Обмен веществ и энергии

Обмен веществ в теле человека слагается из двух противоположных процессов — ассимиляции и диссимиляции. Процесс ассимиляции состоит в восприятии организмом из внешней среды различных веществ, которые подвергаются в нем глубоким изменениям, превращаясь в вещества тела человека. Процесс диссимиляции, находящийся в тесном взаимодействии с ассимиляцией, заключается в более или менее быстром распаде веществ организма с выделением энергии. Они замещаются органическими соединениями, образующимися при ассимиляции. Возникшие при диссимиляции продукты распада выделяются во внешнюю среду.

В процессе обмена веществ осуществляется переход потенциальной энергии вводимых в организм химических соединений в тепловую, механическую и другие виды энергии, освобождаемой при их расщеплении. Обмен веществ и обмен энергии в теле человека — это два проявления единого процесса. Обмен веществ в теле человека постоянно поддерживается введением в его организм пищи, содержащей различные питательные вещества (белки, углеводы, жиры), минеральные соли, воду и витамины. За счет веществ пищи организм человека восполняет потери органических веществ своих тканей в результате происходящих в них процессов диссимиляции и получает необходимый строительный материал для своего роста и обновления старых клеток и тканей.

Одновременно питательные вещества пищи служат источником энергии, необходимой для жизнедеятельности человека.

Но большинство питательных веществ пищи используется его организмом не непосредственно, поскольку представляет собой сложные малорастворимые соединения. Усвоение их организмом человека становится возможным только после того, как они будут расщеплены на более простые и легкорастворимые вещества: белки — на различные аминокислоты, жиры — на глицерин и жирные кислоты, крахмал превратится в глюкозу.

Пища лучше усваивается организмом человека, если она размельчена и раздроблена. Процессы механической обработки пищи и химического расщепления ее питательных веществ именуются пищеварением. Они осуществляются в органах пищеварения.

Огромную роль в пищеварении играют различные ферменты. Ферменты — это особые химические вещества, которые служат специфическими катализаторами в живом организме. Акад. И. Павлов писал, что все химические процессы в теле направляются именно ферментами — возбудителями всех химических превращений. Ферменты активно участвуют в переваривании пищи, в превращении ее веществ в вещества клеток и тканей организма, в химических процессах, протекающих в тканях.

Белки пищи под воздействием ферментов желудочного и кишечных соков, а также сока поджелудочной железы расщепляются на составляющие их аминокислоты, которые всасываются через стенки тонких кишок, разносятся током по всему телу и проникают в клетки. Здесь на основе рибосом и под воздействием клеточных ферментов из молекул аминокислот строятся специфические белки данной клетки.

Углеводы пищи под воздействием пищеварительных соков расщепляются до глюкозы, которая всасывается через стенки кишок в кровь. Углеводы пищи — основной источник энергии в организме человека. В клетках тела они подвергаются распаду и окислению. Эти процессы осуществляются в основном в митохондриях клеток под влиянием их ферментов. При этом освобождается энергия. Попадая с током крови в печень, часть глюкозы отлагается в печени в виде нерастворимого в воде животного крахмала — гликогена. При уменьшении содержания в крови глюкозы гликоген снова превращается в растворимую глюкозу, переходящую в кровь.

В процессе пищеварения жиры пищи под воздействием ряда ферментов расщепляются на глицерин и различные жирные кислоты; жирные кислоты всасываются эпителиальными клетками ворсинок кишок, где вновь синтезируются в жиры, свойственные данному организму. Лимфой и кровью капельки вновь образовавшихся жиров разносятся по телу. Часть их откладывается в качестве энергетического резерва в жировых клетках под кожей и между внутренних органов, а часть служит источником энергообразования в клетках организма.

Для нормальной жизнедеятельности человека его организму необходимы различные минеральные соли, имеющиеся во всех органах и тканях его тела. Особенно много их в костях скелета, которым они придают твердость и прочность. Промежуточное вещество костной ткани в основном состоит из солей кальция. Соли кальция необходимы для свертывания крови. Некоторые из них участвуют в выносе из тканей организма двуокиси углерода. Минеральные соли, растворенные в жидкой внутренней среде организма, создают в ней постоянное осмотическое давление.

Минеральные соли поступают в организм человека с пищей. В органах пищеварения они не расщепляются, а всасываются стенками кишечника и разносятся током крови и лимфы по всему телу.
Большую роль в обмене веществ играет вода, составляющая около 2/3 массы тела человека. Ежедневно человек теряет много воды при мочеиспускании, выделении пота, дыхании (в виде пара). Чтобы компенсировать потери влаги тканями своего организма, он пьет воду и разные жидкости, ее содержащие; некоторое количество воды получается при расщеплении веществ пищи в органах пищеварения.

Наука доказала, что помимо белков, жиров, углеводов, минеральных солей и воды для нормальной жизнедеятельности человека необходимо присутствие в его пище витаминов. Даже очень малые количества витаминов сильно воздействуют на химические процессы, протекающие в теле человека, на функции его органов. Недостаток их вызывает глубокие нарушения обмена веществ — авитаминозы, которые могут повлечь за собой тяжелые заболевания и даже смерть. Описано большое число витаминов, каждый из которых оказывает на человека определенное специфическое воздействие. Лишь при достаточном количестве всех необходимых витаминов обмен веществ в теле человека проходит нормально и его жизнедеятельность не отклоняется от нормы.

Необходимые витамины человек получает с пищей или (по предписанию врачей) в виде различных препаратов. В растительной пище (особенно овощах и фруктах) витаминов больше, чем в пище животного происхождения.

Как было указано, в теле человека постоянно осуществляются сложные химические процессы, сопровождающиеся разнообразными превращениями энергии. В конечном итоге она принимает преимущественно тепловой характер. Тепловая энергия непрерывно отдается телом человека в окружающую среду. Расход энергии зависит от пола и возраста, характера и количества выполняемой работы, состояния здоровья и ряда других факторов. Съедаемая человеком пища при усвоении ее организмом должна содержать такое количество потенциальной энергии, которое могло бы компенсировать потерю им энергии. Запас энергии в пище выражается ее калорийностью, т. е. способностью давать при сжигании то или иное количество тепла, измеряемое джоулями (ккал). Так, 1 кг жиров при сжигании дает около 38 кДж, а 1 г углеводов — примерно 17 кДж. Взрослый человек должен ежедневно получать с пищей 12,5-21 МДж.

В процессе диссимиляции, осуществляющейся в тканях тела человека, образуются различные продукты распада его органических веществ — мочевины, солей некоторых кислот и др. Они выводятся из организма с мочой и потом.