Закономерности роста и развития детского организма

Тренировка организма  значительно сокращает расход энергии  на выполняемую работу. Это связано  с уменьшением числа мышц, принимающих  участие в работе, а также с  изменением дыхания и кровообращения.

У людей разных профессий  затраты энергии различны. При умственном труде энергетические затраты ниже, чем при физическом. У мальчиков общий суточный расход энергии больше, чем у девочек.

1.8. ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА  ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

1.8.1. Характеристика обменных процессов

Обмен веществ и энергии  – основа процессов жизнедеятельности  организма. В организме человека, в его органах, тканях, клетках  идет непрерывный процесс синтеза, т. е. образования сложных веществ из более простых. Одновременно с этим происходит распад, окисление сложных органических веществ, входящих в состав клеток организма.

Работа организма сопровождается непрерывным его обновлением: одни клетки погибают, другие их заменяют. У  взрослого человека в течение  суток гибнет и заменяется 1/20 часть  клеток кожного эпителия, половина всех клеток эпителия пищеварительного тракта, около 25 г крови и т. д. Рост и обновление клеток организма возможны только случае непрерывного поступления в организм кислорода и питательных веществ. Питательные вещества являются именно тем строительным и пластическим материалом, из которого строится организм.

Для непрерывного обновления, построения новых клеток организма, работы его органов и систем –  сердца, желудочно-кишечного тракта, дыхательного аппарата, почек и другого, для совершения человеком работы нужна энергия. Эту энергию человек  получает при распаде и окислении  в процессе обмена веществ. Следовательно, питательные вещества, поступающие  в организм, служат не только пластическим строительным материалом, но и источником энергии, необходимой для нормальной жизнедеятельности организма.

Таким образом, под обменом  веществ понимают совокупность изменений, которые претерпевают вещества от момента  их поступления в пищеварительный  тракт и до образования конечных продуктов распада, выделяемых из организма.

Анаболизм и катаболизм. Обмен веществ, или метаболизм, является тонко согласованным процессом взаимодействия двух взаимно противоположных процессов, протекающих в определенной последовательности. Анаболизмом называют совокупность реакций биологического синтеза, требующих затрат энергии. К анаболическим процессам относятся биологический синтез белков, жиров, липоидов, нуклеиновых кислот. За счет этих реакций простые вещества, поступая в клетки, с участием ферментов вступают в реакции обмена веществ и становятся веществами самого организма. Анаболизм создает основу для непрерывного обновления износившихся структур.

Энергия для анаболических  процессов поставляется реакциями  катаболизма, при которых происходит расщепление молекул сложных  органических веществ с освобождением  энергии. Конечными продуктами катаболизма  являются вода, углекислый газ, аммиак, мочевина, мочевая кислота и др. Эти вещества недоступны для дальнейшего  биологического окисления в клетке и удаляются из организма.

Процессы анаболизма и  катаболизма неразрывно связаны. Катаболические процессы поставляют для анаболизма энергию и исходные вещества. Анаболические  процессы обеспечивают построение структур, идущих на восстановление отмирающих клеток, формирование новых тканей в связи с процессами роста  организма; обеспечивают синтез гормонов, ферментов и других соединений, необходимых  для жизнедеятельности клетки; поставляют для реакций катаболизма подлежащие расщеплению макромолекулы.

Все процессы метаболизма  катализируются и регулируются ферментами. Ферменты являются биологическими катализаторами, которые «запускают» реакции  в клетках организма.

Превращение веществ. Химические превращения пищевых веществ начинаются в пищеварительном тракте, где сложные вещества пищи расщепляются до более простых (чаще всего мономеров), способных всосаться в кровь или лимфу. Вещества, поступившие в результате всасывания в кровь или лимфу, приносятся в клетки, где и претерпевают главные изменения. Образовавшиеся из поступивших простых веществ сложные органические соединения входят в состав клеток и принимают участие в осуществлении их функций. Превращения веществ, происходящие внутри клеток, составляют существо внутриклеточного обмена. Решающая роль во внутриклеточном обмене принадлежит многочисленным ферментам клетки, которые разрывают внутримолекулярные химические связи с высвобождением энергии.

Главное значение в энергетическом обмене имеют реакции окисления  и восстановления. При участии  специальных ферментов осуществляются также и другие типы химических реакций, например реакции переноса остатка  фосфорной кислоты (фосфорилирование), аминогруппы NH2 (переаминирование), группы метила СН3 (трансметилирование) и др. Освобождающаяся при этих реакциях энергия используется для построения новых веществ в клетке, на поддержание жизнедеятельности организма.

Конечные продукты внутриклеточного обмена частично идут на построение новых  веществ клетки, неиспользуемые клеткой вещества удаляются из организма в результате деятельности органов выделения.

АТФ. Основным аккумулирующим и переносящим энергию веществом, используемым при синтетических процессах как клетки, так и всего организма, является аденозинтрифосфорная кислота, или аденозинтрифосфат (АТФ). В состав молекулы АТФ входят азотистое основание (аденин), сахар (рибоза) и фосфорная кислота (три остатка фосфорной кислоты). Под влиянием фермента АТФазы в молекуле АТФ разрываются связи между фосфором и кислородом и присоединяется молекула воды. Это сопровождается отщеплением молекулы фосфорной кислоты. Отщепление каждой из двух концевых фосфатных групп в молекуле АТФ протекает с выделением больших количеств энергии. Вследствие этого две концевые фосфатные связи в молекуле АТФ получили название богатых энергией связей, или макроэргических.

1.8.2. Основные формы обмена веществ  в организме

Обмен белков. Роль белков в обмене веществ. Белки в обмене веществ занимают особое место. Они входят в состав цитоплазмы, гемоглобина, плазмы крови, многих гормонов, иммунных тел, поддерживают постоянство водно-солевой среды организма, обеспечивают его рост. Ферменты, обязательно участвующие во всех этапах обмена веществ, являются белками.

Биологическая ценность белков пищи. Аминокислоты, идущие на построение белков организма, неравноценны. Некоторые аминокислоты (лейцин, метионин, фенилаланин и др.) незаменимы для организма. Если в пище отсутствует незаменимая аминокислота, то синтез белков в организме резко нарушается. Аминокислоты, которые могут быть заменены другими или синтезированы в самом организме в процессе обмена веществ, называются заменимыми.

Белки пищи, содержащие весь необходимый набор аминокислот  для нормального синтеза белка  организма, называют полноценными. К  ним относят преимущественно  животные белки. Белки пищи, не содержащие всех необходимых для синтеза  белка организма аминокислот, называют неполноценными (например, желатин, белок  кукурузы, белок пшеницы). Наиболее высокая биологическая ценность у белков яиц, мяса, молока, рыбы. При  смешанном питании, когда в пище есть продукты животного и растительного  происхождения, в организм обычно доставляется необходимый для синтеза белков набор аминокислот.

Особенно важно поступление  всех незаменимых аминокислот для  растущего организма. Например, отсутствие в пище аминокислоты лизина приводит к задержке роста ребенка, к истощению  его мышечной системы. Недостаток валина вызывает расстройство вестибулярного аппарата у детей.

Из питательных веществ  только в состав белков входит азот, поэтому о количественной стороне  белкового питания можно судить по азотистому балансу. Азотистый баланс – это соотношение количества азота, поступившего в течение суток с пищей, и азота, выделенного за сутки из организма с мочой, калом. В среднем в белке содержится 16 % азота, т. е. 1 г азота содержится в 6,25 г белка. Умножая величину усвоенного азота на 6,25, можно определить количество полученного организмом белка.

У взрослого человека обычно наблюдается азотистое равновесие – количества введенного с пищей  азота и выведенного с продуктами выделения совпадают. Когда азота  с пищей поступает в организм больше, чем его выводится из организма, говорят о положительном азотистом  балансе. Такой баланс наблюдается  у детей из-за увеличения массы  тела при росте, во время беременности, при больших физических нагрузках. Отрицательный баланс характеризуется  тем, что количество введенного азота  меньше выведенного. Он может быть при  белковом голодании, тяжелых болезнях.

Распад белков в организме. Те аминокислоты, которые не пошли на синтез специфических белков, подвергаются превращениям, во время которых освобождаются азотистые соединения. Азот отщепляется от аминокислоты в виде аммиака (NH3) или в виде аминогруппы NH2. Аминогруппа, отщепившись от одной аминокислоты, может переноситься на другую, благодаря чему строятся недостающие аминокислоты. Эти процессы идут преимущественно в печени, мышцах, почках. Безазотистый остаток аминокислоты подвергается дальнейшим превращениям с образованием углекислого газа и воды.

Аммиак, образовавшийся при  распаде белков в организме (вещество ядовитое), обезвреживается в печени, где превращается в мочевину; последняя в составе мочи выводится из организма.

Конечные продукты распада  белков в организме – это не только мочевина, но и мочевая кислота  и другие азотистые вещества. Они  выводятся из организма с мочой  и потом.

Особенности белкового  обмена у детей. В организме ребенка идут интенсивно процессы роста и формирования новых клеток и тканей. Потребность в белке детского организма больше, чем взрослого человека. Чем интенсивнее идут процессы роста, тем больше потребность в белке.

У детей наблюдается положительный  азотистый баланс, когда количество азота, вводимого с белковой пищей, превышает количество азота, выводимого с мочой, что обеспечивает потребность растущего организма в белке. Суточная потребность в белке на 1 кг массы тела у ребенка на первом году жизни составляет 4–5 г, от 1 до 3 лет – 4–4,5 г, от 6 до 10 лет – 2,5–3 г, старше 12 лет – 2–2,5 г, у взрослых – 1,5–1,8 г. Отсюда следует, что в зависимости от возраста и массы тела дети от 1 до 4 лет должны получать 30–50 г белка в сутки, от 4 до 7 лет – около 70 г, с 7 лет – 75–80 г. При этих показателях азот максимально задерживается в организме. Белки не откладываются в организме про запас, поэтому если давать их с пищей больше, чем это требуется организму, то увеличения задержки азота и нарастания синтеза белка не произойдет. Слишком низкое количество белка в пище вызывает у ребенка ухудшение аппетита, нарушает кислотно-щелочное равновесие, усиливает выведение азота с мочой и калом. Ребенку нужно давать оптимальное количество белка с набором всех необходимых аминокислот, при этом важно, чтобы соотношение количества белков, жиров и углеводов в пище ребенка было 1:1:3; при этих условиях азот максимально задерживается в организме.

В первые дни после рождения азот составляет 6–7 % суточного количества мочи. С возрастом относительное содержание его в моче уменьшается.

Обмен жиров. Значение жиров в организме. Поступивший с пищей жир в пищеварительном тракте расщепляется на глицерин и жирные кислоты, которые всасываются в основном в лимфу и лишь частично в кровь. Через лимфатическую и кровеносную системы жиры поступают в жировую ткань. Много жира в подкожной клетчатке, вокруг некоторых внутренних органов (например, почек), а также в печени и мышцах. Жиры входят в состав клеток (цитоплазма, ядро, клеточные мембраны), там их количество постоянно. Скопления жира могут выполнять и другие функции. Например, подкожный жир препятствует усиленной отдаче тепла, околопочечный жир предохраняет почку от ушибов и т. д.

Жир используется организмом как богатый источник энергии. При  распаде 1 г жира в организме освобождается энергии в два с лишним раза больше, чем при распаде такого же количества белков или углеводов. Недостаток жиров в пище нарушает деятельность центральной нервной системы и органов размножения, снижает выносливость к различным заболеваниям.

Жир синтезируется в организме  не только из глицерина и жирных кислот, но и из продуктов обмена белков и углеводов. Некоторые непредельные жирные кислоты, необходимые организму (линолевая, линоленовая и арахидоновая), должны поступать в организм в готовом виде, так как он не способен самостоятельно их синтезировать. Главным источником непредельных жирных кислот являются растительные масла. Больше всего их в льняном и конопляном масле, но много линолевой кислоты и в подсолнечном масле.

С жирами в организм поступают  растворимые в них витамины (A, D, Е и др.), имеющие для человека жизненно важное значение.

На 1 кг массы взрослого человека в сутки должно поступать с пищей 1,25 г жиров (80-100 г в сутки).

Конечные продукты обмена жиров – углекислый газ и вода.

Особенности обмена жиров  у детей. В организме ребенка с первого полугодия жизни за счет жиров покрывается примерно на 50 % потребность в энергии. Без жиров невозможна выработка общего и специфического иммунитета. Обмен жиров у детей неустойчив, при недостатке в пище углеводов или при усиленном их расходе быстро истощаются депо жира.

Всасывание жиров у  детей идет интенсивно. При грудном вскармливании усваивается до 90 % жиров молока, при искусственном – 85–90 %. У более взрослых детей жиры усваиваются на 95–97 %.

Для более полноценного использования  жира в пище детей обязательно  должны присутствовать углеводы, так  как при их недостатке в питании  происходит неполное окисление жиров  и в крови накапливаются кислые продукты обмена.

Потребность организма в  жирах на 1 кг массы тела тем выше, чем меньше возраст ребенка. С возрастом увеличивается абсолютное количество жира, необходимое для нормального развития детей. От 1 до 3 лет суточная потребность в жире составляет 32,7 г, от 4 до 7 лет – 39,2 г, от 8 до 13 лет – 38,4 г.

Обмен углеводов. Роль углеводов в  организме. В течение жизни человек съедает около 10 т углеводов. Они поступают в организм главным образом в виде крахмала. Расщепившись в пищеварительном тракте до глюкозы, углеводы всасываются в кровь и усваиваются клетками. Особенно богата углеводами растительная пища: хлеб, крупы, овощи, фрукты. Продукты животного происхождения (за исключением молока) содержат мало углеводов.

Углеводы – главный  источник энергии, особенно при усиленной  мышечной работе. У взрослых людей  больше половины энергии организм получает за счет углеводов. Распад углеводов  с освобождением энергии может  идти как в бескислородных условиях, так и в присутствии кислорода. Конечные продукты обмена углеводов  – углекислый газ и вода. Углеводы обладают способностью быстро распадаться  и окисляться. При сильном утомлении, при больших физических нагрузках  прием нескольких граммов сахара улучшает состояние организма.