Основними джерелами енергії для організму є вуглеводи, білки, мінеральні солі, жири, вітаміни. Вони забезпечують його нормальну діяльність, дозволяють організму функціонувати без особливих проблем. Поживні речовини – це джерела енергії в організмі людини. Крім того, вони виступають в якості будівельного матеріалу, сприяють зростанню і відтворення нових клітин, що з’являються на місці відмираючих. У тому вигляді, в якому вони вживаються в їжу, їх неможливо всмоктати і використовувати організмом. Тільки вода, а також вітаміни і мінеральні солі засвоюються і всмоктуються в тому вигляді, в якому вони поступають.
Основними джерелами енергії для організму є білки, вуглеводи, жири. У травному тракті вони піддаються не тільки фізичним впливам (перетираються і подрібнюються), але і хімічних перетворень, що відбуваються під впливом ферментів, які знаходяться в соку спеціальних травних залоз.
Будова білків
В рослинах і тварин є певна речовина, що є основою життя. Цим з’єднанням є протеїн. Виявлені білкові тіла були біохіміком Жераром Мюльдером в 1838 році. Саме їм була сформульована теорія протеїну. Слово «протеїн» з грецької мови означає «займаючий перше місце». Приблизно половину сухої ваги будь-якого організму складають білки. У вірусів зміст коливається в діапазоні 45-95 відсотків.
Розмірковуючи про те, що є головним джерелом енергії в організмі, не можна залишити без уваги білкові молекули. Вони займають особливе місце за біологічними функціями та значенням.
Функції та розташування в організмі
Близько 30 % білкових сполук знаходиться в м’язах, близько 20 % виявлено в сухожиллях і в кістках, а 10 % міститься в шкірі. Максимально значущими для організмів є ферменти, керуючі обмінними хімічними процесами: переварюванням їжі, активність залоз внутрішньої секреції, роботою мозку, м’язової діяльністю. Навіть у невеликих бактерії містяться сотні ферментів.
Протеїни – це обов’язкова частина живих клітин. В них міститься водень, вуглець, азот, сірка, кисень, а в деяких є і фосфор. Обов’язковим хімічним елементом, що міститься у білкових молекулах, є азот. Саме тому ці органічні речовини називають азотовмісними сполуками.
Властивості і перетворення білків в організмі
Потрапляючи в травний тракт, вони розщеплюються на амінокислоти, які всмоктуються в кров і використовуються для синтезу специфічного для організму пептиду, потім окислюється до води і вуглекислого газу. При підвищенні температури відбувається згортання білкової молекули. Відомі такі молекули, які здатні розчинятися у воді тільки при нагріванні. Наприклад, такими властивостями володіє желатин.
Після поглинання їжа спочатку виявляється в ротовій порожнині, потім вона рухається по стравоходу, потрапляє в шлунок. В ньому знаходиться кисла реакція середовища, яка забезпечується соляною кислотою. В шлунковому соку є фермент пепсин, що розщеплює білкові молекули на альбумозы і пептони. Ця речовина активно тільки в кислому середовищі. Їжа, що надійшла в шлунок, здатна затримуватись в ньому 3-10 годин, в залежності від її агрегатного стану і характеру. Підшлунковий сік володіє лужною реакцією, в ньому є ферменти, здатні розщеплювати жири, вуглеводи, білки.
Серед його основних ферментів виділяють трипсин, який в соку підшлункової залози розташовується у вигляді трипсиногена. Він не здатний розщеплювати білки, але при зіткненні з кишковим соком перетворюється в активну речовину – энтерокиназу. Трипсин розщеплює білкові сполуки до амінокислот. Закінчується переробка їжі в тонкій кишці. Якщо в двенадцатиперстное кишці і шлунку жири, вуглеводи, білки майже повністю розпадаються, то в тонкій кишці відбувається повне розщеплення поживних речовин, всмоктування в кров продуктів реакції. Здійснюється процес через капіляри, кожен з яких підходить до ворсинкам, розташованим на стінці тонкої кишки.
Обмін білків
Після того, як білок повністю розпадеться на амінокислоти в травному тракті, вони всмоктуються в кров. Також в неї потрапляє незначна кількість поліпептидів. З амінокислотних залишків в організмі живої істоти синтезується специфічний білок, який потребує людина або тварина. Процес утворення нових білкових молекул протікає в живому організмі безперервно, оскільки відмирають клітини шкіри, крові, кишечнику, слизової оболонки видаляються, а на їх місці утворюються молоді клітини.
Для того щоб здійснювався синтез білків, необхідно, щоб вони разом з їжею надходили в травний тракт. Якщо поліпептид вводиться у кров, минаючи травний тракт, людський організм не має можливості його використовувати. Подібний процес може негативно позначатися на стані людського організму, викликати численні ускладнення: підвищення температури, параліч дихання, серцевої діяльності, загальні судоми.
Білки не можна замінити іншими харчовими речовинами, оскільки для їх синтезу всередині організму необхідні амінокислоти. Недостатня кількість цих речовин призводить до затримки або припинення росту.
Сахариди
Почнемо з того, що вуглеводи – головне джерело енергії організму. Вони являють собою одну з головних груп органічних сполук, яких потребує наш організм. Це джерело енергії живих організмів є первинним продуктом фотосинтезу. Зміст в живій рослинній клітині вуглеводів може коливатися в діапазоні 1-2 відсотків, а в деяких ситуаціях цей показник досягає 85-90 відсотків.
Основними джерелами енергії живих організмів є моносахариди: глюкоза, фруктоза, рибоза.
У складі вуглеводів є атоми кисню, водню, вуглецю. Наприклад, глюкоза – джерело енергії в організмі, має формулу С6Н12О6. Існує підрозділ усіх вуглеводів (за будовою) на прості і складні з’єднання: моно – і полісахариди. За кількістю вуглецевих атомів моносахариди ділять на кілька груп:
- триозы;
- тетрозы;
- пентозы;
- гексозы;
- гептозы.
Моносахариди, які мають у своєму складі п’ять вуглецевих атомів, що при розчиненні у воді можуть утворювати кільцеву структуру.
Основним джерелом енергії в організмі є глюкоза. Дезоксирибоза і рибоза є вуглеводами, що мають особливе значення для нуклеїнових кислот і АТФ.
Глюкоза – це головне джерело енергії в організмі. З процесами перетворення моносахаридів безпосередньо пов’язаний біосинтез багатьох органічних сполук, а також процес виведення з нього отруйних сполук, які потрапляють ззовні чи утворюються в результаті розпаду білкових молекул.
Відмітні особливості дисахаридів
Моносахарид і дисахарид – це основне джерело енергії для організму. При об’єднанні моносахаридів відбувається відщеплення, а продуктом взаємодії виступає дисахарид.
Серед типових представників даної групи можна відзначити сахарозу (цукор), мальтозу (солодовий цукор), лактозу (молочний цукор).
Таке джерело енергії для організму, як дисахариди, заслуговує детального вивчення. Вони добре розчиняються у воді, володіють солодким смаком. Надмірне вживання сахарози призводить до появи серйозних збоїв в організмі, тому так важливо дотримувати норми.
Полісахариди
Відмінним джерелом енергії для організму служать такі речовини, як целюлоза, глікоген, крохмаль.
У першу чергу будь-який з них можна розглядати як джерело енергії для людського організму. У разі їх ферментативного розщеплення та розпаду відбувається виділення великої кількості енергії, використовуваної живою клітиною.
Це джерело енергії для організму виконує й інші важливі функції. Наприклад, хітин, целюлоза застосовуються в якості будівельного матеріалу. Полісахариди відмінно підходять організму в якості запасних сполук, оскільки вони не розчиняються у воді, не надають хімічного і осмотичного дії на клітину. Подібні властивості дозволяють їм зберігатися тривалий час в живій клітині. В обезвоженном вигляді полісахариди здатні збільшувати масу запасаемых продуктів завдяки економії обсягу.
Таке джерело енергії для організму здатний протистояти хвороботворним бактеріям, що потрапляють в організм разом з їжею. У разі необхідності при гідролізі відбувається перетворення запасних полісахаридів у прості цукру.
Обмін вуглеводів
Як веде себе головне джерело енергії в організмі? Вуглеводи надходять в більшою мірою у вигляді полісахаридів, наприклад, у вигляді крохмалю. В результаті гідролізу з нього утворюється глюкоза. Моносахарид всмоктується в кров, завдяки кільком проміжним реакцій він розщеплюється на вуглекислий газ і воду. Після остаточного окислення відбувається вивільнення енергії, яку використовує організм.
Процес розщеплення солодового цукру і крохмалю протікає безпосередньо в порожнині рота, в якості каталізатора реакції виступає фермент птіалін. В тонких кишках вуглеводи розпадаються до моносахаридів. У кров вони всмоктуються переважно у вигляді глюкози. Процес протікає у верхніх відділах кишечнику, а ось в нижніх вуглеводів майже немає. Разом з кров’ю сахариди потрапляють у ворітну вену, доходять до печінки. У тому випадку, коли концентрація цукру в людській крові складає 0,1 %, вуглеводи проходять через печінку, виявляються в загальному кровотоці.
Необхідно підтримувати постійну кількість цукру в крові близько 0,1 %. При надмірному надходженні в кров сахаридів, надлишки накопичуються в печінці. Подібний процес супроводжується різким падінням цукру в крові.
Зміна рівня цукру в організмі
Якщо в їжі присутній крохмаль, це не призводить до масштабних змін цукру в крові, оскільки процес гідролізу полісахариду протікає досить довго. Якщо доза цукру залишає порядку 15-200 грамів, спостерігається різке підвищення його вмісту в крові. Цей процес називають аліментарної або харчової гіперглікемією. Надмірна кількість цукру виводиться нирками, тому в сечі міститься глюкоза.
З організму нирки починають виводити цукор в тому випадку, якщо його рівень у крові досягає діапазону 0,15-0,18 %. Подібне явище виникає при одноразовому вживанні значної кількості цукру, досить швидко проходить, не призводячи до серйозних порушень обмінних процесів в організмі.
Якщо порушується внутрисекреторная робота підшлункової залози, виникає таке захворювання, як цукровий діабет. Воно супроводжується істотним збільшенням кількості цукру в крові, що призводить до втрати печінкою здатності утримувати глюкозу, у результаті цукор виводиться з сечею з організму.
Істотне кількість глікогену може відкладатися в м’язах, тут він затребуваний при здійсненні хімічних реакцій, що відбуваються в ході скорочень м’язів.
Про важливість глюкози
Значення глюкози для живого організму не обмежується тільки енергетичною функцією. Потреба в глюкозі зростає при виконанні важкої фізичної роботи. Задовольняється така потреба шляхом розщеплення в глікогену печінки на глюкозу, яка надходить у кров.
Цей моносахарид є і в складі протоплазми клітин, тому необхідно для формування нових клітин, особливо актуальна глюкоза в процесі росту. Особливе значення має цей моносахарид для повноцінної діяльності центральної нервової системи. Як тільки концентрація цукру в крові знижується до показника 0,04 %, виникають судоми, людина втрачає свідомість. Це є прямим підтвердженням того, що зниження цукру в крові викликає миттєве порушення діяльності центральної нервової системи. Якщо пацієнту вводять глюкозу в кров або пропонують солодку їжу, всі порушення зникають. При тривалому зниженні цукру в крові розвивається гіпоглікемія. Вона призводить до серйозних порушень діяльності організму, які можуть викликати його смерть.
Коротко про жирах
В якості ще одного джерела енергії для живого організму можна розглядати жири. В їх складі присутні вуглець, кисень, водень. Жири мають складну хімічну будову, являють собою з’єднання багатоатомного спирту гліцерину і жирних карбонових кислот.
В ході травних процесів відбувається розщеплення жиру на складові частини, з яких він був отриманий. Саме жири є складовою частиною протоплазми, містяться в тканинах, органах, клітинах живого організму. Вони по праву вважаються відмінним джерелом енергії. Розщеплення цих органічних сполук починається в шлунку. В шлунковому соку міститься ліпаза, яка перетворює молекули жиру на гліцерин і карбонову кислоту.
Гліцерин відмінно всмоктується, так як має гарну розчинність у воді. Для розчинення кислот використовується жовч. Під її впливом ефективність впливу на жир ліпази зростає до 15-20 разів. З шлунка їжа рухається в дванадцятипалу кишку, де під дією соку відбувається її подальше розщеплення до продуктів, які здатні всмоктуватися в лімфу і кров.
Далі харчова кашка рухається по травному тракту, потрапляє в тонкий кишечник. Тут відбувається її повне розщеплення під впливом кишкового соку, а також всмоктування. На відміну від продуктів розщеплення білків і вуглеводів, речовини, одержувані при гідролізі жирів, що всмоктуються в лімфу. Гліцерин і мила після проходження через клітки слизистої оболонки кишечника знову з’єднуються, формують жир.
Підбиваючи загальний підсумок, зазначимо, що основними джерелами енергії для організму людини і тварин виступають білки, жири, вуглеводи. Саме завдяки вуглеводному, білкового обміну, що супроводжується утворенням додаткової енергії, функціонує живий організм. Тому не варто довго сидіти на дієтах, обмежуючи себе в якомусь конкретному мікроелементі або речовині, інакше це може негативно позначитися на здоров’ї та самопочутті.
