Реферат
«Обмін речовин і енергії. Вітаміни »
Обмін речовин є головним, характерною властивістю живого організму. Сутність його полягає у постійному обміні речовинами між організмом і зовнішнім середовищем.
Тваринні організми потребують постійного притоку кисню, складних органічних сполук: білків, жирів і вуглеводів, а також мінеральних солей, вітамінів і води. В організмі безперервно відбуваються утворення, руйнування і оновлення клітинних структур і міжклітинної речовини. Відновлення, синтез (творення), засвоєння речовин клітинами, перетворення у собі подібне називається процесом асиміляції. Одночасно з ним відбувається процес дисиміляції - розщеплення, розпад речовин, що входять до складу клітин. При цьому утворюються кінцеві продукти розпаду СО 2, Н 2 О і NH 3 (аміак), які видаляються з організму. Сукупність всіх хімічних перетворень в організмі, тобто процесів асиміляції і дисиміляції, називають обміном речовин.
I. Обмін енергії
Для життєдіяльності організму необхідна енергія. Вона звільняється в процесі дисиміляції складних органічних сполук: білків, жирів і вуглеводів, потенціальна енергія яких при цьому переходить у кінетичні види енергії, в основному в теплову, механічну і частково в електричну. Розщеплення йде шляхом приєднання кисню - окислення. При окисленні 1 г жиру в організмі виділяється 9,3 Ккал тепла, 1 г вуглеводів - 4,1 ккал, 1 г білка - 4,1 ккал. Та кількість тепла, яке виділяється при окисленні в організмі 1 г речовини, називається теплотою згорання. Частина звільняється енергії використовується для синтетичних процесів - відновлення зношуються і побудови нових клітин і тканин, частина споживається в процесі функціонування органів і тканин: скорочення м'язів, проведення нервових імпульсів, синтезу ферментів і гормонів та ін Велика частина хімічної енергії переходить в тепло, яке йде на підтримку постійної температури тіла.
Основний обмін. Обмін енергії людини, або так званий загальний обмін, складається з основного обміну і робочої надбавки. Якщо людина знаходиться в стані можливого повного м'язового спокою: лежачи з розслабленою мускулатурою, натще (через 14 годин після останнього прийому їжі), при температурі комфорту (18-22 ° С), то витрата енергії складає приблизно 1700 ккал на добу і називається основним обміном . В умовах основного обміну енергія витрачається на підтримку життєдіяльності організму, роботу внутрішніх органів (серце, дихальний апарат та ін), а також на підтримку температури тіла. Основний обмін характеризує інтенсивність процесів окислення, властивих даному організму. Величина його залежить від статі, віку, маси тіла і росту. У жінок основний обмін на 5-10% нижче, ніж у чоловіків того ж маси і росту. У дітей він вище, ніж у дорослих. До старості основний обмін знижується.
Основний обмін порушується при захворюванні ендокринних залоз. При гіперфункції щитовидної залози (базедова хвороба) він може підвищуватися до 150%, при цьому людина багато їсть, але нестримно худне; при недостатності гіпофіза основний обмін знижується - настає гіпофізарно ожиріння. На основний обмін впливають також статеві гормони; після видалення статевих залоз (наприклад, у кабанів) посилюється відкладення жиру.
У клініці для визначення основного обміну користуються простим і швидким способом Крога. Так як звільнення енергії відбувається при окисленні киснем білків, жирів і вуглеводів, то кількість утворився тепла пропорційно обсягу поглиненого кисню. У дослідах встановлено, що при споживанні 1 л О 2 в організмі тварин і людини звільняється 4,8 ккал тепла. Ця кількість тепла є теплотворний коефіцієнтом О 2. Якщо визначити обсяг спожитого випробуваним О 2, то, помноживши його на 4,8 (теплотворний коефіцієнт О 2), можна розрахувати витрати енергії за 1 хв, за 1 год і за добу.
Робоча прибавка. Підвищення енергетичного обміну понад основного обміну називають робочою надбавкою. Чинниками, що підвищують витрату енергії, є прийом їжі, низька або висока (вище 30 ° С) зовнішня темпера туру і м'язова робота.
Прийом їжі збільшує витрату енергії в спокої в середньому до 2200 ккал (білки до 30%, вуглеводи і жири на 4-15%). Ця здатність їжі підвищувати енерговитрати називається специфічно динамічною дією їжі. Механізм його досі незрозумілий, проте його не можна пояснити тільки роботою травного тракту.
При зниженні навколишньої температури зростає тепловіддача тіла і відповідно збільшується вироблення тепла, необхідного для збереження сталості температури тіла. Якщо навколишня температура вище 30 ° С, енергія витрачається на охолодження тіла (потовиділення, посилення шкірного кровообігу). М'язова робота значно збільшує витрату енергії.
Розумова праця не супроводжується великою витратою енергії. Якщо спокійно лежачу людину змусити вирішувати в умі важкі математичні завдання, то витрата енергії зросте всього на кілька відсотків. Таким чином, загальна витрата енергії залежить від професії людини і характеру його відпочинку (заняття спортом, туризмом). Люди розумової праці витрачають близько 3000 ккал на добу, а виконують важку м'язову роботу (вантажники, трачі) - понад 4000 ккал. При спортивних змаганнях (велогонки, плавання) витрата енергії може досягати 7000 ккал.
II. Обмін речовин
Для визначення потреби людини в поживних речовинах вивчають його обмін речовин. Це має велике значення, тому що частина населення (в армії, дитячих установах, санаторіях, будинках відпочинку, лікарнях) перебуває на державному забезпеченні і повинна отримувати всі необхідні продукти, щоб бути здоровою, мати високу працездатність, високу опірність до інфекцій та постійно змінюваних умов зовнішнього середовища.
Для вивчення обміну речовин необхідно знати, скільки білків, жирів і вуглеводів надійшло в організм і скільки їм витрачається, тобто треба підвести баланс надходження і витрат речовин. Прихід поживних речовин визначають хімічним аналізом їжі. Якщо із загальної маси (у грамах) прийнятих з їжею білків, жирів і вуглеводів відняти масу незасвоєних речовин, виведених з калом, то різниця покаже справжній прихід речовин. Витрата речовин у людини чи тварин визначають в камері Шатернікова. Метод дозволяє визначити за добу об'єм споживаного О 2, виділених СО 2 і N 2 (з сечею). За цими даними можна розрахувати витрати білків, жирів і вуглеводів.
Баланс може бути позитивним, негативним або знаходитися в стані рівноваги. У період зростання баланс обміну речовин завжди буває позитивним, оскільки збільшується маса тіла. Негативний баланс спостерігається під час тривалої хвороби і голодування, іноді в старості. В цей час організм розщеплює речовин більше, ніж отримує з їжею. У більшості дорослих людей досягається дивовижне рівновагу між споживанням і витратою речовин і енергії. Воно може зберігатися протягом багатьох років, і маса тіла залишається постійною.
Обмін білків. Білки - це складні високомолекулярні сполуки, що містять на відміну від жирів і вуглеводів азот. Вони складаються з 20 різних амінокислот, що не володіють видовою специфічністю. З всмоктались в кишечнику амінокислот будуються специфічні для кожного індивідуума білки.
Амінокислоти поділяються на замінні і незамінні. Замінні амінокислоти (глікокол, аланін, цистеїн та ін) можуть синтезуватися в організмі. Десять незамінних амінокислот (аргінін, лейцин, лізин, триптофан тощо) не синтезуються в організмі і обов'язково повинні поступати з їжею. Найбільш повноцінними за амінокислотним складом продуктами є білки яйця, молока, м'яса. Білки рослинного походження біологічно менш повноцінні, тому що в них або мало деяких незамінних амінокислот, або вони відсутні. У розпорядженні організму повинні бути всі амінокислоти в певному співвідношенні і кількості, інакше білок не може бути синтезований.
Білки є основним пластичним матеріалом, тобто основною частиною клітини. Наприклад, у скелетних м'язах міститься 20% білка. Білки входять до складу ферментів, що каталізують (прискорюють) всі хімічні реакції в організмі. Вони беруть участь у забезпеченні більшості функцій організму. Так, гемоглобін переносить О 2 і СО 2, фібриноген обумовлює згортання крові, нуклеопротеїди забезпечують передачу спадкових ознак. Велике значення білків у водному обміні. Ф. Енгельс визначав життя як форму існування білкових тіл, существеннейшей рисою якої є обмін речовин.
У цитоплазмі клітин безперервно відбуваються руйнування і заміна білків. Всього за добу в людини, яка не бере їжі, руйнується приблизно 23 г білка і виділяється при цьому 3,7 г азоту (100 г білка містять в середньому 16 г азоту). У людини, що одержує з їжею білок, виділяється азоту значно більше, причому чим більше вводиться білка, тим більше його руйнується. Це пояснюється тим, що на відміну від жирів і вуглеводів білок не може відкладатися в запас. Для характеристики білкового обміну та розрахунку потреб організму в білку зазвичай користуються визначенням азотистого балансу, для чого необхідно знати кількість надходження білка і кількість розщепленого в організмі, тобто встановити і зіставити прихід і витрата білка.
Білок надходить з їжею, а незасвоєного його частина виводиться з калом. Отже, якщо від кількості білка в їжі відняти білок, що міститься в калі, то різниця складе прихід білка.
Кількість білка, який розпався в організмі, визначають за вмістом азоту в сечі. Відомо, що в 6,25 г білка міститься 1 г азоту. Множачи кількість азоту в сечі на 6,25, розраховують витрата білка. Нормальним вважається такий стан білкового обміну, коли різниця між кількістю азоту, прийнятим з їжею і виведеним з калом, дорівнює вмісту азоту в сечі, тобто коли кількість засвоєного білка відповідає масі білка, який розпався в організмі. Такий стан називається азотистим рівновагою. Воно встановлюється в тому випадку, якщо в їжі міститься не менше 60-70 г білка. Це мінімальна кількість білка, або азотистий мінімум, проте воно не забезпечує високої працездатності і повного здоров'я. Для цього необхідно приблизно 100 г білка на добу - це білковий оптимум. Потреба в білках значно більше у зростаючого організму, при вагітності, а також після важкої хвороби. Потреба в білках залежить також від професії і кліматичних умов.
Для дорослого потреба в білку становить 1,5 г на 1 кг маси тіла, для дитини грудного віку - 3,0-3,5 г, для дитини 10 років -2,5 м.
Центральна нервова система регулює білковий обмін, впливаючи на утворення і виділення в кров гормонів. На білковий обмін впливають соматотропний гормон, що секретується передньою часткою гіпофіза, гормон щитовидної залози тироксин і глюкокортикоїди коркової речовини надниркових залоз.
Обмін вуглеводів. Вуглеводи поділяються на прості і складні. З їжею надходять головним чином складні вуглеводи: полісахариди - крохмаль, глікоген і дисахариди - молочний, буряковий, тростинний і інші цукри. При їх розщепленні в травному тракті утворюються прості моносахариди: глюкоза, фруктоза і галактоза, що мають формулу С 6 Н 12 О 6, які всмоктуються з кишечника в кров.
В організм вуглеводи поступають головним чином з рослинною їжею (хліб, крупи, овочі, фрукти). При надмірному харчуванні вуглеводи перетворюються на жири і відкладаються в необмежених кількостях в жирових депо: підшкірній клітковині, сальнику і ін
У крові вуглеводи містяться у вигляді глюкози (4,44 - 6,66 ммоль / л, або 80-120 мг%); в печінці і м'язах - у вигляді невеликих запасів глікогену. Стан, коли рівень цукру в крові стає нижче 4,44 ммоль / л, називають гіпоглікемією, вище 6,66 ммоль / л - гіперглікемією. При гіпоглікемії порушується функціональний стан нервових клітин і з'являються слабкість, відчуття голоду, знижується працездатність. Якщо гіпоглікемія триває тривалий час, то людина втрачає свідомість і може настати смерть. У випадку, якщо людина візьме одномоментне 150-200 г легкозасвоюваних вуглеводів (цукор, цукерки), виникає так звана аліментарна (харчова) гіперглікемія, яка супроводжується глюкозурією - появою цукру в сечі; надлишок цукру виводиться нирками.
Всмоктатися в кишечнику моносахариди з током крові через ворітну вену потрапляють в печінку. Тут частина їх перетворюється у глікоген і відкладається про запас. Крім печінки, глікоген відкладається у скелетних м'язах. Всього в запасі організму є близько 350 г глікогену. Якщо в крові, наприклад, під час роботи або голодування знижується рівень цукру, у відповідь відбувається розщеплення глікогену в печінці і надходження їх у кров. Процес утворення і відкладення глікогену регулюється гормоном підшлункової залози інсуліном. Процес розщеплення глікогену відбувається під впливом другого гормону підшлункової залози - глюкагону.
При захворюванні підшлункової залози освіта глікогену зменшується, скорочується і засвоєння глюкози клітинами організму, в результаті чого значно підвищується рівень цукру в крові і велика кількість його виводиться із сечею. Таке захворювання називається діабет, його лікують введенням інсуліну.
Вміст цукру в крові, а також запаси глікогену регулюються центральною нервовою системою. Вперше це було відкрито французьким ученим Клодом Бернаром. Він зробив кролику укол в дно IV шлуночка (довгастий мозок) і виявив після цього підвищення рівня цукру в крові і поява його в сечі. Таким чином вперше була показана наявність в довгастому мозку нервових центрів, що регулюють життєво важливу константу крові - рівень цукру. В даний час такого роду центри виявлено також у під бугорной області (у проміжному мозку). Вищі центри знаходяться в корі півкуль великого мозку.
Нервові впливу від центрів вуглеводного обміну проводяться до органів з вегетативної нервової системи. Зокрема, імпульси, що йдуть від центрів по симпатичних нервах, безпосередньо посилюють розщеплення глікогену в печінці і м'язах, а також виділення гормону мозкової речовини надниркових залоз - адреналіну. Адреналін сприяє перетворенню глікогену в глюкозу і підсилює окислювальні процеси в клітинах. У регуляції вуглеводного обміну беруть участь також гормони кори надниркових залоз, передньої долі гіпофіза, а також щитовидної залози.
Обмін жирів (Ліпідів). Під ліпідами розуміють складні органічні речовини, до яких відносяться нейтральні жири, які складаються з гліцерину і жирних кислот, і близькі до них за фізико-хімічними властивостями липоиди (Ліцетин, холестерин). До складу ліпоїдів, крім жирних кислот, входять багатоатомні спирти, фосфати і азотисті сполуки.
Жир в організмі відіграє пластичну і енергетичну роль. Як пластичний матеріал він входить до складу оболонки і цитоплазми клітин. Частина жирів накопичується в клітинах жирової тканини як запасний жир, кількість якого складає 10-30% від маси тіла, а при порушеннях обміну речовин може досягати величезних величин.
Жир в організмі використовується і як енергетичний матеріал. При окисленні 1 г жиру виділяється 9,3 ккал тепла, тобто в 2,2 рази більше, ніж при окисленні 1 г вуглеводів або білка.
Обмін ліпідів тісно пов'язаний з обміном білків і вуглеводів. Наприклад, при надмірному надходженні білків і вуглеводів в організм вони можуть перетворюватися на жири. В умовах голодування з жирів утворюються вуглеводи, які використовуються як енергетичний матеріал.
У регуляції жирового обміну істотну роль грають центральна нервова система, а також багато залози внутрішньої секреції (статеві і щитовидна залози, гіпофіз, надниркові залози).
Водний і мінеральний обмін. Тіло людини на 2 / з складається з води. Вона є неодмінною складовою частиною кожної клітини, мається на міжклітинної рідини, становить рідку основу крові і лімфи. У невеликій кількості вода утворюється при окисленні поживних речовин. Особливо багато води виділяється при окисленні жирів-118 г при окисленні 100 г жиру. Проте в основному вона поступає ззовні у вигляді пиття і в складі їжі. З організму вода виділяється головним чином з сечею (1,5 л), почасти з повітрям, що видихається (500 мл), а також випаровується з поверхні шкіри (500 мл). Постійне надходження води в організм життєво необхідно: вона оновлює склад рідких середовищ організму. Якщо тварина живиться лише сухою їжею і не отримує води, то воно через кілька діб гине.
«Обмін речовин і енергії. Вітаміни »
Обмін речовин є головним, характерною властивістю живого організму. Сутність його полягає у постійному обміні речовинами між організмом і зовнішнім середовищем.
Тваринні організми потребують постійного притоку кисню, складних органічних сполук: білків, жирів і вуглеводів, а також мінеральних солей, вітамінів і води. В організмі безперервно відбуваються утворення, руйнування і оновлення клітинних структур і міжклітинної речовини. Відновлення, синтез (творення), засвоєння речовин клітинами, перетворення у собі подібне називається процесом асиміляції. Одночасно з ним відбувається процес дисиміляції - розщеплення, розпад речовин, що входять до складу клітин. При цьому утворюються кінцеві продукти розпаду СО 2, Н 2 О і NH 3 (аміак), які видаляються з організму. Сукупність всіх хімічних перетворень в організмі, тобто процесів асиміляції і дисиміляції, називають обміном речовин.
I. Обмін енергії
Для життєдіяльності організму необхідна енергія. Вона звільняється в процесі дисиміляції складних органічних сполук: білків, жирів і вуглеводів, потенціальна енергія яких при цьому переходить у кінетичні види енергії, в основному в теплову, механічну і частково в електричну. Розщеплення йде шляхом приєднання кисню - окислення. При окисленні 1 г жиру в організмі виділяється 9,3 Ккал тепла, 1 г вуглеводів - 4,1 ккал, 1 г білка - 4,1 ккал. Та кількість тепла, яке виділяється при окисленні в організмі 1 г речовини, називається теплотою згорання. Частина звільняється енергії використовується для синтетичних процесів - відновлення зношуються і побудови нових клітин і тканин, частина споживається в процесі функціонування органів і тканин: скорочення м'язів, проведення нервових імпульсів, синтезу ферментів і гормонів та ін Велика частина хімічної енергії переходить в тепло, яке йде на підтримку постійної температури тіла.
Основний обмін. Обмін енергії людини, або так званий загальний обмін, складається з основного обміну і робочої надбавки. Якщо людина знаходиться в стані можливого повного м'язового спокою: лежачи з розслабленою мускулатурою, натще (через 14 годин після останнього прийому їжі), при температурі комфорту (18-22 ° С), то витрата енергії складає приблизно 1700 ккал на добу і називається основним обміном . В умовах основного обміну енергія витрачається на підтримку життєдіяльності організму, роботу внутрішніх органів (серце, дихальний апарат та ін), а також на підтримку температури тіла. Основний обмін характеризує інтенсивність процесів окислення, властивих даному організму. Величина його залежить від статі, віку, маси тіла і росту. У жінок основний обмін на 5-10% нижче, ніж у чоловіків того ж маси і росту. У дітей він вище, ніж у дорослих. До старості основний обмін знижується.
Основний обмін порушується при захворюванні ендокринних залоз. При гіперфункції щитовидної залози (базедова хвороба) він може підвищуватися до 150%, при цьому людина багато їсть, але нестримно худне; при недостатності гіпофіза основний обмін знижується - настає гіпофізарно ожиріння. На основний обмін впливають також статеві гормони; після видалення статевих залоз (наприклад, у кабанів) посилюється відкладення жиру.
У клініці для визначення основного обміну користуються простим і швидким способом Крога. Так як звільнення енергії відбувається при окисленні киснем білків, жирів і вуглеводів, то кількість утворився тепла пропорційно обсягу поглиненого кисню. У дослідах встановлено, що при споживанні 1 л О 2 в організмі тварин і людини звільняється 4,8 ккал тепла. Ця кількість тепла є теплотворний коефіцієнтом О 2. Якщо визначити обсяг спожитого випробуваним О 2, то, помноживши його на 4,8 (теплотворний коефіцієнт О 2), можна розрахувати витрати енергії за 1 хв, за 1 год і за добу.
Робоча прибавка. Підвищення енергетичного обміну понад основного обміну називають робочою надбавкою. Чинниками, що підвищують витрату енергії, є прийом їжі, низька або висока (вище 30 ° С) зовнішня темпера туру і м'язова робота.
Прийом їжі збільшує витрату енергії в спокої в середньому до 2200 ккал (білки до 30%, вуглеводи і жири на 4-15%). Ця здатність їжі підвищувати енерговитрати називається специфічно динамічною дією їжі. Механізм його досі незрозумілий, проте його не можна пояснити тільки роботою травного тракту.
При зниженні навколишньої температури зростає тепловіддача тіла і відповідно збільшується вироблення тепла, необхідного для збереження сталості температури тіла. Якщо навколишня температура вище 30 ° С, енергія витрачається на охолодження тіла (потовиділення, посилення шкірного кровообігу). М'язова робота значно збільшує витрату енергії.
Розумова праця не супроводжується великою витратою енергії. Якщо спокійно лежачу людину змусити вирішувати в умі важкі математичні завдання, то витрата енергії зросте всього на кілька відсотків. Таким чином, загальна витрата енергії залежить від професії людини і характеру його відпочинку (заняття спортом, туризмом). Люди розумової праці витрачають близько 3000 ккал на добу, а виконують важку м'язову роботу (вантажники, трачі) - понад 4000 ккал. При спортивних змаганнях (велогонки, плавання) витрата енергії може досягати 7000 ккал.
II. Обмін речовин
Для визначення потреби людини в поживних речовинах вивчають його обмін речовин. Це має велике значення, тому що частина населення (в армії, дитячих установах, санаторіях, будинках відпочинку, лікарнях) перебуває на державному забезпеченні і повинна отримувати всі необхідні продукти, щоб бути здоровою, мати високу працездатність, високу опірність до інфекцій та постійно змінюваних умов зовнішнього середовища.
Для вивчення обміну речовин необхідно знати, скільки білків, жирів і вуглеводів надійшло в організм і скільки їм витрачається, тобто треба підвести баланс надходження і витрат речовин. Прихід поживних речовин визначають хімічним аналізом їжі. Якщо із загальної маси (у грамах) прийнятих з їжею білків, жирів і вуглеводів відняти масу незасвоєних речовин, виведених з калом, то різниця покаже справжній прихід речовин. Витрата речовин у людини чи тварин визначають в камері Шатернікова. Метод дозволяє визначити за добу об'єм споживаного О 2, виділених СО 2 і N 2 (з сечею). За цими даними можна розрахувати витрати білків, жирів і вуглеводів.
Баланс може бути позитивним, негативним або знаходитися в стані рівноваги. У період зростання баланс обміну речовин завжди буває позитивним, оскільки збільшується маса тіла. Негативний баланс спостерігається під час тривалої хвороби і голодування, іноді в старості. В цей час організм розщеплює речовин більше, ніж отримує з їжею. У більшості дорослих людей досягається дивовижне рівновагу між споживанням і витратою речовин і енергії. Воно може зберігатися протягом багатьох років, і маса тіла залишається постійною.
Обмін білків. Білки - це складні високомолекулярні сполуки, що містять на відміну від жирів і вуглеводів азот. Вони складаються з 20 різних амінокислот, що не володіють видовою специфічністю. З всмоктались в кишечнику амінокислот будуються специфічні для кожного індивідуума білки.
Амінокислоти поділяються на замінні і незамінні. Замінні амінокислоти (глікокол, аланін, цистеїн та ін) можуть синтезуватися в організмі. Десять незамінних амінокислот (аргінін, лейцин, лізин, триптофан тощо) не синтезуються в організмі і обов'язково повинні поступати з їжею. Найбільш повноцінними за амінокислотним складом продуктами є білки яйця, молока, м'яса. Білки рослинного походження біологічно менш повноцінні, тому що в них або мало деяких незамінних амінокислот, або вони відсутні. У розпорядженні організму повинні бути всі амінокислоти в певному співвідношенні і кількості, інакше білок не може бути синтезований.
Білки є основним пластичним матеріалом, тобто основною частиною клітини. Наприклад, у скелетних м'язах міститься 20% білка. Білки входять до складу ферментів, що каталізують (прискорюють) всі хімічні реакції в організмі. Вони беруть участь у забезпеченні більшості функцій організму. Так, гемоглобін переносить О 2 і СО 2, фібриноген обумовлює згортання крові, нуклеопротеїди забезпечують передачу спадкових ознак. Велике значення білків у водному обміні. Ф. Енгельс визначав життя як форму існування білкових тіл, существеннейшей рисою якої є обмін речовин.
У цитоплазмі клітин безперервно відбуваються руйнування і заміна білків. Всього за добу в людини, яка не бере їжі, руйнується приблизно 23 г білка і виділяється при цьому 3,7 г азоту (100 г білка містять в середньому 16 г азоту). У людини, що одержує з їжею білок, виділяється азоту значно більше, причому чим більше вводиться білка, тим більше його руйнується. Це пояснюється тим, що на відміну від жирів і вуглеводів білок не може відкладатися в запас. Для характеристики білкового обміну та розрахунку потреб організму в білку зазвичай користуються визначенням азотистого балансу, для чого необхідно знати кількість надходження білка і кількість розщепленого в організмі, тобто встановити і зіставити прихід і витрата білка.
Білок надходить з їжею, а незасвоєного його частина виводиться з калом. Отже, якщо від кількості білка в їжі відняти білок, що міститься в калі, то різниця складе прихід білка.
Кількість білка, який розпався в організмі, визначають за вмістом азоту в сечі. Відомо, що в 6,25 г білка міститься 1 г азоту. Множачи кількість азоту в сечі на 6,25, розраховують витрата білка. Нормальним вважається такий стан білкового обміну, коли різниця між кількістю азоту, прийнятим з їжею і виведеним з калом, дорівнює вмісту азоту в сечі, тобто коли кількість засвоєного білка відповідає масі білка, який розпався в організмі. Такий стан називається азотистим рівновагою. Воно встановлюється в тому випадку, якщо в їжі міститься не менше 60-70 г білка. Це мінімальна кількість білка, або азотистий мінімум, проте воно не забезпечує високої працездатності і повного здоров'я. Для цього необхідно приблизно 100 г білка на добу - це білковий оптимум. Потреба в білках значно більше у зростаючого організму, при вагітності, а також після важкої хвороби. Потреба в білках залежить також від професії і кліматичних умов.
Для дорослого потреба в білку становить 1,5 г на 1 кг маси тіла, для дитини грудного віку - 3,0-3,5 г, для дитини 10 років -2,5 м.
Центральна нервова система регулює білковий обмін, впливаючи на утворення і виділення в кров гормонів. На білковий обмін впливають соматотропний гормон, що секретується передньою часткою гіпофіза, гормон щитовидної залози тироксин і глюкокортикоїди коркової речовини надниркових залоз.
Обмін вуглеводів. Вуглеводи поділяються на прості і складні. З їжею надходять головним чином складні вуглеводи: полісахариди - крохмаль, глікоген і дисахариди - молочний, буряковий, тростинний і інші цукри. При їх розщепленні в травному тракті утворюються прості моносахариди: глюкоза, фруктоза і галактоза, що мають формулу С 6 Н 12 О 6, які всмоктуються з кишечника в кров.
В організм вуглеводи поступають головним чином з рослинною їжею (хліб, крупи, овочі, фрукти). При надмірному харчуванні вуглеводи перетворюються на жири і відкладаються в необмежених кількостях в жирових депо: підшкірній клітковині, сальнику і ін
У крові вуглеводи містяться у вигляді глюкози (4,44 - 6,66 ммоль / л, або 80-120 мг%); в печінці і м'язах - у вигляді невеликих запасів глікогену. Стан, коли рівень цукру в крові стає нижче 4,44 ммоль / л, називають гіпоглікемією, вище 6,66 ммоль / л - гіперглікемією. При гіпоглікемії порушується функціональний стан нервових клітин і з'являються слабкість, відчуття голоду, знижується працездатність. Якщо гіпоглікемія триває тривалий час, то людина втрачає свідомість і може настати смерть. У випадку, якщо людина візьме одномоментне 150-200 г легкозасвоюваних вуглеводів (цукор, цукерки), виникає так звана аліментарна (харчова) гіперглікемія, яка супроводжується глюкозурією - появою цукру в сечі; надлишок цукру виводиться нирками.
Всмоктатися в кишечнику моносахариди з током крові через ворітну вену потрапляють в печінку. Тут частина їх перетворюється у глікоген і відкладається про запас. Крім печінки, глікоген відкладається у скелетних м'язах. Всього в запасі організму є близько 350 г глікогену. Якщо в крові, наприклад, під час роботи або голодування знижується рівень цукру, у відповідь відбувається розщеплення глікогену в печінці і надходження їх у кров. Процес утворення і відкладення глікогену регулюється гормоном підшлункової залози інсуліном. Процес розщеплення глікогену відбувається під впливом другого гормону підшлункової залози - глюкагону.
При захворюванні підшлункової залози освіта глікогену зменшується, скорочується і засвоєння глюкози клітинами організму, в результаті чого значно підвищується рівень цукру в крові і велика кількість його виводиться із сечею. Таке захворювання називається діабет, його лікують введенням інсуліну.
Вміст цукру в крові, а також запаси глікогену регулюються центральною нервовою системою. Вперше це було відкрито французьким ученим Клодом Бернаром. Він зробив кролику укол в дно IV шлуночка (довгастий мозок) і виявив після цього підвищення рівня цукру в крові і поява його в сечі. Таким чином вперше була показана наявність в довгастому мозку нервових центрів, що регулюють життєво важливу константу крові - рівень цукру. В даний час такого роду центри виявлено також у під бугорной області (у проміжному мозку). Вищі центри знаходяться в корі півкуль великого мозку.
Нервові впливу від центрів вуглеводного обміну проводяться до органів з вегетативної нервової системи. Зокрема, імпульси, що йдуть від центрів по симпатичних нервах, безпосередньо посилюють розщеплення глікогену в печінці і м'язах, а також виділення гормону мозкової речовини надниркових залоз - адреналіну. Адреналін сприяє перетворенню глікогену в глюкозу і підсилює окислювальні процеси в клітинах. У регуляції вуглеводного обміну беруть участь також гормони кори надниркових залоз, передньої долі гіпофіза, а також щитовидної залози.
Обмін жирів (Ліпідів). Під ліпідами розуміють складні органічні речовини, до яких відносяться нейтральні жири, які складаються з гліцерину і жирних кислот, і близькі до них за фізико-хімічними властивостями липоиди (Ліцетин, холестерин). До складу ліпоїдів, крім жирних кислот, входять багатоатомні спирти, фосфати і азотисті сполуки.
Жир в організмі відіграє пластичну і енергетичну роль. Як пластичний матеріал він входить до складу оболонки і цитоплазми клітин. Частина жирів накопичується в клітинах жирової тканини як запасний жир, кількість якого складає 10-30% від маси тіла, а при порушеннях обміну речовин може досягати величезних величин.
Жир в організмі використовується і як енергетичний матеріал. При окисленні 1 г жиру виділяється 9,3 ккал тепла, тобто в 2,2 рази більше, ніж при окисленні 1 г вуглеводів або білка.
Обмін ліпідів тісно пов'язаний з обміном білків і вуглеводів. Наприклад, при надмірному надходженні білків і вуглеводів в організм вони можуть перетворюватися на жири. В умовах голодування з жирів утворюються вуглеводи, які використовуються як енергетичний матеріал.
У регуляції жирового обміну істотну роль грають центральна нервова система, а також багато залози внутрішньої секреції (статеві і щитовидна залози, гіпофіз, надниркові залози).
Водний і мінеральний обмін. Тіло людини на 2 / з складається з води. Вона є неодмінною складовою частиною кожної клітини, мається на міжклітинної рідини, становить рідку основу крові і лімфи. У невеликій кількості вода утворюється при окисленні поживних речовин. Особливо багато води виділяється при окисленні жирів-118 г при окисленні 100 г жиру. Проте в основному вона поступає ззовні у вигляді пиття і в складі їжі. З організму вода виділяється головним чином з сечею (1,5 л), почасти з повітрям, що видихається (500 мл), а також випаровується з поверхні шкіри (500 мл). Постійне надходження води в організм життєво необхідно: вона оновлює склад рідких середовищ організму. Якщо тварина живиться лише сухою їжею і не отримує води, то воно через кілька діб гине.
Тривале голодування можливо тільки за умови надходження в організм достатньої кількості води і мінеральних солей. В організмі підтримується постійний рівень води, так як вода є розчинником багатьох речовин, що перебувають в організмі, і в ній протікають всі фізико-хімічні реакції. Вода відіграє важливу роль в транспорті речовин.
Мінеральні речовини надходять в організм з харчовими продуктами і водою. Потреба організму в різних мінеральних солях неоднакова. Наприклад, у добу потрібно до 10 г кухонної солі (хлорид натрію), 1 г калію, 0,3 г магнію, 1,5 г фосфору, 0,8 г кальцію, 0,012 г заліза, 0,001 г міді, 0,0003 г марганцю і 0,00003 г йоду. У різних тканинах і органах солі розподілені неоднаково. Солей натрію більше в плазмі і міжклітинної рідини; солей калію в клітинах міститься більше, ніж у рідких середовищах організму. Велика кількість кальцію і фосфору мається на кістках; мідь і залізо - в гемоглобіні, йод входить до складу гормону щитовидної залози. Мінеральні речовини постійно виводяться з організму з сечею і екскрементами, тому вони повинні щодоби надходити в організм у кількості, що дорівнює виведеному.
Якщо в харчовому раціоні відсутні мінеральні солі, то це призводить до смерті швидше, ніж повне голодування. Особливо велика потреба в кухонної солі обумовлена тим, що розчин її грає головну роль у створенні і підтримці осмотичного тиску. У крові та інших рідинах організму міститься близько 1% солей, серед яких приблизно 0,9% припадає на кухонну сіль. Солі є складовими компонентами травних соків, які, як відомо, виділяються у великих кількостях. Іони натрію, кальцію, калію, хлору грають роль у процесах збудження і гальмування, м'язового скорочення, згортання крові.
Організм ощадливо витрачає солі. Так, майже всі солі, що виділяються в складі соків в травний тракт, всмоктуються назад у кров. Велику роль в регуляції вмісту кухонної солі відіграють нирки. Добова потреба у кухонної солі визначається її витратою. При виконанні важкої фізичної роботи, особливо при високій температурі навколишнього середовища, наприклад, у гарячих цехах, з потом втрачається значна кількість солей. Для заповнення втрат рекомендується пити підсолену воду.
Ті елементи, потреба в яких дуже мала, називають мікроелементами. До них відносяться кобальт, що входить до складу вітаміну В 12; цинк, що міститься в ферменту карбоангідрази; фтор, що попереджає руйнування зубів, та ін
Харчовий раціон. Раціональне харчування повинно повністю покривати потреби людини в енергії та пластичних речовинах та сприяти збереженню здоров'я, високої працездатності, а дітям забезпечувати правильні ріст і розвиток.
У добовий харчовий раціон людини, не займається фізичною працею (студенти, лікарі, службовці), повинно входити 91 г білка, 103 г жиру та 378 г вуглеводів. У сумі це становить 2800 ккал. Крім того, з їжею повинні поступати мінеральні солі, вітаміни і вода. При різноманітному змішаному харчуванні, що містить продукти тваринного (м'ясо, вершкове масло, молоко) і рослинного (овочі, фрукти, олія) походження, не доводиться спеціально піклуватися про доставку вітамінів та неорганічних солей. Всі вони містяться в їжі в необхідних кількостях. Виняток становить кухонна сіль, якої потрібно додавати біля 5 г на добу.
При фізичній роботі зростає потреба в енергії і пластичних речовинах, тому треба збільшувати вміст у дієті не тільки жирів і вуглеводів, але і білків.
Для складання і розрахунку харчових раціонів користуються спеціальними таблицями, в яких вказані склад харчових продуктів та їх енергетична цінність (калорійність). Рекомендується близько 50% білків і жирів приймати у вигляді продуктів тваринного походження, при збільшенні енергетичної цінності їжі зберігати співвідношення білків, жирів і вуглеводів 1:1:4. Це забезпечує найкращу засвоюваність речовин. Одноманітне харчування, що містить велику кількість білків (понад 200 г) або жирів (більше 150 г), недоцільно, оскільки порушує процеси травлення і обміну речовин. Якщо необхідно знизити масу тіла, треба обмежити кількість вуглеводів. При важкій м'язовій роботі руйнується багато білків, тому потрібно збільшувати їх норму.
III. Терморегуляція
У живому організмі завдяки безперервному обміну речовин постійно утворюється тепло. Одночасно з поверхні тіла відбувається постійна віддача тепла в навколишнє середовище. Отже, температура тіла Повинна залежати від співвідношення двох процесів - теплоутворення і тепловіддачі.
Тварини в залежності від здатності регулювати температуру тіла поділяються на теплокровних і холоднокровних. Більшість тварин належать до холоднокровним. Теплокровними є тільки птахи та ссавці. У теплокровних температура тіла зберігається сталою незалежно від коливань температури навколишнього середовища. Температура тіла холоднокровних непостійна. Вона підвищується при збільшенні температури зовнішнього середовища і знижується при її зниженні. Проте зважаючи на безперервно йде обміну речовин температура тіла холоднокровних тварин на десяті долі градуса вище навколишнього, а при інтенсивній м'язовій діяльності, наприклад у пітона, може значно перевищувати її. При падінні температури навколишнього середовища у холоднокровних тварин знижується інтенсивність всіх функцій: серце скорочується рідше, м'язи - повільніше, знижується обмін речовин. Комахи, жаби, змії, крокодили спочатку стають малорухомими, а потім їх рухова активність повністю припиняється.
Теплокровні тварини здатні зберігати сталість температури тіла, а отже, і сталість швидкості течії всіх фізіологічних процесів. Так, білий ведмідь зберігає температуру тіла + 41 ° С при морозі -50 ° С, тобто при різниці температури понад 90 ° С.
В організмі тепло утворюється головним чином у м'язах, що становлять близько 35% від маси тіла. При роботі м'язів теплоутворення зростає в багато разів. З внутрішніх органів найбільш інтенсивно тепло утворюється в печінці, яку називають за різноманіття і складність протікають в ній хімічних процесів хімічною лабораторією організму.
Віддача тепла організмом відбувається через шкіру, легені і незначно з сечею і фекаліями.
Нагріта кров, притікає до шкіри від м'язів і внутрішніх органів, приносить тепло, а відтікає від шкіри охолоджена. Через шкіру тепло віддається по-різному: 1) шляхом проведення - нагріваються повітря, вода або навколишні предмети, що стикаються з тілом, 2) шляхом випромінювання - нагріте тіло випромінює тепло (у вигляді інфрачервоних променів), 3) шляхом випаровування - з поверхні шкіри випаровуються вода і піт; випаровування 1 мл води супроводжується втратою 0,58 ккал тепла. У легенях відбуваються нагрівання повітря, що видихається і випаровування води з поверхні альвеол.
Регуляція сталості температури тіла здійснюється нервовим і гуморальним шляхом. У шкірі є холодові і теплові рецептори - терморецептори, вловлюють зміни навколишньої температури. У гіпоталамусі (під бугорной область мозку) знаходяться терморецептори, що сприймають температуру крові. Збудження від рецепторів по доцентровим нервах передається в центральну нервову систему до теплового центру в проміжному мозку, а звідти по еферентних нервах - до різних органів, змінюючи процеси тепловіддачі і теплоутворення. Так, при зниженні температури зовнішнього середовища відбувається збудження холодових рецепторів. Нервові імпульси від рецепторів проводяться до теплового центру, а від нього по рухових нервах - до м'язів. У м'язах підвищується тонус або виникає «м'язове тремтіння», що значно підвищує обмін речовин і теплопродукція. Одночасно з цим відбувається звуження шкірних кровоносних судин, обумовлює зменшення тепловіддачі.
При підвищенні навколишньої температури відзначаються зниження обміну речовин і розширення кровоносних судин шкіри, що сприяє тепловіддачі. Якщо цього недостатньо, то відбуваються потовиділення і випаровування води з поверхні шкіри. В умовах жаркого клімату або роботи в гарячих цехах, коли Теплопроведение і тепловипромінювання відсутні, головним засобом охолодження тіла є випаровування поту. Людина може на добу втрачати з потом до 9-15 л води, а так як випаровування 1 мл води забирає 0,58 ккал, то людина при цьому віддає 5000 - 9000 ккал тепла. В умовах вологого клімату, коли піт стікає струмками, не випаровуючись, можливо перегрівання тіла - тепловий удар. У ванні при температурі води 45 ° С людина померла б через кілька хвилин, так як у нього виявилися б вимкненими всі шляхи тепловіддачі: проведення, випромінювання та випаровування. При плаванні відбувається дуже велика тепловіддача завдяки високій теплопровідності води, тому у плавців відзначається дуже велика витрата енергії.
При зміні температури зовнішнього середовища рефлекторно змінюється робота залоз внутрішньої секреції: щитовидної і підшлункової залоз, надниркових залоз. Їх гормони посилюють окисні процеси. Гіпофіз гальмує секрецію гормону щитовидної залози, знижує обмін речовин і температуру тіла.
Температура тіла людини, звичайно вимірювана в пахвовій западині, у середньому становить 36,6 ° С (від 36 до 37 ° С), у дітей грудного віку температуру вимірюють у прямій кишці, там вона трохи вища (36,5-37,5 ° С).
Температура різних областей шкіри непостійна і неоднакова. Вона залежить від багатьох факторів: кровопостачання, температури навколишнього повітря, його вологості і руху, захищеності одягом. У людини строго постійної зберігається тільки температура мозку і внутрішніх органів.
Температура кінцівок нижче і мінлива, тому для фізкультурників важлива розминка, що підвищує температуру і збудливість м'язів і поліпшує перебіг фізіологічних процесів.
Протягом доби температура тіла коливається в межах 1 ° С, що обумовлено змінами інтенсивності обміну речовин. Найнижча температура тіла в 2-4 год ночі, найвища - в 16-19 ч.
Будь-яке підвищення температури вище нормальної викликає почастішання серцебиття, підвищення артеріального тиску і збудливості центральної нервової системи. При температурі вище 40 ° С настає розлад свідомості - маячня, а вище 43 ° С - смерть. Зниження температури мозку на 2-3 ° С призводить до втрати свідомості.
Під час великих хірургічних операцій зі штучним кровообігом спеціально створюють умови зниженої температури - гіпотермії (28-30 ° С), щоб знизити окислювальні процеси і тим самим запобігти можливості кисневого голодування мозку, яке веде до незворотних порушень його функцій.
Загартовування. Процеси терморегуляції встановлюються до 2 1 / 2 -3 років. Тренування (вправи) терморегулярних процесів - судинних реакцій і обмінних процесів - шляхом повторних регулярних термічних подразнень (купання, душ, холодне обтирання) підвищує опірність до простудних захворювань, зміцнює здоров'я.
IV. Вітаміни
У 1880 р. російський учений М. І. Лунін виявив, що миші гинуть, якщо їх годувати штучною харчової сумішшю з очищених продуктів. Якщо до раціону додавати 1 мл молока, то вони залишаються здоровими. Таким чином встановили, що для повноцінності харчового раціону, що містить основні поживні речовини і мінеральні солі, необхідні якісь додаткові фактори. Їх назвали вітамінами (від лат. Vita - життя).
В даний час більшість вітамінів виділено в чистому вигляді або синтезовано, що дозволяє застосовувати їх як лікарські препарати. Вітаміни діляться на дві групи: водорозчинні (вітаміни групи В, С, РР, Р) і жиророзчинні (вітаміни A, D, К, Е).
Загальні дані. Вітаміни синтезуються в основному рослинами. Тварини, харчуючись рослинною їжею, накопичують вітаміни у своїх органах і тканинах. Джерелом вітамінів для людини служить як рослинна, так і тваринна їжа. Вітаміни групи В та вітаміни К і Н синтезуються бактеріальною флорою кишечнику, тому при лікуванні антибіотиками і сульфаніламідними препаратами, що вбивають кишкову флору, необхідно одночасно призначати вітаміни.
Вітаміни не постачають енергію і не стають постійною складовою частиною організму. Більшість вітамінів входить до складу ферментів або є коферментом, тобто активаторами ферментів, і беруть участь у ферментативних реакціях, тому вони життєво необхідні. Потреба організму в них обчислюється міліграмами, але при недостатності вітамінів виникають серйозні порушення обміну речовин. Вітаміни в достатній кількості особливо необхідні молодому, для росту організму, а потреба в них дорослої людини залежить від багатьох факторів. Наприклад, вона зростає при значних м'язових напругах, при роботі в умовах високої і низької температури, підвищеного або зниженого барометричного тиску, при вагітності.
Вітаміни руйнуються при тривалому зберіганні харчових продуктів і при нагріванні. Щоб уникнути втрат рекомендують короткочасну варіння їжі з обмеженням доступу кисню (під кришкою). Не рекомендується користуватися мідної і алюмінієвої посудом, так як метали прискорюють окислення і руйнування вітамінів.
При тривалій відсутності в їжі якогось вітаміну виникає захворювання, зване авітамінозом. Якщо надходження вітаміну нижче денної потреби, то розвивається стан гіповітамінозу. Авітаміноз має характерні симптоми і швидко зникає після прийому відповідного вітаміну або багатих ним харчових продуктів.
Водорозчинні вітаміни. Вітамін С (аскорбінова кислота) не синтезується в організмі людини, він поступає головним чином з рослинною їжею. Особливо багато його в ягодах шипшини, чорній смородині, лимонах.
При відсутності вітаміну С у їжі виникає цинга, симптомами якої є загальна слабкість, стомлюваність, знижена опірність інфекціям, розлади серцевої діяльності. Відзначається велика крихкість капілярів, що призводить до крововиливів під шкіру і в суглоби; порушується розвиток кісток та зубів. У дорослої спостерігається кровоточивість ясен, розхитуються і випадають зуби. Дорослій людині необхідно одержувати в день 50-100 мг аскорбіной кислоти.
Вітамін В (тіамін) входить до складу ферментів, які беруть участь у вуглеводному, жировому та білковому обміні. При нестачі вітаміну В [сповільнюється розщеплення ацетилхоліну, який відіграє роль медіатора у передачі збудження в синапсах. Симптомами гіповітамінозу є швидка втомлюваність, втрата апетиту, судоми. При важких формах хвороби починається дегенерація нервів, що супроводжується болями і яка веде до атрофії м'язів і, як наслідок, до паралічів; різко розбудовується діяльність серцево-судинної системи та шлунково-кишкового тракту. Це захворювання називається бері-бері. Вперше воно було виявлено при годівлі курей і голубів полірованим рисом. Як з'ясувалося, вітамін B міститься в шкірці рису, яку при його обробці видаляють.
Багато вітаміну В, міститься в пивних дріжджах, печінці, свинині, горіхах, цілих зернах хлібних злаків, у жовтку яйця. Надалі було виявлено, що в цих продуктах міститься ще близько 10 самостійних вітамінів групи В: В 2, В 3, В 6, В 12 і ін Кожен з цих вітамінів має специфічний властивістю. Добова потреба людини у вітаміні В становить 14-24 мг.
Вітамін В 2 (рибофлавін) міститься у всіх клітинах організму та каталізує окисно-відновні процеси. При його недостатності порушується обмін речовин, виникають ураження шкіри, рогівки очей, тріщини в кутах рота. Недостатність рибофлавіну в експерименті проявляється у зупинці росту тварини, випаданні шерсті, розвитку катаракт, запаленні очей. Добова потреба людини у вітаміні В 2 дорівнює 2-3 мг.
Рибофлавін широко розповсюджений у природі. Його багато в печінці, нирках, дріжджах та інших тварин та рослинних продуктах.
Вітамін В 3 (РР) (нікотинова кислота) антіпеллагріческій, входить до складу ферментних систем, що каталізують окислювально-відновні процеси. Особливо багато його в дріжджах, свіжих овочах, м'ясі. При недостатності вітаміну РР розвивається пелагра - захворювання, при якому зазначаються характерний дерматит (запалення шкіри), понос та порушення психіки. Добова потреба становить 14-15 мг.
Вітамін В 6 (піридоксин) бере участь в обміні Аминокислот. При його недоліку спостерігаються втрата апетиту, нудота, слабкість, запальні ураження шкіри та нервів. Добова потреба у вітаміні 1,5 - 3,0 мг. Особливо багаті піридоксином рисові висівки, боби, дріжджі, нирки, печінка, м'ясо.
Вітамін В 12 (ціанокобаламін)-антианемічний вітамін, впливає на функцію кровотворення, застосовується для лікування недокрів'я. У великій кількості міститься у печінці рогатої худоби і курчат. Для всмоктування його з кишечника необхідний гастромукопротеид (внутрішній фактор Касла), який знаходиться в шлунковому слизу. Без нього вітамін В 12 не всмоктується та розвивається злоякісна анемія. Добова потреба -2 мкг.
Вітамін В с (фолієва кислота) впливає на синтез нуклеїнових кислот і амінокислот; знаходиться в хромосомах і служить важливим чинником розмноження клітин. Стимулює і регулює кровотворення. Добова потреба у вітаміні -400 мг. Багаті цим вітаміном салат, капуста, шпинат, томати, морква, пшениця, жито, печінка, нирки, м'ясо, яйця.
Вітамін Р (група речовин флавонідів, в тому числі рутин) зменшує проникність і ламкість капілярів, посилює дію вітаміну С і сприяє його накопиченню в організмі. При Р-авітамінозі виникають загальна слабкість, болі в ногах, крововиливи. Добова потреба - близько 50 мг. Найбільш багаті вітаміном Р лимони, гречана крупа, чорна смородина, чорноплідна горобина, плоди шипшини.
Жиророзчинні вітаміни. Вітамін А (ретинол) міститься в продуктах тваринного походження. Особливо багаті ним риб'ячий жир і печінка тріски та палтуса. У рослинах знаходиться провітамін А - каротин, який в організмі тварин перетворюється у вітамін А. Добова потреба в ньому людини 1,0-1,5 мг. Потреба у вітаміні підвищується при інфекційних захворюваннях, посилених напруженнях зору (шофери, снайпери та ін.)
Найбільш характерними симптомами А-авітамінозу є інтенсивне ороговіння, посилене злущування епітелію шкіри, очей, травного тракту і дихальних шляхів. Розвивається сухість очей - ксерофтальмія. Прогресуюче захворювання призводить до некротичного розпаду рогівки - кератомаляції.
Крім того, виникає так звана куряча сліпота; людина бачить вдень і не бачить у сутінках, при слабкому світлі. Захворювання обумовлене порушенням синтезу зорового пурпуру, до складу якого входить вітамін А. Зоровий пурпур міститься у рецепторах сітківки ока - паличках, він необхідний для сутінкового зору.
Вітамін D (кальциферол - D 2, антирахітичний) міститься в коров'ячому маслі, жовтку яєць; особливо багатий ним риб'ячий жир. Добова потреба у вітаміні дорослої людини 0,025 мг, дитини 0,07 мг. Характерними симптомами D-авітамінозу - рахіту - є порушення обміну кальцію і фосфору в організмі. У хворих розм'якшуються кістки і під впливом важкості тіла викривлюються, крім того, у дітей непропорційно велика голова. Значно запізнюється поява перших зубів; м'язи стають млявими.
У рослинах та шкірі людини є особлива речовина - ергостерин, яке під впливом ультрафіолетових променів перетворюється у вітамін D. Прийом великих доз вітаміну D призводить до важкого захворювання, яке характеризується відкладенням великої кількості кальцію в органах і тканинах (м'язах, нирках). Тому вітамін D слід приймати суворо за призначенням лікаря.
Вітамін К (філлохинон) інакше називають антігеморрагіческім (геморагія - кровотеча). При К-авітамінозі порушується згортання крові в результаті зниження вироблення в печінці протромбіну, спостерігаються крововиливи. Для всмоктування вітаміну необхідна жовч. Джерелом вітаміну К є зелене листя шпинату, салату, капусти, кропиви; багато його у томатах, ягодах горобини. З тваринних продуктів вітамін міститься в печінці. Добова потреба в цьому вітаміні дорівнює 1-2 мг.
Вітамін Е (токоферол) грає важливу роль в забезпечення функції розмноження. При його відсутності порушуються розвиток і рухливість сперміїв, спостерігається розсмоктування ембріонів. У руховій системі відбувається дегенерація м'язів, розвиваються м'язова слабкість, контрактури та кісткова атрофія. Вітамін Е міститься у великій кількості в салаті, петрушці, рослинному маслі, вівсяної борошні, кукурудзі. Добова потреба в ньому становить 10-12 мг.
Мінеральні речовини надходять в організм з харчовими продуктами і водою. Потреба організму в різних мінеральних солях неоднакова. Наприклад, у добу потрібно до 10 г кухонної солі (хлорид натрію), 1 г калію, 0,3 г магнію, 1,5 г фосфору, 0,8 г кальцію, 0,012 г заліза, 0,001 г міді, 0,0003 г марганцю і 0,00003 г йоду. У різних тканинах і органах солі розподілені неоднаково. Солей натрію більше в плазмі і міжклітинної рідини; солей калію в клітинах міститься більше, ніж у рідких середовищах організму. Велика кількість кальцію і фосфору мається на кістках; мідь і залізо - в гемоглобіні, йод входить до складу гормону щитовидної залози. Мінеральні речовини постійно виводяться з організму з сечею і екскрементами, тому вони повинні щодоби надходити в організм у кількості, що дорівнює виведеному.
Якщо в харчовому раціоні відсутні мінеральні солі, то це призводить до смерті швидше, ніж повне голодування. Особливо велика потреба в кухонної солі обумовлена тим, що розчин її грає головну роль у створенні і підтримці осмотичного тиску. У крові та інших рідинах організму міститься близько 1% солей, серед яких приблизно 0,9% припадає на кухонну сіль. Солі є складовими компонентами травних соків, які, як відомо, виділяються у великих кількостях. Іони натрію, кальцію, калію, хлору грають роль у процесах збудження і гальмування, м'язового скорочення, згортання крові.
Організм ощадливо витрачає солі. Так, майже всі солі, що виділяються в складі соків в травний тракт, всмоктуються назад у кров. Велику роль в регуляції вмісту кухонної солі відіграють нирки. Добова потреба у кухонної солі визначається її витратою. При виконанні важкої фізичної роботи, особливо при високій температурі навколишнього середовища, наприклад, у гарячих цехах, з потом втрачається значна кількість солей. Для заповнення втрат рекомендується пити підсолену воду.
Ті елементи, потреба в яких дуже мала, називають мікроелементами. До них відносяться кобальт, що входить до складу вітаміну В 12; цинк, що міститься в ферменту карбоангідрази; фтор, що попереджає руйнування зубів, та ін
Харчовий раціон. Раціональне харчування повинно повністю покривати потреби людини в енергії та пластичних речовинах та сприяти збереженню здоров'я, високої працездатності, а дітям забезпечувати правильні ріст і розвиток.
У добовий харчовий раціон людини, не займається фізичною працею (студенти, лікарі, службовці), повинно входити 91 г білка, 103 г жиру та 378 г вуглеводів. У сумі це становить 2800 ккал. Крім того, з їжею повинні поступати мінеральні солі, вітаміни і вода. При різноманітному змішаному харчуванні, що містить продукти тваринного (м'ясо, вершкове масло, молоко) і рослинного (овочі, фрукти, олія) походження, не доводиться спеціально піклуватися про доставку вітамінів та неорганічних солей. Всі вони містяться в їжі в необхідних кількостях. Виняток становить кухонна сіль, якої потрібно додавати біля 5 г на добу.
При фізичній роботі зростає потреба в енергії і пластичних речовинах, тому треба збільшувати вміст у дієті не тільки жирів і вуглеводів, але і білків.
Для складання і розрахунку харчових раціонів користуються спеціальними таблицями, в яких вказані склад харчових продуктів та їх енергетична цінність (калорійність). Рекомендується близько 50% білків і жирів приймати у вигляді продуктів тваринного походження, при збільшенні енергетичної цінності їжі зберігати співвідношення білків, жирів і вуглеводів 1:1:4. Це забезпечує найкращу засвоюваність речовин. Одноманітне харчування, що містить велику кількість білків (понад 200 г) або жирів (більше 150 г), недоцільно, оскільки порушує процеси травлення і обміну речовин. Якщо необхідно знизити масу тіла, треба обмежити кількість вуглеводів. При важкій м'язовій роботі руйнується багато білків, тому потрібно збільшувати їх норму.
III. Терморегуляція
У живому організмі завдяки безперервному обміну речовин постійно утворюється тепло. Одночасно з поверхні тіла відбувається постійна віддача тепла в навколишнє середовище. Отже, температура тіла Повинна залежати від співвідношення двох процесів - теплоутворення і тепловіддачі.
Тварини в залежності від здатності регулювати температуру тіла поділяються на теплокровних і холоднокровних. Більшість тварин належать до холоднокровним. Теплокровними є тільки птахи та ссавці. У теплокровних температура тіла зберігається сталою незалежно від коливань температури навколишнього середовища. Температура тіла холоднокровних непостійна. Вона підвищується при збільшенні температури зовнішнього середовища і знижується при її зниженні. Проте зважаючи на безперервно йде обміну речовин температура тіла холоднокровних тварин на десяті долі градуса вище навколишнього, а при інтенсивній м'язовій діяльності, наприклад у пітона, може значно перевищувати її. При падінні температури навколишнього середовища у холоднокровних тварин знижується інтенсивність всіх функцій: серце скорочується рідше, м'язи - повільніше, знижується обмін речовин. Комахи, жаби, змії, крокодили спочатку стають малорухомими, а потім їх рухова активність повністю припиняється.
Теплокровні тварини здатні зберігати сталість температури тіла, а отже, і сталість швидкості течії всіх фізіологічних процесів. Так, білий ведмідь зберігає температуру тіла + 41 ° С при морозі -50 ° С, тобто при різниці температури понад 90 ° С.
В організмі тепло утворюється головним чином у м'язах, що становлять близько 35% від маси тіла. При роботі м'язів теплоутворення зростає в багато разів. З внутрішніх органів найбільш інтенсивно тепло утворюється в печінці, яку називають за різноманіття і складність протікають в ній хімічних процесів хімічною лабораторією організму.
Віддача тепла організмом відбувається через шкіру, легені і незначно з сечею і фекаліями.
Нагріта кров, притікає до шкіри від м'язів і внутрішніх органів, приносить тепло, а відтікає від шкіри охолоджена. Через шкіру тепло віддається по-різному: 1) шляхом проведення - нагріваються повітря, вода або навколишні предмети, що стикаються з тілом, 2) шляхом випромінювання - нагріте тіло випромінює тепло (у вигляді інфрачервоних променів), 3) шляхом випаровування - з поверхні шкіри випаровуються вода і піт; випаровування 1 мл води супроводжується втратою 0,58 ккал тепла. У легенях відбуваються нагрівання повітря, що видихається і випаровування води з поверхні альвеол.
Регуляція сталості температури тіла здійснюється нервовим і гуморальним шляхом. У шкірі є холодові і теплові рецептори - терморецептори, вловлюють зміни навколишньої температури. У гіпоталамусі (під бугорной область мозку) знаходяться терморецептори, що сприймають температуру крові. Збудження від рецепторів по доцентровим нервах передається в центральну нервову систему до теплового центру в проміжному мозку, а звідти по еферентних нервах - до різних органів, змінюючи процеси тепловіддачі і теплоутворення. Так, при зниженні температури зовнішнього середовища відбувається збудження холодових рецепторів. Нервові імпульси від рецепторів проводяться до теплового центру, а від нього по рухових нервах - до м'язів. У м'язах підвищується тонус або виникає «м'язове тремтіння», що значно підвищує обмін речовин і теплопродукція. Одночасно з цим відбувається звуження шкірних кровоносних судин, обумовлює зменшення тепловіддачі.
При підвищенні навколишньої температури відзначаються зниження обміну речовин і розширення кровоносних судин шкіри, що сприяє тепловіддачі. Якщо цього недостатньо, то відбуваються потовиділення і випаровування води з поверхні шкіри. В умовах жаркого клімату або роботи в гарячих цехах, коли Теплопроведение і тепловипромінювання відсутні, головним засобом охолодження тіла є випаровування поту. Людина може на добу втрачати з потом до 9-15 л води, а так як випаровування 1 мл води забирає 0,58 ккал, то людина при цьому віддає 5000 - 9000 ккал тепла. В умовах вологого клімату, коли піт стікає струмками, не випаровуючись, можливо перегрівання тіла - тепловий удар. У ванні при температурі води 45 ° С людина померла б через кілька хвилин, так як у нього виявилися б вимкненими всі шляхи тепловіддачі: проведення, випромінювання та випаровування. При плаванні відбувається дуже велика тепловіддача завдяки високій теплопровідності води, тому у плавців відзначається дуже велика витрата енергії.
При зміні температури зовнішнього середовища рефлекторно змінюється робота залоз внутрішньої секреції: щитовидної і підшлункової залоз, надниркових залоз. Їх гормони посилюють окисні процеси. Гіпофіз гальмує секрецію гормону щитовидної залози, знижує обмін речовин і температуру тіла.
Температура тіла людини, звичайно вимірювана в пахвовій западині, у середньому становить 36,6 ° С (від 36 до 37 ° С), у дітей грудного віку температуру вимірюють у прямій кишці, там вона трохи вища (36,5-37,5 ° С).
Температура різних областей шкіри непостійна і неоднакова. Вона залежить від багатьох факторів: кровопостачання, температури навколишнього повітря, його вологості і руху, захищеності одягом. У людини строго постійної зберігається тільки температура мозку і внутрішніх органів.
Температура кінцівок нижче і мінлива, тому для фізкультурників важлива розминка, що підвищує температуру і збудливість м'язів і поліпшує перебіг фізіологічних процесів.
Протягом доби температура тіла коливається в межах 1 ° С, що обумовлено змінами інтенсивності обміну речовин. Найнижча температура тіла в 2-4 год ночі, найвища - в 16-19 ч.
Будь-яке підвищення температури вище нормальної викликає почастішання серцебиття, підвищення артеріального тиску і збудливості центральної нервової системи. При температурі вище 40 ° С настає розлад свідомості - маячня, а вище 43 ° С - смерть. Зниження температури мозку на 2-3 ° С призводить до втрати свідомості.
Під час великих хірургічних операцій зі штучним кровообігом спеціально створюють умови зниженої температури - гіпотермії (28-30 ° С), щоб знизити окислювальні процеси і тим самим запобігти можливості кисневого голодування мозку, яке веде до незворотних порушень його функцій.
Загартовування. Процеси терморегуляції встановлюються до 2 1 / 2 -3 років. Тренування (вправи) терморегулярних процесів - судинних реакцій і обмінних процесів - шляхом повторних регулярних термічних подразнень (купання, душ, холодне обтирання) підвищує опірність до простудних захворювань, зміцнює здоров'я.
IV. Вітаміни
У 1880 р. російський учений М. І. Лунін виявив, що миші гинуть, якщо їх годувати штучною харчової сумішшю з очищених продуктів. Якщо до раціону додавати 1 мл молока, то вони залишаються здоровими. Таким чином встановили, що для повноцінності харчового раціону, що містить основні поживні речовини і мінеральні солі, необхідні якісь додаткові фактори. Їх назвали вітамінами (від лат. Vita - життя).
В даний час більшість вітамінів виділено в чистому вигляді або синтезовано, що дозволяє застосовувати їх як лікарські препарати. Вітаміни діляться на дві групи: водорозчинні (вітаміни групи В, С, РР, Р) і жиророзчинні (вітаміни A, D, К, Е).
Загальні дані. Вітаміни синтезуються в основному рослинами. Тварини, харчуючись рослинною їжею, накопичують вітаміни у своїх органах і тканинах. Джерелом вітамінів для людини служить як рослинна, так і тваринна їжа. Вітаміни групи В та вітаміни К і Н синтезуються бактеріальною флорою кишечнику, тому при лікуванні антибіотиками і сульфаніламідними препаратами, що вбивають кишкову флору, необхідно одночасно призначати вітаміни.
Вітаміни не постачають енергію і не стають постійною складовою частиною організму. Більшість вітамінів входить до складу ферментів або є коферментом, тобто активаторами ферментів, і беруть участь у ферментативних реакціях, тому вони життєво необхідні. Потреба організму в них обчислюється міліграмами, але при недостатності вітамінів виникають серйозні порушення обміну речовин. Вітаміни в достатній кількості особливо необхідні молодому, для росту організму, а потреба в них дорослої людини залежить від багатьох факторів. Наприклад, вона зростає при значних м'язових напругах, при роботі в умовах високої і низької температури, підвищеного або зниженого барометричного тиску, при вагітності.
Вітаміни руйнуються при тривалому зберіганні харчових продуктів і при нагріванні. Щоб уникнути втрат рекомендують короткочасну варіння їжі з обмеженням доступу кисню (під кришкою). Не рекомендується користуватися мідної і алюмінієвої посудом, так як метали прискорюють окислення і руйнування вітамінів.
При тривалій відсутності в їжі якогось вітаміну виникає захворювання, зване авітамінозом. Якщо надходження вітаміну нижче денної потреби, то розвивається стан гіповітамінозу. Авітаміноз має характерні симптоми і швидко зникає після прийому відповідного вітаміну або багатих ним харчових продуктів.
Водорозчинні вітаміни. Вітамін С (аскорбінова кислота) не синтезується в організмі людини, він поступає головним чином з рослинною їжею. Особливо багато його в ягодах шипшини, чорній смородині, лимонах.
При відсутності вітаміну С у їжі виникає цинга, симптомами якої є загальна слабкість, стомлюваність, знижена опірність інфекціям, розлади серцевої діяльності. Відзначається велика крихкість капілярів, що призводить до крововиливів під шкіру і в суглоби; порушується розвиток кісток та зубів. У дорослої спостерігається кровоточивість ясен, розхитуються і випадають зуби. Дорослій людині необхідно одержувати в день 50-100 мг аскорбіной кислоти.
Вітамін В (тіамін) входить до складу ферментів, які беруть участь у вуглеводному, жировому та білковому обміні. При нестачі вітаміну В [сповільнюється розщеплення ацетилхоліну, який відіграє роль медіатора у передачі збудження в синапсах. Симптомами гіповітамінозу є швидка втомлюваність, втрата апетиту, судоми. При важких формах хвороби починається дегенерація нервів, що супроводжується болями і яка веде до атрофії м'язів і, як наслідок, до паралічів; різко розбудовується діяльність серцево-судинної системи та шлунково-кишкового тракту. Це захворювання називається бері-бері. Вперше воно було виявлено при годівлі курей і голубів полірованим рисом. Як з'ясувалося, вітамін B міститься в шкірці рису, яку при його обробці видаляють.
Багато вітаміну В, міститься в пивних дріжджах, печінці, свинині, горіхах, цілих зернах хлібних злаків, у жовтку яйця. Надалі було виявлено, що в цих продуктах міститься ще близько 10 самостійних вітамінів групи В: В 2, В 3, В 6, В 12 і ін Кожен з цих вітамінів має специфічний властивістю. Добова потреба людини у вітаміні В становить 14-24 мг.
Вітамін В 2 (рибофлавін) міститься у всіх клітинах організму та каталізує окисно-відновні процеси. При його недостатності порушується обмін речовин, виникають ураження шкіри, рогівки очей, тріщини в кутах рота. Недостатність рибофлавіну в експерименті проявляється у зупинці росту тварини, випаданні шерсті, розвитку катаракт, запаленні очей. Добова потреба людини у вітаміні В 2 дорівнює 2-3 мг.
Рибофлавін широко розповсюджений у природі. Його багато в печінці, нирках, дріжджах та інших тварин та рослинних продуктах.
Вітамін В 3 (РР) (нікотинова кислота) антіпеллагріческій, входить до складу ферментних систем, що каталізують окислювально-відновні процеси. Особливо багато його в дріжджах, свіжих овочах, м'ясі. При недостатності вітаміну РР розвивається пелагра - захворювання, при якому зазначаються характерний дерматит (запалення шкіри), понос та порушення психіки. Добова потреба становить 14-15 мг.
Вітамін В 6 (піридоксин) бере участь в обміні Аминокислот. При його недоліку спостерігаються втрата апетиту, нудота, слабкість, запальні ураження шкіри та нервів. Добова потреба у вітаміні 1,5 - 3,0 мг. Особливо багаті піридоксином рисові висівки, боби, дріжджі, нирки, печінка, м'ясо.
Вітамін В 12 (ціанокобаламін)-антианемічний вітамін, впливає на функцію кровотворення, застосовується для лікування недокрів'я. У великій кількості міститься у печінці рогатої худоби і курчат. Для всмоктування його з кишечника необхідний гастромукопротеид (внутрішній фактор Касла), який знаходиться в шлунковому слизу. Без нього вітамін В 12 не всмоктується та розвивається злоякісна анемія. Добова потреба -2 мкг.
Вітамін В с (фолієва кислота) впливає на синтез нуклеїнових кислот і амінокислот; знаходиться в хромосомах і служить важливим чинником розмноження клітин. Стимулює і регулює кровотворення. Добова потреба у вітаміні -400 мг. Багаті цим вітаміном салат, капуста, шпинат, томати, морква, пшениця, жито, печінка, нирки, м'ясо, яйця.
Вітамін Р (група речовин флавонідів, в тому числі рутин) зменшує проникність і ламкість капілярів, посилює дію вітаміну С і сприяє його накопиченню в організмі. При Р-авітамінозі виникають загальна слабкість, болі в ногах, крововиливи. Добова потреба - близько 50 мг. Найбільш багаті вітаміном Р лимони, гречана крупа, чорна смородина, чорноплідна горобина, плоди шипшини.
Жиророзчинні вітаміни. Вітамін А (ретинол) міститься в продуктах тваринного походження. Особливо багаті ним риб'ячий жир і печінка тріски та палтуса. У рослинах знаходиться провітамін А - каротин, який в організмі тварин перетворюється у вітамін А. Добова потреба в ньому людини 1,0-1,5 мг. Потреба у вітаміні підвищується при інфекційних захворюваннях, посилених напруженнях зору (шофери, снайпери та ін.)
Найбільш характерними симптомами А-авітамінозу є інтенсивне ороговіння, посилене злущування епітелію шкіри, очей, травного тракту і дихальних шляхів. Розвивається сухість очей - ксерофтальмія. Прогресуюче захворювання призводить до некротичного розпаду рогівки - кератомаляції.
Крім того, виникає так звана куряча сліпота; людина бачить вдень і не бачить у сутінках, при слабкому світлі. Захворювання обумовлене порушенням синтезу зорового пурпуру, до складу якого входить вітамін А. Зоровий пурпур міститься у рецепторах сітківки ока - паличках, він необхідний для сутінкового зору.
Вітамін D (кальциферол - D 2, антирахітичний) міститься в коров'ячому маслі, жовтку яєць; особливо багатий ним риб'ячий жир. Добова потреба у вітаміні дорослої людини 0,025 мг, дитини 0,07 мг. Характерними симптомами D-авітамінозу - рахіту - є порушення обміну кальцію і фосфору в організмі. У хворих розм'якшуються кістки і під впливом важкості тіла викривлюються, крім того, у дітей непропорційно велика голова. Значно запізнюється поява перших зубів; м'язи стають млявими.
У рослинах та шкірі людини є особлива речовина - ергостерин, яке під впливом ультрафіолетових променів перетворюється у вітамін D. Прийом великих доз вітаміну D призводить до важкого захворювання, яке характеризується відкладенням великої кількості кальцію в органах і тканинах (м'язах, нирках). Тому вітамін D слід приймати суворо за призначенням лікаря.
Вітамін К (філлохинон) інакше називають антігеморрагіческім (геморагія - кровотеча). При К-авітамінозі порушується згортання крові в результаті зниження вироблення в печінці протромбіну, спостерігаються крововиливи. Для всмоктування вітаміну необхідна жовч. Джерелом вітаміну К є зелене листя шпинату, салату, капусти, кропиви; багато його у томатах, ягодах горобини. З тваринних продуктів вітамін міститься в печінці. Добова потреба в цьому вітаміні дорівнює 1-2 мг.
Вітамін Е (токоферол) грає важливу роль в забезпечення функції розмноження. При його відсутності порушуються розвиток і рухливість сперміїв, спостерігається розсмоктування ембріонів. У руховій системі відбувається дегенерація м'язів, розвиваються м'язова слабкість, контрактури та кісткова атрофія. Вітамін Е міститься у великій кількості в салаті, петрушці, рослинному маслі, вівсяної борошні, кукурудзі. Добова потреба в ньому становить 10-12 мг.