9. Питание

62. Обмен веществ и энергии в организме

Ассимиляция и диссимиляция. Вещества, поступающие в клетку, подвергаются сложным изменениям, превращаясь в вещество самой клетки. Это усвоение веществ, уподобление их веществам клетки называется ассимиляцией. В процессе ассимиляции, т. е. в процессе образования клеточного вещества, клетки обогащаются не только веществом, но и заключающейся в нем скрытой энергией. Наряду с созданием клеточного вещества в организме постоянно происходит его частичное разрушение. Разрушение, распад органических веществ, входящих в состав живой клетки, называется диссимиляцией. В процессе диссимиляции освобождается потенциальная, скрытая (химическая) энергия, которая превращается в другие формы энергии. Так, в скелетной мышце потенциальная энергия превращается в механическую (мышца сокращается, поднимает груз) и тепловую (температура мышцы повышается). Существенную роль в диссимиляции живого вещества играют окислительные процессы, протекающие при участии кислорода. Эти процессы - один из источников освобождения потенциальной энергии. Помимо того, путем окисления обезвреживаются многие ядовитые продукты распада, которые всегда образуются в клетках тела. Ассимиляция и диссимиляция столь зависят друг от друга, что их можно рассматривать как две стороны одного и того же процесса - обмена веществ и превращения энергии в организме.

Поддержание постоянной температуры тела. В процессе обмена веществ непрерывно образуется тепло. Так же непрерывно организм отдает избыток тепла в окружающую среду. В результате температура тела остается без заметных изменений. Постоянная температура поддерживается регуляцией либо образования тепла, т. е. интенсивности химических процессов (химическая теплорегуляция), либо отдачи тепла в окружающую среду (физическая теплорегуляция).

В организме теплообразование повышается при усилении мышечной активности. Всем известно, что в холодную погоду можно согреться, энергично двигаясь или выполняя физическую работу. Повышение мышечного тонуса и непроизвольные сокращения скелетных мышц (мышечная дрожь) также увеличивают образование в организме тепла при низкой температуре воздуха. Известно, что нагретое тело может отдавать тепло путем его проведения, излучения и путем испарения жидкости с его поверхности. В организме отдача тепла в основном происходит через кожу. Когда ее сосуды суживаются и она становится холодной, теплоотдача снижается. При расширении сосудов, а также при усилении потоотделения теплоотдача, наоборот, увеличивается. Регулируется отдача тепла нервной системой.

Обмен белков, жиров и углеводов. Из всех веществ, входящих в состав живого вещества, белки наиболее сложны и наименее устойчивы. Именно их непрерывные химические изменения лежат в основе обмена веществ, а следовательно, и жизни. Продукты переваривания белков всасываются из кишечника в кровь в виде аминокислот. Это - материал, из которого клетки вновь образуют необходимые им белки.

Установлено, что белки, входящие в состав различных тканей и органов, неодинаковы. Они отличаются друг от друга по содержанию тех или иных аминокислот, последовательности, или порядку, их сочетания и по некоторым другим особенностям структуры. Специфичность белков может сохраниться лишь при условии, что синтез в точности воспроизводит их структуру. Именно так он и происходит в каждой клетке. Единственный его источник - аминокислоты и некоторые другие вещества, поступившие из крови. Клетка удерживает то, что должно быть использовано для синтеза, а остальное возвращается в кровь.

Белки не откладываются в запас. При избыточном поступлении из кишечника аминокислоты частично превращаются в углеводы и жиры, причем содержащийся в них азот выделяется из организма в составе мочевины и некоторых других веществ. Обратного превращения углевода и жиров в белки не происходит. Это объясняется тем, что белки содержат азот, которого нет в жирах и углеводах. Если бы человек питался только углеводами и жирами, совсем не получая белков, он не мог бы восстанавливать каждодневные потери живого вещества своего тела и должен был бы погибнуть.

Жиры пищи очень различны. Так, бараний жир отличается от коровьего или свиного; растительные жиры также неодинаковы. Всасываются жиры почти исключительно в виде продуктов их расщепления - глицерина и жирных кислот. В клетках кишечной ворсинки снова образуется жир, но такой, который свойствен человеку. Всосавшийся жир попадает в лимфу, а оттуда по лимфатическим сосудам достигает кровеносной системы. С кровью он разносится по всем органам. В клетках жиры вступают в соединение с белками. Кроме того, молекулы жира входят в состав некоторых веществ, играющих важную роль в обмене веществ. Избыток жиров откладывается про запас в клетках жировой ткани, например в подкожной клетчатке, а в незначительном количестве и в других клетках. При полном распаде и окислении жира образуются углекислота и вода.

Углеводы всасываются в кровь в виде простых сахаров, главным образом виноградного сахара, или глюкозы. Избыток сахара задерживается в печени, а также в мышцах, превращаясь в животный крахмал, или гликоген. Запасы гликогена в организме не превышают 500-600 г. По мере надобности, часть гликогена снова превращается в сахар, который опять поступает в кровь и идет на питание органов и тканей тела. Углеводы необходимы как для работы мышц, так и для деятельности нервной системы. Как и жиры, они расходуются всеми органами тела, в конечном счете окисляясь до углекислоты и воды.

Непосредственно под правой половиной диафрагмы, в верхней части брюшной полости, находится печень, принимающая участие во многих процессах обмена веществ. Это очень большой орган, вес которого у взрослого составляет примерно 1,5 кг (около 2% веса тела). У новорожденного ребенка печень особенно велика. Она занимает значительную часть брюшной полости и весит 130-140 г, или около 4% веса тела (рис. 84). Печень нередко называют центральной лабораторией нашего тела. И действительно, в этом органе происходит превращение аминокислот в углеводы, если человек питается преимущественно белковой пищей; здесь же углеводы могут превращаться в жиры. Вот почему в организме жиры откладываются даже в тех случаях, когда пища богата углеводами (крахмалом, сахаром) и бедна жирами.

Рис. 84. Печень новорожденного (А) и взрослого (Б): 1 - печень; 2 - кишки; 3 - диафрагма

Соединения меди, свинца, цинка, мышьяка и ряд других вредных для здоровья веществ вместе с пищей могут попасть в пищеварительный тракт, а оттуда в кровь. Известно, что кровь течет от кишечника сначала в печень, а потом уже к сердцу. Следовательно, вредные вещества, проникшие из кишечника в кровь, прежде всего попадают в центральную лабораторию тела. Печень либо обезвреживает их, либо переводит в нерастворимое состояние, а затем выделяет с желчью. Попадая в кишечный канал снова, но уже в нерастворимом состоянии, они удаляются с испражнениями. Таким образом, печень - один из барьеров между внешней и внутренней средой организма.

В печени происходит обезвреживание ядовитых продуктов обмена. Так, ядовитый аммиак, образующийся при распаде белков, превращается в печени в безвредную мочевину, которая поступает в кровь, а затем выделяется с мочой.

Обмен веществ в детском возрасте. У новорожденного процессы обмена белков, жиров и углеводов обладают некоторыми специфическими особенностями. Если у взрослого человека 85-90% азота выделяется из организма в составе мочевины, то у новорожденного азот мочевины обычно не превышает ¹/₂ или ¹/₃ общего азота мочи. И наоборот, азот аммиака мочевой кислоты и аминокислот в моче новорожденного содержится в несколько большем количестве, чем в моче взрослого человека, что связано с относительно слабым развитием некоторых функций печени.

Жир новорожденного имеет более высокую точку плавления. Такой же жир образуется и в первое время после рождения. Лишь постепенно состав жира становится таким же, как у взрослого человека.

Характерная особенность углеводного обмена в первые месяцы жизни ребенка - недостаточность окислительных процессов. В связи с этим в крови и моче содержится значительно больше, чем у взрослых, продуктов неполного окисления углеводов. По мере усиления двигательной активности окислительные процессы становятся все более интенсивными.

Все эти особенности обмена характерны для 1-го года жизни ребенка и лишь отчасти для 2-го и 3-го.

Регуляция процессов обмена еще долгие годы отличается от той, какая наблюдается у взрослого человека. В функциональном отношении нервная система ребенка характеризуется отсутствием устойчивости. Резкие изменения возбудимости нервных клеток обусловливают значительные колебания интенсивности обмена веществ и его большую зависимость от воздействия различных факторов внешней среды. Неустойчивость процессов обмена выражена тем сильнее, чем моложе ребенок; в слабой степени ее можно обнаружить даже в подростковом возрасте. Неустойчивость проявляется в меньшем постоянстве состава и свойств крови. Так, у грудных детей количество сахара в 100 мл крови может колебаться в течение суток от 30 до 120 мг; столь же значительны изменения физико-химических свойств крови, содержания воды в тканях и проч.

Обмен воды и солей. Путем испарения через кожу и легкие, а также с мочой и калом человек ежедневно теряет не менее 2 л воды вместе с содержащимися в ней минеральными веществами - натрием, калием, кальцием, фосфором, железом и многими другими. Некоторые минеральные вещества содержатся в организме в ничтожном количестве. Однако их отсутствие в пище приводит к тяжелым нарушениям обмена веществ. Так, например, кобальт, никель, цинк и ряд других элементов входят в состав некоторых ферментов, необходимых для внутриклеточного обмена веществ. Элементы, содержание которых в организме ничтожно, получили названия микроэлементов.

Для поддержания жизнедеятельности клеток эти потери должны полностью восстанавливаться. Необходимые для организма минеральные вещества и воду человек получает в различных пищевых продуктах, чаще всего в виде солей. Не хватает одного лишь хлористого натрия, особенно при потреблении растительной пищи.

Детский организм нуждается в большем количестве минеральных веществ. В связи с интенсивным ростом и окостенением скелета очень велика потребность в кальции и фосфоре. При недостаточном их введении в организм нарушается развитие скелета, портятся зубы. Велика потребность и в железе, необходимом для образования эритроцитов. Появление у маленьких детей судорог может зависеть от недостатка в организме магния. Все это надо учитывать при организации питания не только детей, но и женщин в период беременности и кормления грудью.