Вікові особливості обміну речовин та енергії. Вікові фізіологічні особливості обміну речовин та енергії. терморегуляція Обмін речовин та енергії вікова анатомія

В організмі людини відбувається постійне оновлення клітинних структур,
синтезуються та руйнуються різні хімічні сполуки. Сукупність
всіх хімічних реакцій, що протікають в організмі, називається обміном речовин
(Метаболізмом). ■-);■

У процесі індивідуального розвитку-людини обмін речовин та енергії зазнає ряду кількісних та якісних змін, насамперед суттєво змінюється співвідношення між двома фазами метаболізму: асиміляцією та дисиміляцією. Асиміляція- процес засвоєння організмом зовнішніх речовин, внаслідок цього процесу речовини стають складовою живих структур і відкладаються як запасів в організмі.

Дисиміляція- процес розпаду органічних сполук на прості речовини, внаслідок чого відбувається виділення енергії, яка необхідна для життєдіяльності організму.

Обмін речовин відбувається у зв'язку з навколишнім середовищем. Для життєдіяльності необхідно надходження в організм із зовнішнього середовища білків, жирів, вуглеводів, вітамінів, мінеральних солей та води. Кількість, властивості та співвідношення цих елементів повинні відповідати стану організму та умовам його існування. Наприклад, якщо їжі надійшло більше, ніж необхідно, людина додає у вазі, якщо менше – втрачає вагу.

Головними особливостями обміну речовин у дітей є: ■ переважання процесів асиміляції над процесами дисиміляції; високий основний обмін; підвищена потреба у білках; позитивний баланс азоту.

Обмін білків

Білки,або протеїни,є головною складовою всіх органів і тканин організму, з ними тісно пов'язані всі життєві процеси - обмін речовин, скоротливість, дратівливість, здатність до зростання, розмноження та мислення.

Білки становлять 15-20% загальної маси тіла людини (жири та вуглеводи разом - лише 1-5%). Білки надходять з їжею і відносяться до незамінних компо-

Нентам раціону. Біологічна активність інших харчових речовин виявляєте лише у присутності білків.

Основні функції білків:

■ пластична - участь у побудові нових клітин та тканин, забезпечення
росту та розвитку молодих зростаючих організмів та регенерація зношених
віджилих клітин у зрілому віці;

захисна - з білків їжі синтезуються антитіла, що забезпечують імунітет до інфекцій;

■ ферментативна – всі ферменти є білковими сполуками;

■ гормональна – інсулін, гормон росту, тироксин, тестостерон, естрогени та багато інших гормонів є білками;

■ скорочувальна – білки актин та міозин забезпечують м'язове скорочення;

■ транспортна - білок, що міститься в еритроцитах, гемоглобін переносить кисень, білки сироватки крові беруть участь у транспорті ліпідів, вуглеводів, деяких вітамінів, гормонів;

■ енергетична – забезпечують організм необхідною енергією.
Показником рівня білкового обміну є азотистий баланс,він визначає
ється за результатами порівняння кількості азоту, що надійшов з їжею та вивів
денного з організму. Азотистий баланс - це різниця між спожитим з
їжею азотом і азотом, виділеним з організму (з сечею, калом і мікропот
рамями). Розрізняють три види азотистого балансу: азотисту рівновагу, позитивник
ний та негативний азотистий баланс.

Азотна рівновага- Рівність кількості надійшов з їжею і виділеного з організму азоту.

Позитивний азотистий балансозначає, що з їжею азоту надходить більше, ніж виводиться з організму, що характеризує накопичення білка (азоту) в організмі. Затримка азоту фізіологічна для дітей, вагітних і жінок, що годують, після голодування і т.д.

Негативний баланс азоту- переважання азоту, виділеного з організму, над азотом, що надійшов із їжею; свідчить про втрату своїх білків тканинами організму. При цьому джерелом вільних амінокислот стають білки плазми крові, печінки, слизової оболонки кишечника, м'язової тканини, що дозволяє досить довго підтримувати оновлення білків мозку та серця. Негативний азотистий баланс спостерігається при голодуванні, нестачі в їжі повноцінних білків, ряді захворювань, при травмах, опіках, після операцій та ін. Тривалий негативний баланс азоту призводить до загибелі.

Для раннього етапу розвитку організму характерний позитивний азотистий баланс, зрілого віку - азотна рівновага, а для старості переважно - негативний азотистий баланс.

В організмі дитини інтенсивно відбуваються процеси росту та формування нових клітин та тканин. Тому потреба у білках у дитини значно вища, ніж у дорослої.

Залежно від віку та маси тіла кількість білка в раціоні дитини є складним: 1-3 роки - 55 г, 4-6 років - 72 г, 7-9 років - 89 г, 10-15 років -100-1 Про г (Норма дорослого).

За рахунок білків їжі має покриватися приблизно 10-15% загальної кількості калорій.

Баланс та затримка азоту в організмі в організмі дитини залежить від його індивідуальних особливостей, що визначаються типом ВНД. У дітей з переважанням процесів збудження над процесами гальмування затримка азоту менш виражена, ніж у дітей з переважанням процесів гальмування. Найвищі показники затримки азоту відзначаються у дітей із врівноваженими процесами ВНД. Має значення не тільки кількість, а й якість білка, що вводиться.

Співвідношення білків, жирів та вуглеводів у їжі дитини має становити 1:1:4, у цих умовах азот максимально затримується в організмі.

У сечі у новонародженого менше азоту сечовини, більше азоту аміаку та азоту сечової кислоти. У період новонароджене амінокислоти становлять 10% загального азоту сечі, в той час як у дорослий», - лише 3-4%. Особливістю білкового обміну дітей є постійна наявність у їхній сечі креатину.

Одним із показників порушення білкового обміну у дітей є накопичення залишкового азоту в крові. У здорових дітей від 3 міс. до 3 років залишковий азот у крові коливається не більше від 17,69 до 26,15 мг (12,63-18,67 ммоль/л).

8.5.2. Обмін вуглеводів

Вуглеводискладають основну частину харчового раціону та забезпечують 50-60 % його енергетичної цінності. Містяться вуглеводи головним чином рослинних продуктах.

В організмі людини вуглеводи можуть синтезуватися з амінокислот та жирів, тому вони не належать до незамінних факторів харчування. Мінімум споживання вуглеводів відповідає приблизно 150 г на добу. Депонуються вуглеводи в організмі обмежено та запаси їх у людини невеликі.

Основні функції вуглеводів: енергетична - при окисленні 1 г засвоюваних вуглеводів в організмі виділяється 4 ккал;

пластична - входять до складу структур багатьох клітин і тканин, беруть участь у синтезі нуклеїнових кислот (у сироватці крові підтримується постійний рівень глюкози, глікоген є в печінці та м'язах, галактоза входить до складу ліпідів мозку, лактоза міститься в жіночому молоці тощо). ; регуляторна – беруть участь у регуляції кислотно-лужної рівноваги в організмі, перешкоджають накопиченню кетонових тіл при окисленні жирів; захисна – гіалуронова кислота перешкоджає проникненню бактерій через клітинну стінку; глюкуронова кислота печінки з'єднується з токсичними речовинами, утворюючи нетоксичні складні ефіри, розчинні у воді, які виводяться із сечею; пектини пов'язують токсини та радіонукліди і виводять їх з організму.

Крім того, вуглеводи тонізують ЦНС, мають біологічну активність -. у комплексі з білками та ліпідами утворюють деякі ферменти, гормони, слизові секрети залоз та ін. Харчові волокна є фізіологічними стимуляторами рухової функції шлунково-кишкового тракту.

Вуглеводи в організмі дитини виконують не тільки енергетичну функцію, але й відіграють важливу пластичну роль при створенні основної речовини сполучної тканини, клітинних оболонок та ін. Необхідна кількість цукру в крові у дітей натщесерце в мг %:

Новонароджені 30-50

Грудні 70-90

Старші 80-100

12-14 років 90-120

Вуглеводний обмін у дітей характеризується високою засвоюваністю вуглеводів (98-99%) незалежно від способу вигодовування. У дитячому організмі ослаблено утворення вуглеводів з білків та жирів, оскільки для зростання необхідна посилена витрата білкових та жирових запасів організму. Вуглеводи в організмі дитини депонуються у меншій кількості, ніж у організмі дорослого. Дітям раннього віку характерне швидке виснаження вуглеводних запасів печінки.

Добова потреба у вуглеводах у дітей висока і становить у грудному віці 10-12 г на 1 кг маси тіла на добу. У наступні роки кількість вуглеводів, залежно від конституційних особливостей дитини, коливається від 8-9 до 12-15 г на 1 кг маси тіла на добу. У першому півріччі життя дитина отримує необхідну кількість вуглеводів у вигляді дисахаридів. З 6 міс. виникає потреба у полісахаридах.

Добова кількість вуглеводів, яку діти повинні отримувати з їжею, значно збільшується з віком:

■ від 1 року до 3 років – 193 г;

■ 4-7 років – 287,9 г;

■ 8-13 років -370 г;

■ 14-17 років -470 р.

Обмін жирів

Жири,або ліпіди,відносяться до основних харчових речовин та є важливим компонентом харчування. Жири поділяють на нейтральні (тригліцериди)та жироподібні речовини (ліпоїди).

Жири в організмі людини виконують такі основні функції:

■ служать важливим джерелом енергії, що перевершує у цьому плані всі їжі
ші речовини, - при окисленні 1 г жиру утворюються 9 ккал (37,7 кДж);

»входять до складу всіх клітин та тканин;

■ є розчинниками вітамінів A, D, Е, К;

■ постачають біологічно активні речовини - ПНЖК, фосфатиди, стери-ни та ін;

■ створюють захисні та термоізоляційні покриви - підшкірний жировий шар оберігає людину від переохолодження;

■ покращують смак їжі;

■ викликають почуття тривалого насичення. "■:

)Кири можуть утворюватися з вуглеводів та білків, але повною мірою замінюватися ними не можуть.

Жири в організмі дитини виконують енергетичну та пластичну фу.< кцию. Обмен жира у детей характеризуется неустойчивостью, быстрым истощением жировых депо при недостатке в пище углеводов или их усиленном расходе.

З жирами їжі в організм надходить ряд жирних кислот, серед них три біо
логічно цінні жирні кислоти: лінолева", ліноленова і арахідонова. Ці
кислоти необхідні для забезпечення нормального росту та функціонування
шкіри. З жирами в організм надходять розчинне в них вітаміни A, D, Е, К,
необхідні для зростання та розвитку дитини. Г ■

При складанні харчового раціону дітей потрібно враховувати не тільки кількість, але і якість жирів, що входять до нього. Без жирів неможливе вироблення загального та специфічного імунітету.

Потреба жиру з віком змінюється. Грудні діти мають більше споживати жири. У цей період за рахунок жиру покривається 50% усієї калорійної потреби. Діти, які перебувають на грудному вигодовуванні, засвоюють 96% жиру, діти, які перебувають на змішаному та штучному харчуванні, – 90%.

З віком збільшується добова кількість жиру, яка потрібна для нормального розвитку дітей. Від 1-3 років дитина повинна отримувати на добу 32,7 г, 4-7 - 39,2 г, 8-13 років - 38,4 г, 14-17 років - 47 г, що відповідає нормі дорослої людини - 50 м.

Правильне розщеплення жирів можливе за умови належної кореляції жирів з іншими живильними інгредієнтами. При харчуванні дітей раннього віку слід особливо витримувати співвідношення між жирами і вуглеводами 1:2.

Обмін води

Водавходить до складу всіх клітин та тканин організму, служить найкращим розчинником для багатьох біологічно важливих речовин, забезпечує перебіг метаболічних процесів, бере участь у теплорегуляції, розчиняє кінцеві продукти обміну речовин та сприяє їх виведенню органами виділення.

Організм дитини відрізняється від дорослої гідролабільністю,тобто здатністю швидко втрачати і швидко накопичувати воду. Існує зв'язок між енер-

14 Вікова анатомія

Гією зростання та вмістом води у тканинах. Добова надбавка у вазі у дітей< го возраста составляет 25 г, на долю воды приходится 18 г, белка - 3 г, жира - 3 и 1 г приходится на долю минеральных солей.

Чим молодша дитина і швидше вона росте, тим більше у нього потреба у воді| Потреба у воді на 1 кг маси тіла:

Вік Кількість води, мл
Новонароджені 150-200

Грудні 120-130

12-13 років 40-50

Добова потреба у воді:

Вік, років Кількість води, мл

800 950 1200 1350 1500

У ранньому віці навіть при невеликих змінах у будь-якій ланці водного обміну порушується його регуляція, внаслідок чого можуть виникнути патологічні явища. Наприклад, у дітей спостерігається "лихоманка від спраги" внаслідок посилення розпаду білка через нестачу води в організмі.

Втрата організмом 10% води негативно позначається на життєдіяльності та призводить до згущення крові, порушення кровотоку, зрушень психічного стану, судом. Зниження кількості води на 20% веде до смерті.

8.5.5. Обмін мінеральних речовин

Мінеральні речовини відносяться до життєво необхідних компонентів харчування та забезпечують підтримку гомеостазу. Мінеральні речовини виконують такі основні функції:

■ формують тканини, особливо велика їх роль у побудові кісткової тканини, де переважають фосфор та кальцій (пластична функція);

■ беруть участь у всіх видах обміну речовин;

■ підтримують осмотичний тиск у клітинах та міжклітинних рідинах; * забезпечують кислотно-лужну рівновагу (стан) в організмі;

■ посилюють імунітет;

■ активують гормони, вітаміни, ферменти;

■ сприяють кровотворенню.

з ез мінеральних речовин неможлива нормальна функція нервової, серцево-судинної, травної, видільної та інших систем.

Як правило, вживані в їжу речовини тваринного і рослинного походження містять у достатній кількості всі необхідні мінеральні речовини, що росте організму. Тільки кухонна сіль додається при раціональному приготуванні їжі.

У дітей баланс мінерального обміну позитивний, це пов'язано зі зростанням організму та, в першу чергу, кісткової тканини. У новонародженого кількість мінеральних речовин становить 2,55 % маси тіла, у дорослого – 5 %.

Баланс окремих мінеральних речовин залежить від віку дитини, її ін
дивідуальних особливостей та пори року. До """"

Для організму, що росте, велику роль відіграє кальцію.Оптимальне забезпечення
печіння організму кальцієм потрібно протягом усього життя людини. Осо
важливо кальцій у період інтенсивного зростання, оскільки є необхідним
умовою нормального розвитку скелета, досягнення ним необхідної міцності
та безпеки. , -v

Нестача споживання кальцію в дитячому та підлітковому віці перешкоджає досягненню оптимальної маси та міцності кісток, тим самим підвищуючи ризик розвитку остеопорозу. Дефіцит кальцію збільшує небезпеку рахіту у дітей, порушує розвиток скелета та зубів, підвищує ризик серцево-судинних захворювань.

Щитовидна та околощитовидная залози регулюють обмін кальцію, підтримуючи постійний рівень його в крові та забезпечуючи організм потрібними кількостями при можливих коливаннях.

Для нормального розвитку кісток необхідний також фосфор.Цей елемент необхідний як зростання кісткової тканини, але й нормального функціонування нервової системи, більшості залозистих клітин та інших органів. З віком відносна потреба у фосфорі зменшується. Оптимальне співвідношення між концентрацією солей кальцію та фосфору для дітей дошкільного віку становить 1:1; у віці 8-10 років – 1:1,5; у підлітковому віці -1:2. За таких співвідношень розвиток скелета протікає нормально. За відсутності або нестачі вітаміну D знижується активність фосфатази, зменшується відкладення кісток фосфорнокислих солей кальцію, розвивається рахіт.

Найбільш небезпечний надлишок фосфору для дітей у перші місяці життя, нирки яких не справляються з його виведенням. Це призводить до підвищення в їх крові фосфору та зменшення кальцію, а надалі до розвитку сечокам'яної хвороби.

Каліймає значення для внутрішньоклітинного обміну. Він потрібний Для нормальної діяльності м'язів, зокрема, посилює роботу серця, бере участь в обміні вуглеводів, жирів, білків. Діти отримують з їжею калію менше, ніж дорослі, і менше виділяють. Дефіцит калію в організмі супроводжується млявістю, апатією, сонливістю, зниженням тонусу м'язів, аритмією серцевих скорочень, зниженням артеріального тиску.

Залізовходить до складу гемоглобіну. У дітей потреба в залозі більше, ніж у дорослих. Через дефіцит заліза в організмі розвивається залізодефіцитна анемія, швидка стомлюваність, м'язова слабкість, знижена розумова і фізична працездатність.

Для нормального розвитку дитини на її організм з їжею повинні посту, пати всі необхідні мікроелементи: мідь, цинк, марганець, магній, фтор та ін Грудна дитина отримує їх з молоком матері.

Основною біологічною особливістю організму, що росте, є висока інтенсивність обміну речовин. Біологічно це проявляється у високих швидкостях перебігу метаболічних реакцій.

Як відомо, метаболізм – це сукупність хімічних реакцій, що протікають у внутрішньому середовищі організму. Метаболізм, у свою чергу, поділяється на катаболізм та анаболізм. Під катаболізмом розуміють хімічні процеси, при яких макромолекули розщеплюються до молекул меншого розміру. Кінцевими продуктами катаболізму є вуглекислий газ (СО2), вода (Н2О) та аміак (NH3).

Для катаболізму характерні такі закономірності:

· У процесі катаболізму переважають реакції окислення;
· Процес протікає із споживанням кисню;
· Процес супроводжується виділенням енергії, більша частина якої акумулюється у формі АТФ (аденозинтрифосфат). Частина енергії виділяється як тепла.

Анаболізм включає різні реакції синтезу і характеризується наступними особливостями:

· Реакції носять відновлювальний характер;
· Процес протікає із споживанням водню (у формі НАДФ · Н 2);
· Анаболізм протікає зі споживанням енергії, джерелом якої є АТФ.

У дорослої людини обидва ці процеси протікають із приблизно однаковою швидкістю, що забезпечує оновлення хімічного складу організму.

У дітей, підлітків та юнаків катаболізм та анаболізм протікають з вищими швидкостями, ніж у дорослих, і при цьому анаболізм за своєю швидкістю значно перевищує катаболізм, що призводить до накопичення хімічних речовин в організмі та, в першу чергу, білків. Накопичення білків в організмі - обов'язкова умова його зростання та розвитку.

Білковий обмін

Білковий обмін організму, що росте, має певну спрямованість і свої особливості. Необхідно враховувати, що білок є основним будівельним матеріалом для клітин та тканин організму, що росте. У процесі зростання м'язової тканини в її клітинах збільшується вміст білків (саркоплазми, ферментів, скорочувальних та ін, які становлять 80% сухого залишку). Збільшується відсоток відношення ваги м'язової тканини до ваги тіла. У 16 років він становить близько 44,2% від загальної маси тіла, тоді як у 8 років він становить лише близько 27,2%.

Білки виконують в організмі та інші важливі функції (каталітичну, скорочувальну, регуляторну, енергетичну, захисну та ін.).

Білковий обмін організму, що росте, як і метаболізм в цілому, характеризується високою інтенсивністю і переважанням реакцій анаболізму над реакціями катаболізму, про що свідчить позитивний азотистий баланс.

Азотистий баланс одна із найважливіших показників білкового обміну.

При позитивному балансі кількість азоту, що входить в організм з харчовими білками, більше загальної кількості виведеного азоту, що виділяється, головним чином, з сечею (у вигляді сечовини, аміаку, креатиніну та інших азотовмісних сполук). Відсоток використання та затримки азоту, що надійшов в організм, у немовляти вдвічі більше, ніж у дорослих.

Показником інтенсивності синтезу білків у зростаючому організмі є також високий вміст ДНК та РНК у клітинах.

Для підтримки позитивного азотистого балансу, необхідного для нормального зростання і розвитку, організм, що росте, має надходити з їжею достатню кількість білків.

Середня добова потреба у білках нашій країні дорослих становить близько 100 р; для дітей абсолютна величина нижче, але на кг ваги вище: 2-5-річній дитині рекомендують 3,5 - 4 г/кг ваги тіла, 12-13-річній - 2,5 г/кг ваги тіла, 17-18-річній – 1,5 г/кг.

Значний вплив на норму білка має біологічна цінність харчових білків, рухова активність та характер фізичних навантажень.

Порушення зростання та розвитку дитини може бути викликано як недостатнім, так і надлишковим надходженням харчових білків.

Раннім проявом білкового дефіциту є зменшення у крові кількості альбумінів та зниження альбумін-глобулінового коефіцієнта (А/Г). Зниження сечовини та загального азоту в добовій сечі організму, що росте, теж є сигналом про недостатність надходження білків з продуктами харчування.

Дефіцит білків може призвести до затримки росту, статевого дозрівання, зниження маси тіла, ослаблення захисних властивостей організму.

Інтенсивність метаболізму в організмі спортсмена збільшує потребу в білках, особливо під час навантажень швидкісно-силового характеру, під час яких посилюється розпад білків, головним чином м'язових.

При надмірному надходженні білків в організм травні ферменти не здатні їх повністю гідролізувати. Активність протеолітичних ферментів, що каталізують перетравлення білків до амінокислот (пепсину, трипсину, хімотрипсину та ін), у дітей до 11-12 років низька. З віком зростає секреторна функція шлункового соку, його кислотність підвищується, досягаючи 13 років показників дорослих людей.

У ранньому віці також слабо розвинена секреторна функція підшлункової залози. Через підвищену проникність кишкової стінки у дітей можливе всмоктування в кров поряд з амінокислотами також і частково розщеплених білків - пептидів, що мають токсичні властивості.

Порушення травлення білків може призвести до порушення метаболічних процесів організму, що росте.

Вуглеводний обмін

Вуглеводний обмін теж має низку вікових особливостей. Вуглеводи – основне джерело енергії. За рахунок вуглеводів забезпечується більше половини добової енергетичної цінності харчового раціону. Вуглеводи виконують в організмі ряд спеціалізованих функцій (структурні, захисні та інші).

p align="justify"> Особлива роль вуглеводів як джерел енергії обумовлена тим, що вони можуть окислюватися в організмі як аеробно, так і анаеробно, тоді як окислення білків і жирів протікає тільки аеробно. Потреба у вуглеводах для дітей різного віку є дуже індивідуальною, але вуглеводи повинні забезпечувати більше 50% добової калорійності. Зі зростанням дитини, у міру збільшення її енерговитрат, абсолютна потреба у вуглеводах має зростати.

При зниженому надходженні вуглеводів з їжею в організмі прискорюється використання жирів та білків як джерела енергії. Посилений розпад білків може призвести до зниження їх вмісту в клітинах та появи ознак "білкового голодування".

Зважаючи на недосконалість нейроендокринної регуляції обміну речовин, у дітей частіше, ніж у дорослих, спостерігається схильність до гіпоглікемії, особливо при фізичних навантаженнях, пов'язаних із проявом витривалості.

На відміну від організму дорослої людини, організм дитини не має здатності до швидкої мобілізації вуглеводних запасів та підтримки високої інтенсивності вуглеводного обміну.

Тривале підвищене споживання вуглеводів може призвести до порушення обмінних процесів у дітей, оскільки перетравлення та засвоєння вуглеводів мають специфічні особливості. У процесі зростання відбувається зміна вуглеводного складу їжі. Так, у дітей до 1 року основним харчовим вуглеводом є лактоза, що входить до складу грудного молока. Потім цей вуглевод поступається провідною роль у харчуванні сахарозі та полісахаридам (крохмалю, глікогену). Крім того, у дітей невисокою активністю володіє фермент слини амілазу, що каталізує розщеплення в ротовій порожнині полісахаридів і досягає своєї максимальної активності лише до 7 років життя. Повільно наростає і амілолітична активність панкреатичного соку, що ускладнює перетравлення вуглеводів до моносахаридів (глюкоза та інші).

Найважливішим критерієм оцінки стану вуглеводного обміну у дітей є вміст глюкози в крові натще. Діти раннього віку вона становить 2,6 - 4,0 ммоль/л і лише до 14-16 років досягає величини дорослої людини: 3,9 - 6,1 ммоль/л.

Жировий обмін

Жировий обмін організму, що росте, теж має специфічні особливості. Жири (ліпіди) грають у біологічному відношенні важливу роль. Вони є енергетичним матеріалом, який може відкладатися у жирові депо та використовуватись далі як паливо. За енергетичною цінністю жири перевершують вуглеводи та білки. При окисленні 1 г жиру виділяється близько 9 ккал енергії, а 1 г вуглеводів чи білків – близько 4 ккал. Ліпіди відіграють значну роль у процесах терморегуляції, мають захисно-механічне значення, виконують структурні функції тощо.

Потреба жирах визначається віком, довкіллям, характером фізичних навантажень тощо. Наприклад, потреба у жирах на кг маси тіла для дитини 7 – 10 років становить 2,6 г на добу, а для дітей 14 – 17 років – 1,6-1,8 г на добу. Абсолютна потреба у жирах зі збільшенням віку збільшується: для 7 - 10-річної дитини вона повинна становити близько 80 г на добу, а для 14 - 17-річних - близько 90 - 95 г. Потреба в жирах дорослої людини становить близько 100 г.

Важливу роль обмінних процесах організму грають жироподібні речовини - ліпоїди. Серед них особливе значення мають фосфоліпіди та стероїди. Фосфоліпіди та холестерин (представник стероїдів) є обов'язковими компонентами клітинних мембран, що беруть участь у виконанні бар'єрної, транспортної, рецепторної та інших функцій. Стероїди (холестерин та його похідні) виконують гормональну функцію (статеві гормони та кортикостероїди) та беруть участь в утворенні жовчних кислот.

З віком збільшується утворення жовчних кислот, що дозволяє підвищити споживання жирів та їх подальше включення до метаболічних процесів.

Інтенсивність ліпідного обміну на різних стадіях онтогенезу неоднакова. Розщеплення жирів у дітей грудного віку відбувається під дією ліпази шлункового соку. У процесі зростання дитини та зі зміною характеру харчування основна роль у перетравленні жирів відводиться ферменту - ліпазі панкреатичного соку та жовчним кислотам.

До порушень обмінних процесів в дітей віком може призвести як різке обмеження споживання жирів, і надмірне їх надходження з їжею. При фізичних навантаженнях, особливо тривалих, аеробної спрямованості, у дітей та підлітків жири використовуються для енергозабезпечення більшою мірою порівняно з утилізацією вуглеводів, про що свідчить підвищення концентрації вільних жирних кислот (СЖК) та гліцерину вже на початку роботи.

Величина дихального коефіцієнта у дітей та підлітків після тривалих навантажень менше 1, що свідчить про підвищену утилізацію жирів. Як відомо, дихальний коефіцієнт - це співвідношення між обсягами вуглекислого газу, що виводиться з організму, і спожитого кисню (СО 2 /О 2) за час виконання навантаження. При навантаженнях, що забезпечуються анаеробним розпадом вуглеводів до лактату, цей коефіцієнт більше 1. При навантаженнях, що виконуються за рахунок аеробного окислення вуглеводів, він дорівнює 1. При тривалих навантаженнях, коли головним джерелом енергії є жири, дихальний коефіцієнт стає менше 1.

Водно-мінеральний обмін

Водно-мінеральний обмін для організму, що росте, має істотне значення і свої особливості.

Вода є життєвим середовищем організму і особливо необхідна в період зростання, коли вона становить основну частину всіх органів та тканин. Зі збільшенням віку дитини вміст її поступово знижується, а кількість мінеральних речовин збільшується. Чим молодший організм, тим у нього відносно більша позаклітинна вода, яка, в основному, і бере участь у водному обміні. Більша частина води в організмі дорослої людини припадає на частку внутрішньоклітинної води. Потреба у воді у дитини першого року життя з розрахунку на кілограм маси тіла втричі вища, ніж у дорослих. У процесі зростання ця величина залишається досить високою, знижуючись лише до 14 років до 50-70 мл/кг.

Водний обмін у дитини відрізняється високою інтенсивністю, більшою мобільністю та легко порушується під впливом різних причин. Це пояснюється більшою втратою води через шкіру та легені, незрілістю нирок та недосконалістю гормональної регуляції. Абсолютна потреба у воді з віком зростає.

Обмін води був із обміном вуглеводів, жирів, білків, але особливо мінеральних солей. Мінеральні речовини відіграють важливу роль у багатьох фізико-хімічних процесах організму, що росте (формуванні кісткової тканини, синтезі ферментів, гормонів). Вони створюють основу внутрішнього середовища організму, підтримують осмотичний тиск та кислотність середовища. До найбільш необхідних життєдіяльності хімічних елементів відносять: натрій, калій, хлор, кальцій, магній, фосфор, залізо, мідь, йод, фтор, марганець, цинк та інших.

Зростаючому організму для формування скелета, росту та розвитку кісткової тканини необхідно достатнє надходження в організм кальцію та фосфору.

Кальцій також необхідний для м'язового скорочення, тонусу нервової системи, активування деяких ферментів, зсідання крові і т.д. Добова потреба у кальції у дітей грудного віку становить 0,15-0,18 г і поступово у шкільному віці має збільшуватись до 1 грама. При цьому відносна потреба у кальції (з розрахунку на кг маси тіла) особливо велика у перші роки життя дитини.

Біологічна роль фосфору багатогранна. Як зазначалося вище, він становить основу кісткової тканини, входить до складу нуклеїнових кислот, фосфоліпідів, грає значної ролі в енергетичному обміні, що з його здатністю утворювати макроергічні зв'язку, тобто. зв'язки, багаті на енергію (АТФ, АДФ, КФ).

Важливу роль обміні кальцію і фосфору грає вітамін D. Паратгормон разом із вітаміном D стимулює всмоктування кальцію і фосфору з кишечника, а кальцитонін з вітаміном D бере участь у включенні кальцію і фосфору до складу кісткової тканини.

Заняття фізичною культурою та спортом значно підвищують потребу у мінеральних речовинах. Фізичні навантаження помірної інтенсивності мають позитивний ефект на метаболізм кальцію і фосфору, а інтенсивні, особливо протікають в анаеробних умовах, можуть призвести до порушення постави, остеосинтезу та розвитку остеопорозу.

У процесах кровотворення, крім заліза, беруть участь мідь, кобальт та нікель. Нестача йоду веде до порушення функції щитовидної залози, затримки росту та розвитку, нестача фтору – до карієсу. Недолік цинку відбивається у уповільненні зростання та недорозвинення статевих органів у юнаків.

Залізо – найважливіший мікроелемент, що використовується для синтезу гемоглобіну, міоглобіну, цитохромів – ферментів тканинного дихання тощо.

Дефіцит заліза часто спостерігається у підлітків, особливо в період статевого дозрівання, що може спричинити розвиток аліментарної анемії. Залізодефіцитна анемія зустрічається приблизно у 20% жінок, а серед спортсменок ця цифра ще більша.

Отже, мінеральні речовини, як і вода, необхідні нормального перебігу всіх обмінних процесів, особливо зростаючого організму. Однак, зростання та розвиток дитини визначають деяку закономірність мінерального обміну у дітей, яка полягає в тому, що надходження їх до організму та виведення з організму не врівноважені між собою, як це буває у дорослих людей. Через недосконалість процесів терморегуляції організму, що росте, у дітей спостерігаються великі втрати мінеральних речовин з потом.

У регуляції обмінних процесів організму, що росте, велике біологічне значення відводять вітамінам - біологічно активним речовинам, що надходять в організм переважно з їжею.

Роль вітамінів багатогранна. Багато хто з них забезпечує ряд каталітичних реакцій, оскільки беруть участь у побудові коферментів (низькомолекулярних сполук, що беруть участь разом із ферментом у каталізі). До таких вітамінів можна віднести В1, В2, В6, РР та ін. Вітаміни В1, С, РР та ін стимулюють окисні процеси, а вітаміни А, Е, С є найсильнішими антиоксидантами. Таким чином, вітаміни можна розглядати як найважливіші фактори зростання, розвитку та підвищення рівнів енергозабезпечення та працездатності дитини.

Залежно від віку дітей та підлітків добове споживання вітамінів змінюється.

Обмін білків

Нентам раціону. Біологічна активність інших харчових речовин виявляєте лише у присутності білків.

Основні функції білків:

захисна - з білків їжі синтезуються антитіла, що забезпечують імунітет до інфекцій;

■ ферментативна – всі ферменти є білковими сполуками;

■ гормональна – інсулін, гормон росту, тироксин, тестостерон, естрогени та багато інших гормонів є білками;

■ скорочувальна – білки актин та міозин забезпечують м'язове скорочення;

Азотна рівновага- Рівність кількості надійшов з їжею і виділеного з організму азоту.

За рахунок білків їжі має покриватися приблизно 10-15% загальної кількості калорій.

8.5.2. Обмін вуглеводів

Новонароджені 30-50

Грудні 70-90

Старші 80-100

12-14 років 90-120

Добова кількість вуглеводів, яку діти повинні отримувати з їжею, значно збільшується з віком:

■ від 1 року до 3 років – 193 г;

■ 4-7 років – 287,9 г;

■ 8-13 років -370 г;

■ 14-17 років -470 р.

Обмін жирів

Жири в організмі людини виконують такі основні функції:

»входять до складу всіх клітин та тканин;

■ є розчинниками вітамінів A, D, Е, К;

■ постачають біологічно активні речовини - ПНЖК, фосфатиди, стери-ни та ін;

■ покращують смак їжі;

■ викликають почуття тривалого насичення. "■:

)Кири можуть утворюватися з вуглеводів та білків, але повною мірою замінюватися ними не можуть.

Обмін води

14 Вікова анатомія

Чим молодша дитина і швидше вона росте, тим більше у нього потреба у воді| Потреба у воді на 1 кг маси тіла:

Вік Кількість води, мл
Новонароджені 150-200

Грудні 120-130

12-13 років 40-50

Добова потреба у воді:

Вік, років Кількість води, мл

800 950 1200 1350 1500

8.5.5. Обмін мінеральних речовин

■ беруть участь у всіх видах обміну речовин;

■ посилюють імунітет;

■ активують гормони, вітаміни, ферменти;

■ сприяють кровотворенню.

Норми та режим харчування дітей

При складанні харчових раціонів слід враховувати кількісний та якісний підбір поживних речовин. Важливо, щоб у їжі були всі необхідні речовини: білки, жири, вуглеводи, вода, мінеральні солі та вітаміни. Для дітей молодшого шкільного віку найкращим вважається співвідношення білків, жирів та вуглеводів 1:1:6, для дітей більш раннього віку –1:2:3, для дорослих – 1:1:4. У табл. 8.1 наведено добові норми білків, жирів та вуглеводів, які необхідні для організації раціонального харчування дітей. Їжа повинна бути достатньою за обсягом та калорійністю, тобто повинна викликати почуття ситості та покривати всі енергетичні витрати організму.

Велике значення має режим харчування дітей. У школярів має бути
чотириразовий прийом їжі з наступним розподілом загальної кількості:
сніданок - 30%, обід - 40-45%, полудень - 10%, вечеря - 20%. Чим молодше ре
бенок, тим їди повинні бути частіше: у немовляти 6-7 разів на добу,
у дошкільнят – 5 разів. i

Таблиця 8.1 Добові норми білків, жирів івуглеводів у їжі дітей та підлітків (в г)

Вживання перед сном багатої білками їжі несприятливо позначається на травленні дітей, оскільки така їжа довше затримується в шлунку їїпереробки потрібна більша кількість травних соків. Вона підвищує збудливість нервової системи, а це у свою чергу перешкоджає швидкому настанню глибокого сну. Тому вечеря для дітей має бути малооб'ємною, з легких овочів та молочних страв, за 1,5-2 години до сну.

Порушення повноцінного раціонального харчування призводить до різних
захворюванням. Основи раціонального харчування розробляються фахівцями з
гігієни харчування та дієтології. S

Д.5.7. Обмін енергії

Обмін енергії- перетворення потенційної енергії поживних речовин на тепло та роботу. Близько 15% загальної витрати енергії у дитини витрачається на зростання та відкладення речовин. У нього менше, ніж у дорослого, витрачається енергії на м'язову роботу (15%) і дещо більше анергій дитина втрачає з екскрементами. У ранньому віці особливо великі витрати Енергії на крик і плач, при яких витрата енергії може підвищуватися на 100 і більше 200%. Загальна витрата енергії у дітей представлена в табл ".г8.2.

Розмір основного обміну в дітей віком більше, ніж в дорослих. Це обумовлено:

■ інтенсивністю зростання, напруженістю процесів синтезу;

■ властивостями молодих тканин, які мають більш інтенсивний метаболізм порівняно з тканинами дорослого;

■ відносно більшою поверхнею тіла у дітей.

У новонароджених обмін речовин низький через недостатнє функціонування щитовидної залози. Проте вже з другої половини першого року життя основний обмін поступово наростає і до 1-2,5 років досягає максимальної величини, після чого починає поступово знижуватися, наближаючись до основного обміну дорослого.

Інтенсивність основного обміну в дитини залежить від віку, статі, ваги, зростання, роботи залоз внутрішньої секреції, конституції, умов життя та ін. Протягом першого півріччя життя у дівчаток та хлопчиків основний обмін поч-

Ця таблиця 8.2. Розподіл добової витрати енергії у дітей (у%)

Ти однаковий, але вже в другому півріччі життя добовий основний обмін хлопчиків дещо перевищує обмін дівчаток. У 12-13 років дівчатка по енерщ,. основного обміну виявляються попереду хлопчиків. У зрілому віці основний обмін у чоловіків вищий, ніж у жінок. Основний обмін у кожного окремого суб'єкта відрізняється сталістю та коливається в межах ±10 %.

Основний обмін на 1 кг маси тіла на добу:

Загальна витрата енергії, розрахована на 1 кг маси тіла, зазнає вікових змін. Добова витрата енергії у дітей першого року життя:

Добова витрата енергії в межах певної вікової групи схильна до великих індивідуальних коливань, як у спокої, так і при різних видах діяльності. Це пов'язано з відмінностями у фізичному розвитку дітей, станом їх ендокринної та нервової систем, інтенсивністю рухів, праці та ін.

8.5.8. Особливості терморегуляції у дітей

Терморегуляція- сукупність фізіологічних процесів в організмі людини, спрямованих на підтримку постійної температури тіла.

Основною особливістю системи терморегуляції в дітей віком є недостатність її регуляторних процесів. Механізми терморегуляції у дітей недосконалі внаслідок:

нерозвиненого центру хімічної терморегуляції;

■ недосконалих механізмів тепловіддачі – недостатньо розвинені судинно-рухові реакції, що регулюють кровопостачання шкіри – і, отже, тепловіддачу;

■ великий питомої поверхні тіла дитини - що молодша дитина, тим більша поверхня тіла посідає одиницю маси. Так як величина тепло-

віддачі залежить від величини поверхні тіла, то у дітей цей процес відбувається більш інтенсивно в порівнянні з дорослими, отже, потреб-(ність в утворенні тепла у дітей вище, ніж у дорослих; особливостей будови шкіри як периферичного апарату фізичної терморегуляції - рясне кровопостачання, тонкі епідермальний та роговий шари, слабо розвинені потові залози.

Посилення теплопродукції при охолодженні або ослаблення при нагріванні (хімічна терморегуляція) спостерігається вже у немовлят. При збільшенні теплопродукції у дітей грудного віку відсутня терморегуляторна реакція тремтіння. Посилення теплопродукції м'язів при охолодженні досягається за допомогою підвищення так званого терморегуляторного тонусу.У новонароджених важливим джерелом тепла бура жирова тканина.

Механізм віддачі тепла (фізична терморегуляція) у новонародженого та
немовляти розвинені недостатньо, тому, дуже легко відбувається настільки
небезпечне для дитини перегрівання "^

У новонароджених здійснюється рефлекторна регуляція просвіту шкірних судин: судини шкіри звужуються при холодному впливі, як у місці охолодження, і на симетричному ділянці шкіри. Однак час латентного періоду реакції досить велике, а інтенсивність її низька.

Таким чином, у ранньому віці основним механізмом, який підтримує сталість температури тіла, є хімічна терморегуляція. З віком зростає роль фізичної терморегуляції. Дев'ятирічний вік є межею переходу від одного типу підтримки сталості температури тіла до іншого.

Після 1-1,5 до 4-5 років відзначається великий потік тепла через одиницю поверхні тіла: швидкість зростання дитячого організму сповільнюється, але інтенсивність основного обміну ще висока. Високий рівень теплопродукції у віці компенсує слабкі можливості фізичної терморегуляції. У 6-7 років збільшуються можливості фізичної терморегуляції та знижується роль хімічної.

У препубертатний період (10 років для дівчаток і 11-12 років для хлопчиків) внаслідок гормональних перебудов знижуються можливості фізичної терморегуляції та зростає роль хімічної терморегуляції. Фізична терморегуляція вдосконалюється тим інтенсивніше, чим раніше почалися заходи, що гартують.

Через недосконалість механізмів терморегуляції організм дитини відрізняється термолабільністю (нестійкістю температури), яка різко виражена у дітей раннього віку. Так, прийом їжі, занепокоєння, рухи, сон, голод, випадкові охолодження позначаються їх температурної кривою. З 6-10 місяців коливання температури тіла стають меншими.

Плід здатний до самостійної теплопродукції, тому температура тіла новонароджених зазвичай на 0,1-0,6 ° С вище ректальної температури матері. Че-

Різ 30-60 хв після народження температура тіла у дитини помітно знижується цчерез 2-3 години падає на 2,0-2,5 °С. У здорових дітей температура знову підвищена. ється через 12-24 години (іноді через 2-3 дні) досягає 36,0-37,0 °С. Протягом кількох днів температура у новонароджених носить дещо безладний характер. Причинами початкового зниження температури тіла у новонароджених є різка зміна температури навколишнього середовища, а також фізична терморіуляція, що ще не встановилася.

Для немовляти не характерна монотермія. Середні коливання різниці між максимальною та мінімальною температурами протягом доби у новонароджених дорівнюють приблизно 0,4 "С,а у дітей старших коливання температури можуть доходити до 1 "С.

Новонароджений легко переносить зниження температури тіла на 3-4 "С,Проте важко - підвищення. Перегрівання у дитини настає швидко. Якщо температура підвищується більш ніж на 2°С, то це викликає не тільки хворобливий стан, але й надає небезпеку для життя, оскільки судинні реакції відбуваються як на зігрівання, так і локальне охолодження шкіри.

Поступово судинні реакції стають досконалішими - скорочуються їхній латентний період, тривалість, швидкість повернення до вихідного рівня. Але навіть до 12-річного віку вони не досягають рівня розвитку дорослих.

Є певні вікові особливості фізичного регулювання. Між величиною температури шкіри та віком існує зворотна залежність: чим молодший вік людини, тим вища температура шкіри. В осіб жіночої статі у віці 8-12 та 18-25 років температура шкіри вища, ніж у чоловіків. У віці 1-3 роки, 4-7 років статеві відмінності у температурі шкіри не виявляються. Швидкість відновлення температури шкіри після місцевого охолодження в осіб молодшого віку вища, ніж у старшого віку.

У адаптації до температурним впливам велику роль грає загартовування, т. е. вправу, тренування судинних і нейрогуморальних процесів (холодне обтирання, купання, повітряні ванни та інших.).

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Значення ССС, її будова та функції.

2. Основні онтогенетичні напрями у розвиток ССС: зміна структури, функціональних параметрів, ЧСС, артеріального тиску тощо.

3. Особливості ССС плода.

4. Особливості ССС новонародженого.

5. Особливості ССС дітей.

6. Особливості ССС підлітків.

7. Будова та функції органів дихання людини.

8. Особливості дихання плода та новонароджених.

9. Основні онтогенетичні напрямки у розвиток дихальної системи:
змінення частоти та глибини дихання, життєвої ємності легень залежно
від статі, тренованості дітей.

10. Вікові особливості регуляції дихання.

11. Значення травної системи, її будова та функції.

12. Особливості травлення в порожнині рота у дітей та підлітків.

13. Особливості травлення у шлунку у дітей та підлітків.

14. Особливості травлення в кишечнику у дітей та підлітків.

15. Особливості всмоктування в дітей віком. ?"">"

16. Норми та режим харчування дітей.

17. Значення сечовидільної системи, її будова та функції.

18. Вікові морфофункціональні зміни сечовидільної системи.

19. Регуляція сечовідді/генія, енурез у дітей. ; "

20. Поняття асиміляції та дисиміляції. " - v *

21. Особливості білкового, вуглеводного та жирового обміну у дітей та підлітків.

22. Вікові зміни основного обміну. Статеві відмінності в загальних добових витратах енергії.

23. Формування потових та сальних залоз в онтогенезі.

24. Терморегуляція в дітей віком.

ІНДИВІДУАЛЬНО-ТИПОЛОГІЧНІ (КОНСТИТУЦІЙНІ) ОСОБЛИВОСТІ ДИТИНИ

Конституція- це сукупність морфологічних та функціональних особливостей організму, що склалися на основі спадкових та набутих властивостей та визначають його дієздатність та реактивність, тобто характер реагування на різні впливи. Оскільки організм - цілісна структура, необхідно виявити все міжсистемні взаємозв'язку задля встановлення узгодженості друг з одним морфологічного, фізіологічного, біохімічного, імунологічного, психічного та інших параметрів організму. Конституція людини - інтегральна біопсихічна характеристика організму, що відбиває його індивідуальність. У цьому кожна особистість проходить певний шлях у своєму становленні, реалізуючи спадкові потенції у умовах навколишнього світу.

Кожному типу конституції притаманні характерні особливості у антропологічних показниках, а й у діяльності нервової та ендокринної систем, метаболізмі, структурі і функціях внутрішніх органів. Конкретні типи конституції характеризуються різними особливостями імунітету, схильністю до інфекційних та неінфекційних захворювань.

У процесі історичного розвитку суспільства внаслідок природного відбору та постійної адаптації до мінливих умов довкілля формувалися певні конституційні типи.

Підхід до вивчення типів конституції не повинен бути оцінним, оскільки жоден із типів не є ні добрим, ні поганим. Кожен тип виправданий і біологічно, і соціально. У суспільстві мають бути представники різних конституційних типів, що гарантією сталого розвитку соціуму.

Конституційний тип свідчить у тому, який спосіб життя передбачила природа для конкретного індивіда. Розуміння сильних та слабких сторін різних типів дає можливість вибрати відповідний підхід до режиму, харчування, поведінки, профілактики та лікування захворювань, професійної та спортивної орієнтації, освітньої програми та способу життя для кожної окремої людини.

План.

Лекція 17

Тема: «Вікові особливості обміну речовин»

12. Обмін речовин та енергії, його вікові особливості.

13. Поживні речовини, їх склад, енергетична цінність, норми харчування.

14. Профілактика шлунково-кишкових захворювань.

Під обміном речовин розуміється сукупність змін, які зазнають речовини від моменту їх надходження до травного тракту до утворення кінцевих продуктів розпаду, які виділяються з організму. Тобто обмін речовин у всіх організмів, від найпримітивніших до найскладніших, у тому числі організму людини, є основою життя.

У процесі життєдіяльності в організмі відбуваються безперервні перебудови: одні клітини гинуть, інші замінюють. У дорослої людини протягом доби гине та замінюється 1/20 клітин шкірного епітелію та половина всіх клітин епітелію травного тракту, близько 25 г крові тощо.

У процесі зростання оновлення клітин організму можливе лише тоді, коли в організм безперервно надходить кисень та поживні речовини, що є будівельним матеріалом, з якого будується організм. Але для побудови нових клітин організму, їхнього безперервного оновлення, а також для здійснення людиною якоїсь роботи потрібна енергія. Цю енергію організм людини отримує при розпаді та окисленні у процесах обміну речовин (метаболізму). Причому процеси метаболізму (анаболізм та катаболізм) тонко узгоджені один з одним і протікають у певній послідовності.

Під анаболізмомрозуміють сукупність реакцій синтезу. Під катаболізмом- Сукупність реакцій розпаду. Необхідно враховувати, що обидва ці процеси безперервно пов'язані. Катаболічні процеси забезпечують анаболізм енергією та вихідними речовинами, а анаболічні процеси – синтез структур, формування нових тканин у зв'язку з процесами росту організму, синтез гормонів та ферментів, необхідних для життєдіяльності.

Протягом індивідуального розвитку найбільш істотних змін зазнає анаболічна фаза метаболізму та меншою мірою катаболічна фаза.

За своїм функціональним значенням в анаболічній фазі метаболізму розрізняють такі види синтезу:

1) синтез зростання - збільшення білкової маси органів у період посиленого поділу клітин, зростання організму загалом.

2) синтез функціональний та захисний – утворення білків для інших органів і систем, наприклад, синтез білків плазми крові в печінці, утворення ферментів травного тракту та гормонів.

3) синтез регенерації (відновлення) – синтез білків у регенеруючих тканинах після травм або неповноцінного харчування.

4) синтез самооновлення, пов'язаний із стабілізацією організму, - постійне поповнення компонентів внутрішнього середовища, що руйнуються в ході дисиміляції.

Всі ці форми слабшають, хоч і нерівномірно, протягом індивідуального розвитку. При цьому особливо значні зміни спостерігаються у синтезі зростання. Найбільш високими темпами зростання відрізняється внутрішньоутробний період. Наприклад, вага зародка людини в порівнянні з вагою зиготи збільшується в 1млрд. 20 млн. разів, а 20 років прогресивного зростання людини збільшується лише у 20 раз.

Протягом постнатального життя відбувається подальше зниження рівня анаболізму.

Білковий обмін в організмі, що розвивається.Процеси зростання, кількісними показниками яких є збільшення маси тіла та рівень позитивного азотистого балансу – одна сторона розвитку. Друга його сторона - диференціація клітин та тканин, біохімічною основою якого є синтез ферментативних, структурних та функціональних білків.

Білки синтезуються з амінокислот, які надходять із органів травної системи. Причому ці амінокислоти поділяються на незамінні та замінні. Якщо незамінні амінокислоти (лейцин, метіонін та триптофан та ін.) не надходять з їжею, то в організмі синтез білків порушується. Особливо важливо надходження незамінних амінокислот для організму, що росте, наприклад, відсутність лізину в їжі призводить до затримки росту, виснаження м'язової системи, недолік валіну - розладів рівноваги у дитини.

За відсутності замінних амінокислот у їжі вони можуть синтезуватися із незамінних (тирозин може синтезуватися з фенілаланіну).

І, нарешті, білки, що містять весь необхідний набір амінокислот, що забезпечують нормальні процеси синтезу, відносяться до біологічно повноцінних білків. Біологічна цінність одного й того ж білка для різних людей різна залежно від стану організму, харчового режиму, віку.

Добова потреба білка на 1 кг ваги у дитини: 1 рік – 4,8 г, 1-3 роки – 4-4,5 г; 6-10 років – 2,5-3 г, 12 і більше – 2,5 г, дорослі – 1,5-1,8 г. Отже, залежно від віку діти до 4 років повинні отримувати 50 г білка, до 7 років – 70 г, з 7 років – 80 г на добу.

Про кількість білків, що надійшли в організм і зруйнованих в ньому судять за величиною азотистого балансу, тобто співвідношенню кількостей азоту, яке надходить в організм з їжею і виводиться з організму з сечею, потім і іншими виділеннями.

Здатність утримувати азот у дітей схильна до значних індивідуальних коливань і зберігається протягом усього періоду прогресивного зростання.

Як правило, дорослим людям не властива здатність до затримки азоту їжі, їхній метаболізм перебуває в стані азотистої рівноваги. Це свідчить про те, що потенційні можливості до синтезу білків зберігаються тривалий час - так, під впливом фізичного навантаження відбувається наростання маси м'язів (позитивний азотистий баланс).

У періоди стабільного та регресивного розвитку, по досягненню максимальної ваги та припинення зростання, основну роль починають відігравати процеси самооновлення, що відбуваються протягом усього життя і які до старості загасають набагато повільніше, ніж інші види синтезу.

Вікові зміни зачіпають не тільки білковий, але також жировий та вуглеводний обмін.

Вікова динаміка обміну жирів та вуглеводів.

Фізіологічна роль ліпідів - жирів, фосфатидів та стеринів в організмі полягає в тому, що вони входять до складу клітинних структур (пластичний обмін), а також використовуються як багаті джерела енергії (енергетичний обмін). Вуглеводи в організмі мають значення енергетичного матеріалу.

З віком змінюється жировий та вуглеводний обмін. У процесах зростання та диференціювання жири відіграють істотну роль. Особливо важливими є жироподібні речовини, насамперед тому, що вони необхідні для морфологічного та функціонального дозрівання нервової системи, для утворення всіх видів клітинних мембран. Ось чому потреба у них у дитячому віці велика. При нестачі вуглеводів у їжі жирові депо в дітей віком швидко виснажуються. Інтенсивність синтезу значною мірою залежить від характеру харчування.

Фази стабільного та регресивного розвитку характеризуються своєрідною переорієнтацією анаболічних процесів: перемикання анаболізму із синтезу білків на синтез жирів, що становить одну з характерних рис вікових змін метаболізму при старінні.

В основі вікової переорієнтації анаболізму у бік накопичення жиру в ряді органів лежить зниження здатності тканин до окислення жиру, внаслідок чого при незмінній і навіть зниженій швидкості синтезу жирних кислот організм збагачується жирами (так, спостерігалося розвиток ожиріння навіть за 1-2 разового харчування). Безперечним є і те, що в переорієнтації процесів синтезу, крім факторів харчування та нервової регуляції, має велике значення зміна гормонального спектру, зокрема зміни швидкості утворення соматотропного гормону, гормонів щитовидної залози, інсуліну, стероїдних гормонів.

Перебудовується з віком та вуглеводний обмін.Діти обмін вуглеводів відбувається з більшою інтенсивністю, що пояснюється високим рівнем обміну речовин. У дитячому віці вуглеводи виконують як енергетичну, а й пластичну функцію, формуючи клітинні мембрани, речовини сполучної тканини. Вуглеводи беруть участь в окисленні продуктів білкового та жирового обміну, чим сприяють підтримці кислотно-лужної рівноваги в організмі. Добова потреба у вуглеводах у дітей висока і становить грудному віці 10-12 г на 1 кг маси тіла. У наступні роки, віком 8-9 років, вона зростає до 12-15 г на 1 кг маси тіла. З 1 до 3 років дитині на добу необхідно отримувати з їжею близько 193 г вуглеводів, 4-7 років – 287, 9-13 – 370, 14-17 років – 470, та дорослим – 500 г.

Вуглеводи засвоюються дитячим організмом краще, ніж дорослим. Одним із суттєвих показників вікових змін вуглеводного обміну є різке збільшення до старості часу усунення гіперглікемії, спричиненої введенням глюкози при пробах на цукрове навантаження.

Важливою частиною обміну речовин в організмі є водно-сольовий обмін.

Перетворення речовин в організмі відбувається у водному середовищі, разом із мінеральними речовинами вода бере участь у побудові клітин та служить реагентом у клітинних хімічних реакціях. Концентрація мінеральних солей, розчинених у воді, зумовлює величину осмотичного тиску крові та тканинної рідини, маючи таким чином велике значення для всмоктування та виділення. зміни кількості води в організмі та зрушення в сольовому складі рідини тіла та тканинних структур спричиняють порушення стійкості колоїдів, наслідком чого можуть бути незворотні порушення та загибель окремих клітин і далі організму в цілому. Саме тому збереження постійної кількості води та мінерального складу є необхідною умовою нормальної життєдіяльності.

У фазі прогресивного зростання вода бере участь у процесах творення маси тіла. Відомо, наприклад, що з добового збільшення маси тіла в 25 г на частку води припадає 18, білка - 3, жиру - 3 і мінеральних солей - 1 г. Чим молодший організм, тим більша добова потреба у воді. У перші півроку життя потреба дитини у воді досягає 110-125 г на 1 кг ваги, до 2 років вона знижується до 115-136 г, у 6 років – 90-100 г, 18 років – 40-50 г. Діти здатні швидко втрачати а також швидко депонувати воду.

Загальною закономірністю індивідуальної еволюції є зменшення води переважають у всіх тканинах. З віком відбувається перерозподіл води у тканинах – збільшується об'єм води у міжклітинних просторах та зменшується об'єм внутрішньоклітинної води.

Баланс багатьох мінеральних солей залежить від віку. У молодості вміст більшості неорганічних солей менший, ніж у дорослих. Особливе значення має обмін кальцію та фосфору. Підвищені вимоги до вступу цих елементів у дітей до року пояснюються посиленим утворенням кісткової тканини. Але не менше значення ці елементи мають і на старості. Тому людям похилого віку необхідно вводити в раціон харчування продукти, що містять ці елементи (молоко, молочні продукти), щоб уникнути витрачання цих елементів з кісткової тканини. А вміст хлориду натрію, навпаки, слід знижувати у раціоні у зв'язку з ослабленням продукції мінералокортикоїдів у надниркових залозах з віком.

Важливим показником енергетичних перетворень в організмі є сновний обмін.

Вікова динаміка основного обміну

Під основним обміном розуміється мінімальний для організму рівень обміну речовин та енергетичних витрат за строго постійних умов: за 14-16 годин до їди, в положенні лежачи в стані м'язового спокою при температурі 8-20 С. У людини середнього віку основний обмін становить 4187 Дж на 1 кг маси на 1 год. У середньому це 7-7,6 МДж на добу. При цьому для кожної людини величина основного обміну є відносно постійною.

Основний обмін у дітей інтенсивніший, ніж у дорослих, тому що на одиницю маси у них припадає відносно велика поверхня тіла, і процеси дисиміляції, а не асиміляції переважають. Енергетичні витрати на зростання тим більше, ніж молодша дитина. Отже, витрата енергії, пов'язана зі зростанням, у віці 3 місяців становить 36%, у віці 6 міс. – 26%, 9 міс. - 21% загальної енергетичної цінності їжі.

У глибокій старості (фаза регресивного розвитку) спостерігається зменшення ваги тіла, і навіть зменшення лінійних розмірів тіла людини, основний обмін падає до низьких величин. Причому ступінь зниження основного обміну у віці корелює, за даними різних дослідників про те, наскільки в старих людей виражені ознаки старезності і втрачено працездатність.

Щодо статевих відмінностей у рівні основного обміну, то вони виявляються в онтогенезі вже з 6-8 місяців. При цьому основний обмін у хлопчиків вищий, ніж у дівчаток. Такі відносини зберігаються під час статевої зрілості, а старості вони згладжуються.

В онтогенезі варіює як середня величина енергетичного обміну, а й істотно змінюються можливості підвищення цього рівня умовах напруженої, наприклад, м'язової діяльності.

У ранньому дитячому віці недостатня функціональна зрілість скелетно-м'язової, серцево-судинної та дихальної систем лімітує адаптаційні можливості реакції енергетичного обміну при фізичних навантаженнях. У зрілому віці пристосувальна можливість, як і м'язова сила, досягають максимуму. На старості вичерпуються можливості компенсаторного підвищення рівня дихання та енергообміну в умовах стресу за рахунок зниження життєвої ємності легень, коефіцієнта використання кисню тканинами, зниженням функцій серцево-судинної системи.

Висловлювалися різні припущення та пропонувалися різні математичні висловлювання для встановлення залежності енергоутворення від параметрів, що характеризують особливості будови організму. Так, Рубнер вважав, що вікові зміни обміну є результатом зменшення з віком розмірів відносної поверхні тіла.

Була зроблена спроба пояснити падіння рівня обмінних процесів у старості накопиченням підшкірного жиру та зниженням температури шкіри у цьому віці.

Заслуговують на увагу роботи, в яких зміни енергетичного обміну розглядаються у зв'язку з формуванням механізмів терморегуляції та участю в ній скелетної мускулатури (Магнус, 1899; Аршавський, 1966-71).

Підвищення тонусу скелетних м'язів за недостатньої активності центру блукаючого нерва протягом першого року життя сприяє підвищенню енергетичного обміну. Роль вікової перебудови діяльності скелетної мускулатури у поступовій динаміці енергетичного обміну особливо чітко виділяється щодо газообміну людей різного віку може спокою і за фізичної діяльності. Для прогресивного зростання збільшення обміну у спокої характеризується зниженням рівня основного обміну та вдосконаленням енергетичної адаптації до м'язової діяльності. У період стабільної фази зберігається високий обмін функціонального спокою і значно підвищується обмін під час роботи, досягаючи стабільного, мінімального рівня основного обміну. І в регресивній фазі, різниця між обміном функціонального спокою та основним обміном безперервно зменшується, подовжується час відпочинку.

Багато дослідників вважають, що зниження енергетичного обміну цілісного організму протягом онтогенезу обумовлено, насамперед, кількісними та якісними змінами метаболізму в самих тканинах, про величину яких судять за співвідношенням між основними механізмами звільнення енергії – анаеробним та аеробним. Це дозволяє з'ясувати потенційні можливості тканин генерувати та використовувати енергію макроергічних зв'язків.

В результаті освоєння даного розділу студент повинен: знати

етапи обміну речовин та енергії: анаболізм та катаболізм;
характеристику загального та основного обміну;
специфічна динамічна дія їжі;
способи оцінки енерговитрат організму;
вікові особливості обміну речовин; вміти
пояснювати значення обміну речовин організму людини;
пов'язувати вікові особливості обміну речовин із витратою енергії у різні вікові періоди;

володіти

Знання про участь харчових речовин в обміні речовин.

Характеристика обміну речовин в організмі

Обмін речовин, або метаболізм(Від грец. metabole -перетворення - це сукупність хімічних і фізичних перетворень, що відбуваються в живому організмі і забезпечують його життєдіяльність у взаємозв'язку із зовнішнім середовищем. В обміні речовин та енергії виділяють два протилежні взаємопов'язані процеси: анаболізм, що лежить в основі асиміляції, та катаболізм, основу якого складає дисиміляція.

Анаболізм(Від грец. anabole -підйом) - сукупність процесів синтезу тканинних та клітинних структур, а також необхідних для життєдіяльності організму сполук. Анаболізм забезпечує зростання, розвиток та оновлення біологічних структур, накопичення енергетичного субстрату. Енергія накопичується у вигляді високоенергетичних фосфатних сполук (макроергів), таких як АТФ.

Катаболізм(Від грец. katabole -скидання вниз) - сукупність процесів розпаду тканинних та клітинних структур та розщеплення складних сполук для енергетичного та пластичного забезпечення процесів життєдіяльності. При катаболізмі вивільняється хімічна енергія, яка використовується організмом підтримки структури і функції клітини, і навіть забезпечення специфічної клітинної активності: скорочення м'язів, виділення секрету залоз тощо. Кінцеві продукти катаболізму – вода, вуглекислий газ, аміак, сечовина, сечова кислота та ін. – видаляються з організму.

Таким чином, катаболічні процеси постачають енергію та вихідні речовини для анаболізму. Анаболічні процеси необхідні для побудови та відновлення структур та клітин, формування тканин у процесі росту, для синтезу гормонів, ферментів та інших сполук, необхідних для життєдіяльності організму. Для реакцій катаболізму вони постачають макромолекули, що підлягають розщепленню. Процеси анаболізму та катаболізму взаємопов'язані та перебувають в організмі в стані динамічної рівноваги.Стан рівноважного чи нерівноважного співвідношення анаболізму та катаболізму залежить від віку, стану здоров'я, що виконується фізичним чи психічним навантаженням. У дітей переважання анаболічних процесів над катаболічними характеризує процеси росту та накопичення маси тканин. Найбільш інтенсивне збільшення маси тіла спостерігається у перші три місяці життя – 30 г/добу. До року вона знижується до 10 г/добу, наступні роки зниження продовжується. Енергетична вартість зростання також найбільша у перші три місяці і становить близько 140 ккал/добу або 36% енергетичної цінності їжі. Від трьох років до періоду статевого дозрівання вона знижується до 30 ккал/добу, та був знову зростає - до 110 ккал/сутки. Анаболічні процеси більш інтенсивні у дорослих у період одужання після хвороби. Переважна більшість катаболічних процесів характерна для людей старих або виснажених тяжкою тривалою хворобою. Як правило, це пов'язано з поступовим руйнуванням тканинних структур та виділенням енергії.

Суть обміну речовин полягає у надходженні в організм різних поживних речовин із зовнішнього середовища, засвоєнні та використанні їх як джерела енергії та матеріалу для побудови структур організму та виділення утворюються в процесі життєдіяльності продуктів обміну у зовнішнє середовище. У зв'язку з цим виділяють чотири основні складові функції обміну.

вилучення енергії з довкілля у формі хімічної енергії органічних речовин;
перетворення поживних речовин, що надходять з жебраків, на більш прості речовини, з яких утворюються макромолекули, що становлять компоненти клітин;
збирання білків, нуклеїнових кислот та інших клітинних компонентів з цих речовин;
синтез та руйнування молекул, необхідні виконання різних специфічних функцій організму.

Обмін речовин в організмі відбувається у кілька етапів. Перший етап -перетворення харчових речовин у травному тракті. Тут складні речовини жебраки розщеплюються до більш простих – глюкози, амінокислот та жирних кислот, здатних всмоктуватись у кров чи лімфу. При розщепленні поживних речовин у шлунково-кишковому тракті виділяється енергія, яка отримала назву первинної теплоти.Вона використовується організмом підтримки температурного гомеостазу.

Другий етапперетворення речовин проходить усередині клітин організму. Це так званий внутрішньоклітинний, або проміжний, обмін.Усередині клітини продукти першого етапу обміну – глюкоза, жирні кислоти, гліцерин, амінокислоти – окислюються та фосфорилюються. Ці процеси супроводжуються вивільненням енергії, більша частина якої запасається в макроергічних зв'язках АТФ. Продукти реакції забезпечують клітину будівельними блоками синтезу різноманітних молекулярних компонентів. Вирішальна роль у своїй належить численним ферментам. За їх участі всередині клітини здійснюються складні хімічні реакції окиснення та відновлення, фосфорилювання, переамінування та ін. загальних попередників чи загальних проміжних речовин. Загальний енергетичний запас клітини утворюється з допомогою реакції біологічного окислення.

Біологічне окислення буває аеробним та анаеробним. Аеробні(Від лат. аег -повітря) процеси вимагають наявності кисню, здійснюються в мітохондріях та супроводжуються накопиченням великої кількості енергії, що покриває основні енерговитрати організму. Анаеробніпроцеси протікають без участі кисню, переважно у цитоплазмі і супроводжуються накопиченням невеликої кількості енергії як АТФ, використовуваної задоволення обмежених короткочасних потреб клітини. Так, для м'язової тканини дорослої людини характерні аеробні процеси, тоді як в енергетичному обміні плода та дітей перших днів життя переважають анаеробні процеси.

При повному окисненні 1 М глюкози або амінокислот утворюється 25,5 М АТФ, а при повному окисненні жирів – 91,8 М АТФ. Енергія, запасена в АТФ, використовується організмом для здійснення корисної роботи і перетворюється на вторинну теплоту. Таким чином, енергія, що вивільняється при окисленні поживних речовин у клітині, зрештою, перетворюється на теплову енергію. В результаті аеробного окислення продукти поживних речовин перетворюються на С02 і Н20, нешкідливі для організму.

Однак у клітині може відбуватися і пряма сполука кисню з окислюваними речовинами без участі ферментів, що отримала назву вільнорадикального окислення. При цьому утворюються високотоксичні для організму вільні радикали та перекиси. Вони ушкоджують мембрани клітини та руйнують структурні білки. Попередженням такого виду окислення є вживання в їжу вітамінів Е, А, С та ін, а також мікроелементів (Se та ін), які перетворюють вільні радикали на стабільні молекули і попереджають утворення отруйних перекисів. Це забезпечує нормальний перебіг біологічного окислення у клітині.

Кінцевий етапобміну речовин - виділення продуктів розпаду із сечею та екскретами потових та сальних залоз.

Пластичний та енергетичний обміни виступають в організмі як єдине ціле, проте роль різних харчових речовин у їх здійсненні неоднакова. У дорослої людини продукти розщеплення жирів та вуглеводів в основному використовуються для забезпечення енергетичних процесів, а білків – для побудови та відновлення структур клітин. У дітей у зв'язку з інтенсивним зростанням та розвитком організму в пластичних процесах беруть участь вуглеводи. Біологічне окислення служить джерелом як багатих енергією фосфатів, а й вуглецевих сполук, використовуваних при біосинтезі амінокислот, вуглеводів, ліпідів та інших компонентів клітини. Цим пояснюється значно вища інтенсивність енергетичного обміну в дітей віком.

Вся енергія хімічних зв'язків поживних речовин, що надходять в організм, в результаті перетворюється на тепло (первинну і вторинну теплоту), тому за кількістю тепла, що утворився, можна судити про величину енергетичних витрат для здійснення життєдіяльності.

Для оцінки енерговитрат організму застосовуються методи прямої та непрямої калориметрії, за допомогою яких можна визначити кількість тепла, виділеного організмом людини. Пряма калориметріязаснована на вимірі кількості тепла, що організм виділяє в довкілля (наприклад, за годину або за добу). З цією метою людину поміщають у спеціальну камеру - калориметр(Рис. 12.1). Стінки калориметра омиває вода, за температурою нагрівання якої судять про кількість виділеної енергії. Пряма калориметрія забезпечує високу точність оцінки енерговитрат організму, але через громіздкість та складність цей спосіб використовується тільки для спеціальних цілей.

Для визначення енерговитрат людини частіше використовується більш простий та доступний метод непрямий калоримет-

Мал. 12.1.

Калориметр використовується для досліджень, які проводяться на людині. Сумарна енергія, що виділяється, складається з: 1) виникає тепла, що вимірюється по підвищенню температури води, що протікає в змійовику камери; 2) прихованої теплоти пароутворення, що вимірюється за кількістю водяної пари, що витягується з навколишнього повітря першим поглиначем Н 2 0; 3) роботи, спрямованої на об'єкти, що знаходяться поза камерою. Споживання 0 2 вимірюється за кількістю, яке доводиться додавати, щоб вміст його в камері залишалося постійним

рії -за даними газообміну. Враховуючи, що загальна кількість енергії, що виділяється організмом, є результатом розпаду білків, жирів і вуглеводів, а також знаючи кількість енергії, що виділяється при розпаді кожної з цих речовин (їх енергетичну цінність), і кількість речовин, що розпалися за певний проміжок часу, можна обчислити кількість енергії, що звільняється. Щоб встановити, які речовини зазнали в організмі окислення (білки, жири чи вуглеводи), обчислюють дихальний коефіцієнт(ДК), під яким розуміють відношення обсягу виділеної вуглекислоти до обсягу поглиненого кисню. Дихальний коефіцієнт виявляється різним при окисленні білків, жирів та вуглеводів. За наявності відомостей про обсяги поглиненого кисню та видихнутого вуглекислого газу метод непрямої калориметрії називається «повним газовим аналізом». Для виконання необхідна апаратура, що дозволяє визначити обсяг вуглекислого газу. У класичній біоенергетиці з цією метою використовують мішок Дугласа, газовий годинник, а також газоаналізатор Холдена, в якому існують поглиначі вуглекислого газу та кисню. Метод дозволяє оцінити відсоткове співвідношення 02 і С02 в досліджуваній пробі повітря. За даними вимірювань розраховується обсяг поглиненого кисню та видихнутого вуглекислого газу.

Розберемо сутність цього на прикладі окислення глюкози. Сумарна формула розпаду вуглеводів виражається рівнянням

Для жирів ПК дорівнює 0,7. При окисленні білкової та змішаної їжі величина ДК набуває проміжного значення: між 1 і 0,7.

Випробуваний бере в рот мундштук мішка Дугласа (рис. 12.2), його ніс закривають затискачем, і повітря, що видихається за певний проміжок часу, збирається в гумовий мішок.

Об'єм видихуваного повітря визначається за допомогою газового годинника. З мішка беруть пробу повітря та визначають у ній вміст кисню та вуглекислого газу. Вміст газів у повітрі, що вдихається, відомий. По різниці у відсотках обчислюють кількість спожитого кисню, виділеного вуглекислого газу та ДК:

Знаючи величину ДК, знаходять калоричний еквівалент кисню (КЕО2) (табл. 12.1), тобто. кількість тепла, що утворюється в організмі за споживання 1 л кисню.

Мал. 12.2.

Помноживши значення КЭ0 2 на кількість літрів спожитого 0 2 отримують величину обміну за той проміжок часу, протягом якого визначався газообмін.

Нею визначають добову величину обміну.

В даний час існують автоматичні газоаналізатори, дозволяють одночасно визначити обсяг споживаного 0 2 і обсяг видихнутого С0 2 . Однак більшість наявних медичних приладів дозволяє визначити лише обсяг поглиненого 0 2 тому у практиці широко використовується метод непрямої калориметрії, або неповний газовий аналіз У цьому випадку визначається лише обсяг поглиненого 0 2 тому розрахунок ДК неможливий. Умовно сприймають, що в організмі окислюються вуглеводи, білки, жири. Вважається, що ДК у разі дорівнює 0,85. Йому відповідає КЭ0 2 , рівний 4,862 ккал/л. Подальші розрахунки проводяться, як і за повного газового аналізу.

Таблиця 12.1

Значення ДК та КЕ0 2 при окисленні в організмі різних поживних речовин