Обмен веществ и энергии (метаболизм).
Обмен веществ — это совокупность процессов превращения веществ и энергии, происходящих в живых организмах, и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Это главное свойство живого организма. Живой организм постоянно нуждается в притоке кислорода, сложных органических соединений (белки, жиры, углеводы), а также минеральных солей, витаминов и воды. В организме постоянно происходит образование и разрушение клеток, клеточных структур и межклеточного вещества. На смену разрушению приходит синтез веществ.
Ассимиляция — это процесс синтеза веществ, т. е. усвоение веществ клетками, который происходит с поглощением энергии.
Диссимиляция — это процесс распада или расщепления веществ, который сопровождается выделением энергии.
Таким образом, обмен веществ включает 2 взаимосвязанных процесса: ассимиляцию и диссимиляцию. В процессе ассимиляции образуются сложные органические вещества, которые идут на построение новых клеток. При диссимиляции сложные органические вещества распадаются и превращаются в более простые. Интенсивность обмена веществ зависит от возраста человека, характера выполняемой работы, климатических факторов. При заболеваниях происходит изменение в обмене веществ.
Пример: подагра. При подагре происходит в крови накопление излишков мочевой кислоты и затем происходит ее отложение в сухожилиях, суставах, хрящах.
Для жизнедеятельности организма постоянно требуется энергия. Она образуется при распаде органических соединений – в основном углеводов и жиров, в меньшей степени – белков. Энергия выделяется при разрушении химических связей между атомами этих молекул. Частично она рассеивается в виде тепла, а частично запасается в виде АТФ (аденозинтрифосфат).
Обмен белков.
Белки, поступившие из пищи в организм под воздействием ферментов распадаются до аминокислот. Расщепленные аминокислоты всасываются в кровь в подвздошной кишке и разносятся кровью по всему организму. В различных клетках, органах и тканей из них синтезируются белки, которые необходимы для построения гормонов, ферментов и антител. Конечными продуктами распада белков являются: вода, углекислый газ, азот содержащие вещества: аммиак, мочевая кислота, креатинин фосфат и другие. Белки в организме в запас не откладываются.
Азотистый баланс.
Известно, что белки содержат азот и в здоровом организме количество поступившего азота равно количеству выведенного азота, т. е. белка распадается столько же, сколько его поступает. Это явление называется азотистым равновесием. Азотистый баланс бывает положительный и отрицательный. В детском растущем организме синтез белков превышает их распад, т. е. ассимиляция больше, чем диссимиляция. Отрицательный азотистый баланс встречается у пожилых людей, при голодании, при тяжелых заболеваниях. Суточная потребность белка для организма 100 грамм, для взрослого человека потребность в белке составляет 1,5 гр на 1 кг веса. Для грудного возраста 3 гр на 1 кг.
ЦНС регулирует белковый обмен, влияя на образование гормонов. На белковый обмен оказывает влияние соматотропный гормон в передней доле гипофиза, гормон щитовидной железы и глюкокортикоиды коркового вещества надпочечников.
Обмен углеводов.
Углеводы бывают простые и сложные. Простые — глюкоза, сложные — гликоген, крахмал. С пищей поступают сложные углеводы, которые не растворяются в воде и не всасываются в кишечнике. В ЖКТ дисахариды и полисахариды расщепляются до глюкозы. Поступают углеводы в основном с растительной пищей. При избыточном питании углеводы превращаются в жиры и откладываются в подкожной клетчатке, в сальниках и других местах. В крови углеводы содержатся в виде глюкозы. Норма от 4,4 ммоль/л до 6,2-6,4. Повышение глюкозы в крови называется гипергликемия, понижение сахара в крови называется гипогликемия. При повышение сахара в крови больше 10 ммоль, сахар появляется в моче, избыток сахара выводят почки. Всосавшиеся моносахариды с током крови через воротную вену попадают в печень, а из печени в нижнюю полую вену, сердце и разносятся по всему организму.
Обмен жиров.
Это обмен липидов. К ним относятся нейтральные жиры и фосфолипиды. К нейтральным жирам относятся:
- токоферол
- холестерин
- коэнзим Q
Жир в организме играет пластическую, энергетическую роль. Пластический обмен — это синтез новых жиров (веществ) для построения новых клеток, межклеточного вещества, органоидов.
Энергетическая роль жиров состоит в том, что при их расщепление (1 гр жира) выделяется около 10 килокалорий тепла, что в 2 раза больше, чем при окислении 1 гр углевода или белка.
Обмен минеральных солей и воды
В различных тканях вода составляет от 10 (в жировой) до 90 % (кровь, лимфа). В среднем на ее долю приходится 65—70 % массы тела.
В течение 1 суток в нормальных условиях человек потребляет обычно 1,5—2,5 л воды. Такое же количество выводится почками с мочой, через кожу — с потом, через легкие — в виде водяных паров. Однако объем выделяемой почками воды зависит от окружающей температуры и может возрастать или уменьшаться в несколько раз.
Вода не может служить источником энергии для организма, но она выполняет ряд других жизненно важных функций:
1) является универсальным растворителем — практически все вещества клеток и внеклеточных структур растворены в воде, поэтому именно в ней происходят основные метаболические процессы;
2) обеспечивает поступление в организм растворенных в ней минеральных веществ и водорастворимых витаминов;
3) препятствует переохлаждению организма, так как обладает высокой теплоемкостью;
4) обеспечивает защиту организма от перегревания за счет испарения с поверхности кожи и слизистых оболочек;
5) включается в важнейшие биохимические процессы, образуется в их ходе.
Минеральные вещества также не являются источниками энергии. Они выполняют разнообразные функции. Из всех минеральных веществ наш организм наиболее богат натрием. Он содержится во внеклеточном пространстве и плазме крови в значительно больших количествах, чем в клетках. С ним связывают такой сложный процесс, как проведение импульсов в нервной системе. Натрий играет важную роль в процессах выделения. Он необходим для поддержания осмотического давления жидкостей организма. Избыточное гидростатическое давление на раствор, отделенный от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, при котором прекращается диффузия через мембрану, называется осмотическим давлением.
Ионы калия, в отличие от ионов натрия, содержатся преимущественно в цитоплазме клеток. Калий также необходим организму для проведения нервных импульсов, нормальной работы сердечной мышцы.
Кальций и фосфор в больших количествах содержатся в костях; кальций, фосфор и фтор — в эмали зубов. Кальций также необходим для мышечного сокращения, синаптической передачи нервного импульса. Он является одним из факторов свертывающей системы крови. Железо входит в состав гемоглобина. При его недостатке возникают железодефицитные анемии.
Анионы йода играют важную роль в гуморальной регуляции функций организма, так как они входят в состав гормонов щитовидной железы. Хлор является основным анионом Внутри- и внеклеточной жидкостей организма. Он играет роль в процессах передачи нервного импульса, в синаптической передаче, в образовании соляной кислоты желудочного сока. Цинк, медь, магний, кобальт, железо входят в состав многих ферментов.
При недостатке поступления какого-либо из этих химических элементов, возникают заболевания, сопровождающиеся тяжелыми нарушениями обмена веществ.