Анаболизм и катаболизм. Обмен веществ и энергии в организме

Энергия, освобождающаяся в процессе метаболизма, и молекулы, которые при этом образуются, необходимы для совершения работы, роста, развития и обеспечения структуры и функции всех клеточных элементов.

В обмене веществ (метаболизме) и энергии выделяют два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса: анаболизм, основу которого составляют процессы ассимиляции, и катаболизм, в основе которого лежат процессы диссимиляции.

Анаболизм

Анаболизм обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур, а также непрерывный ресинтез макроэргов и накопление энергетических субстратов. 

Катаболизм

Обеспечение энергией процессов жизнедеятельности осуществляется за счет анаэробного и аэробного катаболизма поступающих в организм с пищей белков, жиров и углеводов.

Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия или временного превалирования одного из них. Преобладание анаболических процессов над катаболическими приводит к росту, накоплению массы тканей, а катаболических — к частичному разрушению тканевых структур, выделению энергии. Состояние равновесного или неравновесного соотношения анаболизма и катаболизма зависит от возраста. В детском возрасте преобладают процессы анаболизма, а в старческом — катаболизма. У взрослых людей эти процессы находятся в равновесии. Их соотношение зависит также от состояния здоровья, выполняемой человеком физической или психоэмоциональной деятельности.

Питание обеспечивает следующие функции:

• пластическая роль — рост, развитие и обновление тканей организма;

• энергетическое обеспечение клетки;

• поступление с пищей незаменимых веществ:

1. кислород (О2) — длительность жизни без него 1-5 мин. Средняя потребность — 250 мл/мин; 15 л/ч или 360 л/сутки;

2. вода (Н2О) — длительность жизни без нее 2-10 дней. Средняя суточная потребность — 2500 мл 

3. питательные органические вещества (углеводы, белки и липиды) как источник энергии. Средняя суточная потребность — 2500 ккал 

4. девять незаменимых аминокислот: L-треонин, L-валин, L-изолейцин, L-лейцин, L-лизин, L- триптофан, L-метионин-цистеин, L-фенилаланин-тирозин, L-гистидин; 

5. две незаменимых жирных кислоты: линолевая, линоленовая; 

6. тринадцать витаминов: 4 жирорастворимых — А (ретинол, ретиналь, ретиноевая кислота), Д (холекальциферол Д3 и эргокальциферол Д2), Е (α-,γ-токоферрол), К (филлохиноны: К1-3); 9 водорастворимых — С (аскорбиновая к-та), В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В3 (пантотеновая кислота), В6 (пиридоксин), В9 (фолацин, фолиевая к-та), В12 (цианокобаламин), Н (биотин), РР(ниацин, никотиновая кислота, никотинамид);

7. семнадцать незаменимых неорганических веществ: макроэлементов (более 100 мг/сутки: хлор 3,0-3,5 г; натрий 2-3 г; калий 1,0-1,5 г; фосфор 1,0-1,4 г; кальций 0,6-1,0 г; сера около 1 г; магний 0,25-0,4 г) и микроэлементов (менее 100 мг/сутки: железо 15-18 мг; цинк 10-15 мг; медь 2-5 мг; фтор 1,5-4 мг; молибден 0,15-0,5 мг; кобальт 100-200 мкг; хром 50-200 мкг; йод 90-160 мкг; селен 55-70 мкг; марганец ). 

8. возможно, что ванадий, мышьяк и олово также являются незаменимыми микроэлементами.

 Питательные вещества являются для человека единственным источником энергии.

Пластическая функция питательных веществ заключается в усвоении их и образовании из них более сложных, свойственных организму веществ, при этом поглощается энергия.

Энергетическая функция питательных веществ заключается в распаде органических веществ на более простые с выделением энергии.

Значение питательных веществ

1. обеспечивают клетки и ткани строительным материалом, сырьем для производства необходимых веществ;

2. обеспечивают клетки органическими веществами, способными к биологическому окислению и выделению энергии, неоходимой для жизнедеятельности организма.

Потребность в питательных веществах варьирует в зависимости от генетической конституции, размеров тела, возраста, пола, состояния эндокринной системы, физической активности, репродуктивной функции и др. Абсолютно необходимы для нормального обмена веществ и энергии вода, минеральные соли, микроэлементы и витамины.

Азот поступает в организм с белками. При равном количестве поступающего в организм и выделяемого азота говорят об азотистом равновесии.

Если с пищей поступает больше азота, чем выделяется из организма, то это положительный азотистый баланс, если же выделение превышает поступление в организм — отрицательный азотистый баланс. 

Азотистое равновесие наблюдается у здорового взрослого человека при нормальном питании.

Положительный азотистый баланс отмечается у детей в связи с увеличением массы тканей, у женщин во время беременности, у спортсменов при эффективных, приводящих к увеличению мышечной ткани, тренировках, а также в период восстановления после заболеваний.

Отрицательный азотистый баланс (азотистый дефицит) наблюдается при голодании или недостаточности белка в пище, ярко выраженных или длительных лихорадочных состояниях и нарушениях регуляции белкового обмена.

В случае, если пищевой рацион наряду с низким содержанием белка имеет недостаточную энергетическую ценность, усугубляется белковая недостаточность, так как белки распадаются больше и используются как источник энергии. В таких ситуациях введение добавочного количества глюкозы будет противодействовать распаду белков (белково-щадящий эффект глюкозы). Внутривенное введение относительно небольших количеств аминокислот также может проявлять значительный белково-щадящий эффект.