Какую роль играют продукты в обмене веществ
Исходным материалом для создания живой ткани и ее постоянного обновления, а также единственным источником энергии для человека является пища. Поэтому после гормонов, именно рациональное питание играет ключевую роль в правильном функционировании нашего организма и его обменных процессов.
Питание – это процесс поступления, переваривания, всасывания и усвоения в организме пищевых веществ (нутриентов). Для поддержания процессов жизнедеятельности питание должно обеспечивать все пластические и энергетические потребности организма. С пищей организм получает вещества, необходимые для биосинтеза, обновления биологических структур.
Энергия поступающих в организм питательных веществ преобразуется и используется для синтеза компонентов клеточных мембран и органелл клетки, для выполнения механической, химической, осмотической и электрической работы.
Биологическая и энергетическая ценность пищевых продуктов определяется содержанием в них питательных веществ: белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных солей, органических кислот, воды, ароматических и вкусовых веществ.
Потребность организма в пластических веществах может быть удовлетворена тем минимальным уровнем их потребления с пищей, который будет уравновешивать потери структурных белков, липидов и углеводов при поддержании энергетического баланса. Эти потребности индивидуальны и зависят от таких факторов, как возраст человека, состояние здоровья, интенсивность и вид труда.
Теоретические основы питания
Каждому человеку необходим собственный набор компонентов рациона, отвечающий индивидуальным особенностям его обмена веществ.
Согласно теории сбалансированного питания – полноценное питание характеризуется оптимальным соответствием количества и соотношений всех компонентов пищи физиологическим потребностям организма.
Принимаемая пища должна с учетом ее усвояемости восполнять энергетические затраты человека, которые определяются как сумма основного обмена, специфического динамического действия пищи и расхода энергии на выполняемую работу.
При регулярном превышении суточной калорийности пищи над затратами энергии происходит увеличение количества депонированного жира. Например, ежедневное употребление сверх нормы одной сдобной булочки (300 ккал) в течение года может привести к отложению 5,4- 10,8 кг жира.
В рационе должны быть сбалансированы белки, жиры и углеводы. Среднее соотношение их энергетической ценности должно составлять – 15:30:55%, что обеспечивает энергетические и пластические потребности организма.
Должны быть сбалансированы белки с незаменимыми и заменимыми аминокислотами, жиры с разной насыщенностью жирных кислот, углеводы с разным числом мономеров и наличием балластных веществ (целлюлоза, пектин и др.).
Согласно теории адекватного питания, важно соответствие набора пищевых веществ ферментному составу пищеварительной системы. В ней подчеркивается трехэтапность пищеварения и необходимость индивидуальной адекватности питания этим этапам. Например, при недостаточности лактазы молоко является неадекватным видом пищи.
В этой теории считается, что первичный поток нутриентов формируется в результате переваривания и всасывания пищи, но кроме него есть поток вторичных пищевых веществ, который образуется в результате деятельности микроорганизмов кишечника.
Из компонентов пищи с участием микроорганизмов образуются вещества, которые обладают не только энергетической и пластической ценностью, но и способностью влиять на многие физиологические процессы (иммунные, защитные, поведенческие).
Какое отношение имеет питание к обмену веществ?
Нашему организму необходимо получать более сорока питательных элементов. Эти элементы организм сам не вырабатывает. Он получает их с пищей.
Учеными давно установлено, что при неправильном питании резко ухудшается обмен веществ. Это приводит сначала к различным недомоганиям, а потом — к болезням — сахарному диабету, заболеваниям щитовидной железы, подагре, заболеваниям внутренних органов.
Правильное сбалансированное питание — пункт номер один для хорошего обмена веществ и для отличного здоровья. Надо учиться правильно питаться, а это, в первую очередь, снабжать организм оптимальным количеством жиров, углеводов, белков, витаминов, микроэлементов и воды.
Главный принцип здорового питания: наша суточная еда должна включать белков — 15 %, жиров — 30 %, углеводов — 55 %.
Принципы составления пищевых рационов
Питание должно точно соответствовать потребностям организма в пластических веществах и энергии, минеральных солях, витаминах и воде, обеспечивать нормальную жизнедеятельность, хорошее самочувствие, высокую работоспособность, сопротивляемость инфекциям, рост и развитие организма.
При составлении пищевого рациона (т. е. количества и состава продуктов питания, необходимых человеку в сутки) следует соблюдать ряд принципов:
- Калорийность пищевого рациона должна соответствовать энергетическим затратам организма, которые определяются видом трудовой деятельности.
- Нужно учитывать калорическую ценность питательных веществ (для этого используются специальные таблицы, в которых указано процентное содержание в продуктах белков, жиров и углеводов и калорийность в 100 г продукта.
- Используется закон изодинамии питательных веществ, т. е. взаимозаменяемость белков, жиров и углеводов, исходя из их энергетической ценности. Например, 1 г жира (9,3 ккал) можно заменить 2,3 г белка или углеводов. Однако такая замена возможна только на короткое время, так как питательные вещества выполняют не только энергетическую, но и пластическую функцию.
- В пищевом рационе должно содержаться оптимальное для данной группы работников количество белков, жиров и углеводов, например, для работников 1-й группы в суточном рационе должно быть 80-120 г белка, 80-100 г жира, 400-600 г углеводов.
- Соотношение в пищевом рационе количества белков, жиров и углеводов должно быть 1:1, 2:4.
- Пищевой рацион должен полностью удовлетворять потребность организма в витаминах, минеральных солях и воде, а также содержать все незаменимые аминокислоты (полноценные белки).
- Не менее одной трети суточной нормы белков и жиров должно поступать в организм в виде продуктов животного происхождения.
- Необходимо учитывать правильное распределение калорийности рациона по отдельным приемам пищи. Первый завтрак должен содержать примерно 25 – 30% всего суточного рациона, второй завтрак – 10 -15%, обед 40 -45% и ужин – 15 – 20%.
Пищеварение – крайне сложный процесс, который заключается в расщеплении пищевых частиц и их последующем усвоении. Одна из главных функций в переработке белков, жиров, углеводов и прочих веществ отводится ферментам – особым белковым молекулам, способным в разы ускорять скорость химических реакций.
При определённых условиях (течение инфекционно-воспалительных и соматических заболеваний, неправильное питание, отравления токсическими и ядовитыми веществами) деятельность ферментов угнетается, что приводит к всевозможным нарушениям.
В этом материале мы рассмотрим, что такое ферменты и какова их роль в пищеварении и других метаболических процессах в организме человека.
Что такое пищеварительные ферменты
Пищеварительные ферменты (энзимы) – это белковые молекулы, которые расщепляют частицы пищи, поступившие в организм человека, до более простых веществ, способных всасываться через стенку кишки.
Секреция ферментов – крайне сложный механизм, на работу которого оказывают влияние множество факторов: рацион питания, состояние различных отделов желудочно-кишечного тракта, течение различных заболеваний.
Основные зоны функционирования ферментов – это ротовая полость, желудок и тонкий кишечник.
Активное участие в синтезе и выделении белковых частиц играют слюнные железы, поджелудочная железа, а также мелкие секреторные клетки, расположенные в толще слизистой оболочки желудка и кишечника.
Учёные выделяют следующие основные типы ферментов:
- Протеазы или пептидазы. Отвечают за разрушение протеинов до аминокислот или коротких пептидов.
- Липазы. Расщепляют любые жиры до жирных кислот и глицерина.
- Нуклеазы. Необходимы для разложения нуклеиновых кислот до простых оснований.
- Карбогидразы. Обеспечивают гидролиз углеводов (крахмал, простые и сложные сахара).
Простыми словами: ферменты – это молекулы, которые расщепляют частицы пищи для их последующего всасывания.
Их роль в переваривании пищи
Ферменты играют важную биологическую роль в обмене веществ в организме и, в первую очередь, в переваривании пищи. При их недостатке или отсутствии полноценное усвоение всех питательных веществ практически невозможно.
Переваривание пищи начинается в ротовой полости. Слюнные железы выделяют амилазу – фермент слюны, который, в процессе пережёвывания пищи, разрушает крахмал до растворимых сахаров (мальтоза, декстрины, мальтриоза).
Второй этап переваривания – обработка желудочными ферментами. Основной фермент, который работает в желудке, — это пепсин. Он разрушает пептидные связи высокомолекулярных белков, в результате чего образуются пептиды.
В просвете двенадцатиперстной кишки активно действуют ферменты сока поджелудочной железы. Выделение секрета происходит через большой сосочек, открывающийся в стенке кишки.
Выделяют следующую классификацию панкреатических (поджелудочных) ферментов:
- Протеазы. Подразделяются на трипсин (действует аналогично пепсину), химотрипсин (расщепляет белки животной и растительной пищи), карбоксипептидаза, эластаза (гидролизируют эластин).
- Нуклеазы. Разрывают связи между цепочками ДНК и РНК.
- Стеапсин. Обеспечивает расщепление жиров.
- Амилаза. Разрушает крахмал и гликоген, способствуя образованию простых углеводных частиц.
- Липаза. Воздействует преимущественно на жиры, которые выделяются в просвет желудочно-кишечного тракта вместе с желчью. Имеет тропность к триацилглицеридам.
Пища, попадая в петли тонкого кишечника, подвергается воздействую ещё более массивного перечня ферментативных веществ, среди которых выделяют:
- Пептидазы. Энтеропептидаза способствует активации трипсиногена (который был выделен поджелудочной железой), в результате образуется трипсин, расщепляющий высокомолекулярные белки и пептиды. К группе пептидаз также относится аланинаминопептидаза, которая разрушает сульфидные связи в пептидах, образованных после воздействия протеаз желудочного сока.
- Липаза.
- Эрепсин (гидролизирует белки).
- Ферменты, разрушающие дисахаридные образования до моносахаридов. Сахараза расщепляет сахарозу с образованием глюкозы и фруктозы, мальтаза – мальтозу до глюкозы, изомальтаза – мальтозу и изомальтозу (изомер мальтозы) до глюкозы, лактаза – лактозу до галактозы и глюкозы.
Важно отметить, что в процессах переваривания пищевых частиц принимают активное участие представители полезной бактериальной флоры кишечника.
Обитающие в толстом кишечнике человека микроорганизмы секретируют пищеварительные ферменты, помогающие переваривать некоторые варианты пищи. Наибольшей эффективностью обладают лактобактерии, бифидобактерии и кишечная палочка (относится к семейству энтеробактерий).
Американские исследования обнаружили, что увеличение популяции лакто- и бифидобактерий в составе микрофлоры желудочно-кишечного тракта повышает скорость переваривания лактозы.
Важно отметить, что по данным ученых, лица с непереносимостью лактозы (данной патологией в различной степени выраженности страдает до 25% населения земного шара) могут безопасно употребить до 18 г лактозы.
Учёные рекомендуют включать пробиотические препараты и продукты для улучшения переваривания пищи.
В отдельных статьях мы рассмотрели, что такое пробиотики, и описали их 8 полезных свойств.
Таким образом, в просвете желудочно-кишечного тракта работает множество ферментов, каждый из которых выполняет специфическую функцию – расщепляет определённые группы веществ (белки, жиры, углеводы и т. п.). Слаженная работа всех белковых молекул обеспечивает полноценное усвоение пищи.
5 основных факторов, влияющих на их работу
Ферменты – крайне привередливые вещества, требующие определённых условий для полноценной реализации своих функций.
К ключевым факторам, регулирующим работу ферментов, относятся:
- Температура тела. В норме в просвете желудочно-кишечного тракта поддерживается температура тела, равная 37 градусам. Снижение (при переохлаждении) или повышение (на фоне инфекционно-воспалительных заболеваний) данного показателя замедляет активность ферментов и нарушает усвоение пищи. Кроме того, рост температуры тела провоцирует денатурацию белковых молекул ферментов, в результате их работа полностью прекращается.
- Кислотность. В желудке постоянно поддерживается кислая среда, во всех остальных отделах пищеварительной системы – щелочная. Употребление слишком кислых продуктов, дисбактериоз и прочие нарушения, способные оказывать влияние на pH, угнетают работу ферментов.
- Воспалительные заболевания. Многие патологии (панкреатит, дуоденит, гепатит) и т. п. способны вызвать нарушение секреции ферментов. На фоне снижения числа ферментов в кишечнике, течение процессов ферментационной обработки пищи значительно замедляется.
- Качество и сбалансированность рациона. Чрезмерное употребление продуктов определённого вида (белков, жиров или углеводов) провоцирует повышенную нагрузку на одни ферменты и снижает – на другие. В результате адекватное расщепление пищевых частиц становится невозможным. Замедляет расщепление питательных веществ также использование в рационе трудноперевариваемых продуктов. Например, по данным учёных, избыточное потребление целлюлозы (содержится в мороженном, отдельных видах сыра и хлеба) снижает активность углеводных ферментов в несколько раз.
- Отправление токсическими веществами. К данной группе относятся разобщители энергетического обмена (замедляют синтез энергетических молекул — АТФ и АДФ) и ингибиторы синтеза белка (например, иприт). Подобные яды мало распространены в обычной жизни, но могут использоваться в военных операциях.
Таким образом, работа ферментов зависит от многих факторов и зачастую нарушается при течении различных заболеваний, интоксикациях и при неправильной диете. Напомним, в одной из статей мы рассмотрели 10 советов для улучшения пищеварения.
Причины и симптомы дефицита
К дефициту ферментов приводят различные заболевания органов пищеварения.
Наиболее важным органом для поддержания процессов усвоения пищи является поджелудочная железа. К сожалению, до 27% населения испытывают проблемы с этим органом. К числу самых частых патологий относят: хронический и острый панкреатит, муковисцидоз, рак поджелудочной железы. 7 продуктов, полезных для поджелудочной железы, смотрите в отдельной статье.
На втором месте по частоте стоят обострения хронических отклонений со стороны пищеварительной трубки (хронический гастрит и дуоденит, дискинезия желчевыводящих путей, холецистит).
Первыми симптомами дефицита пищеварительных ферментов обычно являются:
- изжога и отрыжка;
- метеоризм (избыточное образование газа в просвете кишечника);
- нарушения стула по типу диареи или запоров;
- спастические боли в любых отделах живота;
- общая слабость, хроническая усталость, сонливость, снижение работоспособности.
При появлении вышеописанных симптомов рекомендуется обязательно обратиться к врачу.
Чем можно улучшить пищеварение
В первую очередь важно изменить свой рацион и добавить в него продукты, полезные для пищеварения.
Во-первых, нужно включать в ежедневное меню продукты, богатые пробиотиками (живыми бактериями):
- кисломолочные продукты (особенно кефир и йогурт);
- квашеную капусту;
- соленья;
- яблочный уксус;
- другие ферментированные продукты.
Во-вторых, следует есть больше продуктов-пребиотиков, а именно овощей и фруктов, не подвергшихся термической обработке (авокадо, манго, папайя, побеги зерновых культур, чеснок и хрен). Пребиотические продукты богаты неперевариваемой клетчаткой, которая является «пищей» для полезных бактерий.
Ферменты также можно получить, используя различные медикаментозные препараты и биологические добавки к пище (Панкреатин, Креон, Фестал, Панзинорм, Ораза и т.п.).
Заключение
Таким образом, ферменты играют решающую роль в процессе расщепления и усвоения пищевых частиц. Получить их можно, употребляя отдельные группы продуктов питания, а также используя лекарственные препараты.
Обмен веществ в организме играет важную роль. От того, насколько правильно проходят эти процессы, зависит здоровье и общее самочувствие человека. Что такое обмен веществ? Это химические, физиологические и физические процессы, которые происходят в сфере вещественного обмена и обмена энергии в живых организмах. Сюда же входит обмен веществ между самим организмом и средой, которая его окружает.
Если говорить проще, то в процессе жизнедеятельности в организм человека поступают вещества, которые используются им для полноценного функционирования. Затем продукты распада, ненужные организму, выделяются в окружающую среду.
Такое преобразование веществ и энергии называют метаболизмом. Это сложный процесс, который на клеточном уровне представляет огромную цепь химических реакций. Они имеют определенную последовательность и составляют путь метаболизма. Обмен веществ в клетке зависит от многих генетических и химических процессов, которые происходят в организме.
Что такое обмен веществ и какова его последовательность?
Первый этап — это поступление воздуха в легкие, а питательных веществ в систему желудочно-кишечного тракта.
Далее происходят химические реакции, в результате которых расщепляются белки, углеводы и жиры на растворимые в воде соединения. Затем они поступают лимфу и кровь.
Следующий этап — это транспортирование кровью веществ к органам и тканям. Там происходят более сложные химические реакции, которые включают в себя расщепление веществ, выделение энергии. В результате этого процесса появляются продукты распада.
На третьем этапе происходит вывод продуктов распада из организма.
Обмен веществ проходит в двух направлениях. Различают анаболизм и катаболизм.
Анаболизм представляет собой процесс биосинтеза веществ органического происхождения. Он необходим для развития, роста клеток. Кроме того, эти процессы обеспечивают накопление энергии. Что такое обмен веществ на этом уровне? Это химическое превращение веществ, поступающих в организм с продуктами питания, в другие соединения, имеющие более сложное строение.
Катаболизм представляет собой противоположные по значению реакции. Это расщепление реакций, имеющих сложную формулу, на более простые вещества. Часть этих веществ используется для биосинтеза, а часть — выводится в виде продуктов распада.
Эти два вида процессов дополняют друг друга. От этого зависит физическое и психологическое состояние человека. Нарушения данного равновесия приводят к сбою в организме. Причиной этого могут стать хронические или наследственные заболевания. Неправильное питание также оказывает влияние на обменные процессы веществ.
Улучшить обмен веществ можно, употребляя определенный набор продуктов. Цитрусовые плоды относятся к самым сильным регуляторам обмена веществ. Они улучшают пищеварение и, следовательно, процесс метаболизма.
Зеленый чай славится своими полезными качествами. Он также улучшает процессы обмена и снижает уровень холестерина.
Отсутствие некоторых химических веществ или их недостаток существенно тормозит обменные процессы. Дефицит кальция приводит к замедленной переработке жиров и выводу их из организма.
Миндаль – это еще один продукт, ускоряющий метаболизм. Кроме этого он улучшает зрение и работу сердца.
Натуральный кофе ускоряет обменные процессы примерно на три процента.
К продуктам, благотворно влияющим на метаболизм, относят также мясо индейки, яблоки, фасоль, шпинат, брокколи, корицу, овсянку, карри и соевое молоко.
Мы разобрались, что такое обмен веществ. Но причина его нарушений может быть не одна. Для ее выявления следует пройти полное обследование. Но в любом случае, правильное питание полезно для любого организма и благотворно влияет на все его процессы.