДК), під яким розуміють відношення обсягу виділеної вуглекислоти до обсягу поглиненого кисню. Дихальний коефіцієнт виявляється різним при окисленні білків, жирів та вуглеводів. За наявності відомостей про обсяги поглиненого кисню та видихнутого вуглекислого газу метод непрямої калориметрії називається «повним газовим аналізом». Для виконання необхідна апаратура, що дозволяє визначити обсяг вуглекислого газу. У класичній біоенергетиці з цією метою використовують мішок Дугласа, газовий годинник, а також газоаналізатор Холдена, в якому існують поглиначі вуглекислого газу та кисню. Метод дозволяє оцінити відсоткове співвідношення 02 і С02 в досліджуваній пробі повітря. За даними вимірювань розраховується обсяг поглиненого кисню та видихнутого вуглекислого газу.

Розберемо сутність цього на прикладі окислення глюкози. Сумарна формула розпаду вуглеводів виражається рівнянням

Для жирів ПК дорівнює 0,7. При окисленні білкової та змішаної їжі величина ДК набуває проміжного значення: між 1 і 0,7.

Випробуваний бере в рот мундштук мішка Дугласа (рис. 12.2), його ніс закривають затискачем, і повітря, що видихається за певний проміжок часу, збирається в гумовий мішок.

Об'єм видихуваного повітря визначається за допомогою газового годинника. З мішка беруть пробу повітря та визначають у ній вміст кисню та вуглекислого газу. Вміст газів у повітрі, що вдихається, відомий. По різниці у відсотках обчислюють кількість спожитого кисню, виділеного вуглекислого газу та ДК:

Знаючи величину ДК, знаходять калоричний еквівалент кисню (КЕО2) (табл. 12.1), тобто. кількість тепла, що утворюється в організмі за споживання 1 л кисню.

Мал. 12.2.

Помноживши значення КЭ0 2 на кількість літрів спожитого 0 2 отримують величину обміну за той проміжок часу, протягом якого визначався газообмін.

Нею визначають добову величину обміну.

В даний час існують автоматичні газоаналізатори, дозволяють одночасно визначити обсяг споживаного 0 2 і обсяг видихнутого С0 2 . Однак більшість наявних медичних приладів дозволяє визначити лише обсяг поглиненого 0 2 тому у практиці широко використовується метод непрямої калориметрії, або неповний газовий аналіз У цьому випадку визначається лише обсяг поглиненого 0 2 тому розрахунок ДК неможливий. Умовно сприймають, що в організмі окислюються вуглеводи, білки, жири. Вважається, що ДК у разі дорівнює 0,85. Йому відповідає КЭ0 2 , рівний 4,862 ккал/л. Подальші розрахунки проводяться, як і за повного газового аналізу.

Таблиця 12.1

Значення ДК та КЕ0 2 при окисленні в організмі різних поживних речовин

Обміном речовинназивають складні комплекс різних взаємозалежних і взаємозумовлених процесів, що відбуваються в організмі з моменту надходження до нього цих речовин і до їх виділення. Обмін речовин є необхідною умовою життя. Він становить один із обов'язкових її проявів.

Для нормального функціонування організму необхідно надходження із зовнішнього середовища органічного харчового матеріалу, мінеральних солей, води та кисню. За період, що дорівнює середній тривалості життя людини, їм споживається 1,3 т жирів, 2,5 т білків, 12,5 т вуглеводів та 75 т води.

Основні етапи

Обмін речовин складається з процесів надходження речовин в організм, їх змін у травному тракті, всмоктування, перетворень усередині клітин та виведення продуктів їхнього розпаду. Процеси, пов'язані з перетворенням речовин усередині клітин, називають внутрішньоклітинним або проміжним обміном.

В результаті внутрішньоклітинного обміну речовин синтезуються гормони, ферменти і різні сполуки, що використовуються як структурний матеріал для побудови клітин і міжклітинної речовини, що забезпечує оновлення і зростання організму, що розвивається.

Процеси, у яких утворюється жива матерія, називають анаболізмомабо асиміляцією.

Інша сторона обміну речовин полягає в тому, що речовини, що утворюють живу структуру, розщеплюються. Цей процес руйнування живої матерії називають катаболізмомчи дисиміляцією. Процеси асиміляції та дисиміляції дуже тісно пов'язані між собою, хоч і протилежні за своїми кінцевими результатами. Так, відомо, що продукти розщеплення різних речовин сприяють посиленому їх синтезу.

Окислення продуктів розщеплення є джерелом енергії, яку постійно витрачає організм навіть у стані повного спокою. При цьому окиснення можуть піддаватися ті ж речовини, які використовуються і для синтезу більших молекул. Наприклад, у печінці з частини продуктів розщеплення вуглеводів синтезується глікоген, а енергію для цього синтезу дає інша частина, що включається в обмінні або метаболічні процеси. Процеси асиміляції та дисиміляції відбуваються за обов'язкової участі ферментів.

У різні вікові періоди характер обміну речовин змінюється. У період зростання та розвитку він характеризується найбільшою інтенсивністю, що забезпечує пластичні та структурні процеси. Потреба в білку під час зростання розрахунку одиницю маси тіла значно більше, ніж в дорослих.

Розмір основного обміну в дітей віком в 1,5-2 разу перевищує основний обмін дорослої людини. Відносна величина основного обміну (у кілокалоріях на 1 кг маси тіла) з віком зменшується: у дітей 2-3 років – 55, 6-7 років – 42, 10-11 років – 33, 12-13 років – 34, у дорослих – 24.

Дитячий та підлітковий періоди характеризуються відносно високою витратою енергії. Енерговитрати дорослої людини в середньому становлять 45 ккал на 1 кг маси тіла, у дітей віком 1-5 років - 80-100 ккал, у підлітків 13-16 років -50-65 ккал.

Підвищені основний обмін та енерговитрати у дітей та підлітків диктують необхідність особливого підходу до організації їх харчування.

Так, у шкільному та підлітковому віці, коли енерговитрати на різні види діяльності суттєво зростають, необхідно враховувати, що їх забезпечення у добовому раціоні має здійснюватися за рахунок білків (близько 14%), жирів (близько 31%) та вуглеводів (близько 55%). . Забезпечення пластичних процесів організму та енергетичних функцій найповніше здійснюється при збалансованому харчуванні.

живлення

Концепція збалансованого харчування полягає в визначенні абсолютної кількості кожного з харчових чинників та його співвідношення з урахуванням фізіологічних особливостей конкретного віку.

Розбалансованість основних компонентів харчування несприятливо позначається обмінних процесах, негативно впливаючи зростання. Особливо це проявляється при порушенні харчування співвідношення білкових і жирових компонентів.

Раціональне співвідношення білків та жирів у харчуванні дітей 1:1. Приблизний вміст биків, жирів та вуглеводів у їжі 1:1:3 для дітей молодшого віку та 1:1:4 -старшого віку. 270 Глава б

У період зростання та розвитку важлива пластична функція мінеральних елементів, що є складовою клітин і тканин організму, а також біокаталізаторами обмінних процесів. На особливу увагу заслуговує кальцій, що є структурним елементом кісткової тканини. Встановлено, що обмін та засвоєння кальцію в організмі залежать від вмісту фосфору та магнію. При надлишку цих елементів обмежується утворення засвоюваних форм кальцію, і виводиться з організму. Оптимальне для засвоєння організму співвідношення кальцію і фосфору в харчових продуктах для грудного віку 1,2:1, від 1 до 3 років - 1:1, старше 4 років - 1:1,2 або 1:1,5. Оптимальне співвідношення кальцію та магнію 1:0,7.

Харчування дітеймає низку відмінностей від харчування дорослих. У період дитинства, особливо у дітей раннього віку, потреба у харчових речовинах та енергії відносно вища, ніж у дорослих. Це пояснюється переважанням асиміляції над десиміляцією, пов'язаним із бурхливими темпами зростання та розвитку дитини. Наукове обґрунтування норм потреби дітей різних вікових груп у харчових речовинах та обґрунтування наборів продуктів, необхідних для покриття цих потреб, проведено на засадах розвитку дитячого організму. Величини фізіологічних потреб дітей різних вікових груп у харчових речовинах встановлені з урахуванням функціональних та анатомо-морфологічних особливостей, властивих кожній віковій групі. Рекомендовані норми потреби дітей у харчових речовинах розроблені таким чином, щоб по можливості уникнути як недостатності харчування дітей, так і введення в організм надлишкової кількості харчових речовин.

Відхилення від цих принципів негативно впливає на розвиток дітей. Ряд патологічних станівпов'язують із неправильним харчуванням дітей у ранньому віці. До них належать: порушення формування зубів, карієс, ризик виникнення діабету, гіпертензійного синдрому, ниркової патології, алергічних захворювань, ожиріння.

Їжа - єдине джерело, з яким дитина отримує необхідний пластичний матеріал та енергію. Адже дитячий організм відрізняється від дорослого саме тим, що в ньому бурхливо протікають процеси росту та розвитку.

Організм дітей та підлітків має низку інших суттєвих особливостей. Тканини організму дітей на 25% складаються з білків, жирів, вуглеводів, мінеральних солей та на 75% із води. Основний обмін у дітей протікає у 1,5-2 рази швидше, ніж у дорослої людини. В організмі дітей та підлітків, у зв'язку з їх зростанням та розвитком, процес асиміляції переважає над дисиміляцією. У зв'язку з посиленою м'язовою активністю вони підвищені загальні енергетичні витрати. Середня витрата енергії на добу (ккал) на 1 кг маси тіла дітей різного віку та дорослої людини становить.