<<
>>

Обмен веществ. Пластический и энергетический обмен — две стороны единого процесса обмена веществ. Витамины и их значение для организма

Обмен веществ заключается в поступлении в организм из внеш­ней среды различных веществ, усвоении и изменении этих веществ и в выделении образовавшихся продуктов распада. При всех этих про­цессах наблюдается множество химических, механических, термиче­ских и электрических явлений, непрерывно происходит превращение энергии: потенциальная энергия сложных органических соединений при их расщеплении освобождается и превращается в тепловую, ме­ханическую, электрическую энергию.

Преимущественно в организме освобождается тепловая и механическая энергия. Электрической энергии освобождается очень мало, но эта энергия имеет важнейшее значение для функционирования нервной и мышечной систем. За счет освобождающейся энергии поддерживается определенная постоянная температура тела у теплокровных животных и совершается внешняя работа. Освобождение энергии необходимо также для поддержания структур клеток и для синтеза сложных органических соединений. Обмен веществ и превращение энергии неотделимы друг от друга.
Процессы обмена веществ и энергии в живом организме протекают согласно единому закону — закону сохранения материи и энергии. В живом организме материя и энергия не создаются и не исчезают, про­исходит лишь их изменение, поглощение и выделение.

Обмен веществ в организме состоит из процессов ассимиляции (построения веществ) и диссимиляции (распада веществ). В процессе ассимиляции (или пластического обмена) образуются сложные орга­нические вещества, которые входят в состав различных структур ор­ганизма. В процессе диссимиляции (ши энергетического обмена) происходят распад сложных органических веществ, превращение их в более простые. При этом выделяется энергия, необходимая для нормальной жизнедеятельности организма. Обмен веществ в орга­низме — это единый процесс: обмен одного вещества связан с обме­ном других веществ.

Так, например, белки в процессе обмена веществ могут превращаться в жиры и углеводы, а жиры — в углеводы.

Вода — наиболее распространенное вещество в организме. Взрос­лый человек состоит из воды приблизительно на 65%, а человеческий эмбрион содержит около 90% воды. В сутки организм человека теряет около 2,0-2,5 л воды. Столько же он получает в сумме с питьем и пи­щей. Вода и растворенные в ней минеральные соли всасываются по всему желудочно-кишечному тракту, но больше всего через ворсинки тонкого кишечника. Обезвоживание организма приводит к быстрой ги­бели, и без воды человек может жить до 5-6 дней, тогда как без пищи он может обходиться более месяца. Вода — это та среда, в которой в организме проходят все химические реакции. Она является транспорт­ным средством и переносит растворы веществ (плазма крови, лимфа, межклеточная жидкость). Вода необходима для поддержания постоян­ной температуры тела. Она удаляется из организма через почки (около 1 л в сутки), кожу (до 0,8 л в сутки), в виде пара через легкие (0,5 л в сутки), с калом.

Набор минеральных солей, необходимых организму человека, очень разнообразен. В сутки мы должны получать с пищей и питьем не менее 5-8 г натрия, столько же хлора, 3-5 г калия, по 1 г кальция и фосфора, около 0,5 г магния. Перечисленные вещества называют макроэлементами, поскольку их количество в организме исчисляется десятками и сотнями граммов. Функции макроэлементов весьма мно­гочисленны. Так, ионы натрия, калия и хлора являются основными ионами межклеточной среды и цитоплазмы, а фосфаты кальция и магния входят в состав костей. Калий, натрий, кальций и хлор необ­ходимы для нормальной работы нервной и мышечной систем, каль­ций является одним из факторов свертывания крови, фосфор входит в состав нуклеиновых кислот и т.д. Кроме макроэлементов нам необхо­димы микроэлементы — вещества, суточная потребность в которых исчисляется миллиграммами, но в их отсутствие нормальная жизне­деятельность организма невозможна. К микроэлементам относят же­лезо, медь, йод, цинк, фтор и ряд других элементов (всего около 30).

Все они входят в состав ферментов и транспортных белков (напри­мер, гемоглобина) либо являются структурными составляющими мо­лекул небелковой природы (например, йод — молекул тироксина, фтор — эмали зубов).

Органические вещества, необходимые организму, делятся на за­менимые (клетки могут синтезировать их самостоятельно) и незаме­нимые (их можно получить только с пищей). Наличие в пище незаме­нимых органических соединений является обязательным условием нормального течения пластического обмена.

Белки поступают в организм с пищей, в пищеварительном канале под воздействием ферментов расщепляются до аминокислот, которые в тонком кишечнике всасываются в кровь. Затем в клетках из амино­кислот синтезируются собственные белки, свойственные данному ор­ганизму. Однако часть аминокислот подвергается распаду, при этом выделяется энергия (при распаде 1 г белка выделяется. 4,1 ккал, или 17,6 кДж энергии). Конечные продукты распада белков — вода, угле­кислый газ, аммиак, мочевина и некоторые другие. Аммиак (в виде сульфата аммония) и мочевина выводятся из организма через моче­выделительную систему. Если функции почек нарушены, то эти азо­тистые вещества будут накапливаться в крови и отравлять организм. Белки в организме не откладываются, «белковых депо» в организме нет. У взрослых людей синтез и распад белков уравновешены, а в дет­ском возрасте преобладает синтез.

Функции белков в организме разнообразны: пластическая (в составе клеток примерно 50% белков), регуляторная (многие гор­моны — белки), ферментативная (ферменты — это биологические ка­тализаторы . белковой природы, они значительно увеличивают ско­рость биохимических реакций), энергетическая (белки представляют собой энергетический резерв в организме, который используется при нехватке углеводов и жиров), транспортная (например, белок гемо­глобин транспортирует кислород), сократительная (белки актин и миозин в мышечной ткани).

Белки являются полимерами, состоящими в основном из 20 раз­ных мономеров — аминокислот. Аминокислоты подразделяются на заменимые и незаменимые.

К заменимым относятся глицин, серин и др. Однако 10 (у новорожденных — 12) аминокислот в наших клетках не синтезируются и обязательно должны присутствовать в пище. Часть из них встречается практически в любых белках, но часть — весьма дефицитна. Наиболее часто в пищевых белках обнаруживается недостаток лизина, триптофана и метионина. Тем не менее некоторые пищевые белки в достаточном количестве содержат все необходимые человеку аминокислоты. Такие белки, представляющие наибольшую пищевую ценность, являются белками животного происхождения — молочными, яичными, мясными, рыбными. Белки растительного про­исхождения содержат существенно меньше незаменимых аминокис­лот. Это относится прежде всего к белкам злаков. Белки бобовых (особенно сои) и орехов занимают промежуточное положение между животными белками и белками злаков. Минимальную пищевую цен­ность представляют белки, которые содержатся в грибах.

Подсчитано, что за сутки в нашем теле распадается около 400 г белков. При этом две трети образовавшихся аминокислот не выводит­ся из организма, а используется вновь. Остальные аминокислоты, окисляясь, образуют воду, углекислый газ и аммиак. В клетках печени аммиак превращается в мочевину, выводимую в составе мочи. Суточ­ная потребность человека в белках составляет примерно 100-118 г, из них не менее половины — животного происхождения.

Углеводы являются главным источником энергии в организме. Глюкоза особенно необходима для нормальной работы мозга. Содер­жание глюкозы в крови поддерживается на постоянном уровне (0,12%). Снижение ее содержания в плазме крови до 0,05% приводит к быстрой потере сознания, судорогам и гибели человека. В организм углеводы попадают в виде полисахаридов (прежде всего крахмала), дисахаридов (сахарозы) или моносахаридов. Всасываются они в виде моносахаридов в ворсинки тонкого кишечника и далее попадают в кровь. При большом количестве углеводов в пище их избыток превращается в печени и мышцах в гликоген, откладываясь про запас. Всего в организме человека может откладываться до 400 г гли­когена.

Расщепление 1 г глюкозы до углекислого газа и воды сопровождается выделением 17,6 кДж. Исходя из средних энергоза­трат, взрослому человеку необходимо получать с пищей 400-500 г глюкозы в сутки. Помимо энергетической углеводы выполняют также пластическую функцию, входя, например, в состав нуклеиновых кислот.

Значение жиров для организма заключается в том, что они яв­ляются одним из важнейших источников энергии (при распаде 1 г жира выделяется 9,3 ккал, или 38,9 кДж энергии). Кроме того, жиры выполняют в организме защитную, амортизационную, пластическую функции, являются источником воды, так как при окислении жира образуется много воды (конечные продукты распада жиров — СОг и Н2О). Значительная часть энергетических потребностей печени, мышц, почек (но не мозга) покрывается за счет окисления жиров. В организм человека жиры поступают как с животной, так и с расти­тельной пищей. Распадаясь под действием ферментов на глицерин и жирные кислоты, жиры уже в клетках кишечного эпителия вновь восстанавливают свою структуру и затем переносятся в лимфатиче­ские сосуды. Незаменимым компонентом жиров являются жирные кислоты, содержащие ненасыщенные С=С связи (по 2 и более; ли- нолевая кислота, арахидоновая кислота и др.). Эти соединения при­сутствуют в жирах растительного происхождения и необходимы для построения клеточных мембран, определяя их текучесть, проницае­мость, активность встроенных в мембраны ферментов и др. Потреб­ность в жирах составляет в среднем 80-100 г в сутки (из них не ме­нее трети должны быть растительными). Избыток жира откладывается в подкожной жировой клетчатке, причем могут обра­зовываться жировые депо, покрывающие затраты энергии в течение многих суток.

Обмен веществ невозможен без участия витаминов. Витами­ны — органические вещества, жизненно необходимые для сущест­вования организма человека. Витамины или совсем не вырабатыва­ются в человеческом организме, или вырабатываются в недостаточ­ных количествах. Так как чаще всего витамины являются небелковой частью молекул ферментов (коферментами) и опреде­ляют интенсивность множества физиологических процессов в орга­низме человека, то необходимо их постоянное поступление в орга­низм.

Исключения до некоторой степени составляют витамины В12 и А, способные в небольших количествах накапливаться в печени. Кроме того, некоторые витамины (Вь В2, К, Е) синтезируются бак­териями, обитающими в толстом кишечнике, откуда и всасываются в кровь человека. При недостатке витаминов в пище или заболева­ниях желудочно-кишечного тракта поступление витаминов в кровь уменьшается и возникают заболевания, имеющие общее название гиповитаминозов. При полном отсутствии какого-либо витамина возникает более тяжелое расстройство, получившее название авита­миноза. Витамины подразделяются на водорастворимые и жирорас­творимые. Водорастворимые витамины усваиваются в водном рас­творе, а при их избытке в организме легко выводятся с мочой. Жирорастворимые витамины усваиваются вместе с жирами, поэтому нарушение переваривания и всасывания жиров сопровождается не­хваткой ряда витаминов (А, Б, К). Значительное увеличение содер­жания жирорастворимых витаминов в пище может вызвать ряд на­рушений обмена веществ, так как эти витамины плохо выводятся из организма. В настоящее время насчитывается не менее двух десят­ков веществ, относящихся к витаминам.

Сведения о потребности в основных витаминах, содержании в пище, а также о проявлениях авитаминозов приведены в таблице.

Основные витамины
Витамин Суточная

потребность

Источник Проявления

авитаминозов

ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ
С — аскорби­новая кислота 50-100 мг Клюква, шипов­ник, цитрусо­вые, черная смородина, чес­нок, лук Цинга — нарушение обра­зования соединительных тканей: кровоточивость слизистых и десен, лом­кость сосудов, выпадение зубов, распухание суставов, выпадение волос, мышеч­ные боли, понижение со­противляемости организма к инфекционным заболева­ниям
в,-

тиамин

2-3 мг Зерна злаковых, бобовые, грец­кие орехи, яич­ный желток, пе­чень Полиневрит (бери-бери) — нарушение проведения им­пульсов по нервным волок­нам: мышечные судороги, атрофия мышц, параличи конечностей
в2

рибофла­

вин

2 мг Бобовые, греч­невая крупа, мо­локо, яичный белок, мясо, пе­чень Задержка роста, нарушение зрения, воспаление слизи­стой ротовой ПОЛОСТИ
Вз — никоти­новая кислота 15-25 мг Хлеб грубого помола, бобо­вые, картофель, мясо, печень Пеллагра (от итал. «шер­шавая кожа»), фотодерма­титы

ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ
В5 — пантоте- новая кислота 5-10 мг Встречается во всех пищевых продуктах Нарушение нервно-мышеч­ной координации, утом­ляемость, вялость, сон­ливость, апатия, мышечные судороги
в6

пиридок-

син

1,5-3 мг Хлеб, горох, дрожжи, карто­фель, мясо, ры­ба, яичный жел­ток, молоко Неврологические наруше­ния: депрессия, раздражи­тельность. Дерматиты. Ане­мия
В12 ~

циано-

кобола-

мин

2-3 мг Молоко, творог, яйца, печень, почки; выраба­тывается ки­шечной микро­флорой Злокачественное малокро­вие, нарушение роста нерв­ной ткани
в6

фолиевая

кислота

0,2 мг Зеленые овощи, печень, рыба Анемия, особенно выра­женная у женщин во время беременности
Н — биотин 0,1-0,2 мг Дрожжи, пе­чень, почки, яичный желток, бобовые, орехи; выделяется ки­шечной микро­флорой Дерматиты, мышечные бо­ли, вялость, сонливость, тошнота, потеря аппетита
ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ
А — ретинол 1-3 мг Красноокрашен- ные овощи и фрукты: мор­ковь, помидоры, перец, тыква, ря­бина, абрикосы, смородина; сли­вочное масло, яичный желток, печень, рыбий жир, молочные продукты Куриная слепота: развива­ется сухость роговицы гла­за и дегенерация слизистых оболочек, в результате ухудшается адаптация гла­за к темноте. Поражения кожи и дыхательных путей

ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ
О — кальци­ферол 0,002- 0,005 мг Рыбий жир, яичный желток, печень; образу­ется в коже под действием ульт­рафиолета Нарушение образования костной ткани из-за недос­татка в костях кальция. У детей — рахит: замедление роста, деформация костей; у взрослых — остеопороз: боли в костях, спонтанные переломы, кариес
Е — токофе­рол 10-15 мг Зеленые овощи,

растительное масло, яичный желток, печень; выделяется ки­шечной микро­флорой

Анемия из-за снижения

числа эритроцитов и нару­шения периферического кровообращения. Мышеч­ная слабость. Бесплодие

к —

филлохи-

нон

0,2-0,3 мг Томаты, карто­фель, шпинат, капуста; синте­зируется ки­шечной микро­флорой Замедление свертывания крови: кровоточивость, ломкость сосудов

Витамины не всегда хорошо сохраняются в пищевых продуктах. Например, витамин А разрушается при длительном хранении и высы­хании моркови. Кроме того, следует учитывать, что большинство во­дорастворимых витаминов разрушаются при нагревании: около 60% витаминов из группы В, около 50% витамина С. Поэтому для сохра­нения витаминов овощи следует чистить и резать непосредственно перед приготовлением, варить их надо недолго и в закрытой кастрю­ле. Очень важно часто употреблять в пищу салаты из сырых овощей: капусты, моркови и т.п. Сохранять на зиму ягоды лучше в протертом с сахаром виде, так в них сохраняется больше витаминов.

Таким образом, пластический и энергетический обмены взаимосвя­заны. В процессе обмена веществ непрерывно образуется энергия, ко­торая также непрерывно расходуется на совершение работы, на обес­печение нервной деятельности, на синтез веществ. Источник энергии для человека — это питательные вещества, поэтому важно, чтобы в пище были все необходимые для нормального обмена веществ органи-

ческие и неорганические соединения. Образующиеся конечные про­дукты обмена должны выводиться из организма через легкие, кишеч­ник, кожу и почки. Главная роль в выведении из организма продуктов распада принадлежит почкам, через которые удаляются мочевина, мо­чевая кислота, соли аммония, выводится избыток воды, солей.

Нормальный обмен веществ — основа здоровья. Нарушения об­мена приводят к тяжелым заболеваниям (диабет, подагра, ожирение или, наоборот, потеря веса и т.д.). Часто нарушения обмена веществ связаны с недостаточным питанием. Недостаточное питание ведет к недополучению человеком энергии. В результате организм обращает­ся к резервным запасам сначала гликогена, а потом жиров. При про­должающемся голодании может начаться разрушение мышц и многих внутренних органов. Однако пища должна обеспечивать человека не только энергией, но и материалом для пластического обмена. Недос­таток незаменимых аминокислот ведет к так называемому белковому голоданию, при котором снижается скорость роста организма, нару­шается развитие многих его систем. Недостаток незаменимых жир­ных кислот отражается прежде всего на состоянии тех органов, в ко­торых идут процессы активного клеточного деления (кожа, слизистые, кроветворные ткани и др.).

Задания

Выберите один правильный ответ.

1. Масса тела человека состоит из воды на

1) 65% 3) 25%

2) 45% 4) 5%

2. Организму в большем количестве требуется ион

1) Ге2+ 3) Ыа+

2) Г 4) Хп +

3. При полном окислении белки распадаются до

1) С02иН20 3) С02, Н2ОиМН3

2) С02иШ3 4) Н20 и МН3

4. Излишки углеводов накапливаются в виде гликогена в

1) костях 3) селезенке

2) печени 4) поджелудочной железе

1) 30-50 г 3) 130-150 г

2) 80-100 г 4) 180-200 г

В суточном рационе человека большую часть должны составлять

1) белки 3) углеводы

2) жиры 4) минеральные соли

Минимальный суточный расход энергии взрослого человека составляет

1) 7 тыс. кДж 3) 17 тыс. кДж

2) 13 тыс. кДж 4) 22 тыс. кДж

Тиамином называется витамин

1) А 3) С

2) В! 4) В6

Витамины группы В в больших количествах содержатся в

1) печени акулы

2) красном перце

3) цитрусовых

4) оболочках семян злаков

При нехватке витамина Э развивается

1) бесплодие

2) куриная слепота

3) рахит

4) злокачественное малокровие

В каскаде реакций свертывания крови принимает участие витамин

1) О 3) В12

2) Е 4) К

Рибофлавином называется витамин

1) В! 3) в12

2) В2 4) В

При нехватке витамина В]2 развивается

1) злокачественное малокровие 3) цинга

2) дерматит 4) полиневрит

14. Витамин А называется

1) ретинолом

2) филлохиноном

3) цианокобаламином

4) пиридоксином

15. При нехватке витамина А прежде всего поражается

1) продолговатый мозг

2) роговица глаза

3) почки

4) клапаны сердца

Выберите три правильных ответа.

16. К водорастворимым не относятся витамины

1) А 4) В

2) Н 5) Е

3) С 6) К

17. К водорастворимым относятся витамины

1) В, 4) Эз

2) В2 5) С

3) В2 6) Е

18. Поражения, кожи и слизистых, различные дерматиты развиваются при нехватке в организме витаминов
1) А 4) в6
2) В, 5) В12
3) в2 6) К
19. Витамином С особенно богаты 1) яйца 4) лук, чеснок
2) бобовые 5) плоды шиповника
3) цитрусовые 6) злаки
20. Ионы Са2+
1) участвуют в каскаде свертывания крови

2) в больших количествах угнетают сердечную деятельность

3) обеспечивают постоянство внутренней среды организма

4) участвуют в формировании костей

5) участвуют в мышечном сокращении

6) входят в состав гормонов щитовидной железы

21. Установите соответствие между химическим элементом и функцией, которую он выполняет в организме человека.

Химический элемент Функция
1) Ъп + А) обеспечивает постоянство внутренней
2) К+ среды организма
3) Са2+ Б) входит в состав множества ферментов
4) Ыа+ В) участвует в формировании костей
5) Мё2+
6) Си2+

Ключи к заданиям

№ вопроса 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
ответ 1 3 3 2 2 3 2 2 4 3
№ вопроса 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
ответ 4 2 1 1 2 1,4,5 1,2,5 1,3,4 3,4,5 1,4,5

Задание 21
1 2 3 4 5 6
Б А В А В Б

<< | >>
Источник: Каменский А. А.. ЕГЭ 100 баллов. Биология. Самостоятельная подготовка к ЕГЭ. / А. А. Каменский, Н. А. Соколова, А. С. Маклакова, Н. Ю. Сарычева, Н. А. Богданов. —М. : Издательство «УЧПЕДГИЗ»,2018. — 512 с. (Серия «ЕГЭ. 100 Баллов»). 2018

Еще по теме Обмен веществ. Пластический и энергетический обмен — две стороны единого процесса обмена веществ. Витамины и их значение для организма:

  1. ВЛИЯНИЕ СЕРОТОНИНА НА ОБМЕН ВЕЩЕСТВ
  2. Лекарственные сборы при нарушениях обменных процессов
  3. Влияние глюкокортикоидов на обменные процессы и его связь с побочными эффектами
  4. НЕКОТОРЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И ОБМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КАК ПОКАЗАТЕЛИ ГЛЮКОКОРТИКОИДНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ ПРИ АЛЛЕРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ
  5. Применение витаминов при регуляции энергетических процессов. Показания и противопоказания к назначению витамина В1
  6. ПРЕХОДЯЩИЕ ЭНДОКРИННЫЕ НАРУШЕНИЯ И НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ, СПЕЦИФИЧНЫЕ ДЛЯ ПЛОДА И НОВОРОЖДЕННОГО (P70-P74)
  7. НАСЛЕДСТВЕННЫЕ БОЛЕЗНИ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ
  8. НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ (E70-E90)
  9. ЛЕЧЕБНАЯ ФИЗКУЛЬТУРА ПРИ НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ
  10. 4. Метаболизм лекарственных веществ в организме
  11. РОЛЬ ВЕЩЕСТВ ТИПА ПЕПТОНОВ. НАРУШЕНИЯ БЕЛКОВОГО ОБМЕНА ПРИ АНАФИЛАКСИИ
  12. ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРОВИ И НЕКОТОРЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ ПРИ АНАФИЛАКСИИ
  13. Факторы, влияющие на метаболизм лекарственных веществ в организме
  14. Рис. б. Схема выведения гидрофильных и липофильных веществ из организма
  15. Глава 11. ВОДНО-ЭЛЕКТРОЛИТНЫЙ ОБМЕН
  16. Водный обмен человека
  17. Водный обмен человека
  18. РЕФЕРАТ. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ2017, 2017
  19. ИСПЫТАНИЕ НА ГИСТАМИНОПОДОБНЫЕ ВЕЩЕСТВА (ВАЗОДЕПРЕССИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА)
  20. ПРИЛОЖЕНИЕ № 1. ОСНОВНОЙ ОБМЕН У ДЕТЕЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИХ МАССЫ И ПОЛА