Углеводы являются важнейшим источником энергии. Углеводы делятся на три группы. К первой относятся простые углеводы, или моносахариды, содержащие одну молекулу углеводов: глюкоза, фруктоза, галактоза. Во вторую группу входят дисахариды, содержащие две молекулы углеводов: сахароза (свекловичный и тростниковый сахар), лактоза (молочный сахар) и мальтоза (солодковый сахар). К третьей группе относятся полисахариды, состоящие из нескольких моносахаридов: крахмал, гликоген, клетчатка.

С физиологической точки зрения особое значение имеют глюкоза и гликоген, так как они являются основными источниками энергии, используемой организмом. При необходимости экстренных энерготрат — эмоциональное возбуждение (боль, страх, гнев, ярость и другие чувства), интенсивная мышечная работа — они легко извлекаются из депо и быстро окисляются с выделением энергии. Особенно велика роль глюкозы в питании скелетных мышц и центральной нервной системы.

Значение глюкозы для нормального функционирования организма подтверждается тем, что при снижении уровня сахара в крови (гипогликемия) появляются резко выраженная мышечная слабость, ощущение утомления, ускорение сердцебиения, усиление потоотделения, побледнение или покраснение кожного покрова и т. д. В тяжелых случаях падает температура тела, нарушается деятельность центральной нервной системы (начинаются судороги, бред, меркнет сознание). Все эти явления сразу же исчезают после введения раствора глюкозы. В тонких кишках всасываются в кровь только простые одномолекулярные сахара: глюкоза, фруктоза, галактоза, ксилоза и арабиноза. Более сложные углеводы — дисахариды (сахароза, лактоза) и полисахариды (гликогены и крахмал) — могут быть усвоены организмом только после их расщепления на соответствующие моносахариды.

Через капилляры кишечных ворсинок моносахариды попадают в кровеносную систему и с током крови доставляются прежде всего в печень. Здесь значительная их часть проходит через печень без изменения и разносится с током крови по всему телу. Чем больше потребляется богатой углеводами пищи, тем выше содержание гликогена в печени.

Разные органы используют неодинаковое количество глюкозы из притекающей к ним крови. Наибольшее количество глюкозы потребляется мозгом и сердечной мышцей. Сохранение постоянной концентрации сахара в крови (от 80 до 120 миллиграммов глюкозы на 100 миллиграммов крови) поддерживается двумя процессами: потреблением глюкозы тканями и поступлением ее в кровь из печени. Гликоген расщепляется в печени непосредственно на глюкозу без промежуточных продуктов. Этот процесс называется «мобилизацией гликогена». При недостатке углеводов в пище гликоген может образовываться в печени из белков и жиров.

Нарушения углеводного обмена чаще всего связаны с заболеваниями печени, при которых печень теряет способность превращать в гликоген поступающую из кишечника глюкозу, и с заболеваниями поджелудочной железы, самым известным из которых является сахарный диабет.

Витамины играют очень важную роль в процессах усвоения пищевых веществ и во многих биохимических реакциях организма. Большая часть витаминов поступает с пищей, некоторые из них синтезируются микробной флорой кишечника и всасываются в кровь, поэтому даже при отсутствии таких витаминов в пище организм не испытывает в них потребности. Недостаток в пищевом рационе какого-либо витамина (не синтезируемого в кишечнике) вызывает болезненное состояние, называемое гиповитаминозом. В случае нарушения всасывания витаминов в кишечнике при том или ином заболевании гиповитаминоз может иметь место даже при достаточном количестве витаминов в пище.

Обмен минеральных солей. Осмотическое давление крови и межклеточных жидкостей определяется концентрацией солей натрия, кальция, магния, калия. Постоянство осмотического давления является важнейшим условием нормального протекания всех обменных процессов, условием, обеспечивающим устойчивость организма к различным воздействиям внешней среды. Концентрация неорганических составных частей жидкостей организма поддерживается с особой точностью и потому подвержена наименьшим индивидуальным колебаниям.

Соотношение ионов в крови человека и всех позвоночных животных очень близко к ионному составу океанских вод (по всем ионам, за исключением магния). На основании этого факта еще в конце прошлого столетия было высказано предположение о зарождении жизни в океане и о том, что современные животные, так же как и человек, унаследовали от своих океанических предков неорганический состав крови, сходный с морской водой. Эта точка зрения в дальнейшем была подтверждена многочисленными исследованиями, показавшими, что жизнь, несомненно, возникла в воде, но не пресной, а в растворе солей натрия, калия, кальция и магния.

Решающее значение в поддержании постоянного соотношения в крови основных ионов, участвующих во многих жизнеобеспечивающих процессах, прежде всего ионов натрия и калия, имеет деятельность почек. Если в организм поступает мало натрия, то в почечных канальцах резко увеличивается его обратное всасывание. Избыток же в плазме крови натрия тормозит его обратное всасывание в канальцах почек, при этом увеличивается задержка в крови калия — соотношение между ионами снова нормализуется. Так же регулируется содержание в крови других ионов — кальция, фосфора, хлора и пр.

На рис. 2 показана общая схема обмена веществ. Нарушения в обмене веществ ведут к накоплению ядовитых веществ в организме. Нарушения в образовании гормонов является распространенной причиной нарушения обмена веществ. Диабет, например, вызывается сниженным образованием гормона инсулина в поджелудочной железе. Без инсулина клетки не могут всасывать и расщеплять глюкозу, и кровеносные сосуды начинают засахариваться.

Рис. 2. Общая схема обмена веществ:

1 — обработка пищи в желудке и кишечнике до мелких составных частей (протеинов, жиров, углеводов);

2 — перенос этих веществ кровью в печень для очистки и дальнейшей обработки;

3 — печень; 4 — очищенная кровь с переработанными до конца веществами;

5 — клетки

Чтобы оставаться здоровым, организм человека должен регулироваться так, чтобы сохранялось постоянное внутреннее равновесие при постоянно изменяющихся внешних обстоятельствах. Этот процесс регуляции называется гомеостазом. В основе саморегуляции лежит принцип «обратной связи»: любое изменение функции органов или систем, выходящее за допустимые пределы, вызывает возбуждение соответствующих отделов нервной системы, которые посылают импульсы-приказы, нормализующие деятельность органа или системы. Это осуществляется так называемой вегетативной, или автономной, нервной системой.

Вегетативная нервная система регулирует деятельность кровеносных сосудов сердца, органов дыхания, пищеварения, мочеотделения, желез эндокринной системы. Кроме того, она регулирует питание самой центральной нервной системы и скелетных мышц. Деятельность вегетативной нервной системы подчинена центрам, расположенным в гипоталамусе, а они, в свою очередь, контролируются корой больших полушарий. Вегетативную нервную систему условно разделяют на симпатическую и парасимпатическую системы (рис. 3).

Рис. 3. Вегетативная нервная система:

- - - - - — симпатическая нервная система;

——— — парасимпатическая нервная система

Симпатическая нервная система мобилизует ресурсы организма при различных ситуациях, требующих быстрой ответной реакции. Как правило, такие ситуации возникают при опасности, сильном страхе, раздражительности. В это время тормозится деятельность пищеварительного тракта и активизируется сердечная деятельность, повышается давление, расширяются зрачки.