Регуляция обмена веществ в организме человека при мышечной деятельности

 В сахаре содержится 95% углеводов, меде - 76, шоколаде - 49, картофеле  - 18, молоке - 5, печени - 4, изюме - до 65%.

Обмен жиров

Жиры (липиды) - важный источник энергии в организме, необходимая  составная часть клеток. Излишки  жиров могут депонироваться в .организме. Откладываются они главным образом в подкожной жировой клетчатке, сальнике, печени и других внутренних органах. Общее количество жира у человека может составлять 10-12% массы тела, а при ожирении - 40-50%.

 В желудочно-кишечном  тракте жир распадается на  глицерин и жирные кислоты,  которые всасываются в тонких  кишках. Затем он вновь синтезируется  в клетках слизистой кишечника.  Образовавшийся жир качественно  отличается от пищевого и является специфическим для человеческого организма. В организме жиры могут синтезироваться также из белков и углеводов.

 Жиры, поступающие в  ткани из кишечника и из  жировых депо, путем сложных превращений  окисляются, являясь, таким образом,  источником энергии. При окислении  1 г жира освобождается 9,3 ккал  энергии. В связи с тем что в молекуле жира содержится относительно мало кислорода, последнего требуется для окисления жира больше, чем для окисления углеводов. Как энергетический материал жир используется при состоянии покоя и выполнении длительной малоинтенсивной физической работы. В начале напряженной мышечной деятельности окисляются углеводы. Но через некоторое время, в связи с уменьшением запасов гликогена, начинают окисляться жиры и продукты их расщепления. Процесс замещения углеводов жирами может быть настолько интенсивным, что 80% всей необходимой в этих условиях энергии освобождается в результате расщепления жира.

 Жир используется как  пластический и энергетический  материал, покрывает различные органы, предохраняя их от механического  воздействия. Скопление жира в  брюшной полости обеспечивает  фиксацию внутренних органов.  Подкожная жировая клетчатка,  являясь плохим проводником тепла, защищает тело от излишних теплопотерь. Жир входит в состав секрета сальных желез, предохраняет кожу от высыхания и излишнего смачивания при соприкосновении с водой, является необходимым компонентом пищи. Пищевой жир содержит некоторые жизненно важные витамины.

 Обмен жира и липидов  в организме сложен. Большую роль  в этих процессах играет печень, где осуществляется синтез жирных  кислот из углеводов и белков, образуются продукты расщепления  жира - кетоновые тела, используемые  в качестве энергетического материала.  Образование кетоновых тел в  печени идет особенно интенсивно  при уменьшении в ней запасов гликогена.

 Обмен липидов тесно  связан с обменом белков и  углеводов. При голодании жировые  запасы служат источником углеводов.

Регуляция жирового обмена. Обмен липидов в организме  регулируется центральной нервной  системой. При повреждении некоторых  ядер гипоталамуса жировой обмен  нарушается и происходит ожирение организма  или его истощение. Нервная регуляция  жирового обмена осуществляется путем  прямых воздействий на ткани (трофическая  иннервация) или через железы внутренней секреции. В этом процессе участвуют  гормоны гипофиза, щитовидной, поджелудочной  и половых желез. При недостаточной  функции гипофиза, щитовидной и половых  желез происходит ожирение. Гормон поджелудочной железы - инсулин, наоборот, усиливает образование жира из углеводов, сжигая его.

 В 100 г топленого  или растительного масла содержится 95 г жира, сметаны - 24, молока - 4, свинины  жирной - 37, баранины - 29, печени, почек  - 5, гороха - 3, овощей - 0,1-0,3 г. 

Обмен воды и минеральных веществ

 Человеческий организм  на 60% состоит из воды. Жировая  ткань содержит 20% воды (от ее массы), кости - 25, печень - 70, скелетные мышцы  - 75, кровь - 80, мозг - 85%. Для нормальной  жизнедеятельности организма, который живет в условиях меняющейся среды, очень важно постоянство внутренней среды организма. Ее создают плазма крови, тканевая жидкость, лимфа, основная часть которых это вода, белки и минеральные соли. Вода и минеральные соли не служат питательными веществами или источниками энергии. Но без воды не могут протекать обменные процессы. Вода - хороший растворитель. Только в жидкой среде протекают окислительно-восстановительные процессы и другие реакции обмена. Жидкость участвует в транспортировке некоторых газов, перенося их либо в растворенном состоянии, либо в виде солей. Вода входит в состав пищеварительных соков, участвует в удалении из организма продуктов обмена, среди которых содержатся и токсические вещества, а также в терморегуляции.

 Без воды человек  может прожить не более 7-10 дней, тогда как без пищи - 30-40 дней. Удаляется  вода вместе с мочой через  почки (1700 мл), с потом через кожу (500 мл) и с воздухом, выдыхаемым через легкие (300 мл).

 Отношение общего количества  потребляемой жидкости к общему  количеству выделяемой жидкости  называется водным балансом. Если  количество потребляемой воды  меньше количества выделяемой, то  в организме человека могут  наблюдаться различного рода  расстройства его функционального  состояния, так как, входя в  состав тканей, вода является  одним из структурных компонентов тела, находится в виде солевых растворов и обусловливает тесную связь водного обмена с обменом минеральных веществ.

 Обмен воды и электролитов, по существу, представляет собой  единое целое, поскольку биохимические  реакции протекают в водных  средах, а многие коллоиды являются  сильно гидратированными, т.е. соединенными  физико-химическими связями с молекулами воды.

 Вода поступает в  организм человека в "чистом  виде" и в составе различных  продуктов, с которыми он тоже  получает необходимые ему элементы. Суточная потребность человека  в воде составляет 2,0-2,5 л. Суточная  потребность человеческого организма в некоторых микроэлементах следующая: калия 2,7-5,9 г, натрия - 4-5 г, кальция - 0,5 г, магния - 70-80 мг, железа - 10-15 мг, марганца - до 100 мг, хлора - 2-4 г, йода - 100-150 мг.

 Обмен воды и электролитов  в организме имеет сложную  нервно-гуморальную регуляцию. Наиболее  подвержены регуляторным воздействиям вода и тесно связанный с нею в метаболизме натрий. Сложная рефлекторная цепь регуляции водно-электролитного обмена начинается с четырех рецепторов, которые сигнализируют об изменении количества воды в организме. Во-первых, это рецепторы слизистой рта, подсыхание которой вызывает чувство жажды. Однако это ощущение проходит при смачивании слизистой, хотя вода в организм при этом не поступает. Поэтому данный вид жажды называется ложной жаждой. Во-вторых, сигналы о необходимости восполнить запасы воды в организме или прекратить ее потребление идут от барорецепторов слизистой желудка. Раздувание желудка ведет к исчезновению чувства жажды, а спадение его стенок - наоборот, к возникновению. Поскольку жажда, возникающая в этом случае, связана не с изменением содержания воды в организме, а с изменением тонуса желудочной стенки, она также ложная. Третью группу нервных окончаний, принимающих участие в регуляции водно-электролитного обмена, составляют осморецепторы тканей, которые сигнализируют об изменениях осмотического давления в тканях. Чувство жажды при раздражении осморецепторов - это вид жажды истинный. И наконец, четвертая группа рецепторов - волюм-рецепторы сосудистого русла, реагирующие на изменение объема циркулирующей в сосудистой системе крови.

 В регуляции водно-солевого обмена принимают участие и дистантные рецепторы (зрительный, слуховой), обеспечивающие условнорефлекторный компонент регуляции. Импульсы со всех указанных групп рецепторов идут в гипоталамус, где расположен центр водорегуляции. Отсюда поступают "команды" на эффекторы, выводящие воду из организма.

 Регулятором водно-солевого  обмена являются гормоны коры  надпочечников (альдостерон) и  задней доли гипофиза (антидиуретический).

 В регуляции электролитного  обмена играют роль и другие  гормоны коры надпочечников, объединяемые  одним названием минералокортикоиды. При их недостатке нарушается обмен калия, развивается гипокалиемия (т.е. понижение содержания калия и в организме в целом), вследствие чего возникает мышечная адинамия и ряд других серьезных нарушений. Обмен кальция и фосфора регулируется паратгормоном - секретом паращитовидных желез, который стабилизирует уровень этих элементов в организме благодаря тому, что под его воздействием кальций связывается с белками и его выведение из организма резко тормозится. Наконец, на водно-электролитный обмен оказывает влияние и адреналин, который, спазмируя клубочковые сосуды почек, снижает величину фильтрационного давления и ведет к уменьшению диуреза, т.е. к уменьшению выведения воды из организма, важна роль и вегетативных нервов, регулирующих интенсивность потоотделения.

 Минеральные вещества  входят в состав скелета, в  структуры белков, гормонов, ферментов.  Общее количество всех минеральных  веществ в организме составляет  приблизительно 4-5% массы тела. Нормальная деятельность центральной нервной системы, сердца и других органов протекает при условии строго определенного содержания ионов минеральных веществ, за счет которых поддерживается постоянство осмотического давления, реакция крови и тканевой жидкости; они участвуют в процессах секреции, всасывания, выделения и т.д.

 Основную часть минеральных  веществ человек получает с  пищей и водой. Однако не  всегда их содержание в пище  достаточно. Большинству людей приходится  добавлять, например, хлористый натрий (NaCl - поваренная соль) в пищу по 10-12 г в день. Хронический недостаток в пище минеральных веществ может приводить к расстройству функций организма. Особенно чувствительны к недостатку тех или иных солей дети и беременные женщины. Соли кальция и фосфора необходимы для построения костей и зубов, в которых находится 70% всего фосфора и 99% кальция, имеющихся в организме.

 Нормальный рост и  развитие организма зависят от  поступления достаточного количества  Na. Ионы Сl идут на образование соляной кислоты в желудке, играющей большую роль в пищеварении. Ионы Na и Сl участвуют в механизмах возникновения и распространения возбуждения. В состав гемоглобина - переносчика О2 и СО2 - входит двухвалентное железо. Недостаток железа ведет к тяжелому заболеванию - малокровию. Йод является важной составной частью гормона щитовидной железы - тироксина, который принимает участие в регуляции обмена веществ, а калий имеет определяющее значение в механизмах возникновения и распространения возбуждения, связан с процессом костных образований. Важную физиологическую роль в организме играют также кальций (Cа), магний (Mg), медь (Сu), сера (S), цинк (Zn), бром (Вr), фтор (F).

Витамины и их роль в обмене веществ

 Эксперименты показывают, что даже при достаточном содержании  в пище белков, жиров и углеводов,  при оптимальном потреблении  воды и минеральных солей в  организме могут развиваться  тяжелейшие расстройства и заболевания,  так как для нормального протекания  физиологических процессов необходимы  еще и витамины (лат. vita - жизнь). Значение витаминов состоит в том, что, присутствуя в организме в ничтожных количествах, они регулируют реакции обмена веществ. Роль витаминов сходна с ролью ферментов и гормонов. Целый ряд витаминов входит в состав различных ферментов. При недостатке в организме витаминов развивается состояние, называемое гиповитаминозом. Заболевание, возникающее при отсутствии того или иного витамина, называется авитаминозом. К настоящему времени открыто более 20 веществ, которые относят к витаминам. Обычно их обозначают буквами латинского алфавита А, B, С, D, Е, К и др. К водорастворимым относятся витамины группы В, C, РР и др. Ряд витаминов являются жирорастворимыми.

Витамин А. При авитаминозе  А задерживаются процессы роста  организма, нарушается обмен веществ. Наблюдается также особое заболевание  глаз, называемое ксерофтальмией (куриная  слепота).

Витамин D называют противорахитическим  витамином. Недостаток его приводит к расстройству фосфорного и кальциевого  обмена. Эти минеральные вещества теряют способность откладываться  в костях и в больших количествах  удаляются из организма. Кости при  этом размягчаются и искривляются. Нарушается развитие зубов, страдает нервная  система. Весь этот комплекс расстройств  характеризует наблюдаемое у детей заболевание - рахит.

Витамины группы В. Недостаток или отсутствие витаминов группы В вызывает нарушение обмена веществ, расстройство функций центральной нервной системы. При этом наблюдается снижение сопротивляемости организма к инфекционным болезням. Витаминами бодрости, повышенной работоспособности и крепких нервов называют витамины группы В. Суточная норма витамина В для взрослого 2- 6 мг, при систематической спортивной деятельности эта норма должна увеличиваться в 3-5 раз.

Витамин С называют противоцинготным. При недостатке его в пище (а больше всего его содержится в свежих фруктах и овощах) развивается специфическое заболевание - цинга, при которой кровоточат десны, а зубы расшатываются и выпадают. Развиваются физическая слабость, быстрая утомляемость, нервозность. Появляются одышка, различные кровоизлияния, наступает резкое похудание. В тяжелых случаях может наступить смерть.

 Витамины влияют на  обмен веществ, свертываемость  крови, рост и развитие организма,  сопротивляемость инфекционным  заболеваниям. Особенно важна их  роль в питании молодого организма  и тех взрослых, чья деятельность  связана с большими физическими  нагрузками на производстве, в  спорте. Повышенная потребность  в витаминах может быть связана  с особыми условиями среды  обитания (высокая или низкая  температура, разреженный воздух). Например, суточная потребность  витамина С для взрослых составляет в среднем 50- 100 мг, для детей 35-50 мг, для тренирующихся спортсменов до 200 мг и более (им в целях повышения работоспособности даже рекомендуется принимать этот витамин на старте, а марафонцам - на дистанции). Витаминная недостаточность, как правило, сказывается в ранний весенний период, когда сразу после зимы организм ослаблен, а в пище мало витаминов и других биологически активных компонентов в связи с ограничением в рационе свежих овощей и фруктов.

 Кроме описанных здесь  витаминов большое значение для  жизнедеятельности организма имеют  фолиевая кислота, биотин, холин,  витамин Е (фактор размножения) и витамин К. Все они достаточно широко распространены в природе, и при нормальном питании потребность в них полностью удовлетворяется.