Метаболизмът и енергията са основните свойства на живота. Метаболизъм и енергия в тялото Метаболизъм и преобразуване на енергия в тялото

Метаболизмът и енергията (метаболизъм) е набор от химични реакции, протичащи в клетките или в целия организъм и състоящи се в синтеза на сложни молекули и нова протоплазма (анаболизъм) и разграждането на молекулите с освобождаване на енергия (катаболизъм). Енергията е необходима за биосинтеза (образуване на ново вещество), осмотична работа (абсорбция и секреция на различни вещества от клетките), механична работа (по време на движение) и други реакции.

Метаболизмът на веществата и енергията е най-важното свойство на живите същества, което се проявява на различни нива на организация на живите същества. Благодарение на метаболизма и енергията се осъществяват растеж и възпроизводство и се формират други важни свойства на клетките и организмите. Характерна особеност на метаболитните функции на животинските и растителните клетки е, че те са ензимни и подобни една на друга, тъй като клетките на всички организми притежават всички молекули, които играят централна роля в метаболизма и осигуряват прехода на енергия от един вид в енергия от друг вид. В допълнение, регулирането на метаболитните пътища се основава на общи механизми. Поради това енергийните процеси във всички живи същества са сходни. Животът съществува и продължава само благодарение на енергията

Анаболизъм и катаболизъм

Основните метаболитни процеси са анаболизъм (асимилация) и катаболизъм (дисимилация).

Анаболизмът или асимилацията (от латински assimilatio - асимилация) е ендотермичен процес на асимилация на вещества, влизащи в клетката, към веществата на самата клетка. Това е "творчески" метаболизъм.

Най-важният момент в асимилацията е синтезът на протеини и нуклеинови киселини. Специален случай на анаболизъм е фотосинтезата, която е биологичен процес, при който органичната материя се синтезира от вода, въглероден диоксид и неорганични соли под въздействието на лъчиста енергия от Слънцето. Фотосинтезата в зелените растения е автотрофен тип метаболизъм.

Катаболизмът или дисимилацията (от латински dissimilis - несходство) е екзотермичен процес, при който разграждането на веществата става с освобождаване на енергия. Това разграждане възниква в резултат на храносмилането и дишането. Храносмилането е процес на разграждане на големи молекули на по-малки молекули, докато дишането е процес на окислителен катаболизъм на прости захари, глицерол, мастни киселини и дезаминирани аминокиселини, което води до освобождаване на жизненоважна химическа енергия. Тази енергия се използва за попълване на аденозин трифосфат (АТФ), който е директен донор (източник) на клетъчна енергия, универсалната енергийна „валута“ в биологичните системи. Попълването на резервите на АТФ се осигурява чрез реакцията на фосфат (P) с аденозин дифосфат (ADP), а именно:

ADP + P + ATP енергия

Когато АТФ се разгражда на АДФ и фосфат, енергията на клетката се освобождава и се използва за клетъчна работа. АТФ е нуклеотид, състоящ се от аденинови, рибозни и трифосфатни остатъци (трифосфатни групи), докато аденозиндифосфатът (АДФ) има само две фосфатни групи. Енергийното богатство на АТФ се определя от факта, че неговият трифосфатен компонент съдържа две фосфоанхидридни връзки. Енергията на АТФ превишава енергията на АДФ с 7000 kcal/mol. Тази енергия захранва всички биосинтетични реакции в клетката в резултат на хидролизата на АТФ до АДФ и неорганичен фосфат. И така, цикълът ATP-ADP е основният механизъм за обмен на енергия в живите системи.

За живите системи се прилагат два закона на термодинамиката.

В съответствие с първия закон на термодинамиката (законът за запазване на енергията) енергията нито се създава, нито се унищожава по време на химични и физични процеси, а просто преминава от една форма в друга, подходяща в една или друга степен за извършване на работа, т.е. използването на енергия за извършване на каквато и да е работа или преминаването на енергия от една форма в друга не е придружено от промяна (намаляване или увеличаване) на общото количество енергия. Имайки предвид глобалните категории, можем да кажем, че въпреки всички физически или химични промени във Вселената, количеството енергия в нея ще остане непроменено.

В съответствие с втория закон на термодинамиката физичните и химичните процеси протичат в посока на необратим преход на полезна енергия в хаотична, неподредена форма и установяване на равновесие между подредено състояние и хаотично, неподредено. Когато се доближим до установяването на равновесие между ред и безпорядък и процесът спре, свободната енергия намалява, т.е. онази част от общата (полезна) енергия, която е способна да произведе работа при постоянна температура и постоянно налягане. Когато количеството свободна енергия намалява, се увеличава тази част от общата вътрешна енергия на системата, която е мярка за степента на случайност и безпорядък (дезорганизация) и се нарича ентропия. С други думи, ентропията е мярка за необратимия преход на полезна енергия в неподредена форма. По този начин естествената тенденция на всяка система е да увеличава ентропията и да намалява свободната енергия, което е най-полезната термодинамична функция. Живите организми са високо подредени системи. Те се характеризират с това, че съдържат много голямо количество информация, но са бедни на ентропия.

Ако Вселената е реакционна система, която се разбира като набор от вещества, поради които протичат физични и химични процеси, от една страна, и средата, с която реакционните системи обменят информация, от друга страна, тогава в съответствие с втори закон на термодинамиката в хода на физични процеси или химични реакции, ентропията на Вселената нараства. Метаболизмът на живите организми не е придружен от увеличаване на вътрешното разстройство, т.е. свързаните с възрастта ентропии не са характерни за живите организми. При всякакви условия всички организми, от бактерии до бозайници, запазват подредения характер на своята структура. Но характерното за самата ентропия е, че тя нараства в околната среда, а непрекъснатото нарастване на ентропията в околната среда се осигурява от живи организми, съществуващи в околната среда. Например, за да извличат свободна енергия, анаеробните организми използват глюкоза, която получават от околната среда и окисляват с молекулярен кислород, който също прониква от околната среда. В този случай крайните продукти на окислителния метаболизъм (CO 2 и H 2 O) навлизат в околната среда, което е придружено от увеличаване на ентропията на околната среда, което отчасти се дължи на разсейването на топлината. Увеличаването на ентропията в този случай се увеличава, освен това, поради увеличаване на броя на молекулите след окисление (C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O), т.е. образуването на 12 молекули от 7 молекули. Както може да се види, молекулярното разстройство води до ентропия.

За живите същества основният източник на енергия е слънчевата радиация, по-специално видимата светлина, която се състои от електромагнитни вълни, възникващи в дискретни единици, наречени фотони или кванти на светлината. В живия свят някои живи същества могат да улавят светлинна енергия, докато други получават енергия в резултат на окисляването на хранителни вещества.

Енергията на видимата светлина се улавя от зелените растения по време на процеса на фотосинтеза, който се случва в хлоропластите на техните клетки. Благодарение на фотосинтезата живите същества създават ред от безпорядък и светлинната енергия се преобразува в химическа енергия, съхранявана във въглехидратите, които са продуктите на фотосинтезата. Така фотосинтезиращите организми извличат безплатна енергия от слънчевата светлина. В резултат на това зелените растителни клетки имат високо съдържание на свободна енергия.

Производството на енергия в резултат на окисляването на неорганични вещества възниква по време на хемосинтезата.

Животинските организми получават енергия, вече складирана във въглехидрати чрез храната. Следователно те допринасят за увеличаване на ентропията на околната среда. В митохондриите на клетките на тези организми енергията, съхранявана във въглехидратите, се превръща във форма на свободна енергия, подходяща за синтеза на молекули на други вещества, както и за осигуряване на механичната, електрическата и осмотичната работа на клетките. Освобождаването на енергията, съхранявана във въглехидратите, се осъществява в резултат на дишането - аеробно и анаеробно. По време на аеробно дишане, разграждането на молекули, съдържащи съхранена енергия, става чрез гликолиза и цикъла на Кребс. При анаеробно дишане е активна само гликолизата. По този начин жизнената активност на клетките на животинските организми се осигурява главно от енергия, чийто източник са окислително-редукционните реакции на „гориво“ (глюкоза и мастни киселини), по време на които електроните се прехвърлят от едно съединение (окисление) към друг (намаляване). Фосфорилирането е свързано с редокс реакции. Тези реакции протичат както по време на фотосинтеза, така и на дишане.

Тялото е отворена, саморегулираща се система; то поддържа и възпроизвежда себе си чрез използване на енергия, съдържаща се в храната или генерирана от Слънцето. Непрекъснато поглъщайки енергия и материя, животът не се „стреми” към баланс между ред и безредие, между висока молекулярна организация и дезорганизация. Напротив, живите същества се характеризират с ред както в тяхната структура и функции, така и в трансформацията и използването на енергията. Така, поддържайки вътрешния ред, но получавайки безплатна енергия от слънчева светлина или храна, живите организми връщат еквивалентно количество енергия в околната среда, но в по-малко полезна форма, главно под формата на топлина, която, разсейвайки се, отива във Вселената .

Метаболитните и енергийните процеси подлежат на регулация, като има много регулаторни механизми. Основният механизъм за регулиране на метаболизма е контролът на количеството ензими. Регулаторните механизми също включват контрол на скоростта на разграждане на субстрата от ензимите, както и контрол на каталитичната активност на ензимите. Метаболизмът е обект на това, което е известно като обратен алостеричен контрол, което означава, че в много биосинтетични пътища първата реакция може да бъде инхибирана от крайния продукт. Можем да кажем, че такова инхибиране се извършва на принципа на обратната връзка. При регулацията на метаболизма и енергията също е важно метаболитните пътища на синтез и разграждане да са почти винаги разделени, а при еукариотите това разделяне се засилва от компартментализацията на клетките. Например, мястото на окисление на мастни киселини в клетките са митохондриите, докато техният синтез се извършва в цитозола. Много метаболитни реакции са обект на известна регулация от така наречения енергиен статус на клетката, показател за който е енергийният заряд, определен от сумата на моларните фракции на АТФ и АДФ. Енергийният заряд в клетката винаги е постоянен. Синтезът на АТФ се инхибира от висок заряд, докато използването на АТФ се стимулира от същия заряд.

Основната характеристика на живия организъм е метаболизмът и енергията. В тялото непрекъснато протичат пластични процеси, процеси на растеж и образуване на сложни вещества, които изграждат клетките и тъканите. Успоредно с това протича обратният процес на унищожаване. Всяка човешка дейност е свързана с разход на енергия. Дори по време на сън много органи (сърце, бели дробове, дихателни мускули) изразходват значително количество енергия. Нормалното протичане на тези процеси изисква разграждането на сложни органични вещества, тъй като те са единствените източници на енергия за животните и хората. Тези вещества са протеини, мазнини и въглехидрати. Водата, витамините и минералните соли също са от голямо значение за нормалната обмяна на веществата. Процесите на образуване в клетките на тялото на необходимите му вещества, извличането и натрупването на енергия (асимилация) и процесите на окисление и разлагане на органични съединения, трансформацията на енергията и нейното потребление (дисимилация) за нуждите на Жизнената дейност на тялото е тясно преплетена, осигурявайки необходимата интензивност на метаболитните процеси като цяло, балансирано получаване и потребление на вещества и енергия.

Метаболитните процеси протичат много интензивно. Почти половината от тъканите на тялото се обновяват или заменят напълно в рамките на три месеца. В течение на 5 години обучение, роговицата на ученика се подменя 350 пъти, стомашната тъкан се обновява 500 пъти, червените кръвни клетки се произвеждат до 300 милиарда дневно и в рамките на 5-7 дни половината от целия протеинов азот в черния дроб е заменени.

Метаболизъм на протеини.катерици- необходим строителен материал за клетъчната протоплазма. Те изпълняват специални функции в тялото. Всички ензими, много хормони, визуално лилаво на ретината, преносители на кислород, защитни вещества в кръвта са протеинови тела. Протеините са сложни по структура и много специфични. Протеините, съдържащи се в храната, и протеините в нашето тяло се различават значително по своите качества. Ако протеинът се извлече от храната и се инжектира директно в кръвта, човек може да умре. Протеините са изградени от протеинови елементи - аминокиселини, които се образуват при храносмилането на животински и растителен протеин и постъпват в кръвта от тънките черва. Клетките на живия организъм съдържат повече от 20 вида аминокиселини. Клетките непрекъснато претърпяват процеси на синтез на огромни протеинови молекули, състоящи се от вериги от аминокиселини. Комбинацията от тези аминокиселини (всички или част от тях), свързани във вериги в различни последователности, определя безброй различни протеини.

Аминокиселините се делят на незаменимИ сменяем. Есенциални са тези, които организмът получава само с храната. Несъществените могат да се синтезират в тялото от други аминокиселини. Стойността на хранителните протеини се определя от съдържанието на аминокиселини. Ето защо протеините, идващи от храната, се разделят на две групи: пълноцененсъдържащ всички незаменими аминокиселини и непълноценен, в които липсват някои незаменими аминокиселини. Основният източник на пълноценни протеини са животинските протеини. Растителните протеини (с редки изключения) са непълни.

В тъканите и клетките протеиновите структури непрекъснато се разрушават и синтезират. В относително здраво тяло на възрастен, количеството на разградения протеин е равно на количеството на синтезирания протеин. Тъй като протеиновият баланс в организма е от голямо практическо значение, са разработени много методи за неговото изследване.

Протеиновият баланс се определя от разликата между количеството протеин, получено от храната, и количеството протеин, което е претърпяло разрушаване през това време.

Смята се, че дневният прием на протеин за възрастен е 80-100 г. Ако се консумира повече, тогава излишният протеин отива за покриване на енергийните разходи на тялото. В същото време той може да се трансформира във въглехидрати и други съединения. При големи физически натоварвания нуждите на организма от белтъчини могат да достигнат до 150 g/ден.

Въглехидратен метаболизъм.Въглехидрати- важен компонент на живия организъм. Те обаче в тялото са по-малко от протеините и мазнините, те съставляват само около 2% от сухото вещество на тялото.

Въглехидратите са основният източник на енергия в тялото. Те се абсорбират в кръвта, главно под формата на глюкоза. Това вещество се разпределя в тъканите и клетките на тялото. В клетките глюкозата, с участието на редица фактори, се окислява до вода и въглероден диоксид (H2O и CO2). В същото време се освобождава енергия (4,1 kcal), която се използва от тялото по време на реакции на синтез или по време на мускулна работа.

Значението на въглехидратите в мускулната дейност.Особено интензивно се изразходват въглехидратните запаси при физическа работа. Те обаче никога не се изчерпват напълно. Когато резервите на гликоген в черния дроб намалят, по-нататъшното му разграждане спира, което води до намаляване на концентрацията на глюкоза в кръвта. Мускулната дейност не може да продължи при тези условия. Намаляването на кръвната захар е един от факторите, допринасящи за развитието на умора. Следователно, за успешно извършване на дълга и напрегната работа е необходимо да се попълнят въглехидратните резерви на тялото. Това се постига чрез увеличаване на съдържанието на въглехидрати в диетата и въвеждането им допълнително преди започване на работа или директно по време на работа. Насищането на тялото с въглехидрати спомага за поддържането на постоянна концентрация на глюкоза в кръвта и по този начин повишава работоспособността на човека.

Регулиране на въглехидратния метаболизъм.Отлагането на въглехидрати, използването на въглехидратните резерви на черния дроб и други процеси на въглехидратния метаболизъм се регулират от централната нервна система. Кората на главния мозък е от голямо значение за регулирането на въглехидратния метаболизъм. Един пример за това е условнорефлексното повишаване на концентрацията на глюкоза в кръвта при спортисти в състояние преди старт.

Еферентните нервни пътища, които осигуряват регулиране на въглехидратния метаболизъм, принадлежат към автономната нервна система. Симпатиковите нерви засилват процесите на разграждане и освобождаването на гликоген от черния дроб. Парасимпатиковите нерви, напротив, стимулират съхранението на гликоген. Нервните импулси могат да действат или директно върху чернодробните клетки, или индиректно през ендокринните жлези. Хормонът на надбъбречната медула адреналин насърчава освобождаването на въглехидрати от депото. Хормонът на панкреаса инсулин осигурява тяхното отлагане. Освен тези хормони в регулацията на въглехидратния метаболизъм участват хормони от надбъбречната кора, щитовидната жлеза и предния дял на хипофизата.

Захарта съдържа 95% въглехидрати, медът - 76, шоколадът - 49, картофите - 18, млякото -5, черният дроб - 4, стафидите - до 65%.

Метаболизъм на мазнините.мазнини(липидите) са важен източник на енергия в тялото, необходим компонент на клетките. Излишните мазнини могат да се отлагат в тялото. Те се отлагат главно в подкожната мастна тъкан, оментума, черния дроб и други вътрешни органи. Общото количество мазнини в човек може да бъде 10-12% от телесното тегло, а при затлъстяване - 40-50%.

Като енергиен материал мазнините се използват в покой и при продължителна физическа работа с ниска интензивност. В началото на интензивната мускулна дейност въглехидратите се окисляват. Но след известно време, поради намаляване на запасите от гликоген, мазнините и техните разпадни продукти започват да се окисляват. Процесът на заместване на въглехидратите с мазнини може да бъде толкова интензивен, че 80% от цялата енергия, необходима при тези условия, се освобождава в резултат на разграждането на мазнините.

Метаболизмът на мазнините и липидите в тялото е сложен. Основна роля в тези процеси играе черният дроб, където се синтезират мастни киселини от въглехидрати и протеини и се образуват продукти от разграждането на мазнините - кетонови тела, които се използват като енергиен материал. Образуването на кетонни тела в черния дроб е особено интензивно, когато запасите от гликоген намаляват.

Липидният метаболизъм е тясно свързан с метаболизма на протеините и въглехидратите. По време на гладуване запасите от мазнини служат като източник на въглехидрати.

Регулиране на метаболизма на мазнините.Липидният метаболизъм в организма се регулира от централната нервна система. Когато някои ядра на хипоталамуса са увредени, метаболизмът на мазнините се нарушава и тялото става дебело или изтощено. Нервната регулация на метаболизма на мазнините се осъществява чрез директно въздействие върху тъканта (трофична инервация) или чрез ендокринни жлези. В този процес участват хормоните на хипофизата, щитовидната жлеза, панкреаса и половите жлези. При недостатъчна функция на хипофизата, щитовидната жлеза и половите жлези настъпва затлъстяване. Хормонът на панкреаса инсулин, напротив, засилва образуването на мазнини от въглехидрати, изгаряйки ги.

100 г гхи или растително масло съдържат 95 г мазнини, заквасена сметана - 24, мляко - 4, тлъсто свинско месо - 37, агнешко - 29, черен дроб, бъбреци - 5, грах - 3, зеленчуци - 0,1-0,3 г.

Обмен на вода и минерали.Човешкото тяло е 60% вода. Мастната тъкан съдържа 20% вода (от масата си), костите - 25, черният дроб - 70, скелетните мускули - 75, кръвта - 80, мозъкът 85%.

За нормалното функциониране на организъм, който живее в променяща се среда, постоянството на вътрешната среда на организма е много важно. Създава се от кръвна плазма, тъканна течност, лимфа, чиято основна част е вода, протеини и минерални соли. Водата и минералните соли не служат като хранителни вещества или източници на енергия. Но без вода метаболитните процеси не могат да протичат. Водата е добър разтворител.

Без вода човек може да живее не повече от 7-10 дни, а без храна - 30-40 дни. Водата се отделя заедно с урината през бъбреците (1700 ml), с потта през кожата (500 ml) и с въздуха, издишан през белите дробове (300 ml).

Съотношението на общото количество консумирана течност към общото количество отделена течност се нарича воден баланс. Ако количеството консумирана вода е по-малко от отделеното количество, тогава в човешкото тяло могат да се наблюдават различни видове нарушения на нейното функционално състояние, тъй като, като част от тъканите, водата е един от структурните компоненти на тялото, е под формата на волеви разтвори и определя тясната връзка на водния метаболизъм с метаболизма на минералите.

Минералите са част от скелета, в структурите на протеини, хормони и ензими. Общото количество на всички минерали в тялото е приблизително 4-5% от телесното тегло. Нормалната дейност на централната нервна система, сърцето и други органи се осъществява при строго определено съдържание на минерални йони, поради което се поддържа постоянството на осмотичното налягане и реакцията на кръвта и тъканната течност; участват в процесите на секреция, всмукване-отделяне и др.

Човек получава по-голямата част от минералите от храната и водата. Съдържанието им в храната обаче не винаги е достатъчно. Повечето хора трябва да добавят например натриев хлорид (NaCl - готварска сол) към храната си, 10-12 g на ден. Хроничната липса на минерали в храната може да доведе до нарушаване на функциите на тялото.

Витамините и тяхната роля в метаболизма.Експериментите показват, че дори при достатъчно съдържание на протеини, мазнини и въглехидрати в храната, при оптимална консумация на вода и минерални соли, в организма могат да се развият тежки нарушения и заболявания, тъй като нормалното протичане на физиологичните процеси също изисква витамини. Значението на витамините е, че присъствайки в организма в минимални количества, те регулират метаболитните реакции.

Към днешна дата са открити повече от 20 вещества, които се класифицират като витамини. Обикновено се обозначават с буквите от латинската азбука A, B, C, D, E, K и др. Водоразтворимите витамини включват витамините B, C, PP и др. Редица витамини са мастноразтворими.

Витамин А.При недостиг на витамин А процесите на растеж на организма се забавят и метаболизмът се нарушава. Има и специално очно заболяване, наречено ксерофталмия (нощна слепота).

Витамин Dнаречен антирахитичен витамин. Недостигът му води до нарушения на фосфорния и калциевия метаболизъм. Тези минерали губят способността си да се отлагат в костите и се отстраняват от тялото в големи количества. В същото време костите омекват и се огъват. Развитието на зъбите е нарушено и нервната система страда. Целият този комплекс от нарушения характеризира заболяването, наблюдавано при децата - рахит.

витамини от група В.Липсата или липсата на витамини от група В причинява метаболитни нарушения и дисфункция на централната нервна система. В същото време се наблюдава намаляване на устойчивостта на организма към инфекциозни заболявания. Витамините от група В се наричат ​​витамини на силата, повишената работоспособност и силните нерви.Дневната норма на витамин В за възрастен е 2-6 mg, при системна спортна активност тази норма трябва да се увеличи 3-5 пъти.

Витамин Цнаречено противоскорбутно. При недостиг в храната (а най-много се съдържа в пресните плодове и зеленчуци) се развива специфично заболяване – скорбут, при което венците кървят, а зъбите се разклащат и падат. Развиват се физическа слабост, умора и нервност. Появяват се задух, различни кръвоизливи, рязко отслабване. В тежки случаи може да настъпи смърт.

Витамините влияят върху обмяната на веществата, съсирването на кръвта, растежа и развитието на организма, устойчивостта към инфекциозни заболявания. Тяхната роля е особено важна в храненето на младия организъм и тези възрастни, чиято дейност е свързана с тежки физически натоварвания на работното място и в спорта.

Обмен на енергия.Метаболизмът и енергията са взаимосвързани процеси. Нито един от тези процеси не съществува отделно. По време на окисляването енергията на химичните връзки, съдържаща се в хранителните вещества, се освобождава и използва от тялото. Благодарение на прехода на един вид енергия към друг се поддържат всички жизнени функции на тялото. В този случай общото количество енергия не се променя. Връзката между количеството енергия, доставяно от храната, и количеството изразходвана енергия се нарича енергиен баланс.

За нормалното функциониране тялото трябва да получава оптимално количество пълноценни протеини, мазнини, въглехидрати, минерални соли и витамини, които се съдържат в различни храни. Качеството на хранителните продукти се определя от тяхната физиологична стойност. Най-ценните хранителни продукти са мляко, масло, извара, яйца, месо, риба, зърнени храни, плодове, зеленчуци, захар.

Хората с различни професии изразходват различно количество енергия в своите дейности. Например, човек, който се занимава с интелектуална работа, изразходва по-малко от 3000 големи калории на ден. Човек, който се занимава с тежък физически труд, изразходва 2 пъти повече енергия на ден.

Многобройни изследвания показват, че мъж на средна възраст, който се занимава с умствен или физически труд в продължение на 8-10 часа, трябва да приема 118 g протеини, 56 g мазнини, 500 g въглехидрати на ден. По отношение на това това възлиза на около 3000 kcal.

По този начин, за да се поддържа енергиен баланс, да се поддържа нормално телесно тегло, да се осигури висока работоспособност и да се предотвратят различни видове патологични явления в тялото, е необходимо с адекватно хранене да се увеличи консумацията на енергия чрез увеличаване на физическата активност, което значително стимулира метаболитните процеси .

Най-важната физиологична „константа“ на тялото е минималното количество енергия, което човек изразходва в състояние на пълна почивка. Тази константа се нарича основен обмен. Нервната система, сърцето, дихателните мускули, бъбреците, черният дроб и други органи работят непрекъснато и консумират определено количество енергия. Сумата от тези енергийни разходи представлява основната метаболитна скорост.

Основният метаболизъм е индивидуална константа и зависи от пола, възрастта, теглото и ръста на човека. При здрав човек тя може да остане на постоянно ниво в продължение на няколко години. В детството основният метаболизъм е много по-висок, отколкото в напреднала възраст. Активното състояние предизвиква забележимо интензифициране на метаболизма. Метаболизмът при тези условия се нарича работен метаболизъм. Ако основният метаболизъм на възрастен е 1700-1800 kcal, тогава работният метаболизъм е 2-3 пъти по-висок. По този начин основната скорост на метаболизма е първоначалното фоново ниво на консумация на енергия. Рязката промяна в основната скорост на метаболизма може да бъде важен диагностичен признак за умора, пренапрежение и недостатъчно възстановяване или заболяване.

Регулиране на метаболизма.Отделът на диенцефалона е от особено значение за регулирането на метаболизма - хипоталамус. Разрушаването на тази част от централната нервна система води до редица нарушения на мастния, въглехидратния и други видове метаболизъм. Хипоталамусът регулира дейността на една важна ендокринна жлеза - хипофизата, която контролира работата на всички останали жлези с вътрешна секреция, а те от своя страна чрез отделяне на хормони осъществяват фина хуморална регулация на метаболизма на клетъчно ниво. Различни хормони (инсулин, адреналин, тироксин) управляват дейността на ензимните системи, които регулират метаболитните процеси в организма. Тази координирана връзка се постига в резултат на взаимодействието на нервната и хуморалната (течна) регулаторна система.

Условнорефлексните фактори са от съществено значение за регулацията на основния метаболизъм. Например при спортистите основният метаболизъм се оказва донякъде повишен в тренировъчни дни и особено състезания. Като цяло спортните тренировки, като икономисват химичните процеси в организма, водят до намаляване на основния метаболизъм. Това е по-изразено при лица, трениращи за дългосрочна работа с умерена интензивност. Въпреки това, в някои случаи основният метаболизъм се повишава при спортисти дори в дните на почивка. Това се обяснява с дългосрочно (в продължение на няколко дни) повишаване на интензивността на метаболитните процеси поради извършената интензивна работа.

Много хормони влияят на основния метаболизъм.

Разход на енергия при различни форми на дейност.Ежедневният енергиен разход на човек включва количеството на основния метаболизъм и енергията, необходима за извършване на професионална работа, спорт и други форми на мускулна дейност. Умствената работа изисква малък разход на енергия. При физическа работа консумацията на енергия може да достигне големи стойности. Например при ходене енергията се изразходва с 80-100% повече в сравнение с почивката, при бягане - с 400% или повече.

Спортната активност е придружена от значително увеличение на дневния разход на енергия (до 4500-5000 kcal). В дните на тренировки с повишени натоварвания и състезания в някои спортове (ски, бягане на дълги разстояния и др.) тези стойности могат да бъдат дори по-големи. При равни други условия разходът на енергия е толкова по-голям, колкото относително по-продължителна и по-интензивна е извършената работа.

Мускулната работа е необходима за нормалното функциониране на тялото. Количеството енергия, изразходвано директно за физическа работа, трябва да бъде най-малко 1200-1300 kcal на ден. В тази връзка, за хора, които не се занимават с физически труд и изразходват по-малко енергия за мускулна дейност, физическите упражнения са особено необходими.

Нивото на енергийния разход също се влияе от емоциите, които възникват по време на всяка дейност. Те могат да засилят или, обратно, да намалят метаболизма и енергията в тялото. Разходът на енергия зависи не само от обема на извършената работа, но и от условията на средата, в която се извършва работата – температура и влажност, атмосферно налягане, сила на вятъра.

След края на мускулната активност разходът на енергия остава повишен за известно време в сравнение с нивото на покой. Това се дължи на химичните процеси в мускулите, свързани с окисляването на млечната киселина и елиминирането на кислородния дълг.

Метаболизмът и енергията включват комплекс от сложни биохимични реакции, които могат да бъдат доста трудни за разбиране от обикновения човек. Тази статия ще ви помогне да разберете какви процеси протичат в тялото с необходимите съединения, които приемаме с храната и какво влияе върху нашия метаболизъм.

Енергийният обмен и метаболизмът протичат по общата схема:

• навлизане на вещества в организма, тяхното преобразуване и усвояване;
• употреба в тялото;
• отстраняване или съхранение на излишъка.

Всички метаболитни процеси са разделени на 2 вида:

1. Асимилацията (пластичен метаболизъм, анаболизъм) е образуването на специфични за организма съединения от вещества, влизащи в него.
2. Дисимилацията е процесът на разлагане на сложни органични съединения в по-прости, от които след това ще се образуват нови, специални вещества. Реакциите на дисимилация протичат с освобождаването на енергия, поради което комбинацията от този тип процеси се нарича още енергиен обмен или катаболизъм.

Тези процеси са противоположни един на друг, но са тясно свързани. Те протичат непрекъснато, осигурявайки нормална жизнена дейност. Нервната система е отговорна за регулирането на метаболизма и енергията. Основният отдел на централната нервна система, който контролира всички видове метаболизъм, е хипоталамусът.

Основни видове

В зависимост от формите на съединенията, които претърпяват трансформация в организма, се разграничават няколко вида метаболизъм. Всеки от тях има своята специфика.

катерици

Протеините или пептидите са полимери, образувани от аминокиселини.

Изпълнява много жизненоважни функции:

• структурен (присъства в структурата на тъканните клетки, които изграждат човешкото тяло);
• ензимни (ензимите са протеини, участващи в почти всички биохимични процеси);
• двигател (взаимодействието на актинови и миозинови пептиди осигурява всички движения);
• енергийни (разлагат се, освобождават енергия);
• защитни (протеини - имуноглобулини участват във формирането на имунитета);
• участват в регулирането на водно-солевия баланс;
• транспорт (осигурява доставка на газове, биологично активни вещества, лекарства и др.).

Веднъж попаднали в тялото с храната, протеините се разграждат до аминокиселини, от които след това се синтезират нови пептиди, характерни за тялото. При нисък прием на протеини от храната 10 от 20-те основни аминокиселини могат да бъдат произведени от тялото, докато останалите са незаменими.

Етапи на протеиновия метаболизъм:

• прием на протеини от храната;
• разграждане на пептиди до аминокиселини в стомашно-чревния тракт;
• движение на последния към черния дроб;
• разпределение на аминокиселините в тъканите;
• биосинтеза на специфични пептиди;
• отстраняване на неизползваните аминокиселини от тялото под формата на соли.

мазнини

Типовете метаболизъм и енергия в човешкото тяло включват метаболизма на мазнините. Мазнините са съединения на глицерол и мастни киселини. Дълго време се смяташе, че употребата им не е необходима, за да функционира правилно тялото. Някои видове такива вещества обаче съдържат значителни антисклеротични компоненти.

Мазнините, като важен източник на енергия, спомагат за запазването на протеините в тялото, които започват да се използват за получаването им при липса на въглехидрати и липиди. Мазнините са необходими за усвояването на витамините А, Е, D. Липидите също се съдържат в цитоплазмата и клетъчната стена.

Биологичната стойност на мазнините се определя от вида на мастните киселини, с които са образувани. Тези киселини могат да бъдат два вида:

1. Наситените, които нямат двойни връзки в структурата си, се считат за най-вредни, тъй като прекомерната консумация на храни с високо съдържание на този вид киселина може да причини атеросклероза, затлъстяване и други заболявания. Присъства в масло, сметана, мляко, тлъсто месо.
2. Ненаситени - полезни за организма. Те включват омега-3, -6 и -9 киселини. Те помагат за укрепване на имунната система, възстановяване на хормоналните нива, предотвратяване на отлагането на холестерол и подобряване на външния вид на кожата, ноктите и косата. Източници на такива съединения са масла от различни растения и рибено масло.

Етапи на липидния метаболизъм:

• приемане на мазнини в тялото;
• разграждане в стомашно-чревния тракт до глицерол и мастни киселини;
• образуване на липопротеини в черния дроб и тънките черва;
• транспорт на липопротеини в тъканите;
• образуване на специфични клетъчни липиди.

Излишната мазнина се отлага под кожата или около вътрешните органи.

Въглехидрати

Въглехидратите или захарите са основният източник на енергия в тялото.

Въглехидратни метаболитни процеси:

• превръщане на въглехидратите в стомашно-чревния тракт в прости захари, които след това се абсорбират;
• превръщането на глюкозата в гликоген, съхраняването й в черния дроб и мускулите или използването й за производство на енергия;
• преобразуване на гликоген в глюкоза от черния дроб, ако нивата на кръвната захар спаднат;
• създаване на глюкоза от невъглехидратни компоненти;
• превръщане на глюкозата в мастни киселини;
• кислородно разграждане на глюкозата до въглероден диоксид и вода.

При прекомерна консумация на храни, богати на глюкоза, въглехидратите се превръщат в липиди. Те се отлагат под кожата и могат да се използват за по-нататъшно трансформиране на енергията в клетките.

Значението на водата и минералните соли

Водно-солевият метаболизъм е комплекс от процеси на приемане, прилагане и отстраняване на вода и минерали. По-голямата част от течността влиза в тялото отвън. Освен това се освобождава в малки количества в тялото по време на разграждането на хранителните вещества.

Функции на водата в тялото:

• структурен (необходим компонент на всички тъкани);
• разтваряне и транспорт на вещества;
• осигуряване на много биохимични реакции;
• основен компонент на биологични течности;
• осигурява постоянството на водно-солевия баланс и участва в терморегулацията.

Течността се отстранява от тялото през белите дробове, потните жлези, пикочната система и червата.

Минералните соли, получени от храната, могат да бъдат разделени на макро- и микроелементи. Първите включват минерали, съдържащи се в значителни количества - магнезий, калций, натрий, фосфор и др. Микроелементите са необходими на организма в много малки количества. Те включват желязо, манган, цинк, йод и други елементи.

Липсата на минерали може да повлияе негативно на функционирането на различни системи на тялото. Така при дефицит на магнезий и калий се наблюдават нарушения във функционирането на централната нервна система и мускулите (включително миокарда). Липсата на калций и фосфор може да повлияе на здравината на костите, а липсата на йод може да повлияе на функцията на щитовидната жлеза. Нарушенията на водно-солевия баланс могат да причинят уролитиаза.

витамини

Витамините са голяма група прости съединения, необходими за пълното функциониране на всички системи на тялото.

Витамините се делят на 2 групи:

• водоразтворими (витамини от група В, витамин С и РР), които не се натрупват в тялото;
• мастноразтворими (A, D, E), имащи подобно свойство на натрупване.

Някои съединения (витамин В12, фолиева киселина) се произвеждат от чревната микрофлора. Много витамини са част от различни ензими, без които не могат да се извършват биохимични процеси.

Етапи на витаминния метаболизъм:

• прием от храната;
• преместване до място за натрупване или изхвърляне;
• превръщане в коензим (компонент на ензим от небелтъчен произход);
• комбинация от коензим и апоензим (белтъчната част на ензима).

При липса на витамин се развива хиповитаминоза, при излишък се развива хипервитаминоза.

Обмен на енергия

Енергийният метаболизъм (катаболизъм) е комплекс от реакции на разграждането на сложни хранителни вещества в по-прости с освобождаване на енергия, без които растежът и развитието, движението и други прояви на живота са невъзможни. Получената енергия се съхранява под формата на АТФ (универсален източник на енергия в живите организми), който се намира във всички клетки.

Количеството енергия, освободено след изяждане на дадена храна, се нарича нейната енергийна стойност. Този показател се измерва в килокалории (kcal).

Енергийният обмен протича на няколко етапа:

1. Подготвителен. Това включва разграждането на сложни хранителни вещества в стомашно-чревния тракт на по-прости.
2. Аноксичната ферментация е трансформация на глюкоза без участието на кислород. Процесът протича в цитоплазмата на клетките. Крайните продукти на този етап са 2 ATP молекули, вода и пирогроздена киселина.
3. Кислороден или аеробен етап. Той се осъществява в митохондриите (специални клетъчни органели), докато пирогроздената киселина се разгражда с участието на кислород, образувайки 36 молекули АТФ.

Терморегулация

Терморегулацията е способността на живия организъм да поддържа постоянна телесна температура, което е важен показател за топлообмена. За да бъде този показател стабилен, трябва да се поддържа равенство между преноса на топлина и производството на топлина.

Производството на топлина е отделянето на топлина в тялото. Негов източник са тъканите, в които протичат реакции, освобождаващи енергия. По този начин черният дроб играе важна роля в терморегулацията, тъй като в него се извършват много биохимични процеси.

Преносът на топлина или физическото регулиране може да се осъществи по три начина:

• топлопроводимост – предаване на топлина на околната среда и обекти в контакт с кожата;
• топлинно излъчване - предаване на топлина на въздуха и околните обекти чрез излъчване на инфрачервени (топлинни) лъчи;
• Изпарението е пренос на топлина чрез изпаряване на влага чрез пот или по време на дишане.

Какво влияе върху метаболитния процес

Метаболизмът на всеки отделен организъм има свои собствени характеристики. Скоростта на метаболизма се определя от няколко фактора:

• пол (обикновено при мъжете метаболитните процеси протичат малко по-бързо, отколкото при жените);
• генетичен фактор;
• съотношение на мускулната маса (хората с развити мускули изискват повече енергия за работа на мускулите си, така че протичащите процеси ще протичат по-бързо);
• възраст (степента на метаболизма намалява с годините);
• хормонален фон.

Храненето има огромно влияние върху метаболитните процеси. И диетата, и приемът на храна са важни тук. За правилното функциониране на организма се нуждаете от оптимално количество консумирани протеини, мазнини, въглехидрати, витамини, минерали и течности. Важно е да запомните, че е по-добре да ядете малко по малко, но често, тъй като дългите паузи между храненията допринасят за забавяне на метаболизма и следователно могат да доведат до затлъстяване.

МЕТАБОЛИЗЪМ И ЕНЕРГИЯ

Обща характеристика на метаболизма и енергията.Метаболизмът е най-общото свойство, характерно за всички живи организми. В цитоплазмата на клетките на органите и тъканите непрекъснато протича процесът на синтез на сложни високомолекулни съединения и в същото време тяхното разпадане с освобождаване на енергия и образуването на прости нискомолекулни вещества - въглероден диоксид , вода, амоняк и др. Процесът на синтез на органични вещества обикновено се нарича асимилация или пластичен обмен. Основните химични съединения на клетката (аминокиселини, нуклеотиди и др.) се синтезират в клетката от глюкоза и амоняк в резултат на няколкостотин последователни химични реакции. Всяка стъпка в тази верига от реакции се извършва от специфичен ензим. По време на асимилацията клетъчните органели се обновяват и се натрупват енергийни резерви.

Процесът на разпадане на органичните вещества се нарича дисимилация. Разпадането на структурните елементи на клетката е придружено от освобождаване на енергия, съдържаща се в химичните връзки, а крайните продукти на разпадане, вредни за организма, се отстраняват извън клетката и след това от тялото. Този тип реакция протича с абсорбцията на кислород, така че разграждането на органичните вещества е свързано с окисление, а освободената в този случай енергия отива за синтеза на АТФ, необходим за асимилацията. Всички тези процеси протичат с участието на голям брой ензими, осигуряващи определена последователност от метаболитни реакции по време, място и скорост на тяхното протичане.

Реакциите, протичащи по време на асимилацията и дисимилацията, въпреки че представляват директно противоположни, взаимно изключващи се процеси, в живите организми са тясно свързани и неотделими една от друга, съставлявайки две страни на един метаболитен процес.

Същността на обмяната на веществата е, че тялото приема различни органични и неорганични съединения и химични елементи от околната среда, използва ги в своята жизнена дейност и освобождава крайните продукти на обмяната на веществата във външната среда под формата на по-прости органични и неорганични съединения.

Значението на протеините за организма.Белтъчните хранителни продукти - месо, риба, яйца, извара и други, попаднали в храносмилателния тракт, се подлагат на механична и химична обработка. В стомаха протеинът се разгражда до пептиди, а в дванадесетопръстника до аминокиселини. В тънките черва аминокиселините се абсорбират в кръвта и се разпределят във всички органи и тъкани. В клетката от аминокиселини се синтезират протеини, специфични за дадена тъкан и даден организъм. Някои от протеините, които изграждат клетките на органите и тъканите, както и аминокиселините, които влизат в тялото, но не се използват в протеиновия синтез, се разграждат с освобождаване на 17,6 kJ енергия на 1 g вещество с образуването на вода, въглероден диоксид, урея, амоняк и др. Продуктите на дисимилация на протеини се отделят от тялото с урината, потта и частично с издишания въздух. Протеините не се съхраняват като резерви. При възрастен човек се синтезират толкова много от тях, колкото е необходимо, за да компенсират разпадналите се протеини. Когато има излишък от протеинова храна, тя се превръща в мазнини и гликоген. Нуждата от хранителни протеини на ден е 100-118 г. В детска възраст синтезът на протеини в организма надвишава тяхното разграждане, което трябва да се има предвид при изготвянето на диети.

Значението на мазнините за организма.Мазнините са част от растителните и животински храни. Част от синтезираните в организма мазнини се складират в резерв, другата част постъпват в клетката, където заедно с липидите служат като пластичен материал, от който са изградени мембраните на клетките и органелите. Мазнините са основният източник на енергия. Разграждането на 1 g мазнини е придружено от освобождаване на 38,9 kJ енергия, докато се отделят въглероден диоксид и вода. Мазнините могат да се синтезират в човешкото тяло от въглехидрати и протеини. Дневната нужда за възрастен е 100 g.

Значението на въглехидратите за организма.Въглехидратите, които са част от растителните продукти, се разграждат до глюкоза в човешкото тяло. Глюкозата навлиза в кръвта и се разпространява в тялото. Съдържанието му в кръвта е относително постоянно и не надвишава 0,08-0,12%. Ако глюкозата навлезе в кръвта в големи количества, тогава излишъкът се превръща в черния дроб в гликоген, който се натрупва и след това, ако е необходимо, отново се разгражда до глюкоза. При разграждането на 1 g въглехидрати се освобождават 17,6 kJ енергия. Консумацията на енергия се увеличава в тялото с увеличаване на натоварването по време на физическа работа. Част от енергията се използва за механична работа и служи като източник на топлина, другата част отива за синтеза на АТФ молекули. Когато в тялото има излишък от въглехидрати, те се превръщат в мазнини. Дневната нужда от въглехидрати е 450-500 g.

Метаболизмът на протеини, мазнини и въглехидрати в организма е взаимосвързан. Отклонението от нормата на метаболизма на едно от тези вещества води до нарушаване на метаболизма на други вещества. Например, при нарушение на метаболизма на въглехидратите, продуктите от тяхното непълно разграждане нарушават метаболизма на протеини и мазнини, чието разграждане също не е пълно, с образуването на токсични вещества, които отравят тялото.

Значението на водата и минералните соли за организма.Наред с обмяната на органични вещества в човешкото тяло протича обмяна на вода и соли. Тези вещества не са източник на енергия или хранителни вещества, но значението им за организма е голямо. Водата е част от клетките, междуклетъчната и тъканната течност, плазмата и лимфата. Общото му количество в човешкото тяло е 70%. В клетките водата е химически свързана с протеини, въглехидрати и други съединения. Усвояването на хранителните вещества в червата, тяхното усвояване от клетките от тъканната течност и отстраняването на крайните метаболитни продукти от клетките може да се извърши само в разтворено състояние и с участието на вода. Водата е пряк участник във всички биохимични реакции на организма. Дневната нужда от вода за възрастен е 2-3 литра. Водата влиза в тялото при пиене и като част от храната. В тънките и дебелите черва водата се абсорбира в кръвта, след което навлиза в тъканите. От тъканните клетки, заедно с продуктите на разпадане, той прониква в кръвта и лимфата. Водата се отделя от тялото главно чрез бъбреците, кожата, белите дробове и изпражненията. Обменът на вода е тясно свързан с обмена на сол.

Минералите влизат в човешкото тяло с храната, отлагат се под формата на соли и са част от различни органични съединения. Така желязото е включено в молекулата на хемоглобина и участва в транспортирането на кислород и въглероден диоксид. Йодът е част от хормона на щитовидната жлеза. Сярата и цинкът се съдържат в хормоните на панкреаса. За нормалната хемопоеза са необходими желязо, кобалт и мед. Калциевите и фосфорните соли са част от костите. Калият и натрият създават определена концентрация на йони в клетъчната мембрана и от двете й страни. Общото количество минерали в човешкото тяло е около 4,5%.

Човек се нуждае от постоянно снабдяване с натрий и хлор. Натрият създава определена концентрация на йони в плазмата и тъканната течност. Хлорът, който е компонент на солната киселина, е част от стомашния сок. Всички тези елементи влизат в тялото с храната, водата и готварската сол. Много желязо има в ябълките, йод във водораслите, калций в млякото, сиренето, фета сиренето, яйцата и др.

ВИТАМИНИ

Това е независима група от вещества, които са необходими за функционирането на тялото. Те имат ефект върху растежа, метаболизма и физическото състояние като цяло и то в сравнително малки количества. Химическата им природа е разнообразна. Витамините влизат в тялото с храната, абсорбират се в човешките тъкани и са част от ензими, които участват в метаболизма. Ако витамините не се доставят чрез храната, физическото здраве е нарушено. Това е доказано през миналия век от руския лекар Н.И. Лунин, който открива витамините (вита означава живот). По-нататъшно проучване разкрива, че те участват в синтеза и разграждането на аминокиселини, мазнини, азотни основи на нуклеинови киселини, хормони, както и ацетилхолин, който осигурява предаването на импулси в нервната система. Витамините се образуват в растителните организми, но се намират и в продукти от животински произход. Те се обозначават с главни букви на латинската азбука. В момента са известни повече от двадесет витамина. Те се делят на две групи - мастноразтворими (A, D, E, K и др.) и водоразтворими (B, C, P, PP и др.). Болестите, които се развиват поради липса на витамини в организма, се наричат ​​авитаминоза или хиповитаминоза. Един здрав възрастен се нуждае само от няколко милиграма различни витамини на ден.

Витамин С (аскорбинова киселина) не се синтезира в човешкото тяло. Недостигът или липсата му в храната се придружава от скорбут. Това се проявява предимно чрез кървене на венците. След това се развиват симптоми като слабост, задух, кървене и леки кръвоизливи поради увреждане на стените на кръвоносните съдове. Протеиновият метаболизъм е нарушен, устойчивостта към различни заболявания намалява. Човешката нужда от витамин С е 63-105 mg на ден. Има много от него в хрян, черен пипер, офика, касис, ягоди, зеле, киселец, шипки, цитрусови плодове и др. Когато храната се нагрява, този витамин се разрушава. Хората, живеещи в умерен, рязко континентален и арктически климат, изпитват хиповитаминоза през пролетта поради намаляване на храненето на растенията. Ето защо през зимата и пролетта е препоръчително да се използва допълнително аскорбинова киселина.

Витамините от група B (B 1, B 2, B 6, B 12 и др.) регулират много ензимни метаболитни реакции, особено метаболизма на протеини, аминокиселини и нуклеинови киселини. Липсата или липсата на витамин В1 води до заболяване бери-бери. Съпровожда се от разстройство на нервната система, сърдечната дейност и храносмилателната система. Този витамин влиза в организма с пълнозърнесто брашно, грах и кафяв ориз. Има го в дрождите (бирената мая), както и в животинските продукти – черен дроб, бъбреци, мозък, сърдечен мускул. Човек се нуждае от 2-3 mg от този витамин на ден.

Липсата или липсата на витамин В 12 е придружено от развитие на тежка анемия. Витаминът се намира в черния дроб и в чревните стени на животните, а също така се синтезира от бактерии в човешките черва. Ако секреторната функция на стомаха е нарушена, усвояването на витамините не се случва.

При липса на витамини от група А в храната зрението страда поради така наречената нощна слепота или нощна слепота. В този случай образуването на зрителни пигменти в ретината на очите е нарушено и човекът вижда лошо привечер. В допълнение, настъпват промени в кожата и лигавиците, увеличава се десквамацията на епитела, възниква възпаление и омекване на лигавицата и роговицата на очите, настъпва разрушаване на епитела на пикочно-половите органи и храносмилателния канал.

Витамин А се нарича още витамин на растежа; той участва в окислително-възстановителните метаболитни реакции. Източници на витамина са животински продукти – черен дроб, масло, рибено масло. Растителните продукти съдържат вещества, от които в човешкия организъм се синтезира витамин А. Това са каротините от моркови, спанак, зелен лук, маруля, червен сладък пипер и др.. Нуждата от витамин А е 1-2 mg дневно.

Витамините от група D (D 2, D 3 и др.) играят важна роля в метаболизма на калция и фосфора. Те се наричат ​​антирахитични, тъй като при дефицит или липса на тях се развива рахит. Това заболяване се проявява в ранна детска възраст и е придружено от нарушено костно образуване. Костите стават меки и извити, на ребрата се образуват удебеления - броеници. Образуването на зъбите се забавя и нарушава. Най-богатите на витамин D храни са рибен черен дроб, масло, яйчен жълтък, хайвер и рибено масло. Един възрастен се нуждае от този витамин при нормална диета, малките деца се нуждаят от 5-125 mcg. За да се предотврати дефицит на витамин D, е необходимо също да има калциеви и фосфорни соли и излагане на ултравиолетови лъчи от слънцето или кварцови източници на светлина, докато провитамин D, намиращ се в човешката кожа, се превръща във витамин D.

В допълнение към хиповитаминозата, хипервитаминозата в момента се наблюдава и поради прекомерната консумация на витамини от синтетичен произход, получени във фабриките за витамини и свободно предлагани в аптеките. Хипервитаминозата се отразява негативно на здравето на възрастните, тъй като метаболитните процеси са нарушени и е особено опасна по време на бременност, когато хипервитаминозата може да доведе до раждане на грозно дете. Затова синтетичните витамини трябва да се използват по препоръка на лекар.

Методи за запазване на витамини в хранителни продукти.За да запазите витамините в храната, трябва да спазвате правилата за приготвяне и съхранение на храната. Например, в повредени зеленчуци и плодове, аскорбиновата киселина бързо се унищожава поради действието на ензими, които разграждат техните молекули. Когато приготвяте храната, трябва да избягвате преваряването и преваряването. Полезността на пресните зеленчуци и плодове винаги е била известна на човека. Още в древни времена хората са се научили да приготвят храна за употреба - осоляване и ферментиране, сушене и опушване, сушене, накисване и замразяване. Думата „консервиране“ идва от латинската дума „conservare“, което означава „запазване“. Има много начини за запазване на витамините в храната. Например ецване, където оцетната киселина се използва като консервант. Основата на осоляването, накисването и ферментацията е процесът на млечнокисела ферментация на зеленчуци и плодове от въздействието на сол и захар. Сушенето е най-древният и много разпространен метод за консервиране (плодове, горски плодове, зеленчуци, гъби). Замразяването е най-добрият, най-съвършеният метод за консервиране, тъй като почти цялата хранителна стойност на продуктите и вкусът им се запазват. Този метод е известен отдавна, но у дома той стана широко разпространен едва сега, когато се появиха хладилници с големи фризери.

Балансирана диета.За да се осигури здравето на хората, в момента е необходимо да се организира хранене, което предотвратява повишеното отлагане на мазнини поради недостатъчна физическа активност. Основният принцип на тази диета е използването на разнообразни храни, балансирани по количество и качество индивидуално за всеки човек. Храненето трябва да предотвратява развитието на атеросклероза, недостатъчно кръвоснабдяване на сърцето, инфаркт на миокарда, хипертония, заболявания на храносмилателната и отделителната система. В съответствие с целите на рационалното хранене са разработени хранителни стандарти. Хранителната норма трябва да се разбира като общото количество храна и нейните компоненти, съответстващи на биологичната природа на човек, което определя благоприятното здравословно състояние на хора от различна възраст, пол, начин на живот и работа. Хранителните стандарти на един и същ човек през целия му живот се променят в съответствие с неговата възраст, естество на работа, здравословно състояние и т.н. За възрастен, занимаващ се предимно с умствен труд, се препоръчва 167,4 kJ енергия на 1 kg телесно тегло, и за човек 221,7 kJ/kg, зает с тежък физически труд. Има много групи професии и за всяка, ако е необходимо, се установява специален хранителен стандарт. В съответствие с потреблението на енергия необходимото количество храна се изчислява въз основа на енергийната стойност на получените продукти. В ежедневната диета на възрастните протеини, мазнини и въглехидрати се използват в съотношение 1:1:4. Средно възрастен трябва да приема 80-100 g протеин на ден, същото количество мазнини и 350-400 g въглехидрати. Изчисленията са направени въз основа на това, че 1 g протеини и 1 g въглехидрати отделят 16,7 kJ при изгаряне, а 1 g мазнини отделят 37,7 kJ.

За момчетата се препоръчват 113 г протеини, 106 г мазнини и 451 г въглехидрати, а за момичетата съответно 96, 90, 383 г на ден. За спортисти по време на тренировки и състезания тези стандарти са по-високи, но все още по-ниски за момичета, отколкото за момчета. Важна характеристика на балансираното хранене е биологичната хранителна стойност, която също зависи от необходимото количество минерални соли и витамини, а протеините и мазнините трябва да бъдат както от животински, така и от растителен произход.

Диета на учениците.Редовното и правилно хранене е важно за всички хора, но особено в детска възраст. Храната носи най-голяма полза за човека, когато се приема в определени часове. Най-ефективният е четири хранения на ден. В 7:30 сутринта - 8 часа сутринта - закуска, която трябва да представлява 25% от дневната диета. В 11-12 часа втора закуска (10%). В 3-4 часа - обяд с най-голям (45%) процент от дневната диета. И в 8-9 часа - вечеря (20% от диетата). Ако не можете да ядете четири пъти на ден, трябва да ядете 30% от дневната диета на закуска, до 50% на обяд и около 20% на вечеря. Трябва да се помни, че при нередовно хранене (един или два пъти на ден), бързане по време на хранене и честа консумация на трудносмилаеми храни се развива възпаление на стомашната лигавица (гастрит).

Метаболизмът и енергията са набор от химични и физически трансформации, които се случват в клетките и тъканите на живия организъм и осигуряват неговата жизнеспособност. Същността на метаболизма или метаболизма е последователното потребление от тялото на различни вещества от външната среда, асимилацията, използването, натрупването и загубата на вещества и енергия през целия живот, което позволява на тялото да се самозапазва, расте, развива, адаптира към околната среда и се самовъзпроизвеждат.

Метаболитните процеси протичат под формата на последователни фази: 1) извличане на енергия от органични вещества, които влизат в тялото с храна; 2) превръщане на продуктите от разграждането на хранителните вещества в „градивни елементи“ за синтеза на специфични за организма вещества; 3) синтез на протеини, нуклеинови киселини, мазнини, въглехидрати и други клетъчни елементи; 4) синтез и разрушаване на онези биологично активни молекули, които са необходими за изпълнението на специфични функции на тялото.

Целта на метаболизма и енергията е: първо, да осигури пластичните нужди на тялото, тоест да достави на тялото химикалите, необходими за изграждането на неговите структурни елементи и възстановяването на веществата, които се разпадат в тялото и се губят от тялото; второ, в осигуряването на всички жизненоважни функции на тялото с енергия.

Маркирайте BX(настъпващ при пълен покой) и междинен метаболизъм (набор от химични трансформации от момента, в който усвоените хранителни вещества навлязат в кръвта до освобождаването на метаболитни продукти от тялото).

Метаболизмът се разделя на два взаимосвързани и протичащи едновременно процеса в клетката - асимилация (анаболизъм) и дисимилация (катаболизъм). По време на анаболизма сложните вещества се биосинтезират от по-прости прекурсорни молекули. В същото време всяка клетка синтезира своята характеристика катерици, мазнини, въглехидратии други връзки. По време на катаболизма големите органични молекули се разграждат до прости съединения с едновременно освобождаване на енергия, която се съхранява главно под формата на АТФ. Катаболизмът се отнася до енергийния метаболизъм, който осигурява доставката на клетките на необходимата за живота енергия. По време на живота се наблюдават различни количествени съотношения между процесите на асимилация и дисимилация: в растящия организъм преобладава асимилацията; приблизително от 22-25-годишна възраст до 60 години се установява относителен баланс на анаболизъм и катаболизъм; след 60 години процесите на дисимилация леко надвишават процесите на асимилация, което е придружено от промени във функционалните възможности на различни системи на тялото.

Основните етапи на метаболизма и тяхното значение.Основните вещества, необходими за функционирането на тялото са катерици, мазнини, въглехидрати, минерали, витаминиИ вода. Метаболитните процеси на тези вещества имат свои собствени характеристики. Но заедно с това има общи модели, които ни позволяват да разграничим три етапа на метаболизма: 1) преработка на хранителни продукти в храносмилателните органи, 2) интерстициален метаболизъм, 3) образуване на крайни метаболитни продукти.

Първи етап- това е последователното разграждане на химическите компоненти на храната в стомашно-чревния тракт на нискомолекулни структури и абсорбцията на получените прости химически продукти в кръвта или лимфата.

Разграждането на протеини, мазнини и въглехидрати става под въздействието на специфични ензими. Протеините се разграждат от пептиди до аминокиселини, мазнините от липази до глицерол и мастни киселини, сложните въглехидрати от амилази до монозахариди. Енергийната стойност на първия етап от метаболизма е незначителна и се състои главно в превръщането на хранителните вещества в техните най-прости форми, които впоследствие могат да служат като източник на енергия. Тези форми са аминокиселини (около 20), три хексози (глюкоза, фруктоза и галактоза), пентоза, някои по-редки захари, глицерол и мастни киселини. Те лесно се абсорбират в кръвта и лимфата, пренасят се от кръвния поток до черния дроб и периферните тъкани, където претърпяват по-нататъшни трансформации.

Втора фазаметаболизмът съчетава трансформацията на аминокиселини, монозахариди, глицерол и мастни киселини. Процесът на интерстициален метаболизъм води до образуването на няколко ключови съединения, които определят взаимовръзката между отделните метаболитни пътища, както и между процесите на синтез и разграждане; образно се наричат ​​метаболитен котел, или общ метаболитен котел (фиг. 21). Такова съединение например е пирогроздената киселина, пируватът, който играе ролята на връзка между въглехидратите, мазнините и повечето аминокиселини. Пирогроздената киселина е често срещан продукт от разграждането на въглехидрати, мазнини и безазотния остатък на някои аминокиселини. Заедно с това пирогроздената киселина може да служи като продукт за синтеза на въглехидрати и мазнини, както и да участва в трансаминирането на аминокиселини.

Основният ключов продукт е ацетил коензим А („активен ацетат“), който се образува в резултат на многоетапно окислително декарбоксилиране на пирогроздена киселина и последващото добавяне на коензим А. Ацетил коензим А е нуклеотид, съдържащ богат на енергия сулфид връзка. 0H лесно се подлага на по-нататъшно окисление и също така служи като обединяваща връзка за метаболизма на мастни киселини и някои аминокиселини.

В резултат на това метаболизмът на мазнини, протеини и въглехидрати се свежда до общ път - цикъл на трикарбоксилна киселина (цикъл на Кребс), окислително разграждане на крайните продукти от метаболизма на въглехидрати, мазнини и аминокиселини. По този начин процесите на метаболизъм на въглехидрати, мазнини и протеини са свързани помежду си на етапа на ключови метаболитни продукти и имат общ краен път (фиг. 21).

катерици		Въглехидрати		мазнини
âá		âá		â
Аминокиселини		Монозахариди		Глицерол		Мастна киселина
â		âá		âá
	Пирогроздена киселина
		â
		Ацетил коензим А
		â
		Цикъл на трикарбоксилната киселина	2H	Дихателна верига
		à
		ß
		2H
		à
		â â	2H
		H 2 O CO 2

Ориз. 21. Диаграма на връзката между метаболизма на въглехидрати, протеини и мазнини (според: Држевецкая, 1994)

Процесите на интерстициалния метаболизъм водят до синтеза на видоспецифични протеини, мазнини и въглехидрати и техните комплекси - нуклеопротеини, фосфолипиди и др., тоест до образуване на съставните части на тялото. Заедно с това интерстициалните обменни процеси служат като основен източник на енергия. Основната част от енергията (2/3) се освобождава в резултат на окисление в цикъла на Кребс. При междинните преобразувания на въглехидрати, мазнини и протеини, освободената енергия се превръща в енергия на специални химични съединения, т.нар. макроерги, тоест съединения, в които се натрупва много енергия.

В човешкото тяло функцията на макроергите се изпълнява от различни фосфорни съединения, главно аденозинтрифосфорна киселина (АТФ). Именно в АТФ се натрупват 60-70% от цялата енергия, освободена по време на интерстициалния метаболизъм на хранителните вещества. И само 30-40% от енергията, освободена по време на окисляването на протеини, мазнини и въглехидрати, се превръща в топлинна енергия и се освобождава от тялото във външната среда в процеса на пренос на топлина.

Трети етапобменът се състои в образуването и освобождаването на крайните продукти на обмена. Азотсъдържащите продукти се екскретират с урината (главно), изпражненията и в малки количества през кожата. Въглеродът се екскретира главно под формата на CO 2 през белите дробове и отчасти в урината и изпражненията. Водородът се освобождава предимно под формата на вода през белите дробове и кожата, както и в урината и изпражненията. Минералните съединения се екскретират по същия начин.

Метаболизъм на протеини. Значението на протеините. Протеините или протеините са високомолекулни органични съединения, изградени от аминокиселинни остатъци. Протеините заемат водещо място сред органичните елементи, като представляват повече от 50% от сухата маса на клетката. Те изпълняват следните функции:

1) пластмаса - основният строителен материал на клетъчните структури (част от цитоплазмата, хемоглобин и много хормони);

2) ензимни - протеиновите ензими катализират метаболитните процеси (дишане, храносмилане, екскреция);

3) енергия - осигуряват на тялото енергия, генерирана от разграждането на протеините;

4) защитна - протеините на кръвната плазма осигуряват имунитета;

5) хомеостатични - поддържат постоянството на водно-солевата среда на тялото;

6) двигател - взаимодействието на контрактилните протеини актин и миозин по време на мускулна контракция.

Протеините са материалните носители на живота и са в основата на всички клетъчни структури. Биосинтезата на протеините определя растежа, развитието и самообновяването на всички структурни елементи в тялото. Важната роля на протеините определя необходимостта от тяхното често обновяване. Скоростта на обмен на протеини е различна за различните тъкани. Протеините в черния дроб, чревната лигавица, както и други органи и кръвната плазма се обновяват с най-висока скорост. Например, в човешкия черен дроб се образуват около 25 g нов протеин дневно, около 20 g се заместват в цитоплазмата на ден и около 8 g се заместват в хемоглобина.При нормални условия се образуват до 400 g нов протеин произвежда ежедневно в тялото на възрастен и същото количество се разгражда. Половината от протеиновия състав на черния дроб се заменя с нов протеин само за 5-7 дни. Протеините, които изграждат клетките на мозъка, сърцето и половите жлези, се обновяват по-бавно и още по-бавно протеините на мускулите, кожата и особено поддържащите тъкани (сухожилия, кости, хрущяли).

Пълноценни и непълни протеини. Протеиновият метаболизъм на организма е тясно свързан с протеиновото хранене. Аминокиселинният състав на храната е от голямо значение за синтеза на протеини. Всички аминокиселини, използвани в протеиновия синтез, се разделят на две групи: 1) неесенциални, чиято липса в храната може да бъде компенсирана от други аминокиселини, и 2) есенциални или жизненоважни, които не се образуват в тялото, липсата на което води до нарушаване на протеиновия синтез.

Установено е, че от 20 аминокиселини, които изграждат протеините, 12 се синтезират (есенциални аминокиселини), а 8 не се синтезират (есенциални аминокиселини). Без незаменими аминокиселини протеиновият синтез е драматично нарушен: растежът спира и телесното тегло пада. Есенциалните аминокиселини включват валин, левцин, изолевцин, треонин, метионин, фенилалин, триптофан, лизин. Например липсата на аминокиселината лизин в храната води до забавяне на растежа на детето и изчерпване на мускулната му система. Дефицитът на валин причинява нарушения на баланса при децата.

Животинските храни съдържат повече незаменими аминокиселини от растителните. Наричат ​​се протеини, които съдържат целия необходим набор от аминокиселини биологично завършен. Най-високата биологична стойност на протеините са млякото, яйцата, рибата и месото. Непълноцененпротеините са протеини от царевица, пшеница, ечемик. Трябва да се отбележи, че два дефектни протеина с различен аминокиселинен състав могат съвместно да задоволят нуждите на тялото. В тази връзка храната на детето трябва да съдържа не само достатъчно количество протеини, но и протеини с висока биологична стойност, тоест от животински произход.

Етапи на протеиновия метаболизъм. Протеиновият метаболизъм е процесът на асимилация (синтез, разграждане и екскреция) на азотсъдържащи съединения (главно протеини и аминокиселини) от клетките и тъканите на тялото.

Синтезът на протеини се осъществява от аминокиселини и полипептиди с ниско молекулно тегло, които се образуват по време на разграждането на протеини в храносмилателната система до аминокиселини и се абсорбират в кръвта.

Ензимното разграждане на протеините се осъществява от протеиназите на храносмилателните сокове - стомашни, панкреатични, чревни.

Междинен протеинов метаболизъм. Аминокиселините и пептидите, абсорбирани в червата, се транспортират от кръвта до черния дроб и периферните тъкани. Тук някои от тях се използват за синтеза на телесни протеини, а други отиват за образуването на редица производни на аминокиселини (пуринови и фосфатидни бази). И накрая, някои аминокиселини претърпяват дезаминиране, т.е. отстраняване на аминогрупата от аминокиселините и превръщането им в продукти без азот. Аминогрупите, отделени по време на дезаминирането, се екскретират от тялото с урината под формата на амоняк и урея.

По този начин интерстициалният протеинов метаболизъм се състои от няколко фази: 1) протеинова биосинтеза; 2) разграждане на тъканни протеини, 3) превръщане на аминокиселини. В процеса на интерстициален обмен на аминокиселини се появяват физиологично активни вещества: хормони, нуклеотиди, коензими (фиг. 22).

В резултат на метаболизма на интерстициалния протеин се образуват крайни продукти (амоняк, пикочна киселина, креатин). Уреята е основният краен продукт, образуван по време на протеиновия метаболизъм. Синтезира се в черния дроб от амоняка, отделен по време на дезаминирането на аминокиселините.

Азотен баланс -съотношението на количеството азот, постъпващо в тялото с храната и освободено от него. Тъй като протеините съдържат азот, азотният баланс може да се използва, за да се прецени съотношението на количеството протеин, получено и унищожено в тялото:

Знаейки колко азот се абсорбира, е лесно да се изчисли количеството протеин, въведено в тялото. Средно протеинът съдържа 16% азот, т.е. 1 g азот в 6,25 g протеин, следователно, като умножите количеството на абсорбирания азот по 6,25, можете да определите количеството протеин, въведено в тялото. По същия начин се определя количеството на дневния разграден протеин. Съществува известна връзка между количеството азот, въведено с хранителните протеини, и количеството азот, отделен от тялото. Това състояние се нарича азотен баланс. Следователно, в състояние на азотно равновесие, разграждането на протеиновите структури в тялото се балансира количествено от хранителните протеини. Азотният баланс характеризира нормалното протичане на процесите на протеинов метаболизъм в организма при условия на достатъчно протеиново хранене.

Протеинова храна		Тъканни протеини
â гниене		â гниене
Пептиди		Пептиди
â		â
	Аминокиселини
неоплазма â		â взаимно преобразуване
Вещества с непротеинов характер		Аминокиселини
Аминокиселини	NH 3	Урея
â
Тъканни протеини	синтез	гниене
	Биологично активни вещества: хормони, нуклеотиди, коензими	гниене	Метаболити от цикъла на трикарбоксилната киселина
		â
		CO 2 H 2 O

Ориз. 22. Начини за използване на аминокиселините във вътреклетъчния метаболизъм
(От: Андрееваи др., 1998 г.)

В случаите, когато приемът на азот надвишава освобождаването му - положителен азотен баланс. В този случай протеиновият синтез надделява над разграждането му. Стабилен положителен азотен баланс винаги се наблюдава при увеличаване на телесното тегло и се отбелязва в периода на растеж на тялото, по време на бременност поради растежа на плода, в периода на възстановяване след тежки заболявания, както и по време на интензивни спортни тренировки, придружени от увеличаване на мускулната маса. В тези случаи се получава задържане на азот в тялото (задържане на азот).

Протеините не се отлагат в тялото, тоест не се съхраняват. Следователно, когато значително количество протеин се консумира с храната, само част от него се изразходва за пластмасови цели, докато по-голямата част се изразходва за енергийни цели. В тази връзка на детето трябва да се даде оптимално количество протеин, с набор от всички аминокиселини.

Когато количеството на отделения от организма азот надвишава приетото, се определя като отрицателен азотен баланс. Отрицателен азотен баланс възниква при пълна липса или недостатъчно количество протеин в храната, както и при консумация на храна, съдържаща непълноценни протеини. Във всички тези случаи настъпва белтъчен глад. При протеинов глад интензивността на синтеза и разграждането на протеините намалява.

Намаляването на активността на протеиновия синтез, особено на функционално важните протеини, води до нарушаване на функционирането на органи и системи. Особено страда растящият организъм: растежът се инхибира, образуването на скелета е нарушено, което се дължи на липсата на пластичен материал, необходим за изграждането на клетъчни структури.

Свързани с възрастта характеристики на протеиновия метаболизъм. В тялото на детето процесите на растеж и образуване на нови клетки и тъкани протичат интензивно. Следователно нуждата от протеини при дете е много по-висока, отколкото при възрастен. Колкото по-интензивни са процесите на растеж, толкова по-голяма е нуждата от протеин.

Институтът по хранене на Руската академия на медицинските науки е разработил норми за дневната нужда от протеин на 1 kg телесно тегло за деца: до 1 година - 5-5,5 g, от 1 до 3 години - 4-4,5 g, от 4 до 7 години - 3,5-4 г, от 8 до 12 години - 3 г и над 12 години - 2-2,5 г. При тези стойности азотът се задържа максимално в организма. Важно е не само количеството, но и качеството на въведения протеин. Пълноценността на протеините се определя от наличието в тях на аминокиселини, необходими за изграждането на протеини в тялото на детето.

С възрастта нуждата от отделни есенциални и неесенциални аминокиселини се променя. Децата от първата година от живота се нуждаят не само от много по-голямо количество нуклеинови киселини, но и от качествено различен състав на хранителните аминокиселини. На същата възраст се наблюдава най-голямо задържане на протеини в тялото, тъй като телесното тегло бързо нараства. Най-големият положителен азотен баланс се наблюдава през първите 3 месеца от живота.

Впоследствие балансовата стойност, оставаща през цялото време положителна, спада и до края на годината няма съществени промени в азотния баланс. Така например, според A.F. Tolkachevskaya (1960), задържането на азот при деца от 1-ва година от живота в g / kg е средно: 3 месеца - 0,28, 3-6 месеца - 0,20, 6-9 месеца - 0,21, 9- 12 месеца - 0,23 (цитирано от: Маркосян, 1969). Степента, в която тялото използва азот, варира индивидуално. Както консумацията, така и задържането на диетичен азот зависят не само от свързаните с възрастта нужди на тялото, но и от количеството протеин, въведено с храната. Детето, за разлика от възрастен, има способността временно да натрупва протеин. Колкото повече азот се въвежда с храната, толкова по-голямо е задържането му в тялото (Таблица 34).

Таблица 34. Задържане на азот при деца в предучилищна възраст с различно съдържание на протеин в храната (според: Макхамов, 1959)

Най-добро задържане на азот при деца от 1,6 до 3 години се наблюдава при дневна доза протеин, равна на 4 g на 1 kg тегло. Установено е, че за деца на 7-8 години дневната доза протеин, равна на 2,2-2,5 g на 1 kg тегло, поддържа само азотния баланс. При по-ниска доза балансът е отрицателен, а при доза 2,8-3 g на 1 kg тегло става положителен.

С възрастта количеството на недоокислените продукти в урината се увеличава, съотношението между отделните фракции на азота и сярата в урината се променя, настъпват промени в секрецията на млечна киселина и креатин.

Най-ниското съдържание на общ азот в урината се наблюдава през първите 3 месеца от живота, а през следващите месеци и до 1-вата година се наблюдава повишаване на съдържанието на азот в урината. Ежедневното количество азот, отделено в урината, особено през първите 4 години от живота, нараства бързо. На възраст 4-6 години общият азот в урината варира от 98-162 mg/h. Количеството азот на 1 kg тегло достига максималната си стойност до 6 години и след това започва постепенно да намалява.

На 1 kg тегло количеството урея, постепенно нарастващо през 1-вата година от живота, се удвоява през 2-рата година, след което отново постепенно се увеличава до 5-6 години, след което започва да пада. Така например, ако новороденото отделя с урината 0,17 g урея на 1 kg тегло, тогава 6-годишно дете - 0,81, а 13-годишно - 0,64.

По този начин периодът на най-интензивен растеж съответства на най-малкото освобождаване на урея. По отношение на съдържанието в урината на децата пикочна киселина,тогава неговата екскреция на 1 kg тегло през първата година от живота значително надвишава тази на възрастен. Съдържанието на пикочна киселина е особено високо през първите 3 месеца, след това леко намалява, но до края на годината все още надвишава нормата за възрастни 2-4 пъти. Дневното количество пикочна киселина се увеличава сравнително равномерно с възрастта и е 260 mg през 2-рата година от живота, 560 mg на 10 години, 600 mg на 13 години и 800 mg при възрастен. В същото време относителната екскреция на пикочна киселина намалява с възрастта.

Друга особеност на азотния метаболизъм на децата е постоянното присъствие на креатин в урината. Обикновено креатинът не се екскретира в урината на възрастните, но при децата, започвайки от момента на раждането, екскрецията на креатин в урината продължава до пубертета. С възрастта екскрецията на креатин в урината значително намалява, концентрацията на креатинин се увеличава и до 15-16-годишна възраст се доближава до нивото на възрастен.

На възраст 5-6 години няма разлики между половете в освобождаването на креатин и креатинин, те се появяват едва на 10-13 години, а момичетата имат повече освобождаване на креатин от момчетата.

По отношение на екскрецията на креатинин половите разлики се появяват от около 9-годишна възраст и стават по-забележими на 14-16-годишна възраст. При момчетата дневното количество креатинин, отделено в урината, е много по-високо, отколкото при момичетата. Тези различия между половете очевидно се обясняват с по-голямото развитие на мускулната система при момчетата в сравнение с момичетата на същата възраст.