4.3. 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 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 незворотно руйнуються, тоді як обмін речовин живих організмів з навколишнім середовищем є основною умовою його існування.

Обмін речовин складається з двох процесів: асиміляції, або ана­болізму, — пластичного обміну (засвоєння речовин та синтезу специ­фічних для кожної тканини сполук), і дисиміляції, або катаболізму, — енергетичного обміну (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, і внутрішній, 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.

Основним методом дослідження обміну речовин є метод визна­чення балансу речовин, які потрапили в організм та видалились зовні, а також їх енергетичної цінності.

Баланс енергії визначається на основі даних про калорійність харчових речовин, які вживаються, а також кінцевих продуктів, ко­трі виводяться з організму.

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. Харчові речовини, які люди отримують разом з їжею, можна умовно розділити на дві групи: ті, котрі необхідні їм у великих кількостях, або макрокомпоненти (вода, білки, жири, вуглеводи), таті, котрі необхідні в менших 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, налають 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. Ці амінокислоти називаються неза­мінними.

Основними джерелами тваринного білка в харчуванні є м'ясо, яйця, моло­ко і молочні продукти. Основними джерелами рослинного білка с хліб і кру­пи. Найдоступнішим джерелом білка с 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 з молоком, 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, О, 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 річні 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 (становлять 55% енергоцінності добового раціону). Тому в організмі їх міститься тільки близько 2%, хоча в їжі їхня частка становить 70% (400—500 г 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. У разі ж надмірної кількості вуглеводів цей відсоток виший.

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 фор­мування 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.