Обмін речовин і енергії - це сукупність фізичних, хімічних і фізіологічних процесів засвоєння поживних речовин в організмі з вивільненням енергії. В обміні речовин (метаболізмі) виділяють два взаємопов'язаних, але різноспрямовані процеси - анаболізм і катаболізм. Анаболізму - це сукупність процесів біосинтезу органічних сполук, компонентів клітин, органів і тканин з поглинених поживних речовин. Катаболізм - це процеси розщеплення складних компонентів до простих речовин, що забезпечують енергетичні та пластичні потреби організму. Життєдіяльність організму забезпечується енергією за рахунок анаеробного та аеробного катаболізму надходять з їжею білків, жирів і вуглеводів.
Основним обміном називається кількість енергії, яке витрачає організм при повному м'язовому спокої, через 12-14 годин після прийому їжі і при навколишній температурі 20-22 ° С. Основний обмін підтримує життя організму на найнижчому рівні діяльності нервової системи, серця, дихального апарату, травлення, залоз внутрішньої секреції, видільних процесів, спокою скелетних м'язів. Навіть в умовах повного спокою в клітинах і тканинах не припиняється обмін речовин - основа життя організму. Показником основного обміну є тепловиробництва в ккал в 1 ч на 1 кг ваги тіла і дорівнює 1 ккал.
Провідна роль в обміні речовин належить функціональному стану нервової системи, регулювання нею рівня обміну речовин в органах і тканинах, підтримує відносну сталість складу білків, хімічного складу крові, температури і т. Д. Відносно незалежно від змін зовнішнього середовища, при різних умовах життя. Суттєво впливає на основний обмін також діяльність залоз внутрішньої секреції. Наприклад, основний обмін збільшується при підвищенні функції щитовидної залози і, навпаки, зменшується при зниженні її функцій і гіпофіза. При підвищенні температури тіла на 1 ° С основний обмін в середньому збільшується на 10%. У холодному кліматі основний обмін зростає, а в жаркому знижується на 10-20%. Під час сну в результаті розслаблення скелетних м'язів він зменшується до 13%. При голодуванні основний обмін знижується. З 20 до 40 років основний обмін підтримується приблизно на однаковому рівні, а потім поступово падає: у чоловіків до 7%, а у жінок до 17%.
Загальний обмін речовин - відбувається в звичайних умовах життя. Він значно вище основного обміну і залежить головним чином від діяльності скелетних м'язів, а також збільшення діяльності внутрішніх органів. Кілокалорії, що витрачаються при цьому понад основного обміну, називаються моторними калоріями. Чим інтенсивніше м'язова діяльність, тим більше моторних калорій і тим вище загальний обмін речовин. При розумовій праці загальний обмін речовин збільшується незначно - на 2-3%, а якщо розумова праця супроводжується м'язовою діяльністю - на 10-20%.
Значне збільшення обміну речовин відбувається також при перетравленні їжі, що позначається як її специфічно-динамічних-чеський дію. Так як для перетравлення білків потрібно особливо велика витрата енергії, то специфічно-динамічна дія білків особливо велике. В середньому, після вживання білкової їжі основний обмін збільшується на 30-37%, а після жирів і вуглеводів на 4-6%.
Білки є основним пластичним матеріалом, з якого побудовані клітини і тканини організму. Вони є складовою частиною м'язів, ферментів, гормонів, гемоглобіну, антитіл та інших життєво важливих утворень. До складу білків входять різні амінокислоти. які поділяються на замінні і незамінні. Замінні амінокислоти можуть синтезуватися в організмі, а незамінні (валін, лейцин, ізолейцин, лізин, метіонін, триптофан, фенілаланін, аргінін і гістидин) надходять тільки з їжею.
Надійшли в організм білки розщеплюються в кишечнику до амінокислот і в такому вигляді всмоктуються в кров і транспортуються в печень.Прі надмірному надходженні білків з їжею, після відщеплення від них аминогрупп, вони перетворюються в організмі в вуглеводи і жіри.Белкових депо в організмі людини немає.
Поряд з основною, пластичною функцією, білки можуть грати роль джерел енергії. При окисленні в організмі 1 г білка виділяється 4,1 ккал енергії. Кінцевими продуктами розщеплення білків в тканинах є сечовина, сечова кислота, аміак, креатин, креатинін і деякі інші речовини. Вони виводяться з організму нирками і частково потовими залозами.
Нормальна життєдіяльність організму можлива лише при азотистом рівновазі, або позитивному азотистом балансі. Такі стани досягаються, якщо організм отримує близько 100 г білка в добу; при великих фізичних навантаженнях потреба в білках зростає до 120-150 м Всесвітня організація охорони здоров'я рекомендує вживати не менше 075 г білка на 1 кг маси тіла на добу. Багаті білками м'ясо, риба, печінка, гриби, бобові, соя і т. П.
Фізіологічна роль ліпідів, до яких відносять нейтральні жири, фосфатиди і стерини, в організмі полягає в тому, що вони входять до складу клітинних структур, виконуючи пластичну функцію і будучи джерелами енергії.
Загальна кількість жиру в організмі людини коливається в широких межах і становить 10-20% маси тіла, при ожирінні воно може досягати 40-50%. Жирові депо в організмі безперервно оновлюються. При рясному вуглеводному харчуванні та відсутності жирів в їжі синтез жиру в організмі може відбуватися з вуглеводів.
Нейтральні жири, що надходять в тканини з кишечника і жирових депо, окислюються і використовуються як джерело енергії. При окисленні 1 г жиру звільняється 9,3 ккал енергії. У зв'язку з тим, що в молекулі жиру міститься відносно мало кисню, останнього потрібно для окислення жирів більше, ніж при окисленні вуглеводів. Як енергетичний матеріал жири використовуються головним чином в стані спокою і при виконанні тривалої малоинтенсивной фізичної роботи. На початку більш напруженої м'язової діяльності використовуються переважно вуглеводи, які в подальшому в зв'язку зі зменшенням їх запасів заміщуються жирами. При тривалій роботі до 80% всієї енергії витрачається в результатеокісленія жирів.
Жирова тканина, що покриває різні органи, оберігає їх від механічних впливів. Скупчення жиру в черевній порожнині забезпечує фіксацію внутрішніх органів, а підшкірна жирова клітковина захищає організм від зайвих тепловтрат. Секрет сальних залоз захищає шкіру від висихання і зайвого змочування водою.
Важлива фізіологічна роль належить стеринам, зокрема, холестерину. Ці речовини є джерелом утворення в організмі жовчних кислот, а також гормонів кори надниркових і статевих залоз. При надлишку холестерину в організмі розвивається патологічний процес - атеросклероз. Деякі стерини їжі, наприклад, вітамін Д, також мають велику фізіологічну активність.
Обмін ліпідів тісно пов'язаний з обміном білків і вуглеводів. Вступники в організм в надлишку білки і вуглеводи перетворюються в жир. Навпаки, при голодуванні жири, розщеплюючи, служать джерелом вуглеводів. Кінцеві продукти обміну ліпідів - вода і вуглекислий газ. Добова потреба в жирах становить 70-100 м
Велика кількість вуглеводів міститься в рослинних продуктах: в житньому хлібі 45%, в пшеничному - 50%, в гречаної крупе- 64%, в рисі - 72%, в картоплі - 20%. Чистим вуглеводом є цукор. Вуглеводи надходять в організм людини, в основному, у вигляді крохмалю і глікогену. В процесі травлення їх них утворюються глюкоза, фруктоза, лактоза і галактоза. Глюкоза всмоктується в кров і через ворітну вену надходить в печінку. Фруктоза і галактоза перетворюються на глюкозу в печінкових клітинах. Надлишок глюкози в печінці фосфорилюється і переходить в глікоген. Його запаси в печінці і м'язах у дорослої людини становлять 300-400 г. При вуглеводному голодуванні відбувається розпад глікогену і глюкоза надходить у кров.
Кінцевими продуктами обміну вуглеводів є вода, вуглекислий газ і АТФ. Добова потреба у вуглеводах близько 450 м