Обмен веществ – это совокупность химических реакций, происходящих в организме для обеспечения его жизнедеятельности. Вода, как обязательный «участник» обмена веществ, составляет 60-75% массы тела человека (в зависимости от его возраста и состояния организма). Стоит отметить, что вода, роль в обмене веществ которой сложно переоценить, участвует как в катаболизме (распаде сложных веществ на более простые), так и анаболизме – к примеру, синтезе белка и нуклеиновых кислот.
Во всех реакциях в человеческом организме участвует вода, и обмен веществ без неё соответственно немыслим. Так, нельзя не заметить при обсуждении темы, какую же играет вода роль в обмене веществ, что без неё невозможно переваривание пищи и метаболизм жиров, белков и углеводов.
Составители большинства эффективных методик похудения, в числе которых и диета «Похудей, часто отмечают также, что с помощью воды обмен веществ можно существенно ускорить.
Так, с помощью исследований было установлено, что объем, в котором в организм попадает вода, и обмен веществ (его скорость) прямо пропорциональны. Максимальное ускорение метаболизма наблюдается при употреблении холодной воды, так как львиную долю энергии организм тратит на её «подогрев». Но даже при употреблении тёплой
воды, роль в обмене веществ её все равно существенна – в таком случае метаболизм ускоряется процентов на сорок меньше, чем от приёма холодной жидкости.
При изучении значения воды в обмене веществ следует отметить, что она очень важна для синтеза белка. Вода входит в состав желудочного, поджелудочного и кишечного соков, участвующих в переваривании пищи и расщеплении её белковых компонентов. И она же в составе крови помогает доставлять полученные вещества в клетки, где из них синтезируются необходимые организму белки.
Имеет вода роль и в обмене других веществ, в том числе жиров, которые после расщепления транспортируются в лимфу и общий кровоток. Впоследствии получившиеся вещества (липиды) используются организмом в качестве источника энергии.
Кроме того, играет вода роль и в обмене таких веществ, как углеводы. Так же, как белки и жиры, с помощью ферментов желудочного, поджелудочного и кишечного соков углеводы расщепляются (до глюкозы) и всасываются в кровь. Глюкоза откладывается в клетках печени в виде гликогена, а обратное её «превращение» и доставка осуществляются при активном участии воды в обмене веществ.
ПОДПИСКА НА ОРИГИНАЛЬНЫЕ РЕЦЕПТЫ И СОВЕТЫ О ПИТАНИИ
Здоровье человека зависит от того, насколько правильно протекает у него обмен веществ. Индивиды с хорошим метаболизмом имеют нормальный вес, красивую кожу, волосы, полны энергии и уверены в себе. Вопросы обмена веществ тесно связаны с темой правильного питания, в рамках которой следует отдельно обсудить важность потребления обыкновенной воды. В чем её особенность, и почему велика роль воды для нормализации метаболизма, — читайте в статье.
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Её химическая формула: H2O. Атомы находятся под углом друг к другу, и образуют треугольник.
Кислород имеет электроотрицательность 3,44, а водород — 2,2. Поэтому электронные облака смещены в сторону атома кислорода.
Электроотрицательность — это способность атомов одного элемента смещать к себе общие электронные пары при образовании соединений с другими атомами.
Этим обуславливается, что молекула воды представляет собой диполь. В пространстве электрическое поле молекулы воды представляет собой правильный тетраэдр, где по углам размещены эпицентры положительных (атомы водорода) и отрицательных (электронные пары атома кислорода) зарядов, а в центре — атом кислорода.
Главным компонентом любой жидкости в организме человека является вода. Жидкости переносят вещества и выводят продукты обмена во внешнюю среду. Такое их свойство обеспечивается свойствами воды как растворителя.
Поляризованность молекул воды обуславливает их поведение в электрическом поле. Они притягиваются и окружают заряженные положительно или отрицательно ионы других веществ, препятствуют их взаимодействию друг с другом.
Если молекулы вещества имеют гидроксильные группы (-OH), происходит образование водородные связей с молекулами H2O. Это обеспечивает их растворимость в воде.
Водородные связи — притяжение, образуемое между частично положительно заряженными атомами водорода и атомом с частично отрицательным зарядом.
В воде в организме растворяются соли, кислоты, щелочи, сахара, белки, простые спирты, глицерин. В таком виде жидкости могут переносить их из одной части тела в другую.
Роль воды как растворителя имеет особое значение для образования мембран клеток.
Основу структуры их составляют молекулы липидов, которые, благодаря своим особым свойствам, способны образовывать в водной среде бинарные слои, где гидрофобные (не имеющие заряда), хвосты обращены внутрь слоя, а гидрофильные (заряженные) притянуты молекулами воды.
Процессы обмена веществ включают большое количество реакций воды с соединениями, называемыми гидролизом. Гидролиз сопровождается образованием гидроксильных групп — OH и ионов водорода H+.
Реагируя с водой, сложные углеводы распадаются до моносахаридов. Также вода на определённом этапе участвует в расщеплении гликогена (запасной формы углеводов у человека) до глюкозы.
В кишечнике жиры гидролизуются до жирных кислот и глицерина, и так используются организмом для обеспечения его потребностей.
Вода расщепляет небольшие белковые молекулы до аминокислот на заключительном этапе переваривания.
При участии воды происходит расщепление макромолекул ДНК и РНК, поступающих с пищей, до отдельных нуклеотидов.
Для регуляции кислотно-щелочного баланса в организме, оказывающего весомое влияние на протекание всех прочих химических и физических процессов, имеют значение реакции гидролиза солей, при которых ионы соли и вода взаимодействуют с повышением щелочной или кислотной реакций раствора.
Для правильного обмена веществ необходимо поддержание водно-солевого баланса на определённом уровне, который обеспечивается поступлением в организм жидкостей с растворенными в них ионами солей, а также работой внутренних органов. Сдвиг баланса в ту или иную сторону сочетается с нарушением метаболизма при преобладании процессов катаболизма или анаболизма.
Вода движется через биологическую мембрану по направлению от раствора с меньшей концентрацией растворенного вещества к раствору с большей. Накопление избытка жидкости может происходить во внеклеточном или во внутриклеточном пространстве. Первое явление тесно связано с повышением содержания катионов Na2+ в среде, окружающей клетки. Оно может быть вызвано как приёмом большого количества воды с солью или глюкозой, так и нарушением функционирования систем внутренних органов, гормональной регуляции.
Если концентрация растворенного вещества внутри клетки значительно выше, чем в межклеточном пространстве, развивается внутриклеточная гипергидратация.
Обезвоживание организма происходит при недостаточном поступлении жидкостей в организм или при избыточном их выведении (с потом, жидким стулом, мочой) — в результате эндокринных нарушений, инфекционных заболеваний, повышенной температуре внешней среды. Например, несахарный диабет появляется при дефиците выработки антидиуретического гормона, подающего сигнал о возвращении жидкости из почечных канальцев. Болезнь сопровождается обильным выведением мочи, сопровождаемым обезвоживанием организма.
Как избыток, так и сильный недостаток воды могут быть смертельно опасны. При малом количестве воды в организме снижается её содержание в крови, что делает транспорт веществ замедленным, поскольку ухудшает снабжение клеток кислородом и питательными веществами. При утрате 20% воды высока вероятность летального исхода.
Нарушения метаболизма возникают как при гипер-, так и гипогидротации. При этом снижается его интенсивность, начинают преобладать процессы диссимиляции или катаболизма, сопровождающиеся разрушением тканей.
Для поддержания водно-солевого баланса в норме необходимо:
- здоровое состояние систем органов, участвующих в выведении жидкостей из организма;
- нормальный гормональный фон;
- потребление необходимого количества воды (здоровому человеку лучше выпить больше, чем нужно);
- соблюдение правильного баланса Na2+ и K+: взрослому здоровому человеку в сутки необходимо от 1300 мг Na2+, от 2500 мг K+.
Пить качественную воду — значит способствовать нормализации процессов обмена веществ и их интенсивному протеканию. Если в организме есть необходимое количество жидкости, клетки тканей и органов быстро снабжаются кислородом и прочими необходимыми элементами, наблюдается ускоренный метаболизм, при этом ненужные продукты обмена растворяются и удаляются из организма вместе с водой.
Сама вода является участником многих химических процессов метаболизма. При её достаточном количестве происходит гидролиз жиров, белков и углеводов, т. е. их распад на компоненты.
Физические свойства воды позволяют ей отводить лишнее тепло из организма, что также необходимо для ускорения процессов обмена веществ. Кроме того, затрачивая энергию на нагрев жидкости, организм сжигает дополнительные калории.
Потребление жидкости взрослым индивидом должно составлять около 2 л. Иногда предлагается такая формула для расчёта, как 30-40 мл на 1 кг веса. Количество воды должно зависеть от общего состояния организма. При нарушении работы почек употребление воды ограничивают, а при инфекционных заболеваниях, интенсивных физических нагрузках или повышенной температуре окружающей среды — увеличивают.
Какую воду пить?
Тесно с вопросом роли воды в обмене веществ связано и её качество. Часто вода, которая на вид выглядит чистой, содержит примеси, снижающие её полезные свойства.
Самые распространённые соединения, которые можно обнаружить в воде, используемой современным потребителем:
- хлор в водопроводной воде;
- минералы;
Некоторые вещества, оказавшиеся в воде, могут иметь токсическое действие на человека, тем самым оказывая негативное действие на процессы в организме, включая метаболизм. На их переработку и удаление требуются значительные энергетические затраты. Но не следует понимать это как необходимость пить загрязнённую воду ради того, чтобы увеличить расход калорий. Интоксикация опасна нарушением работы внутренних органов, что приводит к неправильному обмену веществ.
Содержание солей в питьевой воде имеет значение для регуляции водно-солевого баланса. Здоровый человек способен употребить большое количество жидкости, избыток которой будет выведен почками. Помимо того, что будет нормализовано содержание жидкости во вне- и внутриклеточном пространстве, вода выступит в качестве растворителя для отходов, процессов обмена и токсинов и удалит их наружу.
При употреблении солёной воды, например, морской, повышается концентрация Na2+ вне клетки, что приводит к вытягиванию жидкости из внутриклеточного пространства и обезвоживанию клеток. В сравнении с этим применение дистиллированной воды более безопасно для индивида, не страдающего никакими заболеваниями. Введение гиперосмотических растворов показано только в ряде случаев, например, для очистки кишечника.
Применение минеральной воды естественного происхождения назначают часто для лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта. Полезным действием обладает столовая слабокислая минеральная вода, поскольку она нормализует кислотность желудка, так же, как кислые соки. Её рекомендуют пить до или во время еды.
Ведутся дискуссии на тему того, воду с какой реакцией: кислотной или щелочной — следует применять. Сторонники первого варианта указывают, что щелочи опасны для желудка, при длительном употреблении вызывают нарушение секреции соляной кислоты, кроме того, могут теоретически производить канцерогенный эффект. Сторонники второго подчёркивают, что кровь, межклеточная жидкости имеют слабощелочную реакцию, а значит, повышение их кислотности вследствие употребления кислой воды приведёт к вымыванию жидкости из клетки.
Противопоказано употребление простой воды в случае снижения концентрации электролитов в организме (что происходит как при неправильной работе эндокринной системы, так и при значительной потере биологических жидкостей, например, крови). В таких случаях пить следует минеральную воду, насыщенную нужными солями.
Правильный выбор вида минеральной воды — отдельная тема для обсуждения. В решении этого вопроса может помочь консультация у врача-диетолога.
Качество водопроводной воды довольно низкое, поэтому её употребление в необработанном виде не рекомендуется. Для снижения вредного действия воды из-под крана требуется применять дополнительные методы очистки в домашних условиях.
Сильный нагрев воды позволяет уничтожить некоторые патогенные микроорганизмы. Однако эта процедура имеет и негативный эффект. Нагрев способствует образованию хлором, растворенным в воде из-под крана, токсичных соединений с органическими веществами. Причём чем дольше процесс кипения, тем больше концентрация этих вредных соединений.
Фильтры для очистки воды с различным составом позволяют избавиться от различных примесей, в том числе органики и части растворенного хлора. Фильтры желательно использовать в качестве предварительной меры очистки перед кипячением. Самым очевидным минусом этого способа обработки является его относительно высокая стоимость: картриджи для фильтров требуют частой замены, в противном случае они начинают возвращать в воду накопленные вредные соединения.
Использование талой воды — интересная альтернатива всем прочим способам очистки с точки зрения современной науки.
Молекула воды имеет возможность образовывать до четырёх водородных связей с соседними молекулами. При замерзании в нормальных условиях каждая молекула воды образует связи с другими четырьмя молекулами воды. При этом возникает правильная кристаллическая решётка, где каждая ячейка имеет форму правильной пирамиды с тремя гранями.
Создать такую структуру является более простым с энергетической точки зрения, а значит, вода, переходя в лёд, теряет свои свойства растворителя, предпочитая ионам и молекулам других веществ свои собственные. Большая часть примесей переходит к границе твёрдой и жидкой сред.
Часть ледяного куска с примесями легко отличить от чистого, поскольку он более мутный и окрашенный. Следовательно, отделив после замораживания прозрачный лёд и поставив его таять, можно получить очищенную талую воду. Талой воды приготовление в домашних условиях просто и не требует ничего, кроме наличия морозилки, а зимой можно обойтись и без этого.
Следует предупредить, что с талой водой связано очень много легенд о её необыкновенных целительных свойствах. К ним стоит отнестись с долей скепсиса, поскольку научно не доказано, позволяет ли заморозка изменить свойства воды ещё каким-либо образом, кроме как освободить её от части примесей.
Для нормализации процессов метаболизма необходимо употребление достаточного количества жидкости. Здоровому человеку не опасно выпить больше воды, чем нужно. Необходимо обращать внимание на уровень очистки воды, содержание в ней минеральных солей и кислотно-щелочную реакцию.
Вопросы в начале параграфа.
Вопрос 1. Что такое обмен веществ?
Обмен веществ — это совокупность протекающих в живых организмах химических превращений, обеспечивающих их рост, развитие, процессы жизнедеятельности, воспроизведение потомства, активное взаимодействие с окружающей средой.
Вопрос 2. Где происходит пластический и энергетический обмен?
Под пластическим обменом понимают такие процессы, в ходе которых в клетках создаются новые соединения и новые структуры, характерные для данного организма. Под энергетическим обменом понимают такие превращения энергии, в ходе которых в результате биологического окисления выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности клеток, тканей и всего организма в целом.
Пластический и энергетический обмен происходит в клетках.
Вопрос 3. Какова роль белков, жиров и углеводов в обмене веществ и энергии?
Белки, жиры и углеводы – главные источники энергии для организма.
Белки входят в состав ядер, цитоплазмы и мембран клеток. Они являются ферментами, входят в состав антител. Белки принимают участие в свертывании крови (фибриноген) и в транспортировке газов (гемоглобин). Белки входят в состав костей. Белки способны к биологическому окислению с выделением энергии, которая может быть использована организмом.
Из жиров образуются некоторые гормоны и биологически активные вещества. Их производные участвуют в работе синапсов — особых образований, через которые передаются возбуждающие или тормозящие сигналы от одной нервной клетки к другой или от нервной клетки к исполнительному органу.
В организме углеводы прежде всего являются источником энергии. В частности, головной мозг может функционировать только в том случае, если к нему в качестве энергетического материала поступает глюкоза. Распадаясь на углекислый газ и воду, она освобождает энергию молекулярных связей, которая используется на многие нужды, в том числе и на передачу нервных импульсов.
Вопрос 4. Почему необходима вода, макро- и микроэлементы для организма человека?
Вода — универсальный растворитель. Все жизненные процессы, все биохимические реакции происходят в водной среде. Внутренняя среда человека содержит до 90% воды. Вода в организме либо химически связана с другими соединениями, либо содержит в себе растворенные минеральные соли и органические вещества.
Минеральные соли необходимы для поддержания кислотно-щелочного равновесия в клетках тела и во внутренней среде организма.
Вопросы в конце параграфа.
Вопрос 1. Почему обмен веществ считают основным свойством живой природы?
Обмен веществ — обязательное условие жизни любого организма. Обмен веществ обеспечивает взаимодействие живого организма с окружающей его средой, процессы жизнедеятельности, рост, развитие.
Вопрос 2. Что относят к подготовительной, основной и заключительной стадиям обмена?
К подготовительной стадии обмена веществ относят расщепление веществ, поступивших в организм в процессе пищеварения, и транспортировку их и кислорода к клеткам.
К основной — процессы преобразования веществ внутри клеток (синтез необходимых организму веществ и биологическое окисление с целью получения энергии).
К заключительной — вывод из клеток и организма продуктов биологического окисления веществ (углекислого газа, аммиака, воды, соединений фосфора, натрия, хлора).
Вопрос 3. Какие функции в организме выполняют белки?
Функции белков:
Структурно-пластическая. Белки — основной строительный материал клетки.
Каталитическая. Биологические катализаторы — ферменты — представлены веществами белковой природы.
Защитная. Белки входят в состав антител, принимают участие в свертывании крови, связывают токсины и яды.
Транспортная. Белок крови гемоглобин переносит кислород и углекислый газ.
Энергетическая. Белки способны к биологическому окислению с выделением энергии.
Вопрос 4. Какую роль играют жиры?
Функции жиров:
Структурно-пластическая. Жиры входят в состав клеточных мембран и других структур.
Регуляторная. Из жиров образуются некоторые гормоны и биологически активные вещества, их производные участвуют в работе синапсов.
Защитная. Жиры предохраняют органы от сотрясений.
Теплоизоляционная. Жиры — хорошие теплоизоляторы.
Энергетическая. При окислении жиров выделяется больше энергии, чем при окислении углеводов и белков.
Запасающая. Часть жиров откладывается в запас. Эти запасы используются при недостатке питания.
Вопрос 5. Каковы функции углеводов?
Функции углеводов:
Энергетическая. Углеводы являются основным источником энергии в организме.
Структурно-пластическая.
Защитная. Углеводы взаимодействуют в печени со многими ядовитыми соединениями, переводя их в безвредные вещества.
Вопрос 6. Как в организме происходит обмен белков, жиров и углеводов?
Белки в пищеварительной системе расщепляются до аминокислот, которые всасываются непосредственно в кровь в тонком кишечнике и поступают в клетки тканей. Здесь формируются белки, свойственные данному организму.
Основными продуктами распада белков являются углекислый газ, вода и аммиак. Углекислый газ удаляется из организма через легкие, вода — через почки и кожу (и небольшое количество — через легкие), аммиак частично выводится через кожу и легкие, но большая его часть обезвреживается в печени до мочевины и удаляется через почки и потовые железы.
Углеводы расщепляются в пищеварительной системе до моносахаридов (глюкоза) и в таком виде всасываются в кровь и доставляются тканям. Излишки глюкозы депонируются в печени в виде гликогена.
Продуктами распада углеводов являются углекислый газ и вода, которая выводится из организма соответственно через легкие (углекислый газ и вода), кожу (вода и углекислый газ) и почки (вода).
Жиры расщепляются в пищеварительной системе до глицерина и жирных кислот, которые поступают в эпителиальные клетки ворсинок тонкого кишечника, где формируются жиры, характерные для данного организма. Готовые жиры поступают в лимфу, а затем — в кровь и разносятся клеткам тканей. Избыток жиров откладывается в запас в подкожной жировой клетчатке и других местах.
Продукты распада жиров — углекислый газ и вода — удаляются из организма через легкие, кожу и почки.
Вопрос 7. Какие функции выполняет в организме вода?
Внутренняя среда организма жидкая, содержит до 90% воды. Все биохимические процессы в организме происходят в водной среде. Транспорт питательных веществ и кислорода осуществляется в жидкой (водной) среде. Продукты распада тоже выносятся водой.
Вопрос 8. Почему концентрация солей во внутренней среде организма и клетках должна поддерживаться на определенном уровне?
Если концентрация солей в тканевой жидкости и крови будет меньше, чем в клетках, вода будет поступать в клетки. Они начнут разбухать, их нормальная работа будет нарушена. Если же концентрация солей в тканевой жидкости и крови будет больше, чем в клетках, вода будет выходить из клеток, и они могут погибнуть от обезвоживания.
Вопрос 9. Какие элементы относятся к макроэлементам, а какие — к микроэлементам?
К макроэлементам относят кальций, калий, натрий, фосфор, хлор.
К микроэлементам — железо, кобальт, цинк, фтор, йод и др.
Процесс обмена — основное свойство живого. В цитоплазме клеток органов и тканей постоянно идет процесс синтеза сложных высокомолекулярных соединений и одновременно с этим — их распад с выделением энергии и образованием простых низкомолекулярных веществ — углекислого газа, воды, аммиака и др.
Процесс синтеза органических веществ называется ассимиляцией, или анаболизмом. В ходе ассимиляции обновляются органоиды клетки, и накапливается запас энергии. Распад структурных элементов клетки сопровождается выделением заключенной в химических связях энергии, а конечные продукты распада, вредные для организма, выводятся за пределы клетки, а затем из организма.
Процесс распада органических веществ противоположен процессу ассимиляции и называется диссимиляцией, или катаболизмом. Подобного типа реакции идут с поглощением кислорода, поэтому расщепление органических веществ связано с окислением, а освободившаяся при этом энергия идет на синтез ЛТФ (аденозинтрифосфорная кислота), необходимой для ассимиляции.
Таким образом, ассимиляция и диссимиляция — это две противоположные, но взаимосвязанные стороны единого процесса — обмена веществ. При нарушении ассимиляции и диссимиляции расстраивается весь обмен веществ.
В организме человека непрерывно протекают водный, солевой, белковый, жировой и углеводный обмен. Непрерывный распад и окисление органических соединений возможны лишь тогда, когда количество этих веществ в клетках постоянно пополняется. Однако потребность в питательных веществах неодинакова. Большая их часть используется организмом для образования энергии. В процессе жизнедеятельности организма энергетические запасы непрерывно уменьшаются, и их пополнение идет за счет пищи.
Соотношение количества энергии, поступающей с пищей, и энергии, расходуемой организмом, называется энергетическим балансом. Количество потребляемой пищи должно соответствовать энергетическим затратам человека.
Белки — основной пластический материал, из которого построены клетки и ткани организма. Они бесконечно разнообразны, что обусловлено различными комбинациями образующих их 20 аминокислот.
Белки пищи расщепляются в пищеварительном тракте до аминокислот. В клетках из аминокислот синтезируются специфические для данной ткани белки. Так, в клетках мышц идет синтез белка миозина, в молочной железе — казеина и т. д. Часть белков, входящих в состав клеток органов и тканей, а также аминокислоты, поступившие в организм, но не использованные в синтезе белка, подвергаются распаду с освобождением 17,6 кДж энергии на 1 г вещества и образованием продуктов распада белка: воды, углекислого газа, аммиака, мочевины и др.
Все продукты диссимиляции белка выделяются из организма в составе мочи, пота и частично с выдыхаемым воздухом. В запас белки не откладываются. У взрослого человека их синтезируется столько, сколько необходимо для компенсации распавшихся белков.
При избытке белковой пищи она преобразуется в жиры и гликоген. Потребность в белках в сутки составляет 100–118 г. В детском организме синтез белков превышает их распад, что учитывается при составлении рациона питания.
Углеводы поступают в организм с растительной и, в меньшей мере, с животной пищей, а также синтезируются в нем из продуктов расщепления аминокислот и жиров. Углеводы растительного происхождения в организме человека расщепляются до глюкозы, которая всасывается в кровь и разносится по всему телу.
Содержание глюкозы в крови относительно постоянно и не превышает 0,08-0,12%. Если глюкоза поступает в кровь в большем количестве, то этот избыток в печени превращается в животный крахмал — гликоген, который накапливается, а затем при необходимости снова распадается до глюкозы. При расщеплении 1 г углеводов освобождается 17.6 кДж энергии. Ее потребление увеличивается с возрастанием нагрузки при физической работе. Часть энергии используется для механической работы и служит источником тепла, другая часть идет на синтез молекул АТФ. При избытке углеводов в организме они превращаются в жиры. Суточная потребность в углеводах составляет 450–500 г.
Жиры входят в состав растительной и животной пищи. Часть синтезированного в организме жира откладывается в запас, другая часть поступает в клетку, где вместе с жироподобными веществами (липоидами) служит пластическим материалом, из которого строятся мембраны клеток и органоидов. Жиры — важный источник энергии. При их окислении выделяется углекислый газ, вода и освобождается энергия. Расщепление 1 г жиров сопровождается выделением 38,9 кДж энергии. Жиры могут синтезироваться в организме человека из углеводов и белков. Суточная потребность в них для взрослого человека — 100 г.
Обмен белков, жиров и углеводов взаимосвязан. Отклонение от нормы обмена одного из веществ влечет за собой нарушение обмена других веществ. Например, при расстройстве обмена углеводов продукты их неполного распада нарушают обмен белков и жиров, расщепление которых тоже идет не до конца, с образованием ядовитых веществ, отравляющих организм. Избыток жира в организме откладывается в виде запасов под кожей в жировой клетчатке, в сальнике, покрывающем органы брюшной полости, и в некоторых других органах. Жировая ткань защищает организм от механических повреждений, служит теплоизолятором.
Наряду с обменом органических веществ в организме человека осуществляется водный и солевой обмен. Эти вещества не являются источниками энергии и питательными веществами, но их значение для организма очень велико.
Вода входит в состав клеток, межклеточной и тканевой жидкости, плазмы и лимфы. Общее ее количество в организме человека составляет до 75%. В клетках вода химически связана с белками, углеводами и другими соединениями. Она растворяет органические и неорганические соединения. Всасывание питательных веществ в кишечнике, их поглощение клетками из тканевой жидкости и выведение из клеток конечных продуктов обмена может осуществляться только в растворенном состоянии и при участии воды.
Вода — непосредственный участник всех реакций гидролиза. Суточная потребность в воде взрослого человека составляет около 40 г на 1 кг массы его тела (2,5—3 л). Эта потребность зависит от условий и температуры среды. Поступает вода в организм при питье и в составе пищи. В тонком и толстом отделах кишечника вода всасывается в кровь, откуда она поступает в ткани, а из них вместе с продуктами распада проникает в кровь и лимфу. Из организма вода выводится в основном через почки, а также кожу, легкие (в виде пара) и с калом.
Обмен воды в организме тесно связан с обменом солей.
Минеральные вещества поступают в организм человека с пищей, откладываются в виде солей и входят в состав различных органических соединений. Так, железо включено в молекулу гемоглобина и участвует в транспортировке кислорода и углекислого газа, йод — в состав гормона щитовидной железы, сера и цинк содержатся в гормонах поджелудочной железы. Для кроветворения необходимы железо, кобальт, медь; соли фтора и кальция входят в состав костей; кальций и натрий создают определенную концентрацию ионов в клеточной мембране и по обе стороны от нее и т. д.
Общее количество минеральных веществ в теле человека составляет около 4.5%. Все эти элементы поступают в организм с пищей и водой. Железа много в яблоках, йода — в морской капусте, кальция — в молоке, сыре, брынзе, в яйцах и т. д.
Человек нуждается в постоянном поступлении натрия и хлора. Натрий создает определенную концентрацию ионов в плазме, тканевой жидкости, хлор (составная часть соляной кислоты) — компонент желудочного сока. Эти важнейшие компоненты организм получает с поваренной солью.
Витамины (от лат. «вита» — жизнь) — биологически активные вещества, необходимые для жизнедеятельности организма. Они способствуют нормальному протеканию всех жизненных процессов. Витамины были открыты русским врачом Н. И. Луниным (1853—1937). Витамины способствуют укреплению здоровья, увеличивают сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям, повышают работоспособность.
При недостатке того или иного витамина — гиповитаминозе — или при отсутствии витаминов — авитаминозе — наступают глубокие нарушения в процессах обмена веществ, ведущие к тяжелым заболеваниям, вплоть до гибели организма. Организм человека не способен синтезировать витамины и должен ежедневно получать их с пищей, прежде всего с растительной.
Обозначаются витамины заглавными буквами латинского алфавита: А, В, С, D, Е, К, РР, Н. Некоторые буквы, например В, охватывают целые группы: от В1 до В15.
Важнейший из витаминов — витамин А. Его называют витамином роста, он участвует в окислительно-восстановительных реакциях обмена. При нехватке витамина А в организме наблюдается сухость кожи, сухость роговицы глаз и ее помутнение. С недостатком витамина А связано нарушение сумеречного зрения («куриная слепота»). Наиболее богаты витамином А печень, сливочное масло, молоко, морковь, абрикосы и др.
Витамин С, или аскорбиновая кислота, синтезируется в растениях и накапливается в шиповнике, лимоне, черной смородине, зеленом луке, плодах клюквы и т. д. В настоящее время разработан промышленный синтез витамина С. При его недостатке развивается цинга. Особенно чувствуется нехватка витамина С к весне (у человека появляются сонливость, усталость, апатия).
Витамин D играет важную роль в обмене кальция, фосфора и в целом — в процессе образования костей. При отсутствии витамина D соли кальция и фосфора не откладываются н костях, а выводятся из организма и поэтому кости, особенно у детей, размягчаются. Под тяжестью тела ноги искривляются, на ребрах образуются утолщения — четки, задерживается развитие зубов. Наиболее богаты витамином D печень рыб, сливочное масло, икра, желток яиц. Растения содержат вещество, близкое к витамину D, — эргостерин, который под влиянием солнечных и ультрафиолетовых лучей переходит в витамин D.
Витамины группы В (В1 В2 В6 В12 и др.) регулируют многие ферментативные реакции обмена веществ, особенно обмена белков, аминокислот, нуклеиновых кислот. При их недостатке нарушаются функции нервной системы (болезнь бери-бери), желудочно-кишечного тракта (поносы), кроветворных органов (малокровие) и др. Эти витамины содержатся в печени млекопитающих и некоторых рыб, в почках, петрушке и др.
Витамин РР необходим для нормальной нервно-психической деятельности.
