Неплохо, наверное, иметь некоторое представстенение о строении нашей пищеварительной системы и о том, что же происходит с едой «внутри»
Неплохо, наверное, иметь некоторое представстенение о строении нашей пищеварительной системы и о том, что же происходит с едой «внутри».
Человек, умеющий вкусно готовить, но не знающий, какая судьба ожидает его блюда после того, как они съедены, уподобляется автолюбителю, который выучил правила движения и научился «крутить баранку», но ничего не знает об устройстве автомобиля.
Отправляться в длительное путешествие с такими знаниями рискованно, даже если машина вполне надежна. В пути бывают всякие неожиданности.
Рассмотрим самое общее устройство «пищеварительной машины».
Процес пищеварения в организме человека
Итак, взглянем на схему.
Мы откусили кусочек чего-нибудь съестного.
ЗУБЫ
Откусили зубами (1) и ими же продолжаем пережевывать. Даже чисто физическое измельчение играет огромную роль – пища должна поступать в желудок в виде кашицы, кусками она переваривается в десятки и даже сотни раз хуже. Впрочем, сомневающиеся в роли зубов могут попробовать что-либо съесть, не откусывая и не перемалывая ими пищу.
ЯЗЫК И СЛЮНА
При жевании происходит также пропитывание слюной, выделяемой тремя парами больших слюнных желез (3) и множеством мелких. В сутки в норме вырабатывается от 0,5 до 2 литров слюны. Ее ферменты в основном расщепляют крахмал!
При должном пережевывании образуется однородная жидкая масса, требующая минимальных затрат для дальнейшего переваривания.
Помимо химического воздействия на пищу, слюна обладает бактерицидным свойством. Даже в промежутках между едой она всегда смачивает полость рта, предохраняет слизистую оболочку от пересыхания и способствует ее обеззараживанию.
Не случайно при мелких царапинах, порезах первое естественное движение - облизать ранку. Конечно, слюна как дезинфектор по надежности уступает перекиси или йоду, но зато всегда под рукой (то есть во рту).
Наконец, наш язык (2) безошибочно определяет, вкусно или невкусно, сладко или горько, солено или кисло.
Эти сигналы служат указанием, сколько и каких соков нужно для переваривания.
ПИЩЕВОД
Пережеванная пища через глотку попадает в пищевод (4). Глотание – довольно сложный процесс, в нем участвуют многие мышцы, и в известной мере оно происходит рефлекторно.
Пищевод представляет собой четырехслойную трубку длиной 22-30 см. В спокойном состоянии пищевод имеет просвет в виде щели, но съеденное и выпитое отнюдь не проваливается вниз, а продвигается за счет волнообразных сокращений его стенок. Все это время активно продолжается слюнное пищеварение.
ЖЕЛУДОК
Остальные пищеварительные органы располагаются в животе. Они отделены от грудной клетки диафрагмой (5) – главной дыхательной мышцей. Через специальное отверстие в диафрагме пищевод попадает в брюшную полость и переходит в желудок (6).
Этот полый орган формой напоминает реторту. На его внутренней слизистой поверхности находится несколько складок. Объем совершенно пустого желудка около 50 мл. При еде он растягивается и может вмещать весьма немало - до 3-4 л.
Итак, проглоченная пища в желудке. Дальнейшие превращения определяются прежде всего ее составом и количеством. Глюкоза, спирт, соли и избыток воды могут сразу всасываться – в зависимости от концентрации и сочетания с другими продуктами. Основная же масса съеденного подвергается действию желудочного сока. Этот сок содержит соляную кислоту, ряд ферментов и слизь. Его выделяют специальные желёзки в слизистой желудка, которых насчитывают около 35 млн.
Причем состав сока каждый раз меняется: на каждую пищу свой сок. Интересно, что желудок как бы заранее знает, какая работа ему предстоит, и выделяет нужный сок порой задолго до еды – при одном виде или запахе пищи. Это доказал еще академик И. П. Павлов в своих знаменитых опытах с собаками. А у человека сок выделяется даже при отчетливой мысли о еде.
Фрукты, простокваша и другая легкая пища требуют совсем немного сока невысокой кислотности и с малым количеством ферментов. Мясо же, особенно с острыми приправами, вызывает обильное выделение весьма крепкого сока. Относительно слабый, но чрезвычайно богатый ферментами сок вырабатывается на хлеб.
Всего за день выделяется в среднем 2-2,5 л желудочного сока. Пустой желудок периодически сокращается. Это знакомо всем по ощущениям «голодных спазмов». Съеденное же на какое-то время приостанавливает моторику. Это важный факт. Ведь каждая порция пищи обволакивает внутреннюю поверхность желудка и располагается в виде конуса, вложенного в предыдущий. Желудочный сок действует в основном на поверхностные слои, контактирующие со слизистой оболочной. Внутри же еще долгое время работают ферменты слюны.
Ферменты – это вещества белковой природы, обеспечивающие протекание какой-либо реакции. Главный фермент желудочного сока – пепсин, отвечающий за расщепление белков.
ДВЕНАДЦАТИПЕРСТНАЯ КИШКА
По мере переваривания порции пищи, расположенные у стенок желудка, продвигаются к выходу из него – к привратнику.
Благодаря возобновившейся к этому времени моторной функции желудка, то есть его периодическим сокращениям, пища основательно перемешивается.
В результате в двенадцатиперстную кишку (11) поступает уже почти однородная полупереваренная кашица. Привратник желудка «охраняет» вход в двенадцатиперстную кишку. Это мышечный клапан, пропускающий пищевые массы только в одном направлении.
Двенадцатиперстная кишка относится к тонкой кишке. Вообще-то весь пищеварительный тракт, начиная с глотки и вплоть до заднего прохода, представляет собой одну трубку с разнообразными утолщениями (даже таким крупным, как желудок), множеством изгибов, петель, несколькими сфинктерами (клапанами). Но отдельные части этой трубки выделяются и анатомически, и по выполняемым в пищеварении функциям. Так, тонкую кишку считают состоящей из двенадцатиперстной кишки (11), тощей кишки (12) и подвздошной кишки (13).
Двенадцатиперстная кишка самая толстая, но длина ее всего 25-30 см. Ее внутренняя поверхность покрыта множеством ворсинок, а в подслизистом слое находятся небольшие железки. Их секрет способствует дальнейшему расщеплению белков и углеводов.
В полость двенадцатиперстной кишки открываются общий желчный проток и главный проток поджелудочной железы.
ПЕЧЕНЬ
По желчному протоку поставляется желчь, вырабатываемая самой крупной в организме железой – печенью (7). За день печень производит до 1 л желчи – довольно внушительное количество. Желчь состоит из воды, жирных кислот, холестерина и неорганических веществ.
Желчеотделение начинается уже через 5-10 минут после начала еды и заканчивается, когда последняя порция пищи покидает желудок.
Желчь полностью прекращает действие желудочного сока, благодаря чему желудочное пищеварение сменяется на кишечное.
Она также эмульгирует жиры – образует с ними эмульсию, многократно повышая поверхность соприкосновения жировых частиц с воздействующими на них ферментами.
ЖЕЛЧНЫЙ ПУЗЫРЬ
В ее же задачу входит улучшить всасывание продуктов расщепления жиров и других питательных веществ – аминокислот, витаминов, способствовать продвижению пищевых масс и предупредить их гниение. Запасы желчи хранятся в желчном пузыре (8).
Наиболее активно сокращается его нижняя, примыкающая к привратнику часть. Его емкость около 40 мл, однако желчь в нем находится в концентрированном виде, сгущаясь в 3-5 раз по сравнению с печеночной желчью.
При необходимости она поступает через пузырный проток, который соединяется с печеночным протоком. Образуемый общий желчный проток (9) и доставляет желчь в двенадцатиперстную кишку.
ПОДЖЕЛУДОЧНАЯ ЖЕЛЕЗА
Сюда же выходит проток поджелудочной железы (10). Это вторая по величине железа у человека. Ее длина достигает 15-22 см, вес - 60-100 граммов.
Строго говоря, поджелудочная железа состоит из двух желез – экзокринной, вырабатывающей в день до 500-700 мл панкреатического сока, и эндокринной, производящей гормоны .
Разница между этими двумя видами желез заключается в том, что секрет экзокринных желез (желез внешней секреции) выделяется во внешнюю среду, в данном случае в полость двенадцатиперстной кишки, а производимые эндокринными (то есть внутренней секреции) железами вещества, называемые гормонами, попадают в кровь или в лимфу.
Панкреатический сок содержит целый комплекс ферментов, расщепляющих все пищевые соединения – и белки, и жиры, и углеводы. Этот сок выделяется при каждом «голодном» спазме желудка, непрерывное же его поступление начинается через несколько минут после начала еды. Состав сока меняется в зависимости от характера пищи.
Гормоны поджелудочной железы - инсулин, глюкагон и др. регулируют углеводный и жировой обмен. Инсулин, например, приостанавливает распад гликогена (животного крахмала) в печени и переводит клетки тела на питание преимущественно глюкозой. Уровень сахара в крови при этом снижается.
Но вернемся к превращениям пищи. В двенадцатиперстной кишке она смешивается с желчью и панкреатическим соком.
Желчь приостанавливает действие желудочных ферментов и обеспечивает должную работу сока поджелудочной железы. Белки, жиры и углеводы подвергаются дальнейшему расщеплению. Лишняя вода, минеральные соли, витамины и полностью переваренные вещества всасываются через кишечные стенки.
КИШЕЧНИК
Резко изгибаясь, двенадцатиперстная кишка переходит в тощую (12), длиной 2-2,5 м. Последняя в свою очередь соединяется с подвздошной кишкой (13), длина которой 2,5-3,5 м. Общая протяженность тонкой кишки составляет, таким образом, 5-6 м. Ее всасывающая способность многократно увеличивается благодаря наличию поперечных складок, число которых достигает 600-650. Кроме того, внутреннюю поверхность кишки выстилают многочисленные ворсинки. Их согласованные движения обеспечивают продвижение пищевых масс, через них же поглощаются питательные вещества.
Раньше считалось, что кишечное всасывание процесс чисто механический. То есть предполагалось, что питательные вещества расщепляются до элементарных «кирпичиков» в полости кишки, а затем эти «кирпичики» проникают в кровь через кишечную стенку.
Но оказалось, что в кишке пищевые соединения «разбираются» не до конца, а окончательное расщепление происходит только вблизи стенок кишечных клеток . Этот процесс был назван мембранным, или пристеночным
В чем оно заключается? Питательные компоненты, уже изрядно измельченные в кишке под действием панкреатического сока и желчи, проникают между ворсинками кишечных клеток. Причем ворсинки образуют столь плотную кайму, что для крупных молекул, а тем более бактерий, поверхность кишки недоступна.
В эту стерильную зону кишечные клетки выделяют многочисленные ферменты, и осколки питательных веществ разделяются на элементарные составляющие – аминокислоты, жирные кислоты, моносахариды, которые и всасываются. И расщепление, и всасывание происходят в очень ограниченном пространстве и часто объединены в один сложный взаимосвязанный процесс.
Так или иначе на протяжении пяти метров тонкой кишки пища полностью переваривается и полученные вещества попадают в кровь.
Но они поступают не в общий кровоток. Если бы это произошло, человек мог бы умереть после первой же еды.
Вся кровь от желудка и от кишечника (тонкого и толстого) собирается в воротную вену и направляется в печень . Ведь пища дает не только полезные соединения, при ее расщеплении образуется множество побочных продуктов.
Сюда же надо добавить токсины , выделяемые кишечной микрофлорой, и многие лекарственные вещества и яды, присутствующие в продуктах (особенно при современной экологии). Да и чисто питательные компоненты не должны сразу попадать в общее кровяное русло, в противном случае их концентрация превысила бы все допустимые пределы.
Положение спасает печень. Ее не зря называют главной химической лабораторией тела. Здесь происходит обеззараживание вредных соединений и регуляция белкового, жирового и углеводного обмена. Все эти вещества могут синтезироваться и расщепляться в печени - по потребности, обеспечивая постоянство нашей внутренней среды.
Об интенсивности ее работы можно судить по тому факту, что при собственном весе 1,5 кг печень расходует примерно седьмую часть всей производимой организмом энергии. За минуту через печень проходит около полутора литров крови, причем в ее сосудах может находиться до 20 % общего количества крови у человека. Но проследим до конца путь пищи.
Из подвздошной кишки через специальный клапан, препятствующий обратному затеканию, непереваренные остатки попадают в толстую кишку . Обитая длина ее от 1,5 до 2 метров. Анатомически она подразделяется на слепую кишку (15) с червеобразным отростком (аппендиксом) (16), восходящую ободочную кишку (14), поперечную ободочную (17), нисходящую ободочную (18), сигмовидную кишку (19) и прямую (20).
В толстой кишке завершается всасывание воды и формируется кал. Для этого кишечными клетками выделяется специальная слизь. В толстой кишке находят прибежище мириады микроорганизмов. Выделяемый кал примерно на треть состоит из бактерий. Нельзя сказать, что это плохо.
Ведь в норме устанавливается своеобразный симбиоз хозяина и его «квартирантов».
Микрофлора питается отходами, а поставляет витамины, некоторые ферменты, аминокислоты и другие нужные вещества. Кроме того, постоянное наличие микробов поддерживает работоспособность иммунной системы, не позволяя ей «дремать». Да и сами «постоянные обитатели» не допускают внедрение чужаков, нередко болезнетворных.
Но такая картина в радужных тонах бывает лишь при правильном питании. Неестественные, рафинированные продукты, избыток пищи и неправильные сочетания изменяют состав микрофлоры. Начинают преобладать гнилостные бактерии, и вместо витаминов человек получает яды. Сильно бьют по микрофлоре и всевозможные лекарства, особенно антибиотики.
Но так или иначе фекальные массы продвигаются благодаря волнообразным движениям ободочной кишки - перистальтике и достигают прямой кишки. На ее выходе для подстраховки расположены целых два сфинктера - внутренний и наружный, которые замыкают задний проход, открываясь лишь при дефекации.
При смешанном питании из тонкой кишки в толстую за сутки в среднем переходит около 4 кг пищевых масс, кала же вырабатывается лишь 150-250 г.
Но у вегетарианцев кала образуется значительно больше, ведь в их пище очень много балластных веществ. Зато и кишечник работает идеально, микрофлора устанавливается самая дружественная, а ядовитые продукты значительной частью даже не достигают печени, поглощаясь клетчаткой, пектинами и другими волокнами.
На этом мы закончим наш экскурс по пищеварительной системе. Но надо отметить, что ее роль отнюдь не сводится только к перевариванию. В нашем теле все взаимосвязано и взаимозависимо как на физическом, так и на энергетическом планах.
Совсем недавно, например, установили, что кишечник является и мощнейшим аппаратом по производству гормонов. Причем по объему синтезируемых веществ он сопоставим (!) со всеми остальными эндокринными железами, вместе взятыми. опубликовано
Кислород является жизненно важным газом для организма человека. При его нехватке возникает голодание, и клетки теряют возможность нормального восстановления. В результате в органах начинаются необратимые изменения, из-за которых возникают болезни. Жизнь человека без кислорода может длиться около 7 минут. Притом, клиническая смерть наступает всего через несколько минут после того, как он перестает поступать в организм.
Транспорт газа из атмосферы к клеткам тела осуществляется из-за разницы в давлении – из зоны высокой концентрации он перемещается в зону низкой концентрации.
Отвечает за поступление кислорода из воздуха в кровь дыхательная система. Она состоит из верхних и нижних путей. Первые включают в свой состав носо- и ротоглотку, полость носа. Нижние дыхательные пути – это гортань, трахея, бронхи. Главным органом системы являются легкие. Именно в них осуществляется газообмен.
Кислород передается в кровь через альвеолы. Каждая из них находится в окружении множества капилляров. Когда кислород достигает альвеол, из-за разницы в давлении он переходит из них в кровь, движущуюся по малому кругу кровообращения.
Попав в капилляры, молекулы О2 связываются с гемоглобином (большая часть) и плазмой крови. Так он доставляется в правое предсердие, после чего распространяется к органам по большому кругу кровообращения. В ткани и клетки кислород попадает благодаря процессу диффузии.
Органы дыхательной системы передают организму достаточно большое количество жизненно необходимого газа. 1 гр. гемоглобина способен связываться с 1,31 мл кислорода. За один цикл вдох-выдох в кровь с белком поступает около 200 мл О2, с плазмой – 3 мл О2. Для выполнения своих функций телу требуется всего 250 мл газа. Однако, в последнее время ученые склоняются к тому, что на самом деле потребности организма несколько больше.
Несмотря на то, что к тканям доставляется много кислорода, в органах не возникает его запасов. Резервным для человека является лишь анаэробное (клеточное) дыхание. При недостаточном поступлении О2 в организм некоторые органы начинают вырабатывать его самостоятельно, обеспечивая тем самым, свою жизнедеятельность.
Однако, у людей, страдающих от тех или иных заболеваний, газообмен может быть нарушен. Низкий уровень гемоглобина, уменьшение способности белка присоединять молекулы О2, нарушение кровоснабжения, закупорка вен и нехватка нужного газа в загрязненной атмосфере – все это приводит к тому, что содержание кислорода в крови становится недостаточным. Клетки теряют возможность нормального восстановления. Из-за нарушения работы органов, они перестают вырабатывать кислород самостоятельно. В результате такого голодания, проблемы со здоровьем становятся регулярными, а их последствия – необратимыми.
В настоящее время считается единственным средством, при помощи которого можно не только улучшить транспорт кислорода. Благодаря тренажеру удается добиться одновременно множества эффектов, таких как:
- очищение и оздоровление организма, в том числе органов дыхательной системы;
- нормализация гемоглобина;
- подключение внутренних резервов организма (клеточное дыхание).
В результате занятий на ТДИ-01, ткани и клетки получают достаточное количество газа для собственного восстановления, сохранения здоровья органов и поддержания молодости.
Отношение к еде у разных людей заметно отличается. Для некоторых это просто способ восполнения утраченных энергетических ресурсов, а для других - удовольствие и наслаждение. Но общим остается одно: мало кто знает, что происходит с едой после того, как она попадает в организм человека.
Между тем вопросы переваривания и усваивания пищи очень важны, если вы хотите иметь крепкое здоровье. Зная законы, в соответствии с которыми устроен наш организм, можно скорректировать свое питание и сделать его более сбалансированным и грамотным. Ведь чем быстрее переваривается пища, тем эффективнее работает пищеварительная система и улучшается обмен веществ.
Рассказываем, что нужно знать о переваривании пищи, усваивании полезных веществ и времени, которое необходимо организму для переваривания тех или иных продуктов.
Как работает обмен веществ
Для начала необходимо дать определение такому важному процессу, как переваривание пищи. Что же это такое? По сути, это совокупность механических и биохимических процессов в организме, преобразующих поглощаемую человеком пищу в вещества, которые могут быть усвоены.
Сначала еда попадает в желудок человека. Это начальный процесс, который обеспечивает дальнейшее всасывание веществ. Затем пища поступает в тонкий кишечник, где подвергается действию различных пищевых ферментов. Так, именно на этом этапе углеводы превращаются в глюкозу, липиды расщепляются на жирные кислоты и моноглицериды, а белки преобразуются в аминокислоты. Все эти вещества попадают в кровь, всасываясь через стенки кишечника.
Переваривание и последующее усваивание пищи - это сложный процесс, который между тем не длится часами. Кроме того, далеко не все вещества действительно усваиваются организмом человека. Это нужно знать и учитывать.
От чего зависит переваривание пищи
Сомнений в том, что переваривание пищи - это сложный и комплексный процесс, не осталось. От чего же он зависит? Существуют определенные факторы, которые могут как ускорить, так и замедлить переваривание пищи. Их обязательно нужно знать, если вы заботитесь о своем здоровье.
Так, переваривание пищи во многом зависит от обработки продуктов питания и способа их приготовления. Так, время усвоения жареной и вареной пищи увеличивается на 1,5 часа по сравнению с сырой едой. Это связано с тем, что модифицируется изначальная структура продукта и разрушаются некоторые важные ферменты. Именно поэтому следует отдавать предпочтение сырым продуктам, если есть возможность есть их без термической обработки.
Помимо этого, на переваривание пищи влияет ее температура. Холодная еда, например, переваривается гораздо быстрее. В связи с этим между горячим и теплым супом предпочтительнее выбирать второй вариант.
Важным является также фактор смешивания пищи. Дело в том, что каждый продукт имеет свое время усваивания. А есть и такие продукты, которые вовсе не перевариваются. Если смешивать продукты с разным временем усваивания и употреблять их за один прием пищи, то время их переваривания заметно изменится.
Всасывание углеводов
Углеводы расщепляются в организме под действием пищеварительных ферментов. Ключевым для этого процесса является амилаз слюнной и поджелудочной желез.
Еще один важный термин, если мы говорим о всасывании углеводов, - это гидролиз. Это превращение углеводов в усваиваемую организмом глюкозу. Этот процесс напрямую зависит от гликемического индекса того или иного продукта. Объясняем: если гликемический индекс глюкозы равен 100%, то это значит, что организм человека усвоит ее на 100% соответственно.
При равной калорийности продуктов их гликемический индекс может отличаться друг от друга. Следовательно, концентрация глюкозы, которая попадет в кровь при расщеплении такой пищи, будет неодинаковой.
Как правило, чем ниже гликемический индекс продукта, тем он полезнее. Он содержит меньше калорий и заряжает организм энергией на более долгий срок. Таким образом, у сложных углеводов, к которым относятся зерновые, бобовые, ряд овощей, есть преимущество перед простыми (кондитерские и мучные изделия, сладкие фрукты, фастфуд, жареная пища).
Рассматриваем на примерах. В 100 граммах жареного картофеля и чечевицы содержится 400 килокалорий. Их гликемический индекс равен 95 и 30 соответственно. После переваривания этих продуктов в кровь в виде глюкозы поступает 380 килокалорий (жареный картофель) и 120 килокалорий (чечевица). Разница является достаточно существенной.
Всасывание жиров
Тяжело переоценить роль жиров в рационе человека. Они должны присутствовать обязательно, ведь это ценный источник энергии. Они обладают более высокой калорийностью по сравнению с белками и углеводами. Кроме того, жиры напрямую связаны с поступлением и усваиванием витаминов A, D, E и ряда других, так как они являются их растворителями.
Многие жиры также являются источником полиненасыщенных жирных кислот, которые крайне важны для полноценного роста и развития организма и для укрепления иммунитет а. Вместе с жирами человек получает и комплекс биологически активных веществ, благоприятно влияющих на работу пищеварительной системы и обмен веществ.
Как же перевариваются жиры в организме человека? В ротовой полости они не подвергаются никаким изменениям, так как в слюне человека нет ферментов, расщепляющих жиры. В желудке взрослого человека жиры также не претерпевают значительных изменений, так как там нет особых условий для этого. Таким образом, расщепление жиров у человека происходит в верхних отделах тонкого кишечника.
Среднее суточное оптимальное потребление жиров для взрослого человека составляет 60–100 граммов. Большинство жиров в пище (до 90%) относятся к категории нейтральных жиров, то есть триглицеридов. Остальные жиры – это фосфолипиды, эфиры холестерина и жирорастворимые витамины.
Полезные жиры, к которым относятся мясо, рыба, авокадо, оливковое масло, орехи, используются организмом практически сразу после употребления. А вот трансжиры, которые считаются нездоровой пищей (фастфуд, жареная пища, сладкое), откладываются в жировые запасы.
Всасывание протеинов
Белок является очень важным веществом для здоровья человека. Он обязательно должен присутствовать в рационе. Белки, как правило, советуют употреблять на обед и на ужин, сочетая их с клетчаткой. Однако хороши они и на завтрак. Этот факт подтверждают многочисленные исследования ученых, в ходе которых было установлено, что яйца - ценный источник белка - это идеальный вариант для вкусного, сытного и полезного завтрака.
На всасывание протеинов влияют различные факторы. Самыми важными из них являются происхождение и состав белка. Белки бывают растительные и животные. К животным относятся мясо, птица, рыба и ряд других продуктов. В основном эти продукты усваиваются организмом на 100%. Чего не скажешь о белках растительного происхождения. Немного цифр: чечевица всасывается организмом на 52%, нут - на 70%, а пшеница - на 36%.
9. Половые гормоны. Различают мужские и женские половые гормоны. Они вырабатываются в мужских и женских половых железах (яичках и яичниках, соответственно), но могут вырабатываться в небольших количествах и в коре надпочечников. В любом организме одновременно вырабатываются и мужские, и женские гормоны, но в женском организме больше женских гормонов, и наоборот. Мужской половой гормон (тестостерон) влияет на развитие вторичных мужских половых признаков. Женские гормоны (их несколько), например эстрогены, вызывают развитие женских вторичных половых признаков, регулируют менструальный цикл; прогестерон поддерживает беременность, подавляет овуляцию и т. д.
Существуют и другие гормоны.
Вещества, регулирующие взаимосвязь организма с окружающей средой, и соединения, образующие включения в клетках
В регуляции взаимоотношений между отдельными организмами большую роль играют химические соединения, являющиеся «сигналом» о присутствии того или иного организма с целью привлечения или отпугивания других организмов. Так, для привлечения к цветкам насекомоопыляемые растения выделяют особые ароматические вещества, обладающие различным запахом (как благовонным, так и резко неприятным). Вкус и запах веществ являются сигналами о съедобности или несъедобности растений.
Еще большую роль играют различные химические соединения в жизни животных. Животные выделяют особые химические соединения - телергоны, которые выполняют различные функции по реализации взаимодействия отдельных особей животных. Так, гомотелергоны обеспечивают взаимодействие особей одного вида, например, феромоны привлекают друг к другу самцов и самок данного вида. Гетеротелергоны обеспечивают взаимодействие особей разных видов, например, животные выделяют ядовитые или резко пахнущие вещества, отпугивающие других животных. Человек использует телергоны как средства биологической борьбы с различными вредителями его хозяйственной деятельности.
Клетки разных организмов могут содержать включения различных химических соединений, выполняющих ту или иную функцию. Так, крахмальные зерна или капли масла играют роль запасных веществ в клетках, образования из оксалата кальция, накапливающиеся в листьях, являются способом нейтрализации вредного воздействия щавелевой кислоты и способом выделения продуктов обмена из растений и т. д.
Характеристика обмена веществ и энергии в организмах
Органические, биоорганические и неорганические вещества, образующие особое состояние - « », находятся друг с другом в особом равновесии, образуя относительно устойчивую, обладающую относительно постоянными свойствами систему. Устойчивость этой системе придает метаболизм - обмен веществ и энергии.
Метаболизм состоит из двух взаимосвязанных частей - катаболизма (диссимиляции) и анаболизма (ассимиляции). Иногда обмен веществ и энергии (метаболизм) представляют как совокупность двух частей - пластического и энергетического обмена.
Пластическим называют обмен веществ, а энергетическим - обмен энергии. Некоторые авторы отождествляют пластический обмен с ассимиляцией, а энергетический - с диссимиляцией, что не совсем точно, так как и при диссимиляции, и при ассимиляции одновременно осуществляется и обмен веществ (синтез при ассимиляции и распад при диссимиляции), и энергии (при ассимиляции накапливается соединениями и организмом, при диссимиляции энергия выделяется и используется организмом для осуществления физиологических функций и для процессов ассимиляции).
Ассимиляция (анаболизм) - совокупность процессов, при которых из более простых химических соединений синтезируются сложные органические и биоорганические вещества, при этом организм аккумулирует энергию, используя энергию распада АТФ до АДФ и фосфорной кислоты.
Диссимиляция (катаболизм) - совокупность процессов окисления сложных органических и биоорганических соединений, в результате которых освобождается энергия, переходящая в энергию макроэргических связей за счет синтеза АТФ, которая в дальнейшем используется организмом для реализации жизнедеятельности и процессов ассимиляции.
Ассимиляция и диссимиляция тесно взаимосвязаны, за счет этих процессов осуществляется как жизнедеятельность организмов, так и круговорот и веществ в природе.
Обзор наиболее важных процессов ассимиляции и их экологической роли
Как было показано в определении сущности процессов ассимиляции, они относятся к синтетическим, при этом происходит накопление энергии организмом и образование различных биоорганических и органических соединений. Процессами, составляющими ассимиляцию, являются синтез нуклеиновых кислот (репликация и транскрипция), белка (трансляция), углеводов, жиров, витаминов и других веществ. Биосинтез белков и нуклеиновых кислот описан выше.
Необходимо знать различия в сущности процессов ассимиляции в автотрофных и гетеротрофных организмах.
Автотрофные организмы для ряда процессов ассимиляции, в частности для фотосинтеза и хемосинтеза используют энергию, поступающую или в виде излучения, или за счет процессов окисления неорганических веществ. Гетеротрофные организмы используют энергию химических связей между атомами в веществах, поступающих в пищу.
Общим в ассимиляции автотрофов и гетеротрофов является то, что синтез нуклеиновых кислот, белков, жиров и вторичных (для автотрофов) и любых углеводов (для гетеротрофов) по принципиальной схеме осуществляется одинаково (есть различия в деталях для отдельных организмов, связанные с наличием разных соединений, входящих в состав этих организмов).
Синтез жиров у автотрофов и гетеротрофов происходит примерно одинаково и состоит из взаимодействия глицерина и высших жирных карбоновых кислот; вместо глицерина в образовании жиров могут участвовать и другие спирты особого строения. Глицерин и жирные кислоты могут синтезироваться из углеводов (это характерно для автотрофов, но возможно и для гетеротрофов при наличии избытка в их пище углеводов). Глицерин у гетеротрофов может и не синтезироваться, так как поступает в организм в составе пищи (в виде жиров).
Синтез углеводов у гетеротрофов осуществляется из моносахаров, которые образуются из полисахаров, поступающих с пищей (моносахариды также могут входить в состав пищи (например, глюкоза входит в состав винограда и других фруктов, это относится и к фруктозе). У автотрофов углеводы, входящие в состав их тела, синтезируются из первичных углеводов, образующихся в результате процессов фотосинтеза. У хемосинтетиков первичные углеводы также синтезируются из неорганических веществ (углекислого газа и воды), но они синтезируются за счет энергии химических процессов окисления (например, у серобактера - это энергия окисления серы до сульфатов и т. д.).
Вода поступает в организм по трем каналам:
- потребление жидкости (60% общего потребления воды);
- пища (30%);
- процессы метаболизма (около 10%).
Выведение воды из организма
Вода выделяется из организма четырьмя способами:
- С мочой 0,5-2,5 литров(50-60%)
- С выдыхаемым воздухом около 20%
- С потом 15-20%
- С калом 5%
Сколько и когда следует пить
Потребляя воду, необходимо помнить, что вредно не только недостаточное, но и избыточное питье. При резком ограничении количества вводимой в организм жидкости уменьшается выделение с мочой продуктов распада, появляется жажда, ухудшается самочувствие, снижается работоспособность и интенсивность процессов пищеварения. Несомненный вред приносит и излишнее питье, особенно большими порциями: усиливается потоотделение, «разведенная» кровь хуже справляется с ролью переносчика кислорода, а увеличенный ее объем создает добавочную нагрузку на сердце, сосуды, почки.
Регулируя свой питьевой режим, можно добиться изменения функции некоторых органов. Так, выпивая натощак воду, особенно холодую, газированную, а также сладкие соки усиливают перистальтику кишечника и тем самым оказывают послабляющее действие. Очень горячие напитки, наоборот, пить натощак не следует, они неблагоприятно действуют на слизистую оболочку желудка. Вредно пить холодную воду после обильной жирной пищи. Такая пища дольше задерживается в желудке, и если выпить много воды, он еще больше переполнится и будет растягиваться, появится неприятное чувство дискомфорта, распирания. Кроме того, переполненный желудок рефлекторно усиливает перистальтику кишечника, вызывая диарею. После жирной пищи лучше выпить небольшое количество горячего чая.
Не следует пить сразу после того, как поели фрукты или ягоды - это может вызвать сильное вздутие кишечника. Запивать рекомендуется только сухую пищу: бутерброды, пироги, сухари, сухое печенье, то есть все, что трудно проглотить всухомятку.
Объем выпиваемой жидкости вместе с той водой, которая поступает с продуктами питания, должен составлять в сутки в среднем 2000-2400 мл.
Избыточное потребление жидкости нежелательно и даже вредно: это способствует вымыванию из организма пищевых веществ, в том числе минеральных солей и витаминов. Кроме того, обильное питье создает неблагоприятные условия для работы сердечно - сосудистой системы и органов пищеварения.
Необходимо иметь в виду, что горячие и теплые напитки всасываются и утоляют жажду быстрее, чем холодные. Если часто хочется пить, например в жару, лучше выпить немного горячего чая, притом зеленого. Не следует выпивать много жидкости за один прием: жажду не утолите, а большая часть выпитого выведется в течение двух часов. К тому же массивные нагрузки жидкостью вызывают неприятные субъективные ощущения. Но и резкое ограничение воды без особых к тому причин тоже не желательно.
Спортсмены или обычные люди не должны полагаться только на чувство жажды, чтобы восполнить дефицит жидкости в организме.
Чувство жажды возникает в клетках головного мозга скорее в ответ на концентрацию солей в организме, чем на количество воды. Хотя пот содержит много соли, тем не менее, концентрация солей в крови снижается заметно медленнее, чем уменьшаются запасы жидкости. В результате адаптации к повышенной температуре окружающей среды концентрация солей в поте снижается.
Таким образом, чувство жажды появляется заметно позднее, чем возникает существенная потеря жидкости. Поэтому спортсмены или обычные люди должны пить даже, когда еще не испытывают жажды, как перед, так и во время тренировок и соревнований.
Признаки, указывающие на недостаток воды в организме человека:
- 1-5% --жажда, плохое самочувствие, замедление движений, сонливость, покраснение в некоторых местах кожи, повышение температуры тела, тошнота, расстройство желудка.
- 6-10% -- одышка, головная боль, покалывание в ногах и руках, отсутствие слюноотделения, потеря способности двигаться и нарушение логики речи.
- 11-20% -- бред, спазмы мышц, распухание языка, притупление слуха и зрения, охлаждение тела.
