Рубрики:

Обмен веществ

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ — лежащий в основе жизнь закономерный порядок превращения веществ в жи­вых телах во взаимодействии этих тел с внешней средой. Обмен веществ ведет к самообновлению и самовоспроиз­ведению живых организмов, является необходимым условием их существования. В процессе обмена веществ орга­низм воспринимает из окружающей внешней среды разнообразные вещества. В организме эти вещества подвергаются глубоким изменениям, в результате которых они превращаются в вещества самого орга­низма, становятся подобными химическим соединениям, входящим в состав тканей организма.

Хотя основные этапы обмена веществ являются сходными для всех живых организмов, но для каждого вида характерен свой особый тип обмена веществ, зависящий от условий его существования. Обмен веществ подвергается определенным изменениям в зависимости от режи­ма питания, температуры, атмосферного давления и так далее.

Растительные организмы и некоторые бактерии способны синтезировать необходимые им органические вещества из неорганических соединений (из углерода углекислого газа); для этого используется как энер­гия солнечного света (фотосинтез), так и энергия окисления некоторых неорганических веществ (химиосинтез). Такие организмы называют автотрофными (от греческого autos — сам и trophe — питание). Живот­ные, а также многие виды бактерий не способны сами синтезировать органические вещества и получают их в виде пищи. Эти организмы называют гетеро­трофными (от греческого heteros — другой и trophe — пи­тание). Деление организмов на автотрофов и гетеротрофов в настоящее время нельзя признать абсо­лютным, так как известны явления, показывающие, что и у животных и у растений имеются черты обоих типов питания.

Первым этапом обмена веществ является пищеварение. Пита­тельные вещества, поступающие с пищей (белки, углеводы, жиры), в пищеварительном канале под­вергаются первичной химической обработке, после чего теряют свою видовую специфичность, и организм способен превратить их путем дальнейших более глубоких изменений в собственные составные части тканей.

Основные изменения, в ходе которых поступившие из пищеварительного канала пищевые вещества используются организмом, происходят уже в тка­нях и составляют так называемый тканевой, или межуточный, обмен. Однако в тканевой обмен вступают сразу не все вещества, часть их (углеводы, жиры) откла­дывается в «запас» или, как говорят, образует депо; такими депо являются печень, где откладывается животный крахмал (гликоген), подкожная клетчат­ка и сальник, где откладываются жиры.

Межуточный, или тканевой, обмен веществ заключается в цепи химических превращений поступивших в организм питательных веществ (белков, жиров и углеводов). Превращения эти сводятся к двум процессам, которые текут параллельно, взаимосвязано и составляют сущность органической жизни: диссимиляции и ассимиляция. При диссимиляции сложные, обладающие большой молекулой и большим запасом химической энер­гии вещества расщепляются с освобождением этой энергии, которая непосредственно переходит в энергию физиологических функций (сокращение мышц, секреция желез, энергия нервных импульсов), в химическую энер­гию, превращающую простые вещества в сложные, то есть в энергию ассимиляции: образование тканевых белков, гормонов, нейтрализация ядовитых ве­ществ (продуктов распада), подлежащих удалению из организма, и другие процессы, протекающие в сложном животном организме. Интенсивность и направленность совершающихся в организме химических процессов, лежащих в основе обмена веществ, зависит от дей­ствия катализаторов белковой природы — фермен­тов. Почти любое вещество, участвующее в обмене веществ, вступает во взаимодействие с ферментом. Каждая ферментативная реакция является отдельным зве­ном в цепи тех превращений, которые лежат в основе обмена веществ.

Главным источником энергии, образующейся при диссимиляции и используемой организмом, являются процессы разложения углеводы. Углеводы, посту­пающие в организм главным образом в виде сложных саха­ров (ди- и полисахаридов — сахарозы, крахмала), расщепляются под действием ферментов в желу­дочно-кишечном тракте на простые сахара — моно­сахариды (глюкоза), которые всасываются в кровь и разносятся ею в различные органы и ткани. Зна­чительная часть глюкозы, откладываясь в печени, превращается в гликоген. При нормальных усло­виях в крови человека содержится от 80 до 120 мг глюкозы в каждых 100 см3 крови (то есть 80—120 мг%). Содержание глюкозы в крови колеблется в зависи­мости от состояния организма. Регуляция углевод­ного обмена осуществляется центральной нервной системой как путем прямого воздействия на печень, так и через железы внутренней секреции, вырабаты­вающие гормоны (главным образом адреналин и инсулин). Значительная часть энергии, необходимой организму для работы мышц, покрывается за счет окисления углеводов. Окисление глюкозы в тканях и органах может проходить двумя путями: аэробным, то есть в присутствии кислорода (дыхание), и анаэроб­ным, то есть без кислорода (так называемый гликолиз). Анаэ­робные этапы превращения глюкозы приводят к образованию пировиноградной кислоты, а из пиро­виноградной кислоты — молочной кислоты. В аэ­робных условиях происходит окисление пирови­ноградной кислоты до уксусной или до конечных продуктов обмена — углекислого газа и воды. Главная масса энергии при расщеплении углеводов освобождается аэробным путем, то есть при участии кислорода, что составляет сущность так называемого ткане­вого дыхания, без участия которого ткани неизбежно гибнут.

Жиры и липоиды (жироподобные вещества живот­ного и растительного происхождения) в желудочно-кишечном тракте также подвергаются расщеплению (липазами) с образованием свободных жирных ки­слот и глицерина. Глицерин путем ряда фермен­тативных превращений образует пировиноградную и уксусную кислоты, которые в конечном итоге окис­ляются до углекислого газа и воды. В итоге окисле­ния жирных кислот образуются уксусная и ацетоуксусная кислоты, которые также могут окисляться до углекислого газа и воды. Таким образом, жиры, подобно углеводам, в процессе тканевого обмена исполь­зуются организмом как источник энергии.

При расщеплении белков в желудочно-кишечном тракте образуются низкомолекулярные пептиды — вещества, занимающие промежуточное положение между белками и аминокислотами, и свободные аминокислоты (особый вид органических кислот, составляющих постоянные структурные единицы белков). Всасывающиеся в кровь аминокислоты разносятся к различным органам и тканям, где претерпевают ряд превращений: часть их исполь­зуется для синтеза белков плазмы крови и ткане­вых белков, часть идет на синтез ферментов и гор­монов, часть подвергается окислению, сопровождае­мому в конечном итоге образованием свободного аммиака, углекислого газа и воды. У человека и животных особенно интенсивный распад аминокислот идет в печени. Образующийся при распаде амино­кислот аммиак превращается в мочевину или моче­вую кислоту и выделяется с мочой.

Исключительно важную роль в обмене веществ и жизнедея­тельности организма играют вода как среда, в которой протекают все химические превращения, мине­ральные соединения (особенно фосфор­ная кислота), участвующие во многих процессах обмена, и витамины, входящие в состав фер­ментов.

Характернейшей особенностью обмена веществ в организме является строгая согласованность и слаженность всех процессов, которые протекают как единое целое при тесном взаимодействии отдельных процессов. Уже первый этап обмена — переваривание пищи — представляет собой одновременно протекающий про­цесс распада белков, жиров и углеводов в желудочно-кишечном тракте. Установлена непосредственная связь между различными формами обмена веществ. Она выра­жается в том, что отдельные структурные элементы белков, жиров и углеводов могут превращаться друг в друга после соответствующих химических реак­ций. Экспериментально доказано превращение про­дуктов обмена углеводов в аминокислоты, а также возможность синтеза углеводов за счет белков. Возможность синтеза аминокислот из жиров (жир­ных кислот) весьма ограниченна. Превращение угле­водов в жиры доказано в опытах на животных. Ряд работ подтверждает возможность превращения гли­церина в животном организме в углеводы. Таким образом, обмен веществ состоит из множества реакций (образование пировиноградной и уксусной кислот), связывающих между собой обмен белков, жиров и углеводов в еди­ный процесс. Ведущую роль в регулировании обмена веществ играет нервная система (особенно кора больших полушарий головного мозга).

Нарушения обмена веществ разнообразны и выра­жаются в недостаточном усвоении или избыточном накоплении веществ, участвующих в обмене, в на­коплении промежуточных продуктов обмена веществ, в непол­ном или избыточном выделении продуктов обмена веществ и в образовании веществ, не свойственных нормаль­ному обмену. Нарушения обмена веществ лежат в основе лю­бого патологического процесса. При отдельных заболе­ваниях выступают те или другие стороны нарушения обмена веществ, напр. при ожирении, диабете сахарном, атеросклероз, подагре и другие.

Google Bookmarks Reddit БобрДобр.ru Memori.ru МоёМесто.ru

Popularity: 8%

Комментарии закрыты