
- •1.1. Неотделимость человека от биосферы
- •1.2. Формы и уровни жизни
- •1.3. Обмен веществ
- •1.3.1. Основные понятия и определения
- •1.3.2. Структурный обмен
- •1.3.3. Энергетический обмен
- •1.3.4. Регуляция обмена веществ
- •1.4. Понятие о гомеостазе
- •1.5. Нормы и типы реакций человека на действие факторов среды
- •1.6. Научно-методические основы медико-экологического мониторинга
- •2. Основные понятия токсикологии
- •2.1. Определение и задачи токсикологии
- •2.2. Понятие о вредном веществе
- •2.3. Классификация ядов
- •2.4. Специфическое и неспецифическое действие ядов
- •2.6. Понятие о рецепторе
- •2.7. Классификация отравлений
- •2.8. Особенности повторного воздействия ядов на организм
- •Одновременное действие на организм комплекса
- •3. Токсикокинетика
- •3.1. Предмет и задачи токсикокинетики
- •3.2. Основные пути проникновения ксенобиотиков
- •3.3. Механизмы действия ксенобиотиков в организме
- •Выведение ксенобиотиков из организма
- •3.3.2. Превращение токсичных веществ в организме
- •3.3.3. Биохимические основы токсического действия
- •3.3.3.1. Биохимические основы токсического
- •Изменение активности фермента вызывают соединения, проявляющие высокую реакционную способность по отношению к функциональным группировкам ферментов. К числу таких функциональных группировок относятся:
- •3.3.3.2. Механизмы токсического действия
- •3.4. Системы и механизмы защиты организма
- •3.4.1. Системы и механизмы защиты организма
- •3.4.2. Системы защиты от чужеродных белков
- •3.4.3. Системы и механизмы защиты растений
- •3.4.3.1. Системы и механизмы защиты растений
- •3.4.3.2. Системы и механизмы защиты растений
- •3.4.3.3. Системы и механизмы защиты растений
- •3.4.4. Антидотная защита
- •4.1. Параметры токсикометрии
- •4.1.1. Характеристики токсичности вещества
- •4.1.2. Порог вредного действия
- •4.1.3. Характеристики опасности развития отравления
- •Классификация опасности веществ
- •Классификация веществ, обладающих раздражающими свойствами, по величине Lim ir для человека и различных видов животных
- •Соотношения между различными показателями токсичности
- •Токсикологические параметры повторного
- •4.2. Санитарно-гигиенические нормативы
- •4.2.1. Санитарно-гигиенические нормативы допустимого
- •Классификация опасности веществ
- •4.2.2. Предельно допустимые концентрации
- •Соотношения между показателями токсичности и пдк
1.3.3. Энергетический обмен
Движущей силой обмена веществ служит разность термодинамических потенциалов, участвующих в реакциях соединений [37]. По источникам используемой в обмене веществ энергии организмы делятся на фототрофы и хемотрофы. Для фототрофов богатыми энергией субстратами являются эндогенные продукты начального этапа фотосинтеза, для хемотрофов – различные соединения экзогенной природы.
В общем энергетическом обмене животных выделяют основной обмен – минимальное количество энергии, необходимое для поддержания жизни организма в состоянии покоя. У взрослого человека он составляет 1600-1700 ккал/сут (6700-7100 кДж/сут). Количество тепла, выделяемое теплокровными животными при основном обмене, пропорционально поверхности их тела (правило Рубнера). Более точно теплопродукция организма животных выражается формулой [37]
W = 70 m0,75 ккал/сут,
где m – масса тела, кг.
Данные об общем энергетическом обмене используют для вычисления калорийности продуктов питания и составления сбалансированных по энергозатратам организма рационов питания.
Молекулярные механизмы генерирования и утилизации энергии на промежуточных этапах обмена веществ являются предметом изучения биоэнергетики. Синтез сложных соединений, мышечное сокращение, транспорт соединений через биологические мембраны против градиента концентрации, создание на мембране электрического потенциала, разряд которого, в частности, обеспечивает проведение нервного импульса и другие биоэлектрические явления, обеспечивает свободная энергия гидролиза основного продукта фосфорилирования АТФ и в меньшей степени других фосфатных производных. Различают субстратное фосфорилирование, состоящее в фосфорилировании молекул субстрата при их окислении никотинамидными коферментами, и окислительное фосфорилирование, наблюдаемое на стадии образования АТФ из аденозиндифосфата (АДФ) при переносе электронов (атомов водорода) по цепи коферментов в процессе дыхания и в фотосинтезе. Максимум заключенной в органических субстратах энергии извлекается при их полном окислении в аэробных условиях до СО2 и воды в циклических последовательностях реакций. Примером такого процесса является полное окисление глюкозы в пентозофосфатном цикле.
1.3.4. Регуляция обмена веществ
На обмен веществ оказывают постоянное воздействие различные факторы внешней и внутренней среды [37]. Большая часть их благодаря функционированию механизмов регуляции обмена веществ используется организмами для своего роста и развития. Наиболее простым механизмом регуляции обмена веществ, способствующим сохранению внутренней среды организма (поддержанию гомеостаза), является механизм восстановления в химической системе равновесия в соответствии с законом действующих масс. Таким механизмом регуляции обеспечивается устойчивость к случайным воздействиям значения рН в буферных жидкостях организма, предотвращение накопления в организме невыводимых метаболитов и т.п.
Более сложные механизмы регуляции обмена веществ обусловлены прямыми и обратными управляющими связями. Суть их состоит в воздействии метаболитов на интенсивность биохимических процессов, в которых они сами образуются или испытывают превращение. К таким механизмам относится регуляция активности ферментов, осуществляемая посредством аллостерического взаимодействия ферментов с субстратами или промежуточными продуктами.
Многоклеточные организмы наряду с внутриклеточными механизмами имеют надклеточные – гормональные механизмы регуляции обмена веществ. Гормональная регуляция координирует обмен веществ в различных тканях и органах и интегрирует его в рамках организма в целостную систему. Гормональная регуляция обмена веществ у растений осуществляется группой фитогормонов, у животных – эндокринной системой, источниками гормонов которой являются центральные и периферические железы внутренней секреции. Примером такого механизма регуляции у животных является поддержание концентрации глюкозы в крови на постоянном уровне. Повышение концентрации глюкозы в крови увеличивает продукцию инсулина, который стимулирует клетки на усиленное потребление глюкозы. Возникающий при этом дефицит глюкозы приводит к увеличению продукции другого пептидного гормона – глюкагона, который стимулирует восстановление концентрации глюкозы путем расщепления гликогена в клетках.
Как правило, механизмы гормональной регуляции многоступенчаты. Воздействие гормонов на обмен веществ осуществляется через клеточную мембрану. Обратные связи в эндокринной системе часто замыкаются через нервную систему. При этом нервная система, получая сигналы из внешней среды или от внутренних органов, управляет железами внутренней секреции. При помощи таких управляющих связей осуществляется, например, регуляция водно-солевого обмена животных гипоталамо-гипофизарной системой, поддерживаются состояния с автоколебательными режимами (суточных режимов активности, сердечных сокращений и т.д.).
Нарушения механизмов регуляции обмена веществ могут быть вызваны прямым влиянием на него неблагоприятных факторов среды (недостатком или несбалансированностью органических и минеральных субстратов, низким или избыточным уровнем внешних физических воздействий и т.п.) или изменениями в наследственном аппарате организма.
Метаболические карты органических субстратов и более полное описание механизмов регуляции приведены в [37].