Обмен веществ и энергии
Обмен веществ и энергии составляет основу жизнедеятельности и принадлежит к числу важнейших специфических признаков живой материи.
Обмен веществ и энергии – это совокупность физических, химических, физиологических процессов превращения веществ и энергии в живых организмах, а также обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Обмен веществ у живых организмов заключается в поступлении из внешней среды различных веществ, в превращении и использовании их в процессах жизнедеятельности и в выделении образующихся продуктов распада в окружающую среду.
Всостоянии относительного покоя энергия затрачивается на осуществление функций нервной системы, постоянно идущий синтез веществ, работу ионных насосов, поддержание температуры тела, работу дыхательной мускулатуры гладких мышц, работу сердца и почек.
Энергозатраты организма возрастают при физической и умственной работе, психоэмоциональном напряжении, после приема пищи, при понижении температуры.
Обмен веществ складывается из 2-х взаимосвязанных, противоположно направленных процессов: анаболизма (ассимиляции) и катаболизма (диссимиляции). Анаболизм (ассимиляция) – совокупность процессов биосинтеза органических веществ, компонентов клеток и тканей. Он обеспечивает обновление биологических структур, рост, развитие, а также накопление энергии.
Катаболизм (диссимиляция) – совокупность процессов расщепление сложных органических соединений до более простых веществ, протекающий с высвобождением энергии. Конечным продуктом метаболизма относятся вода, окись углерода, двуокись углерода, мочевина, а также другие вещества, содержащие азот. Катаболизм обеспечивает извлечение химической энергии из содержащихся в пище молекул и использование этой энергии на обеспечение необходимых функций.
Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия. Преобладание анаболических процессов над катаболическими приводит к росту, накоплению массы тканей, а превалирование катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур. Состояние равновесного и неравновесного соотношения анаболизма и катаболизма зависит от возраста (в детском возрасте преобладает анаболизм, у взрослых обычно наблюдается равновесие, в старческом возрасте преобладает катаболизм), состояния здоровья, выполняемой организмом физической и психоэмоциональной нагрузки.
Для возмещения энергозатрат организма, сохранение массы тела и удовлетворения потребностей роста необходимо поступление из внешней среды белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных солей и воды. Их количество, свойства и соотношение должны соответствовать состоянию организма и условиям ее существования. Это достигается путем питания. Необходимо также, чтобы организм очищался от конечных продуктов метаболизма, которые образуются при расщеплении различных веществ. Это достигается работой органов выделения.
Условно в процессе обмена веществ можно выделить 3 этапа. Первым этапом обмена веществ являются ферментативные процессы расщепления белков, жиров, углеводов до растворимых в воде аминокислот, моно- и дисахаридов, жирных кислот, глицерина, происходящие в различных отделах желудочно-кишечного тракта, а также всасывание их в кровь и лимфу.
Вторым этапом является транспорт питательных веществ и кислорода кровью к тканям и клеточный метаболизм, результатом которого является их ферментативное расщепление для конечных продуктов. Часть этих продуктов используется на построение составных частей мембран, цитоплазмы, для синтеза биологически активных веществ – гормонов, ферментов, секретов, и воспроизведения клеток и тканей.
Третий этап – удаление конечных продуктов метаболизма из организма в составе мочи, кала, пота, через легкие, почки, потовые железы и кишечник.