Особенности обмена веществ и энергии у детей и подростков

Совокупность  реакции расщепления называют энергетическим обменом клетки или диссимиляцией. Диссимиляция прямо противоположна ассимиляции: в результате расщепления  вещества утрачивают сходство с веществами клетки.

Пластический  и энергетический обмены (ассимиляция  и диссимиляция) находятся между  собой в неразрывной связи. С  одной стороны, реакции биосинтеза нуждаются в затрате энергии, которая черпается из реакций  расщепления. С другой стороны, для осуществления реакций энергетического обмена необходим постоянный биосинтез, обслуживающих эти реакции ферментов, так как в процессе работы они изнашиваются и разрушаются.

Сложные системы  реакций, составляющие процесс пластического  и энергетического обменов, тесно связаны не только между собой, но и с внешней средой. Из внешней среды в клетку поступают пищевые вещества, которые служат материалом для реакций пластического обмена, а в реакциях расщепления из них освобождается энергия, необходимая для функционирования клетки. Во внешнюю среду выделяются вещества, которые клеткой больше не могут быть использованы.

Совокупность  всех ферментативных реакций клетки, т. е. совокупность пластического и  энергетического обменов (ассимиляции  и диссимиляции), связанных между собой и с внешней средой, называют обменом веществ и энергии. Этот процесс является основным условием поддержания жизни клетки, источником ее роста, развития и функционирования.  

3.

Основные этапы  обмена веществ у детей с момента  рождения до формирования взрослого организма имеет ряд своих особенностей. При этом меняются количественные характеристики, происходит качественная перестройка обменных процессов. У детей, в отличие от взрослых, значительная часть энергии расходуется на рост и пластические процессы, которые наиболее велики у новорожденных и детей раннего возраста.

Анаболические процессы резко активизируются у  плода в последние недели беременности. Сразу после рождения происходит активная адаптация метаболизма  к переходу на дыхание атмосферным кислородом. У грудного ребенка и в первые годы жизни наблюдается максимальная интенсивность обмена веществ и энергии, а затем отмечается некоторое снижение показателей основного обмена.

Основной обмен  веществ у детей меняется в  зависимости от возраста ребенка и типа питания. По сравнению с первыми днями жизни, к полутора годам обмен веществ увеличивается более чем вдвое.

Со второй недели жизни ребенка белковый обмен  характеризуется положительным  азотистым балансом и повышенной потребностью в белке. Ребенку требуется в 4-7 раз больше аминокислот, чем взрослому. У ребенка также имеется большая потребность в углеводах. За их счет главным образом покрываются калорийные потребности. Углеводный обмен тесным образом связан с белковым. Энергия реакций углеводного обмена требуется для полного использования жира. Жир составляет 1/8 части тела ребенка и является носителем энергии, способствует усвоению жирорастворимых витаминов, защищает организм от охлаждения, является структурной частью многих тканей. Отдельные ненасыщенные жирные кислоты необходимы для роста и нормальных функций кожи.

У детей имеется  физиологическая тенденция к  кетозу, в возникновении которого могут играть роль незначительные запасы гликогена. Содержание воды в тканях ребенка высокое и составляет у грудных детей 3/4 веса и с возрастом уменьшается.

К периоду полового созревания расход энергии на основной обмен уменьшается на 300 ккал/куб.м. При этом у мальчиков энергетические затраты на основной обмен в пересчете  на один килограмм веса выше, чем у девочек. С ростом увеличиваются расходы энергии на мышечную деятельность.

Наступает новая  перестройка метаболизма, происходящая под влиянием половых гормонов.

Отмечается так  называемый пубертатный скачок роста, обусловленный действием половых гормонов. Гормон роста не играет существенной роли в процессе пубертатного ускорения роста, во всяком случае его концентрация в крови в этот период не повышается. Несомненное стимулирующее влияние на метаболизм в пубертатном периоде оказывает активация функций щитовидной железы. Допускают также, что в период полового созревания снижается интенсивность липолитических процессов.

Регуляция гомеостаза становится наиболее устойчивой в подростковом возрасте, поэтому тяжелых клинических  синдромов, связанных с нарушением регуляции обмена, ионного состава жидкостей тела, кислотно-щелочного равновесия, в этом возрасте почти не встречается.

4.

На протяжении жизни человек осуществляет разнообразные  физические движения, связанные с  перемещением тела и выполнением  трудовой деятельности. Всю жизнь в организме работают сердце, мышцы, пищеварительная и другие системы, происходит распад одних веществ и синтез других, что лежит в основе обмена веществ и постоянного обновления клеток. Эти процессы требуют энергии, которую организм получает за счет пищевых веществ.

Пищевые вещества в организме человека претерпевают изменения в результате окисления  кислородом воздуха, поступающим через  органы дыхания и разносящимся ко всем клеткам. При этом выделяется определенное количество энергии в виде тепла. Следует отметить, что в первой фазе обмена веществ пищевые вещества превращаются под влиянием ферментов в более простые: белки — в аминокислоты, сложные углеводы — в простые, жиры — в глицерин и жирные кислоты. В этой фазе в результате распада пищевых веществ энергия не только не выделяется, но и потребляется, о чем свидетельствует так называемое специфическое динамическое действие пищи. Во второй фазе продукты распада пищевых веществ подвергаются дальнейшему расщеплению и окисляются до углекислого газа и воды с выделением энергии.

Белки являются одними из четырех основных органических веществ живой материи (белки, нуклеиновые  кислоты, углеводы, жиры), но по своему значению и биологическим функциям они занимают в ней особое место. Около 30% всех белков человеческого тела находится в мышцах, около 20% - в костях и сухожилиях и около 10% - в коже. Но наиболее важными белками всех организмов являются ферменты, которые, холя и присутствуют в их теле и в каждой клетке тела в малом количестве, тем не менее, управляют рядом существенно важных для жизни химических реакций. Все процессы, происходящие в организме: переваривание пищи, окислительные реакции, активность желез внутренней секреции, мышечная деятельность и работа мозга регулируется ферментами. Разнообразие ферментов в теле организмов огромно. Даже в маленькой бактерии их насчитываются многие сотни.

Белки, или, как  их иначе называют, протеины, имеют  очень сложное строение и являются наиболее сложными из питательных веществ. Белки - обязательная составная часть всех живых клеток. В состав белков входят: углерод, водород, кислород, азот, сера и иногда фосфор. Наиболее характерно для белка наличие в его молекуле азота. Другие питательные вещества азота не содержат. Поэтому белок называют азотосодержащис веществом.

При соединении двух или нескольких аминокислот  образуется более сложное соединение - полипептид. Полипептиды, соединяясь, образуют еще более сложные и  крупные частицы и в итоге - сложную молекулу белка.

Когда в пищеварительном  тракте или в эксперименте белки расщепляются на более простые соединения, то через ряд промежуточных стадий (альбумоз и пептонов) они расщепляются на полипептиды и, наконец, на аминокислоты. Аминокислоты в отличие от белков легко всасываются и усваиваются организмом. Они используются организмом для образования собственного специфического белка. Если же вследствие избыточного поступления аминокислот их расщепление в тканях продолжается, то они окисляются до углекислого газа и воды.

Образование нового белка в организме человека и животных идет беспрерывно, так как в течении всей жизни взамен отмирающих клеток крови, кожи, слизистой оболочки, кишечника и т. д. создаются новые, молодые клетки. Для того чтобы клетки организма синтезировали белок, необходимо, чтобы белки поступали с пищей в пищеварительный канал, где они подвергаются расщеплению на аминокислоты, и уже из всосавшихся аминокислот будет образован белок.

Основная роль углеводов связана с их энергетической функцией. При их ферментативном расщеплении  и окислении выделяется энергия, которая используется клеткой. Полисахариды играют главным образом роль запасных продуктов и легко мобилизуемых источников энергии (например, крахмал и гликоген), а также используются в качестве строительного материала (целлюлоза, хитин). Полисахариды удобны в качестве запасных веществ по ряду причин: будучи нерастворимы в воде, они не оказывают на клетку ни осмотического, ни химического влияния, что весьма важно при длительном хранении их в живой клетке: твердое, обезвоженное состояние полисахаридов увеличивает полезную массу продуктов запаса за счет экономии их объема. При этом существенно уменьшается вероятность потребления этих продуктов болезнетворными бактериями и другими микроорганизмами, которые, как известно, не могут заглатывать пищу, а всасывают вещества всей поверхностью тела. И наконец, при необходимости запасные полисахариды легко могут быть превращены в простые сахара путем гидролиза.

Углеводы, как  уже говорилось выше, играют очень  важную роль в организме, являясь  основным источником энергии. Углеводы поступают к нам в организм в виде сложных полисахаридов - крахмала, дисахаридов и моносахаридов. Основное количество углеводов поступает в виде крахмала. Расщепившись до глюкозы, углеводы всасываются и через ряд промежуточных реакций распадаются на углекислый газ и воду. Эти превращения углеводов и окончательное окисление сопровождаются освобождением энергии, которая и используется организмом.

В состав жиров  входят углерод, водород и кислород.

В процессе пищеварения  жир расщепляется на составные части - глицерин и жирные кислоты. Жирные кислоты нейтрализуются щелочами, в  результате чего образуются их соли - мыла. Мыла растворяются в воде и легко  всасываются.

Жиры являются составной частью протоплазмы и входят в состав всех органов, тканей и клеток организма человека. Кроме того, жиры представляют собой богатый источник энергии. Жиры, как и углеводы, являются в первую очередь энергетическим материалом и используются организмом как источник энергии. При окислении 1 г жира количество освобождающейся энергии в два с лишним раза больше, чем при окислении такого же количества углеродов или белков. В органах пищеварения жиры расщепляются на глицерин и жирные кислоты. Глицерин всасывается легко, а жирные кислоты только после омыления.

Жир используется организмом не только как богатый  источник энергии, он входит в состав клеток. Жир является обязательной составной частью протоплазмы, ядра и оболочки.  

5.

Белки пищи функционально  наиболее эффективны лишь тогда, когда в питании присутствуют все другие пищевые компоненты в оптимальных количествах. Изучение белкового обмена облегчается тем, что в состав белка входит азот. Содержание азота в различных белках колеблется от 14 до 19%, в среднем же составляет 16%. Каждые 16 г азота соответствуют 100 г белка, air азота, следовательно, — 6,25 г белка. Поэтому, изучая азотистый баланс, т. е. количество азота, введенного с пищей, и количество азота, выведенного из организма, можно охарактеризовать суммарно и белковый обмен. Усвоение азота организмом равно азоту пищи минус азот кала, выведение — количеству азота, выделенного с мочой. Умножая эти количества азота на 6,25, определяют количество потребленного и распавшегося белка.

На точности этого метода сказываются потери организмом белков с кожной поверхности (слущивающиеся клетки рогового слоя эпидермиса, отрастающие волосы, ногти). Процессы расщепления белков в организме и выведение продуктов обмена, так же как усвоение воспринятых белков, требуют многих часов. Поэтому для определения величины белкового распада в организме необходимо собирать мочу в течение суток, а при ответственных исследованиях — даже в течение многих суток подряд.

Во время роста  организма или прироста в весе за счет усвоения увеличенного количества белков количество вводимого с пищей азота больше, чем количество выводимого. Азот задерживается в теле в форме белкового азота. Это обозначается как положительный азотистый баланс.

До недавнего  времени потребность детей в  белках определялась без учета аминокислотного состава потребляемых белков. Но в связи с последними данными об обмене и химическом составе животных и растительных белков, об их питательной ценности следует судить по соотношению заменимых и незаменимых эссенциальных аминокислот.

Пищевая полноценность азотистого компонента пищи для растущего организма выражается в количественной вариации баланса и ретенции азота, дополнительно определяются: азотистые фракции мочи, белки сыворотки, гемоглобин крови и т.д.

Характерной особенностью обмена азота у детей всех возрастных периодов является положительный баланс тем более высокий, чем моложе ребенок.

В последние  годы в отделе детского питания Института  питания проводилось изучение азотистого обмена у детей грудного возраста онтогенетическим методом, начиная с периода новорожденности.