Підручник з Біології і екології. 10 клас. Остапченко - Нова програма

§ 26. ПОРУШЕННЯ МЕТАБОЛІЗМУ, ПОВ’ЯЗАНІ З НЕСТАЧЕЮ ЧИ НАДЛИШКОМ НАДХОДЖЕННЯ ПЕВНИХ ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ, РЕЧОВИН

Пригадайте, яку систему вважають відкритою. Які речовини називають токсичними?

Ви вже знаєте, що в організмі для забезпечення нормальних процесів життєдіяльності завжди має бути певний запас енергії.

Білки надходять в організм людини з тваринною і рослинною їжею. Білки тваринного походження є повноцінними (містять усі незамінні амінокислоти). Рослинні білки не мають деяких з них або містять їх у малих кількостях (неповноцінні білки). Білки в організмі людини зазвичай про запас не відкладаються, тому тривале ненадходження до організму незамінних амінокислот порушує процеси синтезу в організмі потрібних йому білків. Так виникає небезпечне для здоров’я білкове голодування, яке спричиняє уповільнення чи повне затримання росту, гальмування розвитку, тяжкі порушення обміну речовин в організмі та гормональної регуляції життєвих функцій, позначається і на захисних властивостях організму (оскільки антитіла — імуноглобуліни — мають білкову природу).

Водночас із синтезом білків, притаманних організму людини, відбувається їхній розпад. При цьому утворюються певні отруйні для організму сполуки (наприклад, амоніак, сечовина, сечова кислота). Більшість з них з кров’ю потрапляє до печінки, де знешкоджується. Кінцеві продукти білкового обміну виводяться з організму людини різними шляхами: через видільну систему, через кишечник разом з неперетравленими рештками їжі, з потом через шкіру.

Жири надходять до організму людини і з тваринною їжею (салом, жирним м’ясом, вершковим маслом, жирним сиром тощо), і з продуктами рослинного походження (різні види олії). За надлишкового надходження до організму жири можуть відкладатись про запас у підшкірній жировій клітковині, сальнику тощо, які відіграють роль жирового депо. Якщо жирів до організму потрапляє недостатньо, специфічні жири можуть синтезуватися з продуктів розщеплення білків чи вуглеводів (за умов, що в організмі є надлишки цих сполук). Це свідчить про тісний зв’язок між обміном білків, жирів і вуглеводів в організмі людини. За повного розщеплення жирів утворюються вода та вуглекислий газ. Кінцеві продукти обміну жирів виводяться через травну й видільну системи, через шкіру та органи дихання. Вода, яка утворилася внаслідок повного розщеплення жирів, може використовуватись у різноманітних біохімічних процесах.

Вуглеводи потрапляють в організм людини переважно з продуктами рослинного походження. Стала концентрація глюкози у крові є важливою умовою забезпечення нормального функціонування головного мозку. За її зниження підвищується збудливість центральної нервової системи, можуть настати судоми, кома та смерть людини. За надлишкового надходження вуглеводів до організму людини, недостатності вироблення інсуліну чи реабсорбувальної активності нирок глюкоза може виводитись із сечею (чого в нормі не спостерігають) або з продуктів розщеплення вуглеводів синтезуються жири. За недостатнього споживання вуглеводів вони можуть утворюватись в організмі людини з продуктів розщеплення білків чи жирів. Кінцеві продукти розщеплення вуглеводів — вода й вуглекислий газ — виводяться через травну та видільну системи, через шкіру та органи дихання.

Вода та мінеральні солі надходять в організм людини під час пиття, а також разом з їжею. Вода бере участь у біохімічних реакціях, транспорті речовин у клітини та виведені з них. З водним обміном тісно пов’язаний і сольовий.

Сольові розчини входять до складу цитоплазми клітин, міжклітинної рідини, плазми крові та лімфи. У позаклітинному середовищі переважають йони Натрію, Хлору, гідрокарбонат натрію (NaHCO3), а в цитоплазмі клітин — Калію, ортофосфатної кислоти тощо. Певна концентрація солей підтримує потрібний осмотичний тиск, бере участь у транспорті речовин у клітини та з них. Так, різна концентрація йонів Калію та Натрію іззовні та всередині клітини забезпечує транспорт деяких сполук через клітинні мембрани, передачу нервового збудження по нервах тощо. Йони Кальцію та Мангану входять до складу певних ферментів, забезпечуючи їхню активність. Солі Кальцію відкладаються в кістках і тканині зубів, забезпечуючи їхню міцність, Флуор входить до складу емалі зубів, Ферум — гемоглобіну, Йод — гормонів щитоподібної залози, Хлор — плазми крові та хлоридної кислоти, що створює кисле середовище шлунка тощо. Сульфур і Цинк потрібні для утворення гормонів підшлункової залози, Бром — гіпофіза, Кобальт і Купрум — процесів кровотворення.

За нестачі солей в організмі порушуються нормальні процеси життєдіяльності. Так, за нестачі Кальцію порушується формування скелета, зубів, погіршується зсідання крові, робота серцевого та скелетних м’язів (зокрема, виникають судоми). Нестача Кальцію призводить до карієсу зубів. Недостатнє надходження Фосфору негативно впливає на формування скелета тощо. За нестачі Йоду в питній воді порушується діяльність щитоподібної залози.

Харчові добавки — природні, ідентичні природним або штучно синтезовані речовини, які додають у їжу для подовження терміну зберігання (консерванти), посилення кольору, смаку (щоб зберегти й поліпшити смак), консистенції, зовнішнього вигляду тощо. Деякі з них люди використовували протягом століть, наприклад для збереження їжі — оцет, сіль (соління бекону, м’яса, риби). У другій половині ХХ ст. почали застосовувати багато інших добавок як природного, так і штучного походження. Щороку їхня кількість зростає, тому в Європейському Союзі для врегулювання використання цих добавок, а також щоб інформувати споживачів, кожній добавці після схвалення присвоюють унікальний E-номер. Оцінка безпеки та затвердження цих добавок є обов’язком Європейського органу з безпеки харчових продуктів.

Цікаво знати

Класифікація харчових добавок: Е100—Е182 — барвники, підсилюють або відновлюють колір продукту; E200—E299 — консерванти, збільшують термін зберігання продуктів, захищаючи їх від бактерій і грибів; E300—E399 — антиоксиданти, захищають продукти від окиснення; E400—E499 — стабілізатори, зберігають потрібну консистенцію продуктів; E500—E599 — емульгатори, створюють однорідну суміш; E600—E699 — підсилювачі смаку та аромату; Е700—Е800 — запасні індекси; E900—E999 — попереджають або знижують утворення піни, надають продуктам приємного зовнішнього вигляду.

Мал. 26.1. Перелік шкідливих харчових добавок

Для низки добавок доведено їхню здатність завдавати шкоди організму (мал. 26.1.). Тому варто уникати продуктів, до складу яких додано багато штучних добавок, і надавати переваги продуктам, виготовленим за традиційними технологіями.

Знешкодження токсичних сполук в організмі людини. Токсичні речовини — це будь-які хімічні сполуки (як природного походження, так і створені штучно), які завдають шкоди організму людини. Їхній вплив на організм буває місцевим і загальним, а ознаки ураження проявляються одразу або через певний час (через декілька тижнів, місяців, років).

Отруйні речовини, які виробляють живі клітини або організми, називають токсинами.

Основними шляхами проникнення токсичних речовин в організм людини є дихальні шляхи, шкіра й органи травлення. Окрім того, у процесі обміну речовин утворюються різноманітні метаболіти — продукти проміжного й кінцевого обміну речовин, які також можуть негативно впливати на організм людини. У відповідь на вплив токсичних речовин в організмі розвивається інтоксикація, або токсичний ефект, що може проявлятися на різних рівнях - молекулярному, клітинному, тканинному та організмовому. Кожна токсична речовина має певну концентрацію — токсичну дозу, за досягнення якої й проявляється токсичний ефект.

Основна маса токсинів є жиророзчинними молекулами. Якщо водорозчинні речовини можуть виводитися з організму видільною системою (із сечею), то жиророзчинні здатні легко взаємодіяти з ліпідами клітинної мембрани та потрапляти всередину клітини. Там вони поступово накопичуються і, досягнувши токсичної дози, виявляють токсичний вплив.

Чужорідні токсичні сполуки, потрапляючи в організм різними шляхами, підлягають низці хімічних і біохімічних перетворень (зокрема, перетворення жиророзчинних токсинів на водорозчинні) і видаляються у вигляді метаболітів. Біохімічний процес, під час якого токсини змінюються під дією різних ферментів організму, називають детоксикацією. Значення цього процесу полягає в перетворенні токсичної речовини в форму, зручну для виведення з організму. Також для детоксикації використовується низка кофакторів, які взаємодіють з активованими токсинами і виводяться з організму.

Звільняють організм від продуктів обміну, які він не може використати, чужорідних токсичних речовин, надлишку води, солей, органічних сполук нирки (75 %), легені, потові залози, шлунково-кишковий тракт. Близько 25 % детоксикації в організмі відбувається в слизовій кишечнику. Легені виділяють вуглекислий газ, пари води, деякі леткі речовини: пари етеру, алкоголю. Слинні залози, залози шлунка і кишечнику здатні видаляти важкі метали при потраплянні їх в організм, лікарські речовини, чужорідні органічні сполуки. Уся кров, що відтікає від кишечнику, шлунка, селезінки і підшлункової залози, проходить через печінку, де за участі клітин зіркоподібної форми, які мають фагоцитарні властивості, знешкоджується до 95 % утворених у процесі травлення шкідливих речовин.

Ключові терміни та поняття

порушення обміну речовин, харчові добавки, токсичні речовини, детоксикація.

Перевірте здобуті знання

1. Які наслідки для організму може мати білкове голодування? 2. Який зв'язок між обміном білків, жирів і вуглеводів в організмі людини? 3. Які харчові добавки є найнебезпечнішими для організму людини? 4. У чому полягає негативний вплив токсичних речовин на метаболізм?

Поміркуйте

Визначте переваги та недоліки застосування харчових добавок.