Обмен веществ

Обмен веществПонятие обменных процессов: 

Обмен веществ – это совокупность протекающих в живых организмах химических превращений, обеспечивающих их рост, развитие и  процессы жизнедеятельности.

Для всех  живых организмов, в том числе и человека, основа жизни – это обмен веществ и энергии (Подробнее см. здесь). 

Благодаря обменным процессам,  каждый организм  не только поддерживает своё существование, но развивается и растёт. Обмен веществ определяет цикличность жизни: рождение, рост и развитие, старение и смерть.

В организме человека непрерывно идёт обмен веществ. Одни вещества в процессе биосинтеза создаются, другие распадаются. Кроме того, человек непрерывно затрачивает энергию на работу мышц, внутренних органов, на биосинтез новых белков, гормонов, ферментов, на образование клеток и других структур.

Наш организм получает готовые органические вещества с пищей. Но чтобы эти соединения могли включиться в обмен, они должны быть расщеплены на элементарные части.

Подготовительная стадия обмена заключается в переваривании пищи, дыхании, транспортировке кислорода и питательных веществ,  к клеткам  и тканям тела.

Основная стадия обмена веществ,  происходит в клетках  тела. Она состоит из двух связанных между собой процессов:

1) Пластического обмена, за счёт которого синтезируются вещества, необходимые организму, его клеточные и неклеточные структуры;

2) Энергетического обмена, в результате которого накопленная в органических веществах энергия выделяется в результате их биологического окисления и используется организмом для процессов жизнедеятельности.

Заключительная стадия обмена состоит в выведении из организма продуктов окисления и распада.

Все процессы в организме, связанные с обменом веществ и энергии, протекают с участием ферментов. (Подробне о ферментах см. здесь).

Различают основной обмен, энерготраты, совершаемые организмом в состоянии покоя, и общий обмен – фактические энерготраты человека в реальной жизни.

Между энерготратами организма и энергетической ёмкостью (калорийностью) потребляемой им пищи, должно быть определённое равновесие (баланс). Он учитывается при составлении пищевых рационов, также учитывается состав и качество белков, жиров, углеводов, воды, минеральных солей, поступающих с пищей. Они должны компенсировать затраты и обеспечивать нормальное функционирование организма.

Обмен белков

В ходе подготовительной стадии обмена, пищевые белки, сначала расщепляются в желудке пепсином, а затем в двенадцатиперстной кишке ферментом поджелудочной железы трипсином до аминокислот.  Аминокислоты через кровеносные капилляры ворсинок поступают в печень. Здесь избыточные аминокислоты теряют свой азот и превращаются в жиры и углеводы. В клетках из аминокислот строятся белки тела.

Белки входят  в состав ядер, цитоплазмы и мембран клеток. Они являются ферментами, входят в состав антител. Белки принимают участие в свёртывании крови (фибриноген) и в транспортировке газов (гемоглобин). Белки входят в состав костей. Белки способны к биологическому окислению с выделением энергии, которая может быть использована организмом.

Таким образом, белки в организме выполняют структурно – пластическую, опорную, каталитическую, защитную, транспортную, антитоксическую и энергетическую функции.

Обмен жиров

В органах пищеварения во время подготовительной фазы обмена жиры распадаются на глицерин и жирные кислоты. В эпителии кишечника синтезируется жир, характерный для организма, и через лимфатическую систему направляется в жировые депо и клетки, где он используется как запасное вещество и строительный материал.

Жиры в организме выполняют много функций. Они входят в состав клеточных мембран, в них растворяются некоторые витамины. Из жиров образуются некоторые гормоны и биологически активные вещества. Их производные участвуют в работе синапсов – особых образований, через которые передаются возбуждающие или тормозящие сигналы от одной нервной клетки к другой или от нервной клетки к исполнительному органу.

В организме человека жиры выполняют защитную роль, предохраняя важные органы от сотрясений. Жиры хорошие теплоизоляторы. Выделяемые кожными сальными железами жиры делают кожу мягкой, эластичной и водонепроницаемой.

Жиры являются богатым источником энергии. При окислении они выделяют больше энергии, чем белки и углеводы вместе взятые. При распаде жиров не только выделяется много энергии, но и образуется много воды, что необходимо для поддержания водного обмена.

Итак, жиры выполняют структурно – пластическую, регуляторную, теплоизоляционную и энергетическую функции.

Обмен углеводов

Сложные  углеводы начинают распадаться в ротовой полости под действием фермента слюны – амилазы. В двенадцатиперстной кишке под действием ферментов, выделяемых поджелудочной железой, они расщепляются до глюкозы и других простых углеводов. В тонкой кишке продукты распада всасываются кишечными ворсинками в кровь и направляются в печень. Здесь излишки сахаров задерживаются и превращаются в гликоген и другие соединения, а оставшаяся часть глюкозы в необходимом количестве направляется в кровь и распределяется между клетками тела.

В организме,  глюкоза,  прежде всего,  является источником энергии. В частности, головной мозг может функционировать только в том случае, если к нему в качестве энергетического материала поступает глюкоза. Распадаясь на углекислый газ и воду, она освобождает энергию молекулярных связей, которая используется на многие нужды, в том числе и на передачу нервных импульсов.

В составе нуклеиновых кислот, углеводы участвуют в передаче наследственной информации. Межклеточное вещество ряда соединительных  тканей содержит и углеводы. Большое значение они имеют и в защите организма от некоторых ядовитых веществ. Углеводы взаимодействуют в печени со многими ядовитыми соединениями, переводя их в безвредные и легко растворимые вещества.

Итак, углеводы выполняют структурно – пластическую  и защитную функции, а также используются в качестве источника энергии.

Обмен воды в организме

Вода – универсальный растворитель (Подробнее см. здесь). Все жизненные процессы, все биохимические реакции происходят в водной среде. Внутренняя среда человека содержит до 90% воды. Вода в организме либо химически связана с другими соединениями, либо содержит в себе растворённые минеральные соли и органические вещества.

Пищеварительные соки содержат воду. Транспорт питательных веществ и кислорода осуществляется в жидкой среде. Продукты распада, тоже выносятся водой. Таким образом, в организме поддерживается определённый баланс между поступающей и выделяемой водой. В среднем человек  потребляет и выделяет около 1,7 – 2,2л воды ежедневно. Выделение воды происходит не только через почки, но также и путём потоотделения, при дыхании.

Сохранение  водно – солевого  равновесия очень важно для организма.  Если концентрация солей в тканевой жидкости и крови будет меньше, чем в клетках, вода будет поступать в клетки. Они начнут разбухать, их нормальная работа будет нарушена.

Обмен минеральных солей

Ни вода, ни минеральные соли не являются источниками энергии, но они необходимы для осуществления важных функций организма. Минеральные соли содержатся в клеточных ядрах и цитоплазме, в жидкостях, образующих внутреннюю среду, в пищеварительных соках и других биологических жидкостях.

В зависимости от величины потребностей организма в минеральных солях  входящие в них элементы подразделяются на макро- и микроэлементы.

Минеральные соли необходимы для поддержания кислотно – щелочного равновесия в клетках тела и во внутренней среде организма.