Обмін речовин

Під обміном речовин (метаболізмом) зазвичай ро-зуміють складний біологічний процес, пов'язаний з надхо-дженням в організм з навколишнього середовища різних харчових речовин, перетворенням їх, засвоєнням, а також виділенням остаточних продуктів розпаду. При цьому від-бувається безперервне перетворення енергії; потенціальна енергія складних органічних сполук, що надійшли з їжею, перетворюється на теплову, механічну й електричну. В ор-ганізмі вивільнюється переважно теплова енергія, яка ви-трачається на підтримання температури тіла, виконання ро-боти, відтворення структурних елементів і життєдіяльності клітин, процесів, пов'язаних з ростом і розвитком організму. Обмін речовин — обов'язкова умова життя.

Основний і енергетичний обмін. Терморегуляція

У процесі окиснення харчових речовин відбува-ється вивільнення енергії і нагромадження її в клітинах організму у вигляді аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ). Частина цієї енергії витрачається на функціональну діяль-ність клітин і організму в цілому, інша частина її виділя-ється у вигляді теплоти. Енергетичні затрати організму визначаються за основним обміном. Основний обмін — най-менша кількість енергії, яка витрачається організмом для підтримання життєдіяльності організму в стані повного м'я-зового спокою натще і за температури навколишнього сере-довища 18—20 °С. За цих умов організм витрачає енергію на хімічні процеси, які відбуваються в клітинах, механічну роботу, яку виконують внутрішні органи, секретоутворення тощо. Добове значення основного обміну дорослої людини середнього зросту із середньою масою тіла становить близь-ко 7116 кДж, або 7,1 МДж (1700 ккал), 4,186 кДж (1 ккал) за 1 год на 1 кг маси тіла. Основний обмін зале-жить від статі, віку, маси, зросту людини, її професії, функ-ціонального стану. При змінах функцій органів і при за-хворюваннях інтенсивність основного обміну може підви-щуватись або знижуватися, наприклад при гіпо- та гіпер-функції ендокринних залоз, септичних станах тощо. Збіль-шення енергетичних затрат організму залежить від характе-ру й інтенсивності виконуваної роботи.

Кількість калорій, що витрачається на виконання відпо-відної роботи, становить поняття «робочі калорії». Напри-клад, добова витрата енергії у медичних сестер віком 18—40 років становить 10 684 кДж, або 10,7 МДж (2550 ккал), у лікарів (жінок) — 10 046 кДж, або 10,0 МДж (2400 ккал), у металургів (жінок) — 13 185 кДж, або 13,2 МДж (3150 ккал).

Енергетичні затрати організму можна визначити за калоричним еквівалентом кисню і дихальним коефіцієнтом.

Калоричний еквівалент кисню — це кількість теплоти, що вивільнюється в організмі в результаті споживання 1 л кисню. При окисненні в організмі 1 г вуглеводів він стано-вить 17,18 кДж (4,1 ккал), білків — 16,76 кДж (4 ккал), жи-рів — 38,97 кДж (9,3 ккал). Дихальний коефіцієнт — це від-ношення виділеного вуглекислого газу до об'єму поглину-того кисню. При окисненні вуглеводів він становить 1, біл-ків — 0,8, жирів — 0,7. У разі змішаного харчування коефі-цієнт становить 0,85—0,9.

Кількість поглинутого кисню визначають за допомогою спірографа. Потім визначають енергоутворення в організмі, враховуючи середній дихальний коефіцієнт, який становить 0,85. Калоричний еквівалент 1 л кисню при даному коефі-цієнті — 20,3 кДж (4,86 ккал). Знаючи загальну кількість кисню, використану організмом, енергозатрати можна підрахувати тоді, коли відомо, які харчові речовини окиснювалися в організмі, показником чого є дихальний коефіцієнт.

Терморегуляція. Хімічні перетворення, які відбуваються в клітинах організму в процесі обміну речовин, супрово-джуються теплоутворенням. Разом з утворенням теплоти відбувається і віддача її в навколишнє середовище. Якщо теплоутворення дорівнює тепловіддачі, температура тіла за-лишається постійною. Постійність температури тіла люди-ни забезпечується механізмами фізичної та хімічної термо-регуляції. Тепловіддача відбувається шляхом теплопроведення (віддача теплоти предметам, які прилягають до шкі-ри, повітрю, воді тощо), тепловипромінювання (радіація з поверхні тіла), конвекції (рух і перемішування нагрітого тілом повітря) і випаровування води (з потом, видихува-ним повітрям тощо).

Процеси теплоутворення і тепловіддачі регулюються нервовою й ендокринною системами. Основним відділом ЦНС, в якому закладені центри терморегуляції, є гіпотала-мус, а також ретикулярна формація середнього мозку. Крім цього, у гіпоталамусі розташовані ядра, що регулюють усі види обмінів і споживання їжі. Імпульси від центрів тер-морегулювання передаються на скелетні м'язи, потові зало-зи, кровоносні судини та діафрагму через спинний мозок. Гуморальні фактори (гормони, біологічно активні речовини тощо) змінюють рівень теплопродукції і тепловіддачі завдяки обмінним процесам у клітинах і тканинах організму.

Порушення фізіологічних механізмів терморегуляції або їх недостатність за певних умов спричинює переохолоджен-ня або перегрівання. Підвищення температури тіла до 40— 41 °С супроводжується тепловим ударом; зниження її до 30 °С та більше — загальним замерзанням. При зниженні температури тіла до 25—24 °С настає смерть у зв'язку з появою фібриляції шлуночків серця. Підвищення темпера-тури тіла при інфекційних та інших захворюваннях має захисне й пристосувальне значення.

Середня температура тіла людини в пахвовій ямці — 36,5—36,9 °С. У прямій кишці та в ротовій порожнині її нормальні показники — 37,2—37,6 °С.

Добові коливання температури тіла в нормі не переви-щують 0,5 °С. Найнижча температура тіла вранці (4.00—6.00), найвища — ввечері (16.00—19.00).

Білковий обмін

Білки — складні високомолекулярні сполуки, що складаються з амінокислот. За хімічним складом розрізня-ють дві групи білків: протеїни та протеїди. Протеїни — про-сті білки, які при гідролізі розпадаються лише на амінокис-лоти, протеїди — складні білки, у результаті гідролізу яких утворюються амінокислоти та сполуки небілкової природи (вуглеводи, нуклеїнові кислоти).

Білок, що надходить з їжею, використовується для пла-стичних і енергетичних цілей. Пластичне значення білка полягає в поповненні й новоутворенні різних структурних компонентів клітини. Енергетичне значення полягає в за-безпеченні організму енергією, що утворюється в результа-ті розщеплення білків. У результаті окиснення 1 г білка в середньому вивільнюється енергія, яка становить 16,76 кДж (4 ккал).

В