Особливості обміну речовин та енергії у дітей та підлітків

Размещено на http://www.allbest.ru/

Особливості обміну речовин та енергії у дітей та підлітків

Вступ

У нашому організмі безперервно відбувається обмін речовин - сукупність процесів хімічних перетворень речовин і енергії в живих організмах і обмін речовинами і енергією між організмами і навколишнім середовищем. Сутністю його є діалектична єдність процесів безперервного надходження в організм ззовні різних органічних і неорганічних сполук, їх засвоєння, зміни і виведення в навколишнє середовище утворених продуктів розпаду.

У різних органах обмін речовин йде з різною інтенсивністю. Так, до кінця місяця в печінці не залишається жодного атома з тих, з яких вона складалася на початку, всі вони замінюються на нові. Ці процеси йдуть в кожній клітині, в клітину надходять живильні речовини, кисень, вода, мінеральні солі, вітаміни. Частина цих речовин йде на ріст і розвиток, а частина використовується для отримання енергії, для роботи м'язів, підтримання температури тіла, створення нових речовин, проведення нервових сигналів.

Білки, жири і вуглеводи, які ми отримуємо з рослинною і тваринною їжею, не можуть бути засвоєні в тому вигляді, в якому вони до нас надійшли. Якщо в кров людини потраплять чужорідні білкові або інші великі молекули, вони або знищать організм, або будуть знищені його імунною системою. Ось чому в органах травлення харчові білки, жири й складні вуглеводи розпадаються на складові частини, з яких можуть бути створені інші білки, жири і вуглеводи, властиві даному організму і ніякому іншому.

Життєдіяльність клітин здійснюється за рахунок енергії розпаду і окислення органічних речовин. Для цього клітинам необхідний кисень. Кров доставляє його з органів дихання, вона ж відносить продукти розпаду.

Перетравлення їжі та доставка живильних речовин і кисню до клітин-це підготовча, а видалення продуктів розпаду-заключна стадія обміну. Основні ж його стадії відбуваються в клітинах.

Обмін речовин складається з двох, взаємно протилежних процесів: пластичного обміну та енергетичного.

Грецьке слово «пластине» означає ліплення з глини та інших матеріалів. Цей образ був обраний біологами, тому що він досить точно відображає суть справи.

Живильні речовини, що надходять до клітини можна порівняти з цеглинками, з яких «ліпляться» молекули білків, жирів і вуглеводів, властиві певним клітинам людського тіла. Вони йдуть на будівництво втрачених частин клітин, на створення нових клітин і міжклітинної речовини. За рахунок пластичного обміну відбуваються ріст, ділення і розвиток кожної клітини і всього організму в цілому.

Енергетичний обмін - це ферментативне розщеплення великих молекул, що супроводжується звільненням енергії, укладеної в хімічних зв'язках великих молекул органічних речовин. Органічні речовини створюють рослини, використовуючи енергію сонячного світла. З води і вуглекислого газу вони отримують глюкозу і виділяють кисень. Потрапивши в клітини людського тіла, глюкоза розпадається на воду та вуглекислий газ, а звільнена енергія використовується для життєдіяльності клітини: створення нових речовин, скорочення м'язів, проведення нервового збудження. Чим більше людина витрачає енергії, тим більше розпадається органічних речовин в її організмі. Ось чому ми дихаємо більш інтенсивно, коли працюємо, ось чому наш організм потребує більшої кількості їжі, щоб компенсувати свої енергетичні витрати і втрату органічних речовин, які зазнали біологічному окисленню.

Їжа повинна заповнювати витрати енергії. Це неодмінна умова збереження здоров'я і працездатності людини.

Розрізняють основний і загальний обмін. Під основним обміном розуміють інтенсивність обміну у спокійно лежачої, але не сплячої людини вранці до сніданку. Загальний обмін, крім основного обміну, включає енерговитрати на всі інші види діяльності, наприклад на м'язову роботу.

На що ж йде енергія, споживана при основному обміні? 26% витрачається на печінку і стільки ж припадає на роботу розслаблених м'язів, 18% - на частку мозку, 9 і 7% - відповідно на серце і нирки, 14% - на частку всіх інших органів.

Основний обмін у підлітків більше, ніж у дорослих. Так, якщо в день доросла людина витрачає 100,56 кДж на 1 кг маси тіла, то підліток - 142,6 кДж. В середньому загальний обмін підлітка складає 209,5-272,35 кДж на 1 кг маси тіла на добу.

В процесі розумової чи фізичної праці організм людини витрачає енергію.

1. Обмін речовин та енергії у дітей

Внаслідок інтенсивного росту і розвитку дитина на першому році життя потребує підвищеного засвоєння окремих харчових інгредієнтів. Основною особливістю організму, що росте, є напруженість процесів обміну речовин.

Посилений ріст дитини вимагає великих кількостей кальцію, фосфору, магнію. Залізо не тільки тісно пов'язане з утворенням гемоглобіну, а й є каталізатором окисних процесів в організмі.

Велику роль відіграють інші мікроелементи (мідь, кобальт, цинк, бром, йод, фтор тощо).

Основний обмін визначається інтенсивністю клітинного обміну, залежить від стану ендокринної і вегетативної нервової систем. Головною особливістю організму, що росте, є витрачання частини енергії на ріст і відкладення речовин. Добовий основний обмін у новонароджених низький, він поступово підвищується і досягає максимальної величини до 1,5 року. На їх поверхні тіла він становить 2150 кДж (512 ккал) в перші дні життя; 5040 кДж t (1200 ккал) - до кінця 1-го року; 4032 кДж (960 ккал) - до 14 років. Підвищення основного обміну спостерігається в пубертатному і періоді. Показник його пов'язаний із вмістом жирової тканини і в організмі. На величину основного обміну впливають приймання їжі, рухливість і поведінка дитини. Ріст і відкладання речовин у внутрішньоутробному періоді супроводжуються великими енергетичними затратами.

Білковий обмін, як правило, ототожнюють з обміном азоту. Білки є пластичним матеріалом для росту і розвитку тканин, органів і систем. На відміну від дорослих, дитині властивий позитивний азотистий баланс. У перші дні життя дитина перебуває в умовах пониженого надходження білка. З 5-го дня життя катаболічні процеси змінюються анаболічними, збільшується маса тіла. Білок грудного молока засвоюється майже повністю, коров'ячого - значно менше. Організм, який росте, потребує повноцінного білка, що містить незамінні амінокислоти. Дітям у першому півріччі життя необхідно 2,5-3 г., у другому півріччі - 3,0-3,5 г, у 15 років - 1,5-2 г. білка на 1 кг маси тіла. Дефіцит білка веде до затримання росту., імунної недостатності. Для оптимального засвоєння білка потрібні вуглеводи, жири, насамперед поліненасичені жирні кислоти. Співвідношення між білками, жирами, вуглеводами на першому році життя повинно становити 1:3:6.

Продуктами білкового обміну є сечовина, сечова кислота, креатин, креатинін, амінокислоти, які виділяються з сечею. В білковому обміні беруть участь вітаміни групи В (тіамін, рибофлавін, нікотинова кислота, біотин) та ін. Білковий обмін регулюється центральною нервовою та ендокринною системами.

Вуглеводний обмін забезпечує головні енергетичні потреби організму. Вуглеводи є матеріалом, який використовується організмом для продукування тепла і роботи. Посилений ріст дитини в перші 2 роки життя супроводжується збільшеним гліколізом, підвищенням вмісту молочної кислоти в крові. Рівень глюкози у новонароджених і дітей грудного віку нижчий, ніж у дорослих (3,5-4,5 ммоль/л). Вуглеводний обмін у дітей дуже лабільний, регулюється нервовою та ендокринною системами. Дитині першого року життя необхідно 12-15 г. вуглеводів на 1 кг маси тіла. Вуглеводи є обов'язковою складовою частиною всіх клітин і тканин, вони сприяють нормальному окисленню жирів і синтезу білків. З грудним молоком дитина одержує лактозу, з додатковим підгодовуванням - сахарозу, полісахариди. Надлишок вуглеводів веде до мучного розладу живлення і значного зниження імунітету.

Жировий обмін тісно пов'язаний з вуглеводним. Жири е основним джерелом енергії, носіями жиророзчинних вітамінів. Вони відкладаються у вигляді жирових запасів у підшкірній основі, брижі. Жир тіла новонародженої дитини багатий на високомолекулярні жирні кислоти - пальмітинову, стеаринову. Інтенсивне розщеплення тригліцеридів (нейтрального жиру) веде до утворення вільних жирних кислот, які використовуються як основне джерело енергії. Жири покривають близько 50% усієї енергетичної потреби дитини. Біологічна цінність їх визначається вмістом незамінних полі-ненасичених жирних кислот, лінолевої, ліноленової й арахідонової, які сприяють економному витрачанню білка, беруть участь у багатьох обмінних процесах в організмі. Дитині 1-го року життя потрібно жиру 6,5-6 г./кг маси, в 6-10 років - 2-3 г./кг, старшим за 10 років - 1-3 г./кг маси. Жири грудного молока засвоюються на 98%, коров'ячого - на 85%. Невикористані жири виділяються з випорожненнями. З другого півріччя життя близько 10-15% жирів повинні бути рослинного походження. Нестача вуглеводів у харчуванні може призвести до кетозу через гальмування окислення кетонових тіл, сповільнене перетворення їх у вищі жирні кислоти.

Вітаміни поряд з білками, жирами, вуглеводами і солями відіграють важливу роль у рості і розвитку дитини, виконуючи функцію регулятора життєвих процесів, їх поділяють на жиророзчинні (ретинол, холекальциферол, вікасол, токоферол) і водорозчинні (аскорбінова і нікотинова кислоти, піридоксин, рибофлавін, цитрин, ціанокобаламін та ін.).

Ретинол (вітамін А) підтримує живлення шкіри і слизових оболонок, захисні сили організму, стимулює ріст і збільшення маси тіла, регулює зорову адаптацію, бере участь в обміні речовин. Здебільшого він надходить в організм з їжею у вигляді провітаміну А - каротину.

Кальциферол (вітамін D) регулює фосфорно-кальцієвий обмін в організмі, сприяє росту скелета.

Вікасол (синтетичний аналог вітаміну К) збільшує вміст протромбіну, бере участь у процесі зсідання крові.

Токоферол (вітамін Е) бере участь у жировому обміні, підтриманні м'язового тонусу і функцій нервової системи. Він необхідний для нормального розвитку ембріона.

Комплекс вітамінів В включає близько 20 окремих компонентів. Найбільш вивчені вітаміни Вх, В2, РР, Вх, В1а.

Тіамін (вітамін Вх) бере участь у вуглеводному обміні, забезпечує нормальну функцію травного каналу, центральної та периферичної нервової системи.

Ціанокобаламін (вітамін В12) виявляє антитоксичну дію, стимулює вуглеводний і жировий обмін, пластичні процеси в організмі.

Рибофлавін (вітамін В2) бере активну участь у клітинному диханні, у функції шкіри і слизових оболонок, у нервово-регуляторних процесах.

Піридоксин (вітамін В6) бере участь у регуляції амінокислотного обміну, запобігає жировій інфільтрації печінки.

Ніацин (нікотинова кислота, вітамін РР) відіграє роль каталізатора окисно-відновних процесів в організмі, регулятора обміну мозкової тканини, впливає на тонус судин, секрецію шлункового соку, зсідання крові і гемопоез. При дефіциті вітаміну РР розвивається пелагра, що проявляється дерматитом, діареєю, деменцією.

Аскорбінова кислота (вітамін С) регулює окисно-відновні процеси, стимулює синтез антитіл, інтерферону, ферментів, гормонів, кровотворення, має десенсибілізуючі властивості. Авітаміноз С е причиною розвитку скорбуту (цинги).

Цитрин (рутин, вітамін Р) зменшує проникність і ламкість капілярів, сприяє засвоєнню вітаміну С в організмі.

Вітаміни повинні надходити до організму дитини з їжею залежно від її потреби.

Недосконалість нейроендокринної регуляції, інтенсивний ріст і розвиток дитини зумовлюють лабільність обміну речовин у ранньому дитячому віці, при захворюваннях легко виникають його розлади.

2. Обмін речовин та енергії у підлітків

організм клітина обмін речовина

Обмін речовин у підлітків вище, ніж у дорослих. У процесі росту відзначаються періодичні коливання, прискорення і уповільнення зростання, у зв'язку з якими обмін речовин підвищується і знижується, а також якісно змінюється.

Діти для забезпечення зростання потребують білковому оптимумі, а не мінімумі. Потреба підлітків у білках на 1 кг ваги на добу в середньому 75-80 м.

Жири використовуються організмом підлітка як джерело енергії і як пластичний матеріал. Вони мають найважливіше захисне значення, так як необхідні для утворення антитіл, забезпечуючи вроджений і набутий імунітет і входять до складу вітамінів. Крім того, жири захищають травний канал підлітка від пошкодження його грубою їжею.

Жир і жироподібні речовини - ліпіди (фосфоліпіди і стероїди) мають бути обов'язковою складовою частиною їжі дитини. Школярі повинні отримувати 2,25 г. жирів на 1 кг ваги, що дорівнює 25-30% калорій на добу.

Вуглеводи прекрасно засвоюються організмом дітей (на 98-99%). Натщесерце у дітей від 12 до 14 років міститься в крові 0,09-0,12% цукру, тобто кількість, рівне його змістом у дорослих. Прийом вуглеводів з їжею може викликати у дітей збільшення цукру в крові в 2 рази. Але, на відміну від дорослих, організм дитини витривалішими до вуглеводів.

Гліколіз (безкисневе розщеплення цукру) є характерним для зростаючих тканин. Він відбувається у дітей значно інтенсивніше, ніж у дорослих.

У підлітків 50-60% всіх калорій, звільняється при розщепленні вуглеводів, а кількість споживаних вуглеводів коливається від 8-9 до 12-15 г. на 1 кг ваги на добу.

Крім білків, жирів і вуглеводів, підліткам необхідні також і мікроелементи, фізіологічне значення яких дуже велике. Вони необхідні для синтезу гормонів, ферментів, здійснення найважливіших функцій організму-обміну речовин, кровотворення, дихання та ін. З їжею в організм вводиться близько 15 хімічних елементів, частина яких надходить в мізерно малих кількостях. У добу підліткові потрібно до 10 г. кухонної солі, 1 г калію, 0,3 г магнію, 1,5 г фосфору, 0,8 г кальцію, 0,012 г. заліза, 0.001 мг міді, 0,0003 г. марганцю і 0,00003 г. йоду. Загальна кількість мінеральних речовин становить близько 4,5% ваги тіла.

Обов'язково з їжею в організм підлітків повинні надходити вітаміни.

Добова потреба підлітків у вітамінах, мг%

Основний і загальний обмін речовин і енергії.

Основним обміном називається найменший рівень обміну речовин, необхідний для підтримки життя, при повній відсутності м'язової і розумової роботи, не менше ніж через 12-14 годин після прийому їжі, при нормальній температурі тіла і температурі середовища близько 20-22 градусів Цельсія. Обмін речовин визначається в кілокалоріях або кілоджоулях. При споживанні 1 кубічного дециметра кисню вивільняється близько 5 ккал або 21 кДж.

Споживання кисню при основному обміні з віком збільшується. У хлопчиків від 8 до 13 років споживання кисню збільшується незначно, а в 14-15 років і 16-18 років воно різко зростає. У дівчаток значне збільшення споживання кисню відбувається до 14-15 років, а потім воно зменшується. Збільшення споживання кисню на 1 кг ваги у дітей обох статей знижується, тому що з віком вага тіла наростає швидше, ніж збільшення споживання кисню, особливо у старшому віці.

З 12-13 років до статевого дозрівання основний обмін вище у дівчаток, а потім, після статевого дозрівання, знову вище у хлопчиків. У періоді статевого дозрівання основний обмін збільшується і у хлопчиків (з 14-16 років) і у дівчаток (з 12-14 років) на 10-20%.

Обмін речовин в звичайних умовах існування і діяльності організму називається загальним обміном. Загальний або робочий, обмін протягом дня набагато вище основного обміну. Велика частина підвищення витрати енергії є результатом м'язової роботи, менша-травлення.

Під час м'язової роботи в середньому 20% хімічної енергії переходить у кінетичну енергію, а 80% - в теплову. Відношення енергії. витраченої на м'язову роботу, до всієї енергії, виробленої під час роботи, називається коефіцієнтом корисної дії. Цей коефіцієнт коливається від 16 до 25%. При тренуванні коефіцієнт корисної дії збільшується до 25-30% і навіть до 35%.

Витрата енергії при спокійному лежанні без сну дорівнює на 1 кг ваги 1,1 ккал в годину, при спокійному сидінні-1,4, при читанні вголос -1,5, стоянні без напруги - 1,5, співі-1, 75. Під час різних фізичних вправ витрата енергії в людини значно збільшується. Ці зміни витрати енергії мають значення для харчового режиму підлітків.

Норми та режим харчування підлітків.

Раціональне харчування має виняткове значення для нормального фізичного та розумового розвитку дітей. Воно повинно відповідати потребам організму в різному віці і не тільки покривати витрати на підтримку життєдіяльності, але й забезпечувати надлишок повноцінних білків, жирів, вуглеводів, мінеральних солей, води і вітамінів в достатній кількості для росту і розвитку.

В харчовому раціоні дітей різних віків повинне дотримуватися певне співвідношення білків, жирів і вуглеводів. Так, підлітки повинні отримувати 30% тваринного білка і 70% - рослинного. А в середньому, із загальної кількості калорій на добу: за рахунок білка - 13-15%, жиру - 30-32%, вуглеводів 53-55%. Співвідношення білків, жирів і вуглеводів - 1:1,1:6.

Фізіологічні норми потреби в білках, жирах, вуглеводах для підлітків (на добу в г)

Їжа дітей повинна містити достатню кількість клітковини, щоб забезпечити рухову роботу травного каналу.

Велике значення для нормального росту і розвитку організму має правильний режим харчування. У школярів при харчуванні 4 рази на день із зразкового добового раціону повинно припадати на ранковий сніданок-25-30%, на обід-45-50%, на полуденок 10-15% і на вечерю-15-20%. Калорійність 4-х разового харчування повинна бути не менше 2 500-3 000 ккал, або 10 450-12 540 кДж енергії.

Висновок

Обмін речовин і енергії - сукупність процесів перетворення речовин і енергії, що відбуваються в живих організмах, і обмін речовинами та енергією між організмом і навколишнім середовищем.

Обмін речовин і енергії є основою життєдіяльності організмів і належить до числа найважливіших специфічних ознак живої матерії, що відрізняють живе від неживого. В обміні речовин, або метаболізмі, забезпеченому найскладнішої регулюванням на різних рівнях, бере участь безліч ферментних систем. У процесі обміну надійшли в організм речовини перетворюються на власні речовини тканин і в кінцеві продукти, що виводяться з організму. За цих перетвореннях звільняється і поглинається енергія.

Основні етапи обміну речовин у дітей з моменту народження до формування дорослого організму має ряд своїх особливостей. При цьому міняються кількісні характеристики, відбувається якісна перебудова обмінних процесів. У дітей, на відміну від дорослих, значна частина енергії витрачається на ріст і пластичні процеси, які найбільш великі у новонароджених і дітей раннього віку.

Енергетичні та окисні процеси в дитячому організмі йдуть більш напружено, про що свідчать показники основного обміну, величина якого залежить від віку і конституції людини, інтенсивності росту та інших факторів. У дітей у всі вікові періоди основний обмін вище, ніж у дорослих. Значна кількість енергії витрачається на процеси асиміляції і росту. У дітей також відзначається недосконалість регулювання, що визначає нестабільність, і легко наступає порушення обміну речовин. Поряд із зазначеними особливостями в дитячому віці відзначається своєрідність кожного з основних видів обміну - білкового, вуглеводного, жирового. Тому правильна організація харчування передбачає надходження в організм дитини необхідних харчових речовин в достатній кількості і правильному співвідношенні, що відповідає фізіологічним потребам зростаючого дитячого організму.

Використана література

1. Величковський Б.Т. Здоров'я та навколишнє середовище. М.: НПЦ «Екологія і освіта», 1993 р.

2. Гальперін С.І. Фізіологічні особливості дітей. М.: Просвіта, 1990 р.

3. Маркосян А.А. Питання вікової фізіології. М.: Просвіта, 1990 р.

4. Хрипкова А.Г. Вікова фізіологія і шкільна гігієна. М.: Просвіта, 1990 р.

Размещено на Allbest.ru