8.2. Загальні уявлення про обмін речовин та енергію

Фізіологічні особливості організму людини необхідно розглядати з урахуванням його взаємодії з навколишнім середовищем. У цьому випадку можливе більш повне уявлення про джерела небезпек для здоров'я та життя людини. Така взаємодія здійснюється шляхом обміну речовин і енергії.

Життєві процеси організму пов'язані з постійним поглинанням речовин з навколишнього середовища і виділенням кінцевих продуктів розпаду в це середовище. Сукупність цих двох процесів складає обмін речовин. Саме обмін 85 речовин створює те єднання, котре існує між живими організмами та навколишнім середовищем.

Обмін речовин властивий як живій, так і неживій природі. Однак між: ними існує принципова різниця. Внаслідок обміну речовин неживих тіл останні не зворотно руйнуються, тоді як обмін речовин живих організмів з навколишнім середовищем є основною умовою його існування.

Обмін речовин складається з двох процесів: асиміляції, або анаболізму — пластичний обмін (засвоєння речовин та синтезу специфічних для кожної тканини сполук), і дисиміляції, або катаболізму — енергетичний обмін (ферментативного розщеплення органічних речовин та виведення з організму продуктів розпаду).

Внаслідок процесів дисиміляції харчових речовин утворюються продукти розпаду та енергія, які забезпечують хід процесів асиміляції. Взаємозв'язок цих процесів забезпечує існування тваринного організму.

В основі обміну речовин лежить велика кількість хімічних реакцій, які відбуваються в певній послідовності і тісно пов'язані одна з одною. Ці реакції каталізуються ферментами і знаходяться під контролем нервової системи.

Обмін речовин можна умовно розділити на:

зовнішній обмін, який включає надходження харчових речовин в організм та видалення кінцевих продуктів розпаду,

внутрішній обмін, який охоплює всі перетворення харчових речовин у клітинах організму, який охоплює всі перетворення харчових речовин у клітинах організму.

Харчові речовини, які потрапили в організм, витрачаються на енергетичні та будівельні процеси, які протікають одночасно. При розпаді харчових речовин виділяється енергія, яка витрачається на синтез специфічних для даного організму сполук, на підтримку постійної температури тіла, проведення нервових імпульсів та ін.

Потреба людини в енергії визначається дослідним шляхом і виражається в калоріях. Кількість калорій, які надходять в організм з будь-якими продуктами, називається калорійністю їжі.

Енергозабезпеченість їжі повинна відповідати енерговитратам організму, тобто енергетичні потреби людини повинні повністю покриватися за рахунок енергетичної цінності харчових продуктів, які входять у раціон людини.

Основні види харчових речовин

Для нормального функціонування організму щоденний раціон повинен включати шість основних складових: білки, жири, вуглеводи, вітаміни, мінеральні речовини та воду. Основні функції і обмін органічних речовин наведено в таблиці 8.1 .

Харчові речовини, які люди отримують разом з їжею, можна умовно розділити на дві групи:

• Речовини, які необхідні людині у великих кількостях, або макрокомпоненти (вода, білки, жири, вуглеводи),

• Речовини, які необхідні людині у не великих кількостях, або мікрокомпоненти (вітаміни та мінеральні компоненти).

Білки. Білки належать до життєво необхідних речовин, без яких неможливе життя, ріст і розвиток організму. Це пластичний матеріал для формування клітин і міжклітинної речовини. Всі складові частини людського організму складаються з білків (м'язи, серце, мозок і навіть кістки містять значну кількість білків).

Білки входять до складу гормонів, ферментів, антитіл, які забезпечують імунітет. Вони беруть участь в обміні вітамінів, мінеральних речовин, в доставці кров'ю кисню, жирів, вуглеводів, вітамінів, гормонів.

Значення білків визначається не тільки різноманітністю їх функцій, але й незамінністю їх іншими речовинами. Якщо жири і вуглеводи тією чи іншою мірою взаємозамінні, то білки будь-чим компенсувати неможливо. Тому білки вважаються найбільш цінними компонентами їжі.

Білки — це органічні речовини, що складаються з амінокислот, які, поєднуючись між собою в різних композиціях, надають білкам різноманітних властивостей.

Харчова і біологічна цінність білків визначається збалансованістю амінокислот, що входять до їх складу. Певна частина амінокислот розщеплюється до органічних кислот, з яких в організмі знову синтезуються нові амінокислоти, а потім білки. Ці амінокислоти називаються замінними. Однак вісім амінокислот, а саме: ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, фенілаланін, триптофан, треонін і валін — не можуть утворюватись в організмі людини з інших амінокислот і повинні потрапляти з їжею.

Таблиця 1.Обмін органічних речовин

Речовина	Функції	Основні перетворення
Білки	1.Будівельна 2.Транспортна 3.Захисна 4.Каталітична 5.Рухова 6.Сигнальна 7.Енергетична
Жири	1 .Захисна 2.Теплорегуляція 3.Енергетична
Вуглеводи	Енергетична

Основними джерелами тваринного білка в харчуванні є м’ясо, яйця, молоко і молочні продукти. Основними джерелами рослинного білка є хліб і крупи. Найдоступнішим джерелом білка є бобові. Доповнюючи їх м’ясом, молоком, яйцями та хлібом, можна задовольнити значну частку потреби організму в білку.

Поєднання білків тваринного та рослинного походження підвищує цінність білкового харчування. Тому в харчуванні людини доцільно поєднувати білки зернових культур з білками молока і м яса (хліб, гречану кашу з молоком, вареники з сиром, пиріжки з м’ясом).

Жири.

Роль жирів у харчуванні визначається їх високою калорійністю й участю в процесах обміну. Жири забезпечують у середньому 33% добової енергоцінності раціону. З жирами в організм надходять необхідні для життєдіяльності речовини: вітаміни А, Д Е, К і біологічно важливі фосфоліпіди (лецитин, холін). Жири забезпечують всмоктування з кишечника низки мінеральних речовин та жиророзчинних вітамінів. У вигляді сполук з білками жири входять до складу клітинних оболонок і ядер, беруть участь у регулюванні обміну речовин у клітинах.

Дефіцит жирів в їжі послаблює імунітет, тобто знижує опір організму інфекціям. Вони поліпшують смак їжі і викликають відчуття ситості. При нестачі жирів в організмі потреба в енергії задовольняється в основному за рахунок вуглеводів і, частково, білків, що збільшує витрати білків та незамінних амінокислот.

Жири складаються з гліцерину та жирних кислот, які можуть бути насиченими та ненасиченими. Ненасичені жирні кислоти підвищують еластичність та зменшують проникливість судинної стінки, утворюють з холестерином легкорозчинні сполуки, які легко виводяться з організму, забезпечують нормальний ріст і розвиток організму.

Жири можуть бути рослинного та тваринного походження. Тваринні й рослинні жири мають різні фізичні властивості та склад. Тваринні жири — це тверді речовини, до складу яких входить значна кількість насичених жирних кислот. Рослинні жири, як правило, рідини, які містять ненасичені жирні кислоти. Джерелом рослинних жирів є олії (99,9%), горіхи (53-65%), вівсяна (6,9%) та гречана крупи (3,3%). Джерела тваринних жирів - сало (90-92% жиру), вершкове масло (72-82%), жирна свинина (49%), ковбаси (20-40%), сметана (30%), сири (15-30%).

Вуглеводи.

Вуглеводи є основною частиною харчового раціону. Фізіологічне значення вуглеводів переважно визначається їх енергетичними властивостями. Вони - головне джерело енергії організму (становлять55% енергоцінності добового раціону). Тому в організмі їх міститься тільки близько 2%, хоча в їжі їхня частка становить 70% (400-500г на добу). Частково вуглеводи дають початок жирам, органічним кислотам, білкам, використовуються в пластичних та інших процесах організму. Надмірне споживання вуглеводів - поширена причина порушення обміну речовин, що сприяє розвитку низки захворювань. При раціональному харчуванні до 30% вуглеводів їжі здатні переходити в жири. Уразі ж надмірної кількості вуглеводів цей відсоток вищий.

Вуглеводи поділяють на групи: моносахариди - глюкоза, фруктоза, галактоза; олігосахариди - сахароза; полісахариди - крохмаль, глікоген, клітковина, пектинові речовини. Основним джерелом вуглеводів у харчуванні людини є рослинна їжа, і тільки лактоза і глікоген містяться в продуктах тваринного походження. Моносахариди (прості вуглеводи) легкорозчинні у воді, швидко всмоктуються в канали травлення й легко засвоюються. Вони мають виражений солодкий смак.

Вітаміни.

Важливе значення для організму людини мають вітаміни. Вони регулюють процеси обміну речовин, необхідні для сформування (ферментів, гормонів та ін.

Вітаміни беруть участь в окисних процесах, внаслідок яких з вуглеводів і жирів утворюються численні речовини, які використовуються організмом як енергетичний та пластичний матеріал.

Вітаміни майже не синтезуються в організмі і повинні надходити з їжею. Відсутність вітамінів у раціоні протягом тривалого часу може спричинити різні захворювання. У нашому кліматичному поясі наприкінці зими та на початку весни найчастіше зустрічається дефіцит вітамінів А, С, В₁ В₂ і РР.

Основні функції вітамінів наведені в табл.8.2.

Таблиця 8.2. Вітаміни та їх функції

Назви вітамінів	Харчові продукти, які містять вітамін	Вплив на організм при їх відсутності	Прояви при авітамінозі
А ретинол	Тваринна їжа: масло, молоко, яйця, печінка Рослинна їжа: морква, помідори, абрикоси	Зміни в шкірі і слизових оболонках: сухість. запалення слизової і рогівки ока	Сутінкова сліпота (куряча сліпота)
С аскорбінова кислота	Рослинна їжа: горобина, смородина, суниця, цитрусові, капуста. шипшина	Руйнування кровоносних судин, ламкість кісток, нервово-психічні розлади. зниження імунітету	Цинга
Д кальцифе-рол	Тваринна їжа: печінка, яйця, риб'ячий жир. Утворюється в шкірі під впливом ультрафіолетового проміння	Порушення утворення кісткової тканини	Рахіт
В В1 — тіамін В12— ціано- кобаламін	Неочищений рис, горох, дріжджі, печінка, нирки	Розлад нервової системи, роботи серця, травного апарату	Параліч (бері-бері)
	Печінка, синтезується бактеріями кишок людини	Порушення складу крові	Анемія недокрів'я

Мінеральні речовини.

Мінеральні речовини не мають енергетичної цінності, але необхідні для життєдіяльності організму. Потрапляють вони в організм з продуктами харчування у вигляді мінеральних солей. Мінеральні речовини, які містяться в харчових продуктах і тканинах організму в значній кількості, відносять до макроелементів.

Макроелементи бувають основного та кислотного характеру. До основних належать кальцій, магній, калій, натрій, до кислих — фосфор, сірка, хлор. Продуктами харчування, які містять макроелементи кислотного характеру, є м'ясо, птиця, яйця, сичужний сир, хліб, бобові, журавлина тощо. В молоці, кефірі, овочах, багатьох ягодах, фруктах містяться макроелементи основного характеру. Основні властивості макроелементів наведені в табл.3.

Мікроелементи — це група хімічних елементів, присутніх в організмі людини і тварин у малих концентраціях. Добова потреба в них виражається в міліграмах або частках міліграма.

Таблиця 8.3 Значення макроелементів для людини

Макро-елемент	Функції макроелемента в організмі	Продукти харчування, які містять макроелемент
1	2	3
Кальцій	Основна складова частина кісткової тканини, компонент системи зсідання крові, активатор ряду ферментів, гормонів.	Молоко та молочні продукти
Магній	Нормалізує стан нервової системи, регулює кальцієвий і холестериновий обмін, має властивість розширювати судини, сприяє зниженню артеріального тиску.	Різні крупи, горох, квасоля, хліб з грубо змеленого борошна, рибні продукти (шпроти, горбуша та ін.).
Фосфор	Регулює функції центральної нервової системи, енергетичне забезпечення процесів життєдіяльності організму.	Молоко і молочні продукти, м'ясо, риба, зернові та бобові.
Калій	Забезпечує нормальну життєдіяльність органів кровообігу, процесів нервового збудження в м'язах, внутрішньоклітинного обміну.	Соя, квасоля, горох, картопля, морська капуста, сухофрукти (родзинки, груші, яблука), молоко.
Натрій	Бере участь у процесах внутрішньоклітинного та міжклітинного обміну, в підтримці осмотичного тиску протоплазми і біологічних рідин організму, в водному обміні.	Потрапляє в організм в переважно у вигляді хлориду натрію (кухонної солі).
Хлор	Регулює осмотичний тиск в клітинах та тканинах, нормалізує водний обмін, бере участь в утворенні соляної кислоти в шлунку.	Потреба в хлорі задовольняється за рахунок хлориду натрію (кухонної солі).
Сірка	Необхідний структурний елемент деяких амінокислот, входить до складу інсуліну, бере участь в його утворенні.	Яловичина, свинина, морський окунь, тріска, ставрида, яйця, молоко, сир

Мікроелементи мають високу біологічну активність та необхідні для життєдіяльності організму. До таких мікроелементів належать залізо, мідь, кобальт, нікель, марганець, стронцій, цинк, хром, йод, фтор. Нестача цих речовин у харчуванні може призвести до структурних та функціональних змін в організмі, а їх надлишок має токсичну дію. Найбільш дефіцитні мінеральні елементи в їжі людини — кальцій та залізо. Основні властивості мікроелементів наведені в табл..4.

Неправильне харчування суттєво знижує захисні сили організму і працездатність, порушує процеси обміну речовин, призводить до передчасного старіння і може спричиняти виникнення багатьох захворювань, зокрема інфекційного характеру.

Таблиця 8.4 Значення мікроелементів для людини

Мікро-елемен-ти	Функції мікроелемента в організмі	Продукти харчування, які містять мікроелементи
Залізо	Міститься в гемоглобіні крові, бере участь в окисно-відновних процесах, входить до складу ферментів, стимулює внутрішньоклітинні процеси обміну.	Печінка, нирки, м'ясо кролів, яйця, гречана крупа, пшоно, бобові, яблука.
Мідь	Необхідна для синтезу гемоглобіну, ферментів, білків, сприяє нормальному функціонуванню залоз внутрішньої секреції, виробленню інсуліну, адреналіну.	Печінка, морські продукти, зернові, гречана та вівсяна крупи, горіхи.
Кобальт	Активізує процеси утворення еритроцитів і гемоглобіну, впливає на активність деяких ферментів, бере участь у виробленні інсуліну, необхідний для синтезу вітаміну В12	Морські рослини, горох, буряк, червона смородина, полуниці.
Нікель	Стимулює процеси кровотворення.	Морські продукти.
Марга-нець	Бере участь у процесах утворення кісток, кровотворенні, функціях ендокринної системи, обміні вітамінів, стимулює процеси росту.	Злакові, бобові, горіхи, чай, кава.
Йод	Бере участь в утворенні гормону щитовидної залози — тироксину, який контролює стан енергетичного обміну, активно впливає на фізичний і психічний розвиток, обмін білків, жирів, вуглеводів, водно-сольовий обмін.	Морська вода, морські риби (тріска), креветки, морська капуста.
Фтор	Бере участь у розвитку зубів, утворенні кісток, нормалізує фосфорно-кальцієвий обмін.	Риба, баранина, телятина, вівсяна крупа, горіхи.
Цинк	Входить до складу багатьох ферментів, інсуліну, бере участь у кровотворенні, синтезі амінокислот, необхідний для нормальної діяльності ендокринних залоз, нормалізує жировий обмін.	Печінка, м'ясо, жовток яйця, гриби, злакові, бобові, часник, картопля, буряк, горіхи.
Хром	Бере участь у регуляції вуглеводного і мінерального обміну, метаболізмі холестерину, активізує ряд ферментів.	Волова печінка, м'ясо, птиця, зернові, бобові, перлова крупа, житнє борошно.

Надмірне харчування, особливо в сполученні з нервово-психічною напругою, малорухливим способом життя, вживанням алкогольних напоїв і курінням, може призвести до виникнення багатьох захворювань.

Всесвітньою організацією охорони здоров'я (ВООЗ) до захворювань пов'язаних з надмірною вагою, віднесені:

• атеросклероз,

• серцево-судинні порушення,

• гіпертонія,

• ожиріння,

• жовчнокам'яна хвороба,

• цукровий діабет та інші.

Переїдання досить часто буває причинок захворювань органів кровообігу.

Раціональним вважається таке харчування, яке забезпечує нормальну життєдіяльність організму, високий рівень працездатності і опор) впливу несприятливих факторів навколишнього середовища, максимальні тривалість активного життя.

Доведено, що приблизно на 50% здоров'я людини визначає спосіб життя та харчування.

Негативно позначається на формуванні здоров'я і несприятлива екологічна обстановка, зокрема забруднення повітря, води, ґрунту, а також складні природнокліматичні умови (частка цих чинників - до 20%).

Істотне значення має стан генетичного фонду популяції, схильність до спадкових хвороб. Це ще близько 20%, які визначають сучасний рівень здоров'я населення.

Безпосередньо на охорону здоров'я з її низькою якістю медичної допомоги припадає всього 10% «внеску» в той рівень здоров'я населення, що ми його сьогодні маємо.

На здоров'я людини впливає біотичний (властивості живої природи) компонент навколишнього середовища у вигляді продуктів метаболізму рослин та мікроорганізмів, патогенних мікроорганізмів (віруси, бактерії, гриби тощо), отруйних речовин, комах та небезпечних для людини тварин.

На основі сказаного раніше можна зробити висновок, який оснований на твердженні римського філософа Сенеки (4 до н.е. — 65 н.е.): «Уміння продовжити життя — в умінні не скорочувати його».