В организме человека происходит постоянное обновление клеточных структур,
синтезируются и разрушаются различные химические соединения. Совокупность
всех химических реакций, протекающих в организме, называется обменом веществ
(метаболизмом). ■-);■

В процессе индивидуального развития-ччеловека обмен веществ и энергии претерпевает ряд количественных и качественных изменений, прежде всего су­щественно меняется соотношение между двумя фазами метаболизма: ассимиля­цией и диссимиляцией. Ассимиляция - процесс усвоения организмом внешних веществ, в результате этого процесса вещества становятся составной частью жи­вых структур и откладываются в виде запасов в организме.

Диссимиляция - процесс распада органических соединений на простые ве­щества, в результате происходит выделение энергии, которая необходима для жиз­недеятельности организма.

Обмен веществ происходит в тесной связи с окружающей средой. Для жиз­недеятельности необходимо поступление в организм из внешней среды белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных солей и воды. Количество, свойства и соотношение этих элементов должны соответствовать состоянию организма и условиям его существования. Например, если пищи поступило больше, чем необ­ходимо, человек прибавляет в весе, если меньше - теряет вес.

Главными особенностями обмена веществ у детей являются: ■ преобладание процессов ассимиляции над процессами диссимиляции; высокий основной обмен; повышенная потребность в белках; положительный азотистый баланс.

Обмен белков

Белки, или протеины, являются главной составной частью всех органов и тканей организма, с ними тесно связаны все жизненные процессы - обмен веществ, со­кратимость, раздражимость, способность к росту, размножению и мышлению.

Белки составляют 15-20 % общей массы тела человека (жиры и углеводы вмес­те - лишь 1-5 %). Белки поступают с пищей и относятся к незаменимым компо-

Нентам рациона. Биологическая активность других пищевых веществ проявляете только в присутствии белков.

Основные функции белков:

■ пластическая - участие в построении новых клеток и тканей, обеспечение
роста и развития молодых растущих организмов и регенерация изношенных
отживших клеток в зрелом возрасте;

" защитная - из белков пищи синтезируются антитела, обеспечивающие им­мунитет к инфекциям;

■ ферментативная - все ферменты являются белковыми соединениями;

■ гормональная - инсулин, гормон роста, тироксин, тестостерон, эстрогены и многие другие гормоны являются белками;

■ сократительная - белки актин и миозин обеспечивают мышечное сокращение;

■ транспортная - содержащийся в эритроцитах белок гемоглобин переносит кислород, белки сыворотки крови участвуют в транспорте липидов, углево­дов, некоторых витаминов, гормонов;

■ энергетическая - обеспечивают организм необходимой энергией.
Показателем уровня белкового обмена является азотистый баланс, он определя­
ется по результатам сравнения количества азота, поступившего с пищей и выве­
денного из организма. Азотистый баланс - это разность между потребленным с
пищей азотом и азотом, выделенным из организма (с мочой, калом и микропоте­
рями). Различают три вида азотистого баланса: азотистое равновесие, положитель­
ный и отрицательный азотистый баланс.

Азотистое равновесие - равенство количества поступившего с пищей и вы­деленного из организма азота.

Положительный азотистый баланс означает, что с пищей азота поступает больше, чем выводится из организма, характеризует накопление белка (азота) в организме. Задержка азота физиологична для детей, беременных и кормящих женщин, после голодания и т. д.

Отрицательный азотистый баланс - преобладание азота, выделенного из ор­ганизма, над азотом, который поступил с пищей; свидетельствует о потере собст­венных белков тканями организма. При этом источником свободных аминокислот становятся белки плазмы крови, печени, слизистой оболочки кишечника, мышеч ной ткани, что позволяет достаточно долго поддерживать обновление белков мозга и сердца. Отрицательный азотистый баланс наблюдается при голодании, недостатке в пище полноценных белков, ряде заболеваний, при травмах, ожогах, после опера­ций и пр. Длительный отрицательный азотистый баланс приводит к гибели.

Для раннего этапа развития организма характерен положительный азотис­тый баланс, зрелого возраста - азотистое равновесие, а для старости преимуще­ственно - отрицательный азотистый баланс.

В организме ребенка интенсивно происходят процессы роста и формирова­ния новых клеток и тканей. Поэтому потребность в белках у ребенка значительно выше, чем у взрослого.

В зависимости от возраста и массы тела количество белка в рационе ребенка оджно составлять: 1-3 года - 55 г, 4-6 лет - 72 г, 7-9 лет -- 89 г, 10-15 лет -100-1 Об г (норма взрослого).

За счет белков пищи должно покрываться приблизительно 10-15 % общего гуточного количества калорий.

Баланс и задержка азота в организме в организме ребенка зависит от его ин­дивидуальных особенностей, определяемых типом ВНД. У детей с преобладанием Процессов возбуждения над процессами торможеЦия задержка азота менее выра­жена, чем у детей с преобладанием процессов торможения. Самые высокие пока­затели задержки азота отмечаются у детей с уравновешенными процессами ВНД. Имеет значение не только количество, но и качество вводимого белка.

Соотношение белков, жиров и углеводов в пище ребенка должно составлять 1:1:4, в этих условиях азот максимально задерживается в организме.

В моче у новорожденного меньше азота мочевины, больше азота аммиака и азота мочевой кислоты. В период новорожденное™ аминокислоты составляют 10 % общего азота мочи, в то время как у взраслог»,- лишь 3-4 %. Особенностью белкового обмена детей является постоянное наличие в их моче креатина.

Одним из показателей нарушения белкового обмена у детей является накоп­ление остаточного азота в крови. У здоровых детей, от 3 мес. до 3 лет остаточный азот в крови колеблется в пределах от 17,69 до 26,15 мг (12,63-18,67 ммоль/л).

8.5.2. Обмен углеводов

Углеводы составляют основную часть пищевого рациона и обеспечивают 50-60 % его энергетической ценности. Содержатся углеводы главным образом в расти­тельных продуктах.

В организме человека углеводы могут синтезироваться из аминокислот и жи­ров, поэтому они не относятся к незаменимым факторам питания. Минимум по­требления углеводов соответствует примерно 150 г/сут. Депонируются углеводы в организме ограниченно и запасы их у человека невелики.

Основные функции углеводов: " энергетическая - при окислении 1 г усвояемых углеводов в организме выде­ляется 4 ккал;

пластическая - входят в состав структур многих клеток и тканей, участвуют в синтезе нуклеиновых кислот (в сыворотке крови поддерживается постоян­ный уровень глюкозы, гликоген есть в печени и мышцах, галактоза входит в состав липидов мозга, лактоза содержится в женском молоке и т. д.); регуляторная - участвуют в регуляции кислотно-щелочного равновесия в ор­ганизме, препятствуют накоплению кетоновых тел при окислении жиров; защитная - гиалуроновая кислота препятствует проникновению бактерий через клеточную стенку; глюкуроновая кислота печени соединяется с токси­ческими веществами, образуя нетоксичные сложные эфиры, растворимые в воде, которые выводятся с мочой; пектины связывают токсины и радионук­лиды и выводят их из организма.

Кроме того, углеводы тонизируют ЦНС, обладают биологической активностью -. в комплексе с белками и липидами образуют некоторые ферменты, гормоны, сли­зистые секреты желез и др. Пищевые волокна являются физиологическими сти­муляторами двигательной функции желудочно-кишечного тракта.

Углеводы в организме ребенка выполняют не только энергетическую функцию, но и играют важную пластическую роль при создании основного вещества соедини­тельной ткани, клеточных оболочек и др. Обмен углеводов в организме ребенка ха­рактеризуется гораздо большей интенсивностью, чем обмен углеводов в организме взрослого. Необходимое количество сахара в крови у детей натощак в мг %:

Новорожденные 30-50

Грудные 70-90

Более старшие 80-100

12-14 лет 90-120

Углеводный обмен у детей характеризуется высокой усвояемостью углеводов (98-99 %) независимо от способа вскармливания. В детском организме ослаблено об­разование углеводов из белков и жиров, так как для роста необходим усиленный расход белковых и жировых запасов организма. Углеводы в организме ребенка де­понируются в меньшем количестве, чем в организме взрослого. Для детей раннего возраста характерно быстрое истощение углеводных запасов печени.

Суточная потребность в углеводах у детей высокая и составляет в грудном возрасте 10-12 г на 1 кг массы тела в сутки. В последующие годы количество уг­леводов, в зависимости от конституционных особенностей ребенка, колеблется от 8-9 г до 12-15 г на 1 кг массы тела в сутки. В первом полугодии жизни ребенок получает нужное количество углеводов в виде дисахаридов. С 6 мес. возникает потребность в полисахаридах.

Суточное количество углеводов, которое дети должны получать с пищей, значи­тельно увеличивается с возрастом:

■ от 1года до 3 лет - 193 г;

■ 4-7 лет - 287,9 г;

■ 8-13 лет -370 г;

■ 14-17 лет -470 г.

Обмен жиров

Жиры, или липиды, относятся к основным пищевым веществам и являются важ­ным компонентом питания. Жиры подразделяют на нейтральные (триглицериды) и жироподобные вещества {липоиды).

Жиры в организме человека выполняют следующие основные функции:

■ служат важным источником энергии, превосходящим в этом плане все пище­
вые вещества, - при окислении 1 г жира образуются 9 ккал (37,7 кДж);

» входят в состав всех клеток и тканей;

■ являются растворителями витаминов A, D, Е, К;

■ поставляют биологически активные вещества - ПНЖК, фосфатиды, стери-ны и др.;

■ создают защитные и термоизоляционные покровы - подкожный жировой слой предохраняет человека от переохлаждения;

■ улучшают вкус пищи;

■ вызывают чувство длительного насыщения. "■:

)Киры могут образовываться из углеводов и белков, но в полной мере заменяться ими не могут.

Жиры в организме ребенка выполняют энергетическую и пластическую фу< кцию. Обмен жира у детей характеризуется неустойчивостью, быстрым истоще­нием жировых депо при недостатке в пище углеводов или их усиленном расходе.

С жирами пищи в организм поступает ряд^жирных кислот, среди них три био­
логически ценные жирные кислоты: линолевая", линоленовая и арахидоновая. Эти
кислоты необходимы для обеспечения нормального роста и функционирования
кожи. С жирами в организм поступают растворимое в них витамины A, D, Е, К,
необходимые для роста и развития ребенка. Г ■

При составлении пищевого рациона детей нужно учитывать не только коли­чество, но и качество входящих в него жиров. Без жиров невозможна выработка общего и специфического иммунитета.

Потребность в жире с возрастом меняется. Грудные дети должны больше потреблять жиров. В этот период за счет жира покрывается 50 % всей калорий­ной потребности. Дети, находящиеся на грудном вскармливании, усваивают 96 % жира, дети, находящиеся на смешанном и искусственном питании, - 90 %.

С возрастом увеличивается суточное количество жира, которое необходимо для нормального развития детей. От 1-3 года ребенок должен получать в сутки 32,7 г, 4-7 - 39,2 г, 8-13 лет - 38,4 г, 14-17 лет - 47 г, что примерно соответствует норме взрослого человека - 50 г.

Правильное расщепление жиров возможно при условии надлежащей корре­ляции жиров с другими питательными ингредиентами. При питании детей ран­него возраста особенно следует выдерживать соотношение между жирами и уг­леводами 1:2.

Обмен воды

Вода входит в состав всех клеток и тканей организма, служит наилучшим раст­ворителем для многих биологически важных веществ, обеспечивает течение ме­таболических процессов, участвует в теплорегуляции, растворяет конечные про­дукты обмена веществ и способствует их выведению органами выделения.

Организм ребенка отличается от взрослого гидролабильностью, т. е. способ­ностью быстро терять и быстро накапливать воду. Существует связь между энер-

14 Возрастная анатомия

Гией роста и содержанием воды в тканях. Суточная прибавка в весе у детей грудн< го возраста составляет 25 г, на долю воды приходится 18 г, белка - 3 г, жира - 3 и 1 г приходится на долю минеральных солей.

Чем младше ребенок и быстрее он растет, тем больше у него потребность в воД| Потребность в воде на 1 кг массы тела:

Возраст Количество воды, мл
Новорожденные 150-200

Грудные 120-130

12-13 лет 40-50

Суточная потребность в воде:

Возраст, лет Количество воды, мл

800 950 1200 1350 1500

В раннем возрасте даже при небольших изменениях в каком-либо звене водного обмена нарушается его регуляция, в результате могут возникнуть патологические явления. Например, у детей наблюдается «лихорадка от жажды» вследствие уси­ления распада белка из-за недостатка воды в организме.

Потеря организмом 10 % воды отрицательно сказывается на жизнедеятель­ности и приводит к сгущению крови, нарушению кровотока, сдвигам психическо­го состояния, судорогам. Снижение количества воды на 20 % ведет к смерти.

8.5.5. Обмен минеральных веществ

Минеральные вещества относятся к жизненно необходимым компонентам пита­ния и обеспечивают поддержания гомеостаза. Минеральные вещества выполняют следующие основные функции:

■ формируют ткани, особенно велика их роль в построении костной ткани, где преобладают фосфор и кальций (пластическая функция);

■ участвуют во всех видах обмена веществ;

■ поддерживают осмотическое давление в клетках и межклеточных жидкостях; * обеспечивают кислотно-щелочное равновесие (состояние) в организме;

■ усиливают иммунитет;

■ активируют гормоны, витамины, ферменты;

■ способствуют кроветворению.

с ез минеральных веществ невозможна нормальная функция нервной, сердечно- с0 судистой, пищеварительной, выделительной и других систем.

Как правило, употребляемые в пищу вещества животного и растительного лроисхождения содержат в достаточном количестве все необходимые растуще­му организму минеральные вещества. Только поваренная соль добавляется при рациональном приготовлении пищи.

У детей баланс минерального обмена положительный, это связано с ростом организма и, в первую очередь, костной ткани. У новорожденного количество ми­неральных веществ составляет 2,55 % массы тела, у взрослого - 5 %.

Баланс отдельных минеральных веществ зависит от возраста ребенка, его ин­
дивидуальных особенностей и времени года. К""""

Для растущего организма большую роль играет кальций. Оптимальное обес­
печение организма кальцием требуется на протяжении всей жизни человека. Осо­
бенно важен кальций в период интенсивного роста, так как является необходимым
условием нормального развития скелета, достижения им необходимой прочности
и сохранности. , -v

Недостаток потребления кальция в детском и подростковом возрасте пре­пятствует достижению оптимальной массы и прочности костей, тем самым по­вышая риск развития остеопороза. Дефицит кальция увеличивает опасность ра­хита у детей, нарушает развитие скелета и зубов, повышает риск сердечно-сосу­дистых заболеваний.

Щитовидная и околощитовидная железы регулируют обмен кальция, поддер­живая постоянный уровень его в крови и обеспечивая организм нужными коли­чествами при возможных колебаниях.

Для нормального развития костей необходим также фосфор. Этот элемент ну­жен не только для роста костной ткани, но и для нормального функционирования нервной системы, большинства железистых клеток и других органов. С возрастом относительная потребность в фосфоре уменьшается. Оптимальное соотношение между концентрацией солей кальция и фосфора для детей дошкольного возраста составляет 1:1; в возрасте 8-10 лет - 1:1,5; в подростковом возрасте -1:2. При таких соотношениях развитие скелета протекает нормально. При отсутствии или недостатке витамина D понижается активность фосфатазы, уменьшается отложе­ние в костях фосфорнокислых солей кальция, развивается рахит.

Наиболее опасен избыток фосфора для детей в первые месяцы жизни, почки которых не справляются с его выведением. Это приводит к повышению в их кро­ви фосфора и уменьшению кальция, а в дальнейшем к развитию мочекаменной болезни.

Калий имеет важное значение для внутриклеточного обмена. Он необходим Для нормальной деятельности мышц, в частности, усиливает работу сердца, при­нимает участие в обмене углеводов, жиров, белков. Дети получают с пищей калия Меньше, чем взрослые, и меньше его выделяют. Дефицит калия в организме сопро­вождается вялостью, апатией, сонливостью, снижением тонуса мышц, аритмией сердечных сокращений, снижением АД.

Железо входит в состав гемоглобина. У детей потребность в железе больщ е чем у взрослых. Из-за дефицита железа в организме развивается железодефици т." ная анемия, быстрая утомляемость, мышечная слабость, сниженная умственная и физическая работоспособность.

Для нормального развития ребенка в его организм с пищей должны посту, пать все необходимые микроэлементы: медь, цинк, марганец, магний, фтор и др Грудной ребенок получает их с молоком матери.

Основной биологической особенностью растущего организма является высокая интенсивность обмена веществ. На биологическом уровне это проявляется в высоких скоростях протекания метаболических реакций.

Как известно, метаболизм - это совокупность химических реакций, протекающих во внутренней среде организма. Метаболизм, в свою очередь, делится на катаболизм и анаболизм. Под катаболизмом понимают химические процессы, при которых макромолекулы подвергаются расщеплению до молекул меньшего размера. Конечными продуктами катаболизма являются углекислый газ (СО 2), вода (Н 2 О) и аммиак (NH 3).

Для катаболизма характерны следующие закономерности:

• · в процессе катаболизма преобладают реакции окисления;
• · процесс протекает с потреблением кислорода;
• · процесс сопровождается выделением энергии, бьльшая часть которой аккумулируется в форме АТФ (аденозинтрифосфат). Часть энергии выделяется в виде тепла.

Анаболизм включает в себя различные реакции синтеза и характеризуется следующими особенностями:

• · реакции носят восстановительный характер;
• · процесс протекает с потреблением водорода (в форме НАДФ·Н 2);
• · анаболизм протекает с потреблением энергии, источником которой является АТФ.

У взрослого человека оба эти процесса протекают с примерно одинаковой скоростью, что обеспечивает обновление химического состава организма.

У детей, подростков и юношей катаболизм и анаболизм протекают с более высокими скоростями, чем у взрослых, и при этом анаболизм по своей скорости значительно превышает катаболизм, что приводит к накоплению химических веществ в организме и, в первую очередь, белков. Накопление белков в организме - обязательное условие его роста и развития.

Белковый обмен

Белковый обмен растущего организма имеет определенную направленность и свои особенности. Необходимо учитывать, что белок является основным строительным материалом для клеток и тканей растущего организма. В процессе роста мышечной ткани в ее клетках увеличивается содержание белков (саркоплазмы, ферментов, сократительных и др., которые составляют 80% сухого остатка). Увеличивается процент отношения веса мышечной ткани к весу тела. В 16 лет он составляет около 44,2% от общей массы тела, в то время как в 8 лет он составляет только около 27,2%.

Белки выполняют в организме и другие важные функции (каталитическую, сократительную, регуляторную, энергетическую, защитную и др.).

Белковый обмен растущего организма, как и метаболизм в целом, характеризуется высокой интенсивностью и преобладанием реакций анаболизма над реакциями катаболизма, о чем свидетельствует положительный азотистый баланс.

Азотистый баланс является одним из важнейших показателей белкового обмена.

При положительном балансе количество вводимого азота, поступающего в организм с пищевыми белками, больше общего количества выводимого азота, выделяемого, главным образом, с мочой (в виде мочевины, аммиака, креатинина и других азотсодержащих соединений). Процент использования и задержки азота, поступившего в организм, у грудного ребенка вдвое больше, чем у взрослых.

Показателем интенсивности синтеза белков в растущем организме является также высокое содержание ДНК и РНК в клетках.

Для поддержания положительного азотистого баланса, необходимого для нормального роста и развития, в растущий организм должно поступать с пищей достаточное количество белков.

Средняя суточная потребность в белках в нашей стране для взрослых составляет около 100 г; для детей абсолютная величина ниже, но на кг веса выше: 2-5-летнему ребенку рекомендуют 3,5 - 4 г/кг веса тела, 12-13-летнему - 2,5 г/кг веса тела, 17-18-летнему - 1,5 г/кг.

Значительное влияние на норму белка оказывает биологическая ценность пищевых белков, двигательная активность и характер физических нагрузок.

Нарушение роста и развития ребенка может быть вызвано как недостаточным, так и избыточным поступлением пищевых белков.

Ранним проявлением белкового дефицита является уменьшение в крови количества альбуминов и снижение альбумин-глобулинового коэффициента (А/Г). Снижение мочевины и общего азота в суточной моче растущего организма тоже является сигналом о недостаточности поступления белков с продуктами питания.

Дефицит белков может привести к задержке роста, полового созревания, к снижению массы тела, ослаблению защитных свойств организма.

Интенсивность метаболизма в организме спортсмена увеличивает потребность в белках, особенно во время нагрузок скоростно-силового характера, при выполнении которых усиливается распад белков, главным образом мышечных.

При избыточном поступлении белков в организм пищеварительные ферменты не способны их полностью гидролизовать. Активность протеолитических ферментов, катализирующих переваривание белков до аминокислот (пепсина, трипсина, химотрипсина и др.), у детей до 11-12 лет низкая. С возрастом возрастает секреторная функция желудочного сока, его кислотность повышается, достигая к 13 годам показателей взрослых людей.

В раннем возрасте также слабо развита секреторная функция поджелудочной железы. Из-за повышенной проницаемости кишечной стенки у детей возможно всасывание в кровь наряду с аминокислотами также и частично расщепленных белков - пептидов, обладающих токсическими свойствами.

Нарушение пищеварения белков может привести к нарушению метаболических процессов растущего организма.

Углеводный обмен

Углеводный обмен тоже имеет ряд возрастных особенностей. Углеводы - основной источник энергии. За счет углеводов обеспечивается более половины суточной энергетической ценности пищевого рациона. Углеводы выполняют в организме и ряд специализированных функций (структурные, защитные и другие).

Особая роль углеводов как источников энергии обусловлена тем, что они могут окисляться в организме как аэробно, так и анаэробно, тогда как окисление белков и жиров протекает только аэробно. Потребность в углеводах для детей различного возраста очень индивидуальна, но углеводы должны обеспечивать более 50% суточной калорийности. С ростом ребенка, по мере увеличения его энерготрат, абсолютная потребность в углеводах должна возрастать.

При пониженном поступлении углеводов с пищей в организме ускоряется использование жиров и белков в качестве источников энергии. Усиленный распад белков может привести к снижению их содержания в клетках и появлению признаков "белкового голодания".

Ввиду несовершенства нейроэндокринной регуляции обмена веществ, у детей чаще, чем у взрослых, наблюдается склонность к гипогликемии, особенно при физических нагрузках, связанных с проявлением выносливости.

В отличие от организма взрослого человека, организм ребенка не обладает способностью к быстрой мобилизации углеводных запасов и поддержанию высокой интенсивности углеводного обмена.

Длительное повышенное потребление углеводов может привести к нарушению обменных процессов у детей, так как переваривание и усвоение углеводов имеют свои специфические особенности. В процессе роста происходит изменение углеводного состава пищи. Так, у детей до 1 года главным пищевым углеводом является лактоза, входящая в состав грудного молока. Затем этот углевод уступает ведущую роль в питании сахарозе и полисахаридам (крахмалу, гликогену). Кроме того, у детей невысокой активностью обладает фермент слюны амилаза, катализирующая расщепление в ротовой полости полисахаридов и достигающая своей максимальной активности только к 7 годам жизни. Медленно нарастает и амилолитическая активность панкреатического сока, что также затрудняет переваривание углеводов до моносахаридов (глюкоза и другие).

Важнейшим критерием оценки состояния углеводного обмена у детей является содержание глюкозы в крови натощак. У детей раннего возраста она составляет 2,6 - 4,0 ммоль/л и только к 14-16 годам достигает величины взрослого человека: 3,9 - 6,1 ммоль/л.

Жировой обмен

Жировой обмен растущего организма тоже имеет специфические особенности. Жиры (липиды) играют в биологическом отношении важную роль. Они являются энергетическим материалом, который может откладываться в жировые депо и использоваться далее как топливо. По энергетической ценности жиры превосходят углеводы и белки. При окислении 1 г жира выделяется около 9 ккал энергии, а 1 г углеводов или белков - около 4 ккал. Липиды играют значительную роль в процессах терморегуляции, имеют защитно-механическое значение, выполняют структурные функции и т.д.

Потребность в жирах определяется возрастом, внешней средой, характером физических нагрузок и т.д. Например, потребность в жирах на кг массы тела для ребенка 7 - 10 лет составляет 2,6 г в сутки, а для детей 14 - 17 лет - 1,6-1,8 г в сутки. Абсолютная же потребность в жирах с увеличением возраста увеличивается: для 7 - 10-летнего ребенка она должна составлять около 80 г в сутки, а для 14 - 17-летних - около 90 - 95 г. Потребность в жирах взрослого человека составляет около 100 г.

Важную роль в обменных процессах организма играют жироподобные вещества - липоиды. Среди них особое значение имеют фосфолипиды и стероиды. Фосфолипиды и холестерин (представитель стероидов) являются обязательными компонентами клеточных мембран, принимающих участие в выполнении барьерной, транспортной, рецепторной и других функций. Стероиды (холестерин и его производные) выполняют гормональную функцию (половые гормоны и кортикостероиды) и участвуют в образовании желчных кислот.

С возрастом увеличивается образование желчных кислот, что позволяет повысить потребление жиров и их дальнейшее включение в метаболические процессы.

Интенсивность липидного обмена на различных стадиях онтогенеза неодинакова. Расщепление жиров у детей грудного возраста происходит под действием липазы желудочного сока. В процессе роста ребенка и с изменением характера питания основная роль в переваривании жиров отводится ферменту - липазе панкреатического сока и желчным кислотам.

К нарушениям обменных процессов у детей может привести как резкое ограничение потребления жиров, так и избыточное их поступление с пищей. При физических нагрузках, особенно длительных, аэробной направленности, у детей и подростков жиры используются для энергообеспечения в бьльшей мере по сравнению с утилизацией углеводов, о чем свидетельствует повышение концентрации свободных жирных кислот (СЖК) и глицерина уже в начале работы.

Величина дыхательного коэффициента у детей и подростков после продолжительных нагрузок меньше 1, что свидетельствует о повышенной утилизации жиров. Как известно, дыхательный коэффициент - это соотношение между объемами выводимого из организма углекислого газа и потребленного кислорода (СО 2 /О 2) за время выполнения нагрузки. При нагрузках, обеспечиваемых анаэробным распадом углеводов до лактата, этот коэффициент больше 1. При нагрузках, выполняемых за счет аэробного окисления углеводов, он равен 1. При продолжительных нагрузках, когда главным источником энергии являются жиры, дыхательный коэффициент становиться меньше 1.

Водно-минеральный обмен

Водно-минеральный обмен для растущего организма имеет существенное значение и свои особенности.

Вода является жизненной средой организма и особенно необходима в период роста, когда она составляет основную часть всех органов и тканей. С увеличением возраста ребенка содержание ее постепенно снижается, а количество минеральных веществ увеличивается. Чем моложе организм, тем у него относительно больше внеклеточной воды, которая, в основном, и участвует в водном обмене. Бьльшая часть воды в организме взрослого человека приходится на долю внутриклеточной воды. Потребность в воде у ребенка первого года жизни в расчете на килограмм массы тела в три раза выше, чем у взрослых. В процессе роста эта величина остается достаточно высокой, снижаясь только к 14 годам до 50-70 мл/кг.

Водный обмен у ребенка отличается высокой интенсивностью, бьльшей мобильностью и легко нарушается под влиянием различных причин. Это объясняется бьльшей потерей воды через кожу и легкие, незрелостью почек и несовершенством гормональной регуляции. Абсолютная потребность в воде с возрастом увеличивается.

Обмен воды тесно связан с обменом углеводов, жиров, белков, но особенно минеральных солей. Минеральные вещества играют важную роль во многих физико-химических процессах растущего организма (формировании костной ткани, синтезе ферментов, гормонов). Они создают основу внутренней среды организма, поддерживают осмотическое давление и кислотность среды. К наиболее необходимым для жизнедеятельности химическим элементам относят: натрий, калий, хлор, кальций, магний, фосфор, железо, медь, йод, фтор, марганец, цинк и др.

Растущему организму для формирования скелета, роста и развития костной ткани необходимо достаточное поступление в организм кальция и фосфора.

Кальций также необходим для мышечного сокращения, тонуса нервной системы, активирования некоторых ферментов, свертывания крови и т.д. Суточная потребность в кальции у детей грудного возраста составляет 0,15-0,18 г и постепенно в школьном возрасте должна увеличиваться до 1 грамма. При этом относительная потребность в кальции (в расчете на кг массы тела) особенно велика в первые годы жизни ребенка.

Биологическая роль фосфора многогранна. Как уже указывалось выше, он составляет основу костной ткани, входит в состав нуклеиновых кислот, фосфолипидов, играет важную роль в энергетическом обмене, что обусловлено его способностью образовывать макроэргические связи, т.е. связи, богатые энергией (АТФ, АДФ, КФ).

Важную роль в обмене кальция и фосфора играет витамин D. Паратгормон совместно с витамином D стимулирует всасывание кальция и фосфора из кишечника, а кальцитонин с витамином D участвует во включении кальция и фосфора в состав костной ткани.

Занятия физической культурой и спортом значительно повышают потребность в минеральных веществах. Физические нагрузки умеренной интенсивности оказывают положительный эффект на метаболизм кальция и фосфора, а интенсивные, особенно протекающие в анаэробных условиях, могут привести к нарушению осанки, остеосинтеза и развитию остеопороза.

В процессах кроветворения, кроме железа, участвуют медь, кобальт и никель. Недостаток йода ведет к нарушению функции щитовидной железы, задержке роста и развития, недостаток фтора - к кариесу. Недостаток цинка отражается в замедлении роста и недоразвитии половых органов у юношей.

Железо - важнейший микроэлемент, используемый для синтеза гемоглобина, миоглобина, цитохромов - ферментов тканевого дыхания и т.д.

Дефицит железа часто наблюдается у подростков, особенно в период полового созревания, что может привести к развитию алиментарной анемии. Железодефицитная анемия встречается примерно у 20% женщин, а среди спортсменок эта цифра еще больше.

Следовательно, минеральные вещества, как и вода, необходимы для нормального протекания всех обменных процессов, особенно растущего организма. Однако, рост и развитие ребенка определяют некоторую закономерность минерального обмена у детей, состоящую в том, что поступление их в организм и выведение из организма не уравновешены между собой, как это бывает у взрослых людей. Из-за несовершенства процессов терморегуляции растущего организма у детей наблюдаются большие потери минеральных веществ с потом.

В регуляции обменных процессов растущего организма большое биологическое значение отводят витаминам - биологически активным веществам, поступающим в организм преимущественно с пищей.

Роль витаминов многогранна. Многие из них обеспечивают ряд каталитических реакций, так как участвуют в построении коферментов (низкомолекулярных соединений, участвующих вместе с ферментом в катализе). К таким витаминам можно отнести В 1 , В 2 , В 6 , РР и др. Витамины В 1 , С, РР и др. стимулируют окислительные процессы, а витамины А, Е, С являются сильнейшими антиоксидантами. Таким образом, витамины можно рассматривать как важнейшие факторы роста, развития и повышения уровней энергообеспечения и работоспособности ребенка.

В зависимости от возраста детей и подростков суточное потребление витаминов изменяется.

В результате освоения данной главы студент должен: знать

• этапы обмена веществ и энергии: анаболизм и катаболизм;
• характеристику общего и основного обмена;
• специфическое динамическое действие пищи;
• способы оценки энергозатрат организма;
• возрастные особенности обмена веществ; уметь
• объяснять значение обмена веществ для организма человека;
• связывать возрастные особенности обмена веществ с расходом энергии в разные возрастные периоды;

владеть

Знаниями об участии пищевых веществ в обмене веществ.

Характеристика обмена веществ в организме

Обмен веществ, или метаболизм (от греч. metabole - превращение), - это совокупность химических и физических превращений, происходящих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность во взаимосвязи с внешней средой. В обмене веществ и энергии выделяют два противоположных взаимосвязанных процесса: анаболизм, лежащий в основе ассимиляции , и катаболизм, основу которого составляет диссимиляция.

Анаболизм (от греч. anabole - подъем) - совокупность процессов синтеза тканевых и клеточных структур, а также необходимых для жизнедеятельности организма соединений. Анаболизм обеспечивает рост, развитие и обновление биологических структур, накопление энергетического субстрата. Энергия накапливается в виде высокоэнергетических фосфатных соединений (макроэргов), таких как АТФ.

Катаболизм (от греч. katabole - сбрасывание вниз) - совокупность процессов распада тканевых и клеточных структур и расщепления сложных соединений для энергетического и пластического обеспечения процессов жизнедеятельности. При катаболизме высвобождается химическая энергия, которая используется организмом для поддержания структуры и функции клетки, а также для обеспечения специфической клеточной активности: сокращения мышц, выделения секрета желез и т.д. Конечные продукты катаболизма - вода, углекислый газ, аммиак, мочевина, мочевая кислота и др. - удаляются из организма.

Таким образом, катаболические процессы поставляют энергию и исходные вещества для анаболизма. Анаболические процессы необходимы для построения и восстановления структур и клеток, формирования тканей в процессе роста, для синтеза гормонов, ферментов и других соединений, необходимых для жизнедеятельности организма. Для реакций катаболизма они поставляют подлежащие расщеплению макромолекулы. Процессы анаболизма и катаболизма взаимосвязаны и находятся в организме в состоянии динамического равновесия. Состояние равновесного или неравновесного соотношения анаболизма и катаболизма зависит от возраста, состояния здоровья, выполняемой физической или психической нагрузки. У детей преобладание анаболических процессов над катаболическими характеризует процессы роста и накопления массы тканей. Наиболее интенсивное увеличение массы тела наблюдается в первые три месяца жизни - 30 г/сутки. К году она снижается до 10 г/сутки, в последующие годы снижение продолжается. Энергетическая стоимость роста также наиболее велика в первые три месяца и составляет около 140 ккал/сутки или 36% энергетической ценности пищи. От трех лет и до периода полового созревания она снижается до 30 ккал/сутки, а затем вновь возрастает - до 110 ккал/сутки. Анаболические процессы более интенсивны у взрослых людей в период выздоровления после болезни. Преобладание катаболических процессов характерно для людей старых или истощенных тяжелой длительной болезнью. Как правило, это связано с постепенным разрушением тканевых структур и выделением энергии.

Суть обмена веществ состоит в поступлении в организм различных питательных веществ из внешней среды, усвоении и использовании их в качестве источников энергии и материала для построения структур организма и выделении образующихся в процессе жизнедеятельности продуктов обмена во внешнюю среду. В связи с этим выделяют четыре основные составляющие функции обмена".

• извлечение энергии из окружающей среды в форме химической энергии органических веществ;
• превращение питательных веществ, поступающих с нищей, в более простые вещества, из которых образуются макромолекулы, составляющие компоненты клеток;
• сборка белков, нуклеиновых кислот и других клеточных компонентов из этих веществ;
• синтез и разрушение молекул, необходимых для выполнения различных специфических функций организма.

Обмен веществ в организме происходит в несколько этапов. Первый этап - превращение пищевых веществ в пищеварительном тракте. Здесь сложные вещества нищи расщепляются до более простых - глюкозы, аминокислот и жирных кислот, способных всасываться в кровь или лимфу. При расщеплении питательных веществ в ЖКТ выделяется энергия, которая получила название первичной теплоты. Она используется организмом для поддержания температурного гомеостаза.

Второй этап превращения веществ проходит внутри клеток организма. Это так называемый внутриклеточный, или промежуточный , обмен. Внутри клетки продукты первого этапа обмена - глюкоза, жирные кислоты, глицерин, аминокислоты - окисляются и фосфорилируются. Эти процессы сопровождаются высвобождением энергии, большая часть которой запасается в макроэргичсских связях АТФ. Продукты реакции обеспечивают клетку строительными блоками для синтеза разнообразных молекулярных компонентов. Решающая роль при этом принадлежит многочисленным ферментам. При их участии внутри клетки осуществляются сложные химические реакции окисления и восстановления, фосфорилирования, переаминирования и др. Обмен веществ в клетке возможен лишь при интеграции всех сложных биохимических превращений белков, жиров и углеводов при участии общих для них источников энергии (АТФ) и за счет существования общих предшественников или общих промежуточных веществ. Общий энергетический запас клетки образуется за счет реакции биологического окисления.

Биологическое окисление бывает аэробным и анаэробным. Аэробные (от лат. аег - воздух) процессы требуют наличия кислорода, осуществляются в митохондриях и сопровождаются накоплением большого количества энергии, покрывающей основные энерготраты организма. Анаэробные процессы протекают без участия кислорода, в основном в цитоплазме и сопровождаются накоплением небольшого количества энергии в виде АТФ, используемой для удовлетворения ограниченных кратковременных потребностей клетки. Так, для мышечной ткани взрослого человека характерны аэробные процессы, в то время как в энергетическом обмене плода и детей первых дней жизни преобладают анаэробные процессы.

При полном окислении 1 М глюкозы или аминокислот образуется 25,5 М АТФ, а при полном окислении жиров - 91,8 М АТФ. Энергия, запасенная в АТФ, используется организмом для совершения полезной работы и превращается во вторичную теплоту. Таким образом, энергия, высвобождаемая при окислении питательных веществ в клетке, в конечном счете, превращается в тепловую энергию. В результате аэробного окисления продукты питательных веществ превращаются в С0 2 и Н 2 0, безвредные для организма.

Однако в клетке может происходить и прямое соединение кислорода с окисляемыми веществами без участия ферментов, получившее название свободнорадикального окисления. При этом образуются высокотоксичные для организма свободные радикалы и перекиси. Они повреждают мембраны клетки и разрушают структурные белки. Предупреждением такого вида окисления является употребление в пищу витаминов Е, А, С и др., а также микроэлементов (Se и др.), которые превращают свободные радикалы в стабильные молекулы и предупреждают образование ядовитых перекисей. Это обеспечивает нормальное течение биологического окисления в клетке.

Конечный этап обмена веществ - выделение продуктов распада с мочой и экскретами потовых и сальных желез.

Пластический и энергетический обмены выступают в организме как единое целое, однако роль различных пищевых веществ в их осуществлении неодинакова. У взрослого человека продукты расщепления жиров и углеводов в основном используются для обеспечения энергетических процессов, а белков - для построения и восстановления структур клеток. У детей в связи с интенсивным ростом и развитием организма в пластических процессах участвуют углеводы. Биологическое окисление служит источником не только богатых энергией фосфатов, но и углеродных соединений, используемых при биосинтезе аминокислот, углеводов, липидов и других компонентов клетки. Этим объясняется значительно более высокая интенсивность энергетического обмена у детей.

Вся энергия химических связей поступающих в организм питательных веществ в итоге превращается в тепло (первичную и вторичную теплоту), поэтому по количеству образовавшегося тепла можно судить о величине энергетических затрат для осуществления жизнедеятельности.

Для оценки энергозатрат организма применяются методы прямой и непрямой калориметрии, с помощью которых можно определить количество тепла, выделенного организмом человека. Прямая калориметрия основана на измерении количества тепла, которое организм выделяет в окружающую среду (например, за час или за сутки). С этой целью человека помещают в специальную камеру - калориметр (рис. 12.1). Стенки калориметра омывает вода, по температуре нагрева которой судят о количестве выделенной энергии. Прямая калориметрия обеспечивает высокую точность оценки энергозатрат организма, но из-за громоздкости и сложности этот способ используется только для специальных целей.

Для определения энергозатрат человека чаще используется более простой и доступный метод непрямой калоримет-

Рис. 12.1.

Калориметр используется для исследований, проводимых на человеке. Суммарная выделяющаяся энергия состоит из: 1) возникающего тепла, измеряемого по повышению температуры воды, протекающей в змеевике камеры; 2) скрытой теплоты парообразования, измеряемой но количеству водяных паров, извлекаемых из окружающего воздуха первым поглотителем Н 2 0; 3) работы, направленной на объекты, находящиеся вне камеры. Потребление 0 2 измеряется по его количеству, которое приходится добавлять, чтобы содержание его в камере оставалось постоянным

рии - по данным газообмена. Учитывая, что общее количество энергии, выделяемой организмом, является результатом распада белков, жиров и углеводов, а также зная количество энергии, выделяемой при распаде каждого из этих веществ (их энергетическую ценность), и количество распавшихся веществ за определенный промежуток времени, можно вычислить количество освобождающейся энергии. Чтобы установить, какие вещества подверглись в организме окислению (белки, жиры или углеводы), вычисляют дыхательный коэффициент (ДК), под которым понимают отношение объема выделенной углекислоты к объему поглощенного кислорода. Дыхательный коэффициент оказывается различным при окислении белков, жиров и углеводов. При наличии сведений об объемах поглощенного кислорода и выдохнутого углекислого газа метод косвенной калориметрии называется «полным газовым анализом». Для его выполнения необходима аппаратура, позволяющая определить объем углекислого газа. В классической биоэнергетике с этой целью используют мешок Дугласа, газовые часы, а также газоанализатор Холдена, в котором существуют поглотители углекислого газа и кислорода. Метод позволяет оценить процентное соотношение 0 2 и С0 2 в исследуемой пробе воздуха. По данным измерений рассчитывается объем поглощенного кислорода и выдохнутого углекислого газа.

Разберем сущность этого метода на примере окисления глюкозы. Суммарная формула распада углеводов выражается уравнением

Для жиров ДК равен 0,7. При окислении белковой и смешанной пищи величина ДК принимает промежуточное значение: между 1 и 0,7.

Испытуемый берет в рот мундштук мешка Дугласа (рис. 12.2), его нос закрывают зажимом, и весь выдыхаемый за определенный промежуток времени воздух собирается в резиновый мешок.

Объем выдыхаемого воздуха определяется с помощью газовых часов. Из мешка берут пробу воздуха и определяют в ней содержание кислорода и углекислого газа. Содержание газов во вдыхаемом воздухе известно. По разности в процентах вычисляют количество потребленного кислорода, выделенного углекислого газа и ДК:

Зная величину ДК, находят калорический эквивалент кислорода (КЭО2) (табл. 12.1), т.е. количество тепла, образующегося в организме при потреблении 1 л кислорода.

Рис. 12.2.

Умножив значение КЭ0 2 на количество литров потребленного 0 2 , получают величину обмена за тот промежуток времени, в течение которого определялся газообмен.

По ней определяют суточную величину обмена.

В настоящее время существуют автоматические газоанализаторы, позволяющие одновременно определить объем потребляемого 0 2 и объем выдохнутого С0 2 . Однако большинство имеющихся медицинских приборов позволяет определить лишь объем поглощенного 0 2 , поэтому в практике широко используется метод косвенной калориметрии , или неполный газовый анализ. В этом случае определяется лишь объем поглощенного 0 2 , поэтому расчет ДК невозможен. Условно принимают, что в организме окисляются углеводы, белки, жиры. Считается, что ДК в этом случае равен 0,85. Ему соответствует КЭ0 2 , равный 4,862 ккал/л. Дальнейшие расчеты проводятся, как и при полном газовом анализе.

Таблица 12.1

Значение ДК и КЭ0 2 при окислении в организме различных питательных веществ

План.

Лекция 17

Тема: «Возрастные особенности обмена веществ»

12. Обмен веществ и энергии, его возрастные особенности.

13. Питательные вещества, их состав, энергетическая ценность, нормы питания.

14. Профилактика желудочно-кишечных заболеваний.

Под обменом веществ понимается совокупность изменений, которые претерпевают вещества от момента их поступления в пищеварительный тракт до образования конечных продуктов распада, выделяемых из организма. То есть обмен веществ у всех организмов, от самых примитивных до самых сложных, в том числе организма человека, является основой жизни.

В процессе жизнедеятельности в организме происходят непрерывные перестройки: одни клетки погибают, другие их заменяют. У взрослого человека в течение суток гибнет и заменяется 1/20 клеток кожного эпителия и половина всех клеток эпителия пищевари­тельного тракта, около 25 г крови и т.д.

В процессе роста обновление клеток организма возможно лишь тогда, когда в организм непрерывно поступает кислород и питательные вещества, являющиеся строительным материалом, из которого строится организм. Но для построения новых клеток организма, их непрерывного обновления, а также для совершения человеком какой-то работы нужна энергия. Эту энергию организм человека получает при распаде и окислении в процессах обмена веществ (метаболизма). Причем процессы метаболизма (анаболизм и катаболизм) тонко согласованы друг с другом и протекают в определенной последовательности.

Под анаболизмом понимают совокупность реакций синтеза. Под катаболизмом - совокупность реакций распада. Необходимо учитывать, что оба эти процесса непрерывно связаны. Катаболические процессы обеспечивают анаболизм энергией и исходными веществами, а анаболические процессы - синтез структур, формирование новых тканей в связи с процессами роста организма, синтез гормонов и ферментов, необходимых для жизнедеятельности.

На протяжении индивидуального развития наиболее существенные изменения испытывает анаболическая фаза метаболизма и в меньшей степени катаболическая фаза.

По своему функциональному значению в анаболической фазе метаболизма различают следующие виды синтеза:

1) синтез роста - увеличение белковой массы органов в период усиленного деления клеток, рост организма в целом.

2) синтез функциональный и защитный - образование белков для других органов и систем, например, синтез белков плазмы крови в печени, образование ферментов пищеварительного тракта и гормонов.

3)синтез регенерации (восстановление) - синтез белков в регенерирующих тканях после травм или неполноценного питания.

4) синтез самообновления, связанный со стабилизацией организма, - постоянное восполнение компонентов внутренней среды, разрушающихся в ходе диссимиляции.

Все эти формы ослабевают, хотя и неравномерно, на протяжении индивидуального развития. При этом особенно значительные изменения наблюдаются в синтезе роста. Наиболее высокими темпами роста отличается внутриутробный период. Например, вес зародыша человека по сравнению с весом зиготы увеличивается в 1млрд. 20 млн. раз, а за 20 лет прогрессивного роста человека увеличивается не более чем в 20 раз.

На протяжении постнатальной жизни происходит дальнейшее падение уровня анаболизма.

Белковый обмен в развивающемся организме. Процессы роста, количественными показателями которых является увеличение массы тела и уровень положительного азотистого баланса - одна сторона развития. Вторая его сторона - дифференциация клеток и тканей, биохимической основой которого является синтез ферментативных, структурных и функциональных белков.

Белки синтезируются из аминокислот, которые поступают из органов пищеварительной системы. Причем эти аминокислоты делятся на незаменимые и заменимые. Если незаменимые аминокислоты (лейцин, метионин и триптофан и др.) не поступают с пищей, то в организме синтез белков нарушается. Особенно важно поступление незаменимых аминокислот для растущего организма, например, отсутствие лизина в пище приводит к задержке роста, истощении мышечной системы, недостаток валина - расстройствам равновесия у ребенка.

При отсутствии заменимых аминокислот в пище они могут синтезироваться из незаменимых (тирозин может синтезироваться из фенилаланина).

И наконец, белки, содержащие весь необходимый набор аминокислот, обеспечивающих нормальные процессы синтеза, относятся к биологически полноценным белкам. Биологическая ценность одного и того же белка для разных людей различна в зависимости от состояния организма, пищевого режима, возраста.

Суточная потребность белка на 1 кг веса у ребенка: в 1 год - 4,8 г, 1-3 года - 4-4,5 г; 6-10 лет - 2,5-3 г, 12 и более - 2,5 г, взрослые - 1,5-1,8 г. Следовательно, в зависимости от возраста дети до 4 лет должны получать 50 г белка, до 7 лет - 70 г, с 7 лет - 80 г в сутки.

О количестве поступивших в организм и разрушенных в нем белков судят по величине азотистого баланса, то есть соотношению количеств азота, которое поступает в организм с пищей и выводимого из организма с мочой, потом и другими выделениями.

Способность удерживать азот у детей подвержена значительным индивидуальным колебаниям и сохраняется на протяжении всего периода прогрессивного роста.

Как правило, взрослым людям не свойственна способность к задержке азота пищи, их метаболизм находится в состоянии азотистого равновесия. Это свидетельствует о том, что потенциальные возможности к белковому синтезу сохраняются длительное время - так, под влиянием физической нагрузки происходит нарастание массы мышц (положительный азотистый баланс).

В периоды стабильного и регрессивного развития, по достижению максимального веса и прекращения роста, основную роль начинают играть процессы самообновления, происходящие в течении всей жизни и которые к старости затухают гораздо медленнее, чем другие виды синтеза.

Возрастные изменения затрагивают не только белковый, но также жировой и углеводный обмен.

Возрастная динамика обмена жиров и углеводов.

Физиологическая роль липидов - жиров, фосфатидов и стеринов в организме заключается в том, что они входят в состав клеточных структур (пластический обмен), а также используются как богатые источники энергии (энергетический обмен). Углеводы в организме имеют значение энергетического материала.

С возрастом изменяется жировой и углеводный обмен. В процессах роста и дифференцировки жиры играют существенную роль. Особенно важны жироподобные вещества, прежде всего потому, что они необходимы для морфологического и функционального созревания нервной системы, для образования всех видов клеточных мембран. Вот почему потребность в них в детском возрасте велика. При недостатке углеводов в пище жировые депо у детей быстро истощаются. Интенсивность синтеза в значительной мере зависит от характера питания.

Фазы стабильного и регрессивного развития характеризуются своеобразной переориентацией анаболических процессов: переключение анаболизма с синтеза белков на синтез жиров, что составляет одну из характерных черт возрастных изменений метаболизма при старении.

В основе возрастной переориентации анаболизма в сторону накопления жира в ряде органов лежит понижение способности тканей к окислению жира, вследствие чего при неизменной и даже пониженной скорости синтеза жирных кислот организм обогащается жирами (так, наблюдалось развитие ожирения даже при 1-2 разовом питании). Несомненным является и то, что в переориентации процессов синтеза, помимо факторов питания и нервной регуляции, имеет большое значение изменение гормонального спектра, в частности изменения в скорости образования соматотропного гормона, гормонов щитовидной железы, инсулина, стероидных гормонов.

Перестраивается с возрастом и углеводный обмен. У детей обмен углеводов совершается с большей интенсивностью, что объясняется высоким уровнем обмена веществ. В детском возрасте углеводы выполняют не только энергетическую, но и пластическую функцию, формируя клеточные мембраны, вещества соединительной ткани. Углеводы участвуют в окислении продуктов белкового и жирового обмена, чем способствуют поддержанию кислотно-щелочного равновесия в организме. Суточная потребность в углеводах у детей высокая и составляет в грудном возрасте 10-12 г на 1 кг массы тела. В последующие годы, в возрасте 8-9 лет, она возрастает до 12-15 г на 1 кг массы тела. С 1 до 3 лет ребенку в сутки необходимо получать с пищей около 193 г углеводов, 4-7 лет - 287, 9-13 - 370, 14-17 годам - 470, и взрослым - 500 г.

Углеводы усваиваются детским организмом лучше, чем взрослым. Одним из существенных показателей возрастных изменений углеводного обмена является резкое увеличение к старости времени устранения гипергликемии, вызванной введением глюкозы при пробах на сахарную нагрузку.

Важной частью обмена веществ в организме является водно-солевой обмен.

Превращение веществ в организме совершается в водной среде, вместе с минеральными веществами вода принимает участие в построении клеток и служит реагентом в клеточных химических реакциях. Концентрация минеральных солей, растворенных в воде, обуславливает величину осмотического давления крови и тканевой жидкости, имея таким образом большое значения для всасывания и выделения. изменения количества воды в организме и сдвиги в солевом составе жидкости тела и тканевых структур влекут за собой нарушение устойчивости коллоидов, следствием чего могут быть необратимые нарушения и гибель отдельных клеток и далее организма в целом. Именно поэтому сохранение постоянного количества воды и минерального состава является необходимым условием нормальной жизнедеятельности.

В фазе прогрессивного роста вода участвует в процессах созидания массы тела. Известно, например, что из суточной прибавки массы тела в 25 г на долю воды приходится 18, белка - 3, жира - 3 и минеральных солей - 1 г. Чем моложе организм, тем больше суточная потребность в воде. В первые полгода жизни потребность ребенка в воде достигает 110-125 г на 1 кг веса, к 2 годам она снижается до 115-136 г, в 6 лет - 90-100 г, 18 лет - 40-50 г. Дети способны быстро терять и также быстро депонировать воду.

Общей закономерностью индивидуальной эволюции является уменьшение воды во всех тканях. С возрастом происходит перераспределение воды в тканях - увеличивается объем воды в межклеточных пространствах и уменьшается объем внутриклеточной воды.

Баланс многих минеральных солей зависит от возраста. В молодости содержание большинства неорганических солей меньше, чем у взрослых. Особое значение имеет обмен кальция и фосфора. Повышенные требования к поступлению этих элементов у детей до года объясняются усиленным образованием костной ткани. Но не меньшее значение эти элементы имеют и в старости. Поэтому пожилым людям необходимо вводить в рацион питания продукты, содержащие эти элементы (молоко, молочные продукты), во избежание расходования этих элементов из костной ткани. А содержание хлорида натрия, наоборот, следует снижать в рационе в связи с ослаблением продукции минералокортикоидов в надпочечниках с возрастом.

Важным показателем энергетических превращений в организме является основной обмен.

Возрастная динамика основного обмена

Под основным обменом понимается минимальный для организма уровень обмена веществ и энергетических затрат при строго постоянных условиях: за 14-16 часов до приема пищи, в положении лежа в состоянии мышечного покоя при температуре 8-20 С. У человека среднего возраста основной обмен составляет 4187 Дж на 1 кг массы в 1 ч. В среднем это 7-7,6 МДж в сутки. При этом для каждого человека величина основного обмена относительно постоянная.

Основной обмен у детей интенсивнее, чем у взрослых, так как на единицу массы у них приходится относительно большая поверхность тела, и процессы диссимиляции, а не ассимиляции являются преобладающими. Энергетические затраты на рост тем больше, чем моложе ребенок. Так что расход энергии, связанный с ростом, в возрасте 3 месяцев составляет 36%, в возрасте 6 мес. - 26%, 9 мес. - 21 % общей энергетической ценности пищи.

В глубокой старости (фаза регрессивного развития) наблюдается уменьшение веса тела, а также уменьшение линейных размеров тела человека, основной обмен падает до низких величин. Причем степень снижения основного обмена в этом возрасте коррелирует, по данным разных исследователей с тем, насколько у старых людей выражены признаки дряхлости и утрачена работоспособность.

Что касается половых отличий в уровне основного обмена, то они обнаруживаются в онтогенезе уже с 6-8 месяца. При этом основной обмен у мальчиков выше, чем у девочек. Такие отношения сохраняются в период половой зрелости, а к старости они сглаживаются.

В онтогенезе варьирует не только средняя величина энергетического обмена, но и существенно изменяются возможности повышения этого уровня в условиях напряженной, например, мышечной деятельности.

В раннем детском возрасте недостаточная функциональная зрелость скелетно-мышечной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем лимитирует адаптационные возможности реакции энергетического обмена при физических нагрузках. В зрелом возрасте приспособительная возможность, так же как и мышечная сила, достигают максимума. В старости исчерпываются возможности компенсаторного повышения уровня дыхания и энергообмена в условиях стресса за счет снижения жизненной емкости легких, коэффициента использования кислорода тканями, снижением функций сердечно-сосудистой системы.

Высказывались разные предположения и предлагались различные математические выражения для установления зависимости энергообразования от параметров, характеризующих особенности строения организма. Так, Рубнер считал, что возрастные изменения обмена есть результат уменьшения с возрастом размеров относительной поверхности тела.

Была сделана попытка объяснить падение уровня обменных процессов в старости накоплением подкожного жира и снижением температуры кожи в этом возрасте.

Заслуживают внимание работы, в которых изменения энергетического обмена рассматриваются в связи с формированием механизмов терморегуляции и участием в ней скелетной мускулатуры (Магнус, 1899; Аршавский, 1966-71).

Повышение тонуса скелетных мышц при недостаточной активности центра блуждающего нерва в течение первого года жизни способствует повышению энергетического обмена. Роль возрастной перестройки деятельности скелетной мускулатуры в динамике энергетического обмена особенно отчетливо выделяется при исследовании газообмена людей разного возраста в состоянии покоя и при физической деятельности. Для прогрессивного роста увеличение обмена в покое характеризуется снижением уровня основного обмена и совершенствованием энергетической адаптации к мышечной деятельности. В период стабильной фазы сохраняется высокий обмен функционального покоя и значительно повышается обмен при работе, достигая стабильного, минимального уровня основного обмена. И в регрессивной фазе, разница между обменом функционального покоя и основным обменом непрерывно уменьшается, удлиняется время отдыха.

Многие исследователи считают, что снижение энергетического обмена целостного организма на протяжении онтогенеза обусловлено, в первую очередь, количественными и качественными изменениями метаболизма в самих тканях, о величине которых судят по соотношению между основными механизмами освобождения энергии - анаэробным и аэробным. Это позволяет выяснить потенциальные возможности тканей генерировать и использовать энергию макроэргических связей.

Процессы обмена веществ и энергии особенно интенсивно идут во время роста и развития детей и подростков, что является одной из характерных черт растущего организма. На этом этапе онтогенеза пластические процессы значительно преобладают над процессами разрушения, и только у взрослого человека между этими процессами обмена веществ и энергии устанавливается динамическое равновесие. Таким образом, в детстве преобладают процессы роста и развития или ассимиляции, в старости – процессы диссимиляции. Эта закономерность может нарушаться в результате различных заболеваний и действия других экстремальных факторов окружающей среды.

Обмен белков. Отсутствие в пище любой из незаменимых аминокислот вызывает серьезные нарушения жизнедеятельности организма, особенно растущего. Белковое голодание приводит к задержке, а затем и к полному прекращению роста и физического развития.

Для растущего организма потребности в белке значительно выше, чем у взрослого. На первом году постнатального развития ребенок должен получать более 4 г белка на 1 кг массы тела, в 2-3 года – 4 г, в 3-5 лет – 3,8 г и т. д.

Обмен жиров и углеводов. Потребности детей и подростков в жирах имеют свои возрастные особенности. Так, до 1,5 года потребности в растительных жирах нет, а общая потребность составляет 50 г в день, с 2 до 10 лет потребность в жирах увеличивается 80 г в день, а в растительных – до 15 г, в период полового созревания потребность в жирах у юношей составляет 110 г в сутки, а у девушек – 90 г, причем потребность в растительных жирах у обоих полов одинакова – 20 г в сутки.

Потребности в углеводах детей и подростков значительно меньше, особенно в первые годы жизни. Так, до 1 года потребность в углеводах составляет 110 г в сутки, от 1,5 до 2 лет – 190 г, в 5-6 лет – 250 г, в 11-13 лет – 380 г и у юношей – 420 г, а у девушек – 370 г. В детском организме наблюдается более полноценное и быстрое усвоение углеводов и большая устойчивость к избытку сахара в крови.

Водно-солевой обмен. Содержание воды в детском организме значительно выше, особенно на первых этапах развития Общая потребность в воде детей и подростков возрастает по мере роста организма. Если годовалому ребенку необходимо в день примерно 800 мл воды, то в 4 года – 1000 мл, в 7-10 лет – 1350 мл, а в 11-14 лет – 1500 мл.

Минеральный обмен. Потребности взрослого и ребенка в минеральных веществах значительно отличаются, недостаток минеральных веществ в пище ребенка более быстро приводит к различным нарушениям обменных реакций и соответственно к нарушению роста и развития организма. К концу периода полового созревания потребность в микроэлементах немного снижается.

Витамины. Они требуются для нашего организма в ничтожно малых количествах, но их отсутствие приводит организм к гибели, а недостаток в питании или нарушение процессов их усвоения – к развитию различных заболеваний, называемых гиповитаминозами.

Известно около 30 витаминов, влияющих на различные стороны обмена веществ, как отдельных клеток, так и всего организма в целом. Это связано с тем, что многие витамины являются составной частью ферментов. Следовательно, отсутствие витаминов вызывает прекращение синтеза ферментов и соответственно нарушение обмена веществ.

Человек получает витамины с пищей растительного и животного происхождения. Для нормальной жизнедеятельности человеку из 30 витаминов необходимо обязательно поступление 16-18. Растущий организм обладает высокой чувствительностью к недостатку витаминов в пище. Наиболее распространенным гиповитаминозом среди детей является заболевание, называемое рахитом.Оно развивается при недостатке в детском питании витамина D и сопровождается нарушением формирования скелета. Встречается рахит у детей до 5 лет.

Следует также отметить, что поступление в организм избыточного количества витаминов может вызвать серьезные нарушения его функциональной деятельности и даже привести к развитию заболеваний, получивших название гипервитаминозы.Поэтому не следует злоупотреблять препаратами витаминов и включать их в питание только по рекомендации врача.

Энергетический обмен. Обмен веществ в организме тесно связан с превращением энергии. Одним из важнейших показателей интенсивности обменных процессов в организме является величина основного обмена,которая зависит от возраста, пола и массы.

В среднем величина основного обмена у мужчин составляет в сутки 7140-7560 кДж, а у женщин 6430-6800 кДж. Интенсивность обменных реакций у детей в пересчете на 1 кг массы тела или 1 м 2 его поверхности значительно выше, чем у взрослых, хотя абсолютные величины меньше. Так, у мальчиков 8 лет величина основного обмена в пересчете на 1 м 2 поверхности составляет 6190 кДж, а у девочек – 5110 кДж. Далее с возрастом величина основного обмена уменьшается и у юношей 15 лет она составляет – 4800 кДж, у девушек – 4480 кДж.

Зная энергетические затраты организма, можно составить оптимальный пищевой рацион так, чтобы количество энергии, поступающее с пищей, полностью покрывало энергетические расходы организма. Для детей и подростков особенно важным является состав пищи, так как детский организм для нормального развития и роста нуждается в определенном количестве белков, жиров, углеводов, минеральных солей, воды и витаминов.

7. Терморегуляция, её возрастные особенности

Терморегуляция (греч. thermē тепло и лат. regulare упорядочивать) – совокупность физиологических процессов в организме человека, направленных на поддержание постоянной температуры тела (в норме 36,0-37,0 0 С).

Температура тела зависит от теплопродукции и теплоотдачи.

Теплопродукция, т. е. выработка тепла в организме, зависит от интенсивности обмена веществ. Теплоотдача с поверхности тела во внешнюю среду осуществляется несколькими способами: путем изменения интенсивности кровообращения, потовыделения, выделение тепла с выдыхаемым воздухом, а также с мочой и калом. У детей, особенно грудного возраста, теплоотдача повышена вследствие обильного кровоснабжения кожи, тонкости самой кожи, и незрелости центра терморегуляции (при охлаждении взрослого организма вследствие понижения температуры окружающей среды, сосуды его кожи рефлекторно суживаются, что позволяет сохранить тепло).

В норме терморегуляция осуществляется рефлекторно. Центр терморегуляции находится в гипоталамусе.

Если процесс теплопродукции преобладает над процессом теплоотдачи, происходит перегревание организма, вплоть до теплового удара . Если процесс теплоотдачи преобладает над теплопродукцией, наступает переохлаждение организма.

Нарушение терморегуляции наблюдается при лихорадке, сопровождающей воспалительные и инфекционные болезни, расстройствах кровообращения, употреблении алкоголя и др.

У новорождённых и грудных детей терморегуляция окончательно не сформирована (теплоотдача преобладает над теплопродукцией).

Изотермия – выравнивание в процессе онтогенеза температуры тела ребёнка со взрослым организмом – развивается постепенно, лишь к 5-му году жизни. Созревание системы терморегуляции в постнатальном онтогенезе тесно связано с созреванием механизмов нейроэндокринной регуляции и реализацией позы стояния, с созреванием скелетной мускулатуры. К моменту рождения терморегуляторные механизмы даже у недоношенных детей уже могут включаться в работу: усиленное теплообразование преимущественно недрожательного происхождения, сосудистые реакции, потоотделение, поведенческие реакции. В связи с тем, что механизмы терморегуляции функционируют у ребёнка с момента рождения, его закаливание необходимо начинать как можно раньше.

Вопросы для самопроверки:

1. Что такое обмен веществ и какие процессы он включает?

2. Перечислите функции белков.

3. Что такое незаменимые аминокислоты?