Метаболизм углеводов

Основную энергию для жирообразования (около 50 %) поставляют углеводы. Одним из основных представителей углеводов является глюкоза, которую можно назвать топливом жизни. Сами жиры также снабжают организм энергией, но они являются ее аккумулятором, ведь для того чтобы жиры освободили энергию, необходимо достаточное количество углеводов. В организме при сгорании 1 г углеводов образуется 3,75 ккал.

Сложные соединения углеводов участвуют в построении оболочек клеток и являются основой соединительной ткани организма (слизистые оболочки, кожа).

Углеводы входят в состав клеток и тканей, ферментов, некоторых гормонов и факторов свертывания крови, способствуют утилизации организмом белков и жиров. Промежуточные продукты их превращений в организме играют важную роль в синтезе жизненно необходимых биологически активных веществ.

Углеводы содержатся в пищевых продуктах в виде простых (моносахариды) и сложных соединений (дисахариды и полисахариды). Моносахариды и дисахариды, содержащиеся в свекловичном, тростниковом сахаре, меде, ягодах и фруктах, усваиваются организмом довольно быстро, благодаря чему своевременно обеспечивают жизненно важные органы глюкозой. Для поддержания концентрации сахара в крови на постоянном уровне необходимо поступление с пищей сложных углеводов, которые медленно всасываются в кишечнике. В основном они содержатся в муке, крупах, картофеле и овощах в виде крахмала. Правильное соотношение в пище быстро и медленно усваивающихся углеводов обеспечивает равномерное поступление сахаров в организм в течение суток. Самые быстро усваивающиеся углеводы находятся в сахаре, меде, молоке и фруктах.

К углеводам относится также клетчатка, содержащаяся в злаковых, картофеле и овощах. Она практически не подвергается расщеплению в желудочно-кишечном тракте, но играет важную роль в процессах пищеварения: способствует секреции пищеварительных желез и регулирует опорожнение кишечника. Избыточное количество углеводов нарушает правильное соотношение основных частей пищи, что, в свою очередь, ведет к нарушению обмена веществ.

Энергетическая взаимосвязь обмена белков, жиров и углеводов

В целостном организме, в любой его клетке и ткани процессы превращения энергии при сгорании белков, жиров и углеводов совершаются одновременно и строго согласованно между собой. Например, если нарушается обмен белков, это не может не отразиться на обмене углеводов и жиров, и наоборот.

О единстве превращений всех видов веществ в организме говорит и то, что у них возникают общие промежуточные продукты распада, из которых при определенных условиях могут образовываться либо белки, либо углеводы, либо жиры. Например, у человека, принимающего участие в ответственном соревновании, все метаболические процессы переключаются на образование максимального количества энергии, необходимой для достижения главной цели – победы. Тренировка является не чем иным, как способностью организма взаимосвязывать обменные процессы. У человека, ведущего сидячий образ жизни, процессы обмена веществ переключаются на образование запасов (такова биологическая суть организма).

Следует отметить, что наиболее легко у человека происходит превращение белков и жиров в углеводы, а углеводов в жиры. Это важно знать для понимания причин возникновения и развития некоторых болезней, в частности, ожирения. Избыточное употребление человеком пищи, содержащей большое количество углеводов, незаметно приведет его к ожирению.

Большое количество биологически важных, богатых энергией соединений, образующихся в результате обмена белков, жиров и углеводов, взаимодействуя с водой, подвергается реакции расщепления (гидролиза). Эта реакция самопроизвольная и осуществляется с выделением свободной энергии. На первом месте среди подобных реакций стоит гидролиз АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты) – универсального источника энергии (метаболического горючего) для синтетических процессов (процессов обновления структур организма), а также процессов мышечного сокращения, всасывания веществ и т. п.

Энергия в теле человека постоянно образуется, накапливается, конденсируется и исчезает для того, чтобы организм нормально функционировал.

Энергетическая ценность питания

При метаболических процессах пищевых веществ выделяется энергия. Энергетическую ценность (энергоценность, калорийность) пищи выражают в килокалориях (ккал) или килоджоулях (кДж). 1 ккал = 4,184 кДж. В среднем 1 г жира дает 9 ккал, 1 г усвояемых углеводов – 3,75 ккал, 1 г белка – 4 ккал. Основными источниками энергии являются жиры и углеводы, а при их недостаточном поступлении – белки.

Энергию дают уксусная, лимонная и яблочная кислоты, а также алкоголь (этиловый спирт). 1 г яблочной кислоты дает 4 ккал. 1 г этилового спирта – 7 ккал.

Ограничивать поступление энергии следует при ожирении, гипофункции щитовидной железы, острых заболеваниях, обострениях хронических заболеваний в целях ослабления нагрузки на органы пищеварения, сердечно-сосудистую систему и почки. Снижать энергоценность надо прежде всего за счет уменьшения количества жиров и углеводов, а при тяжелой недостаточности кровообращения, почек или печени также и белков.

Энергетические затраты при неадекватном питании

Неадекватное питание не соответствует потребностям организма и расходам энергии. Оно может быть недостаточным, когда не покрывает потребности организма, не компенсирует производимые энергозатраты, и избыточным, когда превышает потребности организма и затраты энергии. Как недостаточное, так и избыточное питание отрицательно сказываются на состоянии организма и могут привести к тяжелым последствиям.

При избыточном питании (переедании) потребление большего количества пищевых веществ, чем это необходимо организму, в сочетании с мышечной ненагруженностью формирует избыточный вес и способствует развитию атеросклероза. При систематическом переедании нарушается жировой, холестериновый и солевой метаболизм, а также гормональная деятельность, функция коры надпочечников и половых желез, функция пищеварительной и сердечно-сосудистой систем.

Для тех, кто ведет малоподвижный образ жизни, наиболее приемлемы пищевые рационы малой калорийности, однако при обязательной сбалансированности в них незаменимых веществ.

Если пищевые вещества поступают в больших количествах, чем требуется организму, это, как правило, приводит к расстройствам пищеварения, выражающимся в чувстве тяжести и переполнения желудка, усиленном газообразовании (метеоризме), нежелании двигаться, сонливости и др.

Избыточное питание ставит в трудное положение организм в целом и отдельные его системы. Организм, образно говоря, задыхается от избытка пищевых веществ и калорий, поэтому максимально использует наиболее простой путь освобождения от них – усиленное жирообразование. Таким образом, одной из основных причин нарушений обмена веществ, возникновения избыточного веса и развития атеросклероза является избыточное углеводнокалорийное питание.

Если человек заботится о своем здоровье, то важнейшей для него задачей является приведение своего питания в соответствие с производимыми энергетическими затратами. Жизнедеятельность человека сопровождается непрерывным расходом энергии, восполнение которой происходит за счет принимаемой пищи. Энергетические затраты в основном зависят от объема физической работы. Чем больше человек работает физически, тем выше затраты. Умственная работа, какой бы напряженной она ни была, не вызывает большого расхода энергии.

Величина основного обмена – это минимальное количество калорий, необходимых для поддержания жизнедеятельности организма в состоянии полного покоя. Проще говоря, это то количество энергии, которое тело затратит, если вы будете спать целый день.

На величину основного обмена веществ оказывают влияние многие внутренние и внешние факторы, например, стрессовые состояния, острые заболевания, интенсивность функции эндокринных систем. Так, у людей с повышенной функцией щитовидной железы порой отмечается значительное повышение основного обмена.

Влияют на метаболизм также пол и возраст. Так, у женщин величина основного обмена на 5—10 % ниже, чем у мужчин. У детей эта величина на 15 % выше, чем у взрослых. Возраст оказывает на метаболизм, пожалуй, самое существенное влияние. Обменные процессы в организме взрослого человека за каждые 10 лет жизни замедляются на 7—10 %. Отчасти это связано с уменьшением активности и снижением количества мышечной массы. С возрастом при недостаточных физических нагрузках мышцы замещаются жировой тканью, обмен веществ в которой протекает в 3 раза медленнее, чем в мышцах. Однако нарушения скорости обмена веществ могут быть и в молодом возрасте, если в организме нет баланса между потреблением и расходом энергии.

Существуют нерегулируемые волей человека энергозатраты (основной обмен (около 1700 ккал) + расход энергии на прием пищи (150–170 ккал)) и те, которые человек способен контролировать. Например, расход энергии на трудовую деятельность, на занятия физкультурой и спортом, на передвижение и др. В зависимости от воли человека регулируемые затраты могут увеличиваться или уменьшаться до значительных пределов и зависят от объема мышечной нагрузки. В настоящее время регулируемые энергозатраты человека в среднем составляют примерно 2700 ккал в сутки. При малоподвижном образе жизни – 2300 ккал в сутки. Все это является веским основанием для ограничения питания и приведения его в соответствие с производимыми энергозатратами. Правильное питание должно покрывать производимые энергозатраты без превышения и избытка.

Правильный режим питания – залог хорошего самочувствия

Понятие «режим питания» включает время и число приемов пищи в течение дня, интервал и распределение суточного рациона (по энергоценности, химическому составу, продуктовому набору, массе) между ними. Правильный режим питания обеспечивает ритмичность и эффективность работы пищеварительной системы, нормальное усвоение пищи и течение обмена веществ, хорошее самочувствие. В случае болезни режим питания может изменяться в зависимости от характера заболевания.

Рекомендуется следующим образом распределять энергоценности дневного рациона.

При 4-разовом питании:

Завтрак – 25–30 % суточной энергоценности; обед – 35–40 %; первый ужин – 20–25 %; второй ужин (за 1–1,5 часа до сна) – 5–8 %. Легкий второй ужин (кефир или чай с булочкой, печеньем) более полезен, чем полдник, так как ночной перерыв между приемами пищи не должен превышать 10 часов.

При 5-разовом питании:

I вариант

Первый завтрак – 20–25 %; второй завтрак —10–15 %; обед – 30 %; первый ужин – 20–25 %; второй ужин – 8—10 %.

II вариант

Завтрак – 25 %; обед – 35 %; полдник – 8—10 %; первый ужин – 20 %; второй ужин – 8—10 %.

При 6-разовом питании включают и второй завтрак, и полдник. При жаркой погоде можно на 5—10 % увеличить энергоценность ужина за счет обеда. При дробном (до 6–7 раз в день) питании приемы пищи должны быть относительно равномерны.

Старайтесь не употреблять на ужин продукты, которые «обременяют» пищеварительные органы и вызывают ночную секрецию желудка (жареные блюда, жирные продукты, продукты с экстрактивными веществами, солью, грубой клетчаткой). Очень горячая или холодная пища также отрицательно действует на пищеварение.

Витамины – катализаторы метаболизма

В регуляции процессов метаболизма, а также для нормальной жизнедеятельности организма важно, чтобы в состав рациона питания входили витамины. Они играют роль биологических катализаторов, которые направляют и ускоряют процессы метаболизма. В организме витамины либо не синтезируются, либо синтезируются в недостаточном количестве. Они поступают или с продуктами питания, в которых содержатся, или в виде синтетических препаратов. Естественные носители витаминов наиболее полезны для организма.

Витамины подразделяются на 2 группы: водорастворимые и жирорастворимые. К жирорастворимым витаминам относятся витамины A, D, Е и К.

Витамин А оказывает влияние на рост организма, на его устойчивость по отношению к инфекциям. Он необходим для поддержания нормального зрения, состояния кожи и слизистых оболочек. В большом количестве витамин А содержится в рыбьем жире, сливках, сливочном масле, яичном желтке, печени. Также некоторые растительные продукты: морковь, помидор, шпинат, зеленый горошек, абрикос, апельсин – содержат каротин, или провитамин А, который в организме превращается в витамин А.

Витамин D способствует образованию костной ткани и стимулирует развитие организма. При недостатке его в пище нарушается нормальное усвоение организмом кальция и фосфора. Наибольшее количество витамина D содержится в рыбьем жире, яичном желтке, печени, икре.

Витамин Е (токоферол) влияет на функцию эндокринных желез, на метаболизм белков, углеводов, обеспечивает внутриклеточный обмен. Витамин Е благоприятно влияет на течение беременности и развитие плода. Больше всего этого витамина содержится в моркови, зернах кукурузы, капусте, зеленом горошке, яйцах, в сливочном и оливковом масле, мясных и рыбных продуктах.

Витамин К участвует в тканевом дыхании, способствует сохранению нормальной свертываемости крови. Этот витамин синтезируется в организме бактериями кишечника. Недостаток его может возникнуть при заболеваниях органов пищеварения или при приеме различных антибактериальных препаратов. Витамин К содержится в помидорах, крапиве, шпинате, капусте.

К водорастворимым витаминам относятся витамин С и витамины группы В.

Витамин С (аскорбиновая кислота) активно участвует в окислительно-восстановительных процессах, влияет на белковый и углеводный обмен, повышает сопротивляемость организма к различным инфекциям. Этот витамин содержится во многих овощах и фруктах. Наиболее богаты им шиповник, черная смородина, черноплодная рябина, облепиха, крыжовник, лиственные овощи, картофель, цитрусовые.

Витамины группы В включают из 15 биологически активных, растворимых в воде, самостоятельных витаминов, принимающих участие в многообразных процессах обмена веществ. Витамины этой группы необходимы для нормального течения углеводного, жирового и водного обменов. Они играют важную роль в окислительно-восстановительных и других процессах. Содержатся в гречневой и овсяной крупе, ржаном хлебе, пивных и пекарских дрожжах, молоке, зеленых листовых овощах, мясе, печени, яичном желтке.

Роль минеральных веществ в метаболизме

Для поддержания постоянства состава и функции каждой клетки организма необходимы минеральные вещества, входящие в пищевой рацион.

Минеральные вещества, являющиеся составными частями всех биологических сред, необходимы для нормального усвоения пищи, формирования скелета, мышечной и других тканей, определяющих рост и развитие тела, для нормального функционирования желез внутренней секреции, выработки гормонов, активизации некоторых ферментных систем, для построения клеток нервной ткани, правильного кроветворения, а также для участия в разнообразных процессах обмена веществ.

К основным минеральным веществам относятся кальций, калий, натрий, фосфор, магний, железо.

Кальций принимает активное участие в формировании скелета. Почти 99 % кальция, содержащегося в организме, находится в костной ткани. Он участвует в процессах свертываемости крови, проницаемости клеточных оболочек, возбудимости нервных клеток. Выводится кальций в основном через желчь, кишечник, а также через почки. Содержится во многих продуктах животного и растительного происхождения, но усваивается неодинаково (лучше всего – из молока, молочных продуктов, где он находится в соединениях с белком).

Калий и натрий играют важную роль в процессах водно-солевого обмена в организме, принимая участие в регуляции кислотнощелочного равновесия. Калий необходим для деятельности мускулатуры сердца и кишечника. Этим минеральным веществом богаты морковь, картофель, капуста, зелень петрушки, шпинат, абрикосы, бобовые, чернослив, изюм и др. Натрий является главным катионом внеклеточной жидкости. В клетках натрия содержится мало, так как они обладают механизмом выведения ионов натрия и удержания ионов калия. Весь натрий, превышающий потребности организма, быстро выводится через почки. Поскольку в процессах выделения натрий теряется, он должен постоянно поступать в организм с пищей. Суточная потребность в хлористом натрии составляет 5—10 г. Эта величина возрастает при поглощении большого количества жидкости, когда усиливается потоотделение и выделяется больше мочи. Натрий содержится в небольшом количестве в продуктах животного происхождения и добавляется в пищу в виде поваренной соли.

Фосфор активно участвует во всех основных процессах обмена веществ. Он является одним из главных компонентов костной ткани и зубов. Соединения фосфора с белком, жиром, нуклеиновыми кислотами отличаются высокой биологической активностью и являются самыми распространенными в организме компонентами. Как и кальций, фосфор принимает участие в формировании скелета. Наибольшее количество фосфора содержится в мясе, яичном желтке, рыбе, сырах, овсяной и гречневой крупах, орехах и бобовых.

Магний участвует в обмене веществ, входит в состав многих ферментных систем организма, наряду с кальцием и фосфором участвует в формировании скелета, стимулирует функцию кишечника и повышает желчевыделение. Хорошо известна роль магния в передаче нервного возбуждения. В основном магний содержится в злаковых: пшенице, ржи, грече, просе, овсе.

Железо активно участвует во многих жизненно важных процессах обмена, является составной частью гемоглобина, играет роль катализатора в окислительно-восстановительных процессах. Важно, чтобы железо поступало с продуктами питания, так как запасы его в организме очень небольшие. В наибольших количествах железо содержится в мясе, некоторых субпродуктах, рыбе, рыбных продуктах, яичном желтке, бобовых, овсяной, гречневой, перловой крупах, фруктах.

Для правильной жизнедеятельности организма необходимы и другие играющие важную роль минеральные вещества – так называемые микроэлементы: селен, цинк, медь, йод, кобальт, фтор, марганец и др. У каждого микроэлемента, присутствующего в организме, своя функция, связанная с тем, что он стимулирует действие того или иного фермента или как-либо иначе на него влияет.

Цинк необходим для поддержания здоровья, обмена веществ, участвует в транспорте диоксида углерода, а также в формировании интеллекта и т. д. Самая высокая концентрация цинка наблюдается в предстательной железе и сперме. Поджелудочной железе он необходим для производства инсулина, так как недостаток последнего приводит к сахарному диабету. Цинк ускоряет заживление ран и тормозит размножение бактерий. В последнее время этот металл применяют для лечения ревматизма. Необходимо ежедневно получать около 15 мг цинка. Он содержится в нежирном мясе, печени, молоке, яйцах, картофеле, моркови, зерновых.

Селен успешно защищает организм от канцерогенных загрязнителей окружающей среды (ртуть, олово, мышьяк). Он понижает давление крови и смягчает хронические воспаления суставов. В природе селен встречается также редко, как золото. Организм получает его главным образом из зерновых продуктов и морской рыбы. Как правило, нехватка селена ощущается из-за нерационального питания.

Молибден и медь также являются необходимыми компонентами различных ферментов. Медь поддерживает эластичность кровеносных сосудов, магний укрепляет нервную систему и помогает избежать депрессий.

Иод необходим для синтеза гормона щитовидной железы, которая вырабатывает 2 гормона, необходимых организму для нормального метаболизма. Синтез этих гормонов возможен только при достаточном количестве йода, но организм не в состоянии сам его вырабатывать, а получает лишь с различными пищевыми продуктами. Щитовидная железа выделяет его из крови, действуя словно фильтр. Если в пище недостаточно йода, щитовидная железа со временем увеличивается – и возникает зоб. Таким образом, щитовидная железа может производить недостаточное количество гормонов, в результате чего происходит нарушение обмена веществ. Порция морской рыбы покрывает потребность в йоде на целую неделю.

Участие воды в обмене веществ

Вода, входящая в состав каждой клетки организма и внеклеточного вещества, составляет 65–70 % массы тела, поэтому ее недостаток переносится гораздо тяжелее недостатка питания. Абсолютно все химические и обменные процессы организма протекают только в присутствии воды.

В воде растворяются питательные вещества и продукты обмена, она поддерживает осмотическое давление, кислотно-щелочное и термическое равновесие. С питьевой водой в организм поступают необходимые для его нормальной жизнедеятельности минеральные вещества. Потребность в воде зависит от количества теряемой жидкости.

Вода помогает улучшить метаболические процессы, притупляет чувство голода и сокращает запас жировой клетчатки. При желании похудеть следует добавить к суточной норме потребления воды еще по одному стакану на каждые 10 кг лишнего веса.

Помогает вода и при целлюлите. Пораженная этим недугом ткань страдает от жажды, нуждаясь в выводе шлаков. Поэтому необходимо пить не менее 2 л воды в день. Делать это надо маленькими глотками в промежутках между едой – в этом случае шлаки быстрее выводятся из организма.