Физиологические особенности обмена энергии у детей

«Человеческий организм является машиной, которая может освобождать химическую энергию, связанную в «топливе» пищевых продук­тов; этим «топливом» являются углеводы, жиры, белки и алкоголь» (ВОЗ).

Преимущественное использование любого из перечисленных источников имеет разные характеристики по величине продуцируемой энер­гии и сопутствующих метаболических сдвигов.

Хотя диссимиляция и синтез структур белков, жиров и углеводов имеют характерные особенности и специфические формы, однако в превращении этих различных веществ имеется ряд принципиально общих этапов и закономерностей. По отношению к высвобождаемой при обмене веществ энергии процессы обмена следует подразделить на три основные фазы.

В I фазе в желудочно-кишечном тракте большие молекулы питательных веществ расщепляются на мелкие. Из углеводов образуются 3 гексозы (глюкоза, алактоза, фруктоза), из белков — 20 аминокислот, из жира (триглицериды) — глицерин и жирные кислоты, а также более редкие сахара (например, пентозы и др.)- Вычислено, что в среднем через организм человека за время его жизни проходит углеводов — 17,5 т, белков — 2,5 т, жиров — 1,3 т. Количество высвобождаемой энергии в I фазе незначительно, при этом она выделяется в виде тепла. Так, при расщеплении полисахаридов и белков высвобождается около 0,6%, жиров —0,14% от общей энергии, которая образуется при их полном распаде до конечных продуктов обмена. Поэтому значение химических реакций I фазы состоит главным образом в подготовке питательных веществ к действительному высвобождению энергии.

Во II фазе эти вещества подвергаются дальнейшему расщеплению путем неполного сгорания. Результат этих процессов — неполное сгорание — кажется неожиданным. Из 25—30 веществ образуются, кроме СО2 и Н2О, только три конечных продукта: а-кетоглютаровая, щавелевоуксус-ная кислота и уксусная кислота в виде ацетил-коэнзима А. Количест­венно при этом преобладает ацетил-коэнзим А. Во II фазе высвобож­дается около 30% энергии, содержащейся в питательных веществах.

В III фазе так называемого цикла трикарбоновых кислот Кребса три конечных продукта II фазы сгорают до углекислоты и воды. При этом освобождается 60—70% энергии питательных веществ. Цикл Кребса является общим конечным путем расщепления как углеводов, так и белков и жиров. Это как бы узловой пункт в обмене, где сходятся превращения различных структур и возможен взаимопереход синтетических реакций. В отличие от I фазы — фазы гидролиза в желудочно-кишечном тракте — во II и III фазах расщепления веществ происходит не только высвобождение энергии, но и особый вид ее накопления.

Сохранение энергии осуществляется за счет превращения энергии расщепления пищевых продуктов в особую форму химических соединений, называемых макроэргами. Носителями этой химической энергии в организме являются различные фосфорные соединения, в которых связь остатка фосфорной кислоты и является макроэргической связью.

Главное место в энергетических процессах принадлежит пирофосфатной связи со структурой аденозинтрифосфорной кислоты. В форме этого соединения в организме используется от 60 до 70% всей энергии, высвобождающейся при распаде белков, жиров, углеводов. Использова­ние энергии (окисления в форме АТФ) имеет большое биологическое значение, так как благодаря этому механизму возможно разъединение места и времени высвобождения энергии и ее фактического потребле­ния в процессе функционирования органов. Подсчитано, что за 24 ч количество образующейся и расщепляющейся АТФ в организме при­близительно равно массе тела. Превращение АТФ в АДФ высвобождает 41,84—50,2 кДж, или 10—12 ккал.

Образующаяся в результате обмена веществ энергия расходуется на основной обмен, т. е. на поддержание жизни в состоянии полного покоя при температуре окружающего воздуха 20 °С, на рост (пластический обмен), мышечную работу и на переваривание и усвоение пищи (специфически-динамическое действие пищи). Имеются различия в расходовании энергии, образующейся в результате обмена, у взрослого и ребенка.