Обмін води та мінеральних солей

Вода й мінеральні солі не є джерелом енергії, але виконують важливі функції в організмі. Вода входить до складу всіх тканин і міститься як у клітинах, так і за їхніми межами. Загальна кількість води в тілі дорослої людини сягає близько 70% маси тіла. Вода бере участь у різних фізіологічних процесах. Гідроліз органічних речовин у травному каналі, всмоктування і транспорт поживних речовин в органи, обмін речовин у тканинах, виведення з організму продуктів розпаду та інші процеси відбуваються за участю води. Добова потреба у воді дорослої людини становить у середньому 2—2,5 л. Вона потрапляє до організму під час пиття та разом із вживаною їжею. Особливо багато води містять овочі та фрукти. Вода, яка надходить у травну систему, всмоктується в кров в основному в товстій кишці. Із крові вода разом з поживними речовинами і солями надходить у тканини. Невелика кількість води утворюється під час окислення органічних речовин. Із організму вода виводиться головним чином із сечею, а також із потом, через легені та з калом.

Відношення кількості спожитої води до кількості води, яка виділяється організмом, називається водним балансом.

Обмін води тісно пов'язаний з обміном мінеральних речовин.

Загальна кількість мінеральних речовин у тілі людини становить близько 4,5% маси тіла. Мінеральні солі містяться в тканинах людини у різних співвідношеннях: у більшій кількості — кальцій, фосфор, калій, натрій, сірка, хлор; у меншій — магній, залізо, йод. Ті елементи, яких в організмі най­менша кількість, називають мікроелементами (бром, свинець, алюміній тощо). Кожен із вищевказаних елементів виконує певну роль в організмі. Наприклад, іони кальцію необхідні для нормального процесу згортання крові, вони беруть участь у ферментативних процесах, у діяльності нервової та м'язової тканин тощо; залізо входить до складу гемоглобіну і бере участь у дихальній функції крові; йод необхідний для синтезу гормонів щитоподібної залози тощо. Мінеральні солі надходять в організм із їжею. При звичайному змішаному харчуванні їх достатньо для задоволення потреб, і тільки натрію хлорид додають у їжу.

Обмін енергії

При дисиміляції органічних речовин у клітинах звільняється енергія, яка використовується організмом для підтримки постійної температури тіла, іонних градієнтів, біосинтетичних процесів, для скорочення м'язів, проведення нервового імпульсу тощо.

Наслідком енергетичних процесів в організмі є теплоутворення, тому вся енергія, яка утворюється в організмі, може бути виражена в одиницях (калоріях або джоулях).

Для визначення витраченої організмом у процесі життєдіяльності енергії використовують деякі методи дослідження, наприклад, пряму та непряму калориметрію. Метод прямої калориметрії ґрунтується на положенні, що всі види енергії зрештою перетворюються на теплову. Тому, помістивши лю­дину в спеціальну термоізольовану камеру, можна визначити кількість тепла, яке виділилось. Цей спосіб дуже копіткий, і тому використовують непряму калориметрію, тобто визначення теплопродукції за показниками газообміну.

Непряма калориметрія основана на тому, що джерелом енергії в організмі є окисні процеси, за яких використовується кисень і утворюється вуглекислий газ.

За допомогою спеціальних приборів визначають об'єми вдихуваного кисню і видихуваного вуглекислого газу, потім підраховують дихальний коефіцієнт (співвідношення СО₂/О₂). Користуючись спеціальними таблицями, визначають витрати енергії.

За таблицею хімічного складу та енергетичної цінності харчових продуктів визначають надходження енергії. Загальний обмін складається з основного обміну та робочої надбавки.

Основний обмін — кількість енергії, яка використовується організмом на підтримання його життєдіяльності за умов фізичного і психічного спокою, у положенні лежачи, вранці натще, в умовах температурного комфорту (18—20 °С). Величина його залежить від віку, зросту, маси тіла, статі, а також ак­тивності механізмів регулювання обміну речовин (за основу може бути взята величина, що дорівнює І ккал/(кг х год), або 42 кДж/(кг х год).

У жінок основний обмін на 10% менший, ніж у чоловіків (за умови однакової маси тіла та зросту). У дітей — на 1кг маси тіла більше, ніж у дорослих. Після 40 років основний обмін на 1кг маси тіла зменшується. Збільшення основного обміну виникає при гіперфункції щитоподібної зало­зи, а при гіпофункції — зменшується. Зменшується основний обмін і при голодуванні, коли функціональна активність печінки знижена. Інтенсивність основного обміну протягом доби коливається: уранці поступово підвищується, а у нічний час знижується.

Збільшення енергетичного обміну понад основний рівень має назву робочої надбавки. Чинниками, які впливають на підвищення енергетичних витрат, є приймання їжі, низька або висока (понад 30°С) температура навколишнього середовища, м'язова та розумова праця.

Залежно від особливостей професії за енергетичними витратами осіб поділяють на п'ять груп:

I — ті, хто зайняті переважно розумовою працею;

II — зайняті легкою фізичною працею;

III — ті, хто виконує фізичну працю середньої важкості;

IV — зайняті важкою фізичною працею;

V — зайняті дуже важкою фізичною працею.

В основу класифікації покладено інтенсивність фізичної праці, ступінь нервового напруження, що виникає під час виконання трудових процесів тощо.

Під час визначення потреби в енергії дорослого працездатного населення визнано доцільним усі розрахунки проводити для трьох вікових категорій (18—29 років, 30—39 років, 40—59 років), підставою для цього є деякі вікові особливості обміну речовин.

Так, для чоловіків І групи віком 18—29 років потреба в енергії становить 2800 ккал, 30—39 років — 2700 ккал, 40—59 років — 2500 ккал.

Регуляція обміну енергії в організмі здійснюється головним чином ендокринною та вегетативною нервовою системою.

Основними регуляторами є гормони щитоподібної залози (тироксин, трийодтиронін), а також адреналін (гормон мозкової речовини надниркових залоз), які стимулюють ці процеси.

Особливу роль у регуляції енергетичного обміну відіграє гіпоталамус. Тут формуються регуляторні впливи, які реалізуються за допомогою вегетативних і ендокринних механізмів. У деяких випадках визначається умовнорефлекторне підвищення утворення енергії (наприклад, у спортсменів перед стартом посилюються процеси обміну).

Інтенсивність процесів обміну збільшується і в разі відхилення температури навколишнього середовища від рівня комфорту. Найбільше це проявляється під час зниження температури навколишнього середовища, оскільки для збереження постійної температури тіла енергія інших видів переходить у теплову.

Підвищення основного обміну спостерігається протягом багатьох годин після їди — це так звана її специфічно-динамічна дія, що значною мірою зумовлена активізацією процесів обміну, особливо при вживанні білків.