Функции липидов в организме:
• структурная, т. е. липиды принимают участие в построении биологических мембран всех клеток (так как основу цитоплазматической мембраны клетки составляет двойной фосфолипидный слой);
• запасающая – жиры (триглицерины) накапливаются и используются затем для энергетических нужд;
• энергетическая. Липиды обеспечивают 25–30 % всей энергии, необходимой организму. При полном распаде 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии, что примерно в 2 раза больше, чем при расщеплении 1 г углеводов или белков.
Суточная потребность человека в жирах составляет 1–1,5 г на 1 кг нормального веса или 70 -100 г. Суточная потребность в холестерине 0,3–0,6 г.
Углеводы
Это также очень важные соединения органической природы. Все углеводы разделяют на две группы: монозы, или моносахариды, и полнозы, или полисахариды. Моносахариды называют простыми сахарами. Они представляют собой твердые вещества, хорошо растворимые, сладковатые на вкус. Наибольшее значение среди моносахаридов имеют глюкоза и фруктоза. Глюкоза – первичный и главный источник энергии для клеток. Она обязательно находится в крови. Снижение ее количества в крови влечет за собой немедленное нарушение жизнедеятельности нервных и мышечных клеток, иногда сопровождаемое судорогами или обморочным состоянием. Глюкоза входит в структуры почти всех клеток органов и тканей. Источниками глюкозы являются продукты как растительного, так и животного происхождения.
Фруктоза также широко распространена в природе. В большом количестве в свободном виде встречается в плодах, поэтому ее часто называют плодовым сахаром. Особенно много фруктозы в меде, сахарной свекле, фруктах. Путь распада фруктозы в организме короче, чем глюкозы, но она имеет важное значение при питании больного сахарным диабетом, когда глюкоза очень слабо усваивается клетками.
Полисахариды – это высокомолекулярные углеводы, состоящие из большого числа моносахаридов. Наибольшее значение среди полисахаридов имеет гликоген. Он содержится в клетках животных, человека, а также в грибах, в том числе и в дрожжах и др. Гликоген в значительных количествах накапливается в клетках печени, мышцах, сердце и других органах. Является поставщиком глюкозы в кровь. По структуре напоминает крахмал (он является резервным полисахаридом растений; в большом количестве содержится в клетках клубней картофеля, плодов, семян).
Функции углеводов:
• структурная функция заключается в том, что во всех без исключения клетках обнаружены углеводы и их производные;
• функция запаса питательных веществ. В клетке углеводы накапливаются в виде гликогена (у человека и животных). Это запасная форма углеводов, расходуется она по мере возникновения потребности в энергии. В печени при полноценном питании может накапливаться до 10 % гликогена, а при голодании его содержание может снижаться до 0,2 % массы печени;
• защитная функция. Вязкие секреты (слизи), выделяемые различными железами, богаты углеводами и их производными, в частности гликопротеидами. Они предохраняют стенки полых органов (пищевод, кишечник, желудок, бронхи) от механических повреждений, проникновения вредных бактерий и вирусов;
• энергетическая функция. Углеводы служат основным источником энергии для организма. При распаде 1 г углеводов до конечных продуктов выделяется 17 кДж энергии (4,1 ккал).
Суточная потребность в углеводах составляет от 400 до 500 г.
Химические элементы
В состав клетки входят химические элементы, называемые биогенными. Они также должны поступать в организм с пищей.
Натрий является наиболее распространенным катионом в межклеточной жидкости, крови, лимфе и пищеварительных соках. Изменение содержания натрия в организме сопровождается нарушением функций нервной и сердечно-сосудистой систем и мышц. Хлористый натрий служит в организме источником соляной кислоты в желудочном соке. Растительная пища содержит мало натрия, поэтому поваренная соль является необходимой составной частью питания. Суточная потребность в натрии 4–7 г.
Калий содержится в эритроцитах, мышцах, мозге и сердце (в основном). Калий способствует расслаблению сердечных мышц между сокращениями, участвует в биосинтезе белка и обмене углеводов. Значительное увеличение ионов кальция приводит к снижению автоматизма и сократительной функции миокарда. Суточная потребность в калии 2–3 г. В организм человека калий попадает главным образом с растительной пищей.
Магний находится главным образом внутри клетки. Известно, что магний является активатором многих видов обмена веществ, способствует выделению холестерина, влияет на сокращение мышц и перистальтику кишечника, угнетает сосудодвигательный и дыхательный центры, снижает артериальное давление. Дефицит магния в организме увеличивает предрасположенность к инфарктам. Суточная потребность в магнии для взрослого человека составляет около 0,7 г.
Кальций необходим для роста и минерализации костной ткани и зубов, для их твердости. Уровень кальция в сыворотке крови оказывает влияние на функциональное состояние нервной системы. Ионы кальция необходимы для работы сердечной мышцы, для превращения фибриногена в фибрин при свертывании крови, оказывают противовоспалительное и десенсибилизирующее действие. Гипокальцемия отмечается при недоедании. Снижение содержания кальция в крови приводит к его удалению из костной ткани, что может привести к остеомаляции, а также к мышечным судорогам. Кальция много в овощах и молоке.
Фтор депонируется в костной ткани. Его основная биологическая роль связана с процессами костеобразования и формирования эмали зубов. Колебания содержания фтора в питьевой воде приводит к различным заболеваниям зубов: кариес – при недостатке и флюороз – при избытке фтора.
Йод относится к группе жизненно необходимых микроэлементов. Депонируется он главным образом в щитовидной железе. Основная биологическая функция йода состоит в том, что он участвует в биосинтезе гормона щитовидной железы – тироксина, который определяет уровень обмена веществ и развитие организма. Недостаток йода в воде и продуктах питания приводит к нарушению деятельности щитовидной железы, развивается заболевание – эндемический зоб.
Фосфор является жизненно необходимым элементом организма человека. Суточная потребность в фосфоре в среднем 1,3 г. Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, фосфолипидов, метаболитов углеводного обмена.
Алюминий входит в состав многих тканей организма. Большое его содержание отмечается в легочной ткани, печени, костях, головном мозге. Он участвует в построении эпителиальной ткани, в обмене фосфора. Алюминий влияет на активность пищеварительных ферментов.
Медь обладает очень широким спектром действия на организм. Одной из важнейших ее функций является участие в процессах кроветворения. Медь способствует повышению иммунобиологической устойчивости и сопротивляемости организма к неблагоприятным внешним условиям. Медь стимулирует функции некоторых эндокринных желез. При недостатке меди в организме возникают различные формы анемии, при избытке – цирроз печени, злокачественные опухоли, пневмонии.
Цинк в клетках организма связан с ферментами, гормонами и витаминами, поэтому он оказывает существенное влияние на фундаментальные процессы: кроветворение, размножение, рост и развитие организма, обмен белков, жиров и углеводов, окислительно-восстановительные процессы. Недостаток цинка приводит к уменьшению синтеза белка и нарушению белкового баланса. Избыток цинка в организме приводит к нарушению обмена веществ, снижает энергетический и окислительно-восстановительные процессы.
Ртуть содержится в организме в очень небольших количествах. Концентрируется она в основном в почках, меньше – в печени. Установлено, что присутствие в небольшом количестве ртути в организме повышает сопротивляемость организма к неблагоприятным внешним факторам. При больших концентрациях ртути иммунобиологическая устойчивость снижается.
Железо сосредоточено главным образом в эритроцитах крови, в печени, селезенке, а также в костном мозге. Самая важная функция, которую выполняет железо в организме, это перенос кислорода посредством гемоглобина, действующего как обратимый переносчик газов (кислорода и углекислого газа) от легких к тканям и обратно. Железо участвует также в окислительно-восстановительных процессах в организме и иммунобиологических реакциях, необходимых для процессов роста и кроветворения. При недостатке железа в организме возникает железодефицитная анемия. При этом уменьшается активность клеточных защитных механизмов.
Кобальт участвует в процессах кроветворения, способствует лучшему кровоснабжению сердечной мышцы, поэтому его недостаток вызывает анемию. Кобальт участвует в обмене углеводов, жиров, способствует синтезу белков и многих витаминов, является составной частью витамина В12. При недостатке кобальта организм плохо усваивает фосфор и кальций. Наибольшее содержание кобальта – в бобовых и зерновых.
Марганец концентрируется в печени, селезенке, почках, костях. Суточная потребность в марганце составляет 3–6 мл, у детей и лиц, занимающихся физическим трудом, она выше. Его важным биологическим свойством является связь с процессами окостенения, при недостаточном содержании марганца в организме нарушается фосфорно-кальциевый обмен. Марганец является стимулятором роста, полового развития и размножения. Недостаток марганца нарушает нормальную функцию нервной системы, приводит к снижению интенсивности роста и нарушает развитие скелета. Марганец содержится в зерновых, бобовых, чернике, бруснике, клюкве.
Витамины
Это необходимые для нормальной жизнедеятельности низкомолекулярные органические соединения, синтез которых у организмов данного вида отсутствует или ограничен.
Источником витаминов являются пищевые продукты растительного и животного происхождения. В настоящее время описано несколько десятков витаминов.
По растворимости все они делятся на жирорастворимые (А, Д, Е, К) и водо-растворимые (витамины группы В, витамины С и РР).
Суточная потребность организма в витаминах мала.
Дисбаланс витаминов проявляется в форме недостатка или избытка витаминов. Частный недостаток витаминов – гиповитаминоз , крайне выраженный дефицит – авитаминоз. Недостаток одного витамина – моногиповитаминоз. Избыточное накопление витаминов в тканях – гипервитаминоз . Все гипо– и авитаминозы проявляются задержкой роста молодого организма. Кроме того, для конкретного гиповитаминоза характерны свои симптомы нарушений обмена веществ и функций, отражающих регуляторные свойства данного организма. Одной из главных причин гиповитаминозов является нерациональное питание – бедная витаминами, однообразная пища. Гипервитаминоз (витаминная интоксикация) проявляется общими симптомами: потеря аппетита, расстройство моторной функции желудочно-кишечного тракта, сильные головные боли, повышенная возбудимость нервной системы, выпадение волос, шелушение кожи и некоторые специфические признаки, свойственные данному витамину. Гипервитаминоз может закончиться смертельным исходом. Одна из основных причин гипервитаминоза – избыточный прием продуктов, богатых данным жирорастворимым витамином.
Жирорастворимые витамины
Витамин А (ретинол) влияет на зрение, рост, развитие, участвует в образовании зрительного пигмента. Авитаминоз проявляется нарушением сумеречного зрения – "куриная слепота", повреждением роговицы глаз, сухостью эпителия. Источники витамина: животные жиры, мясо, яйцо, молоко. Источники каротина, из которого образуется витамин А: морковь, абрикосы, крапива. Суточная норма 1,5 мг.
Витамин Д (кальциферон) регулирует обмен кальция и фосфора. Авитаминоз проявляется в виде рахита (в детском возрасте). Источники витамина: рыбий жир, яичный желток, печень.
Также витамин Д образуется в коже под действием ультрафиолетовых лучей. Суточная норма 0,0025 мг.
Витамин Е (токоферол) обладает противоокислительным действием на внутриклеточные липиды. Авитаминоз проявляется в виде дистрофии скелетных мышц, ослаблении половой функции. Источники витамина: растительное масло, салат, яйца. Суточная норма 10–15 мг.
Витамин К (филлохинон) участвует в синтезе протромбина, способствует нормальному свертыванию крови. Авитаминоз проявляется в виде нарушения свертываемости крови. Источники витамина: шпинат, салат, капуста, морковь. Также витамин синтезируется кишечными микроорганизмами. Суточная норма 0,2–0,3 мг.
Водорастворимые витамины
Витамин С (аскорбиновая кислота) участвует в окислительно-восстановительных процессах, увеличивает устойчивость к инфекциям. Авитаминоз проявляется в виде цинги (поражение стенок кровеносных сосудов, кровоизлияния в коже, кровоточивость десен, быстрая утомляемость). Источники : шиповник, хвоя, лук, картофель, капуста, черная смородина. Суточная норма 50-100 мг.
Витамин В 1 (тиамин) участвует в обмене белков, жиров, углеводов, в проведении нервного импульса. Авитаминоз проявляется в виде заболевания бери-бери (паралич конечностей, атрофия мышц, поражение нервной системы). Источники витамина: печень, молоко, яйца, зерновые и бобовые. Суточная норма : 1,5–2 мг.
Витамин В 2 (рибофлавин) участвует в клеточном дыхании. Авитаминозы проявляются в виде помутнения хрусталика, поражения слизистой оболочки рта, задержки роста. Источники витамина: печень, сырые яйца, зерновые и бобовые культуры, томаты. Суточная норма 2–3 мг.
Витамин В 6 (пиридоксин) участвует в обмене белков, аминокислот; синтезе ферментов; влияет на кроветворение. Авитаминоз проявляется в виде заболеваний кожи, анемии, судорог, дерматитов на лице, повышенной сонливости, раздражении, апатии. Источники витамина: печень, почки животных, зерновые и бобовые культуры. Суточная норма : 1,5–3 мг.
Витамин В 12 (цианокобаламин) участвует в регуляции кроветворения. Всасывается, соединяясь с белком желудочного сока. Авитаминоз проявляется в виде анемии. Источники витамина: печень рыб, свиней, крупного рогатого скота. Синтезируется также микрофлорой кишечника. Суточная норма 0,001-0,003 мг.
Витамины В 3 или РР (никотиновая кислота) участвует в клеточном дыхании, нормальном функционировании желудочно-кишечного тракта, печени. Источники витамина: говядина, печень, почки, сердце, рыба, дрожжи. Авитаминоз проявляется в виде: дерматита, диареи, дименции. Суточная норма : 15 мг.
Немного о пищеварении
Каким же образом организм использует белки, жиры, углеводы, микроэлементы, витамины и другие важные вещества для своей жизнедеятельности?
Большинство питательных веществ, поступивших в организм в виде пищевых продуктов, не могут использоваться организмом без предварительной обработки, переваривания. Только вода, минеральные соли и витамины усваиваются в том виде, в котором они находятся в пище. Основные питательные вещества – белки, жиры и углеводы – без предварительной обработки неспособны усваиваться организмом.
Пищеварением называют процесс механической и химической обработки пищи и превращение ее в более простые растворимые соединения.
1. Пища поступает в полость рта. Здесь происходит ее измельчение, смачивание слюной, также здесь начинаются начальные процессы расщепления углеводов.
2. Формируется пищевой комок. Средняя длительность пребывания пищи в полости рта 15–18 с. Затем пищевой комок попадает в пищевод, а оттуда – в желудок.
3. Весь путь от ротовой полости до желудка твердая пища проходит за 6–8 с, находится в нем до 4–6 ч. За это время под действием желудочного сока пища переваривается. Желудочный сок содержит пищеварительные ферменты, превращающие пищу в жидкую кашицу. Состав желудочного сока и скорость его выделения зависят от химического состава пищи, а также от ее количества и консистенции.
4. После размельчения и расщепления в желудке пища поступает в двенадцатиперстную кишку. Процессам пищеварения здесь способствуют поджелудочная железа, печень, желчный пузырь, выделяющие в ее просвет свои секреты. Поджелудочная железа выделяет за сутки 1,5–2,0 л панкреатического сока исключительно сложного состава. Он богат ферментами, которые переваривают белки, жиры и углеводы. Прием пищи увеличивает выделение всех ферментов в составе сока, но для разных видов пищи это увеличение выражено в разной мере. При углеводной пище в большей степени повышается секреция ферментов, расщепляющих углеводы, при белковой пище – синтез ферментов, расщепляющих белки, при жирной пище секретируется сок с более высокой липолитической активностью (т. е. синтезируется больше ферментов, расщепляющих жиры).
Желчь является продуктом деятельности печени. Желчь эмульгирует жиры, повышает активность кишечных и панкреатических ферментов. Также в просвет двенадцатиперстной кишки выделяется кишечный сок, который является продуктом действия желез самой кишки. 5. Последним этапом является пищеварение в толстом кишечнике. Здесь происходит преимущественно всасывание веществ, уплотнение пищевых масс и образование кала. Собственно всасыванием называется транспорт в кровь и лимфу различных веществ, которые необходимы организму для роста, развития и жизнедеятельности.
Таким образом, пищевые вещества, проходя через желудочно-кишечный тракт, подвергаются расщеплению, в результате чего сложные высокомолекулярные соединения превращаются в низкомолекулярные.
Нам необходимо правильно питаться, т. е. питаться таким образом, чтобы масса нашего тела сократилась до нормы, и в то же время чтобы наш организм получал все необходимые ему полезные вещества.