1 Загальна характеристика обміну речовин і енергії.

  Обмін речовин, або метаболізм — сукупність хімічних пе­ретворень, які протікають у живих організмах, забезпечуючи їх зростання, життєдіяльність, відтворення, постійний контакт і обмін з навколишнім середовищем. Завдяки обміну речовин від­бувається розщеплення і синтез молекул, які входять до складу клітин, утворення, руйнування й оновлення клітинних структур і міжклітинної речовини. Таким чином, обмін речовин складається з двох протилежних процесів — синтезу та розпаду.

  Сукупність реакцій біосинтезу називається асиміляцією, або пластичним обміном. Протилежний процес — розпад і оки­слення клітиною органічних речовин — називається дисиміля­цією, або енергетичним обміном. Для біосинтезу речовин необ­хідна енергія, що вивільняється при дисиміляції і акумулюється в АТФ. Розпад органічних сполук можливий тоді, коли кількість їх в клітині постійно поповнюється. Джерелом енергії для органі­зму є органічні речовини: вуглеводи, жири, білки. Для нормаль­ного обміну необхідні також вода, мінеральні солі та вітаміни.

  Вода входить до складу клітин, міжклітинної речовини, тка­нинної рідини та лімфи. Вона становить 65—70 % маси тіла лю­дини, а кров і лімфа містить понад 90 % води. Значення води по­лягає в тому, що всі хімічні перетворення відбуваються тільки у водних розчинах. Вода — розчинник органічних і неорганічних сполук. У клітинах вона пов'язана з білками, вуглеводами й ін­шими речовинами, наприклад, утворює сольватні оболонки  на­вколо білкових молекул. Добова потреба людини у воді 2,5—3 л, але вона змінюється залежно від умов зовнішнього середовища. Вода поступає при питті та з їжею і всмоктується в кишечнику в незміненому вигляді.

  Мінеральні солі необхідні для підтримки постійного складу внутрішнього середовища організму, для транспортування кров'ю кисню і вуглекислого газу (залізо у складі гемоглобіну), для нор­мального процесу згортання крові (кальцій), для процесу крово­творення (залізо, мідь), для побудови тканин (кальцій для кістко­вої тканини), для виникнення збудження в нервових і м'язових клітинах (калій, натрій) тощо. Загальна кількість мінеральних речовин в тілі людини — близько 3,46 %. До їх складу входять близько 60 елементів. Потреби організму в мінеральних солях в основному задовольняються за рахунок продуктів харчування. Виняток становить тільки хлористий натрій, який додають до їжі (5—6 г на добу). У деяких регіонах в куховарську сіль додають йод (у зв'язку з недоліком його у воді й місцевих продуктах хар­чування). Надлишки води та мінеральних солей виводяться з ор­ганізму з сечею, потом і калом.

  Білки, або протеїни, високомолекулярні органічні сполуки, побудовані із залишків амінокислот. Відіграють першорядну роль у життєдіяльності всіх організмів, беруть участь у їх побудові, розвитку й обміні речовин. Входять до складу цитоплазми, оболо­нки та ядра клітин, ферментів, плазми крові, більшості гормонів і гемоглобіну. їх джерелом для людини служать переважно проду­кти тваринного (м'ясо, риба, молоко, сир, яйця тощо) і частково рослинного походження (особливо боби). Білки розщеплюються в шлунку і в кишечнику до амінокислот і всмоктуються в кров. Особливо важливі 10 амінокислот, які не можуть синтезуватися в 9рганізмі і називаються незамінними. Відсутність в їжі деяких з них приводить до порушення синтезу білків. За змістом необхід­них для організму амінокислот білки діляться на повноцінні (біл­ки молока, м'яса, риби тощо) і неповноцінні, які не містять хоча б однієї з незамінних кислот. Добова потреба в білках складає 80- 100 г. У клітинах з амінокислот утворюються білки, властиві да­ному організму. При надлишку білки перетворяться на вуглеводи й жири. Частина амінокислот, не використаних в синтезі білка, розщеплюється з вивільненням енергії (17,6 кДж на 1 г речовини) й утворенням продуктів розпаду, таких як вода, діоксид вуглецю, аміак, сечовина та ін. Продукти розпаду виводяться з організму у складі сечі, поту, частково з повітрям, що видихається.

  Вуглеводи, або цукри, поліоксикарбональні сполуки та їх чи­сленні (у тому числі полімерні) похідні, компоненти всіх без  ви­нятку живих організмів. Вуглеводи ділять на моносахариди, олігосахариди та полісахариди. В організмі служать основним дже­релом енергії. На добу людина повинна одержувати 400—500 г вуглеводів. Основним джерелом є продукти рослинного похо­дження (картопля, хліб, фрукти тощо). У шлунково-кишковому тракті вони розщеплюються до глюкози, котра всмоктується в кров. Рівень глюкози в крові відносно постійний і складає 4,4-7,0 ммоль/л. Надлишок глюкози перетворюється в печінці на тва­ринний крохмаль — глікоген. У клітинах глюкоза розщеплюєть­ся до кінцевих продуктів — вуглекислого газу й води; при цьому виділяється енергія (17,6 кДж на 1 г глюкози). При надмірному вуглеводному харчуванні вони можуть перетворюватися на жири.

  Жири та жироподібні речовини входять до складу клітинних мембран, цитоплазми, ядра. Вони надходять в організм з рослин­ною і тваринною їжею. Жири всмоктуються в лімфу, потім посту­пають у кров і розносяться по всіх клітинах. Добова потреба в них складає 80—100 г. Частина жиру, що потрапив у клітини, є буді­вельним матеріалом. Велика ж його частина відкладається у під­шкірній клітковині, в сальнику й інших органах. Цей жир є резе­рвним і використовується організмом при недостатньому харчу­ванні. Жири також є важливим джерелом енергії: при розщеплю­ванні 1 г жиру виділяється 38,9 кДж енергії. Кінцевими продук­тами окислення жирів є діоксид вуглецю та вода. В організмі лю­дини жири можуть синтезуватися з вуглеводів і білків.

Вітаміни (від лат. vita — життя) — низькомолекулярні орга­нічні сполуки різної хімічної природи, виконуючі найважливіші біохімічні та фізіологічні функції у живих організмах. Дія їх ви­являється в малих кількостях і виражається в регулюванні про­цесів обміну речовин.

  Основоположник вчення про вітаміни — російський лікар М. І. Лунін. Термін «вітаміни» запропонований в 1912 році поль­ським хіміком К. Функом. Лунін показав значення вітамінів для життєдіяльності організмів. Вітаміни входять до складу молекул більшості ферментів і деяких фізіологічно активних речовин, то­му при їх відсутності — авітамінозі або недоліку — гіповітамі­нозі порушується синтез ферментів і обмін речовин, унаслідок чого розвиваються важкі захворювання. Вітаміни в основному неміцні сполуки: вони швидко руйнуються при нагріванні харчо­вих продуктів. Натуральні вітаміни містяться в продуктах рос­линного й тваринного походження і, за рідкісним винятком (ві­тамін D), не синтезуються в організмі людини.