Тема. Фізіологія обміну речовин та енергії.
План.
Поняття про обмін речовин та енергії.
Білковий обмін та його регуляція.
Вуглеводи, їх значення в обміні речовин. Регуляція вуглеводного обміну.
Обмін ліпідів і його регуляція.
Водно-сольовий обмін і його регуляція..
1. Поняття про обмін речовин та енергії.
Організм є відкритою системою, він підтримує обмін речовин із зовнішнім середовищем, тобто одержує їжу, виділяє продукти обміну. Їжа вміщує не тільки необхідні для організму речовини, в ній сконцентрована також енергія зовнішнього походження (сонця), що стає надбанням організму. Організм використовує її відповідно до своїх потреб і в першу чергу для підтримання високої впорядкованості своїх структур і процесів життєдіяльності. Таким чином, з обміном речовин здійснюється і обмін енергії. На основі обміну речовин відбувається постійне самооновлення організму: одні його структурні компоненти «зношуються», замінюючись іншими, які «самостворюються» із речовин, які надходять із травного каналу в уніфікованій формі.
Обмін речовин – це один з основних проявів життя. В основу методології пошуків позаземного життя покладено методи виявлення продуктів обміну речовин, зокрема біологічного окиснення.
Обмін речовин та перетворення енергії – невід’ємні один від одного процеси. Не існує зміни речовин без перетворення енергії і немає обміну енергії без обміну речовин.
В основі обміну речовин та енергії лежать два процеси – асиміляція і дисиміляція, які взаємно протилежні і нерозривно пов’язані між собою.
Процеси, в результаті яких відбувається синтез органічних сполук, необхідних для росту, відновлення структури тканин, забезпечення їхній функцій називається асиміляцією (анаболізмом), тобто процес засвоєння організмом речовин, при якому використовується енергія. Таким чином відбувається синтез специфічних білків, гормонів, ліпідів та інших складних сполук із речовин, які надходять в організм з навколишнього середовища.
Процес розщеплення складних органічних сполук до більш простих з виділенням енергії називається дисиміляцією (катаболізмом). Енергія, яка вивільняється, використовується для підтримання процесів дихання, кровообігу, температури тіла, скорочення м’язів під час рухів тіла, виконання роботи, різних поведінкових реакцій.
В різні періоди життя – різне співвідношення між асиміляцією і дисиміляцією. В період росту переважає асиміляція, а в похилому віці асиміляція відстає від процесів дисиміляції. Порушення нормального співвідношення між процесами асиміляції і дисиміляції спостерігається при хвороботворних станах.
Отже, обмін речовин та енергії або метаболізм – сукупність хімічних та фізичних перетворень речовин і енергії, які відбуваються в живому організмі і забезпечують його життєдіяльність.
Основний обмін - це кількість енергії, яка використовується організмом в умовах повного спокою для забезпечення мінімального рівня обміну речовин і функціональної активності, необхідних для підтримання життя. Ці мінімальні енергетичні затрати організмом визначаються в стані м’язового спокою, в положенні лежачи, натщесерце, через 12-16 годин після прийому їжі, при температурі комфорту (+18-20°). Виражається в кДж або ккал на одиницю маси тіла за 1 годину або за 1 добу. У чоловіків дорівнює 4,19 кДж або 1 ккал на 1 кг маси тіла в 1 год.
Вимірювання кількості тепла, яке виділяється або використовується в ході різних фізичних і хімічних процесів називається калориметрією. Використовується для вивчення теплових ефектів, які супроводжують процес обміну речовин в спокої або при різних видах діяльності цілого організму або окремих органів.
Розрізняють пряму і непряму калориметрію.
Пряма калориметрія – метод визначення кількості енергії, що продукується організмом за допомогою спеціальних камер, що дозволяє виміряти продукцію тепла людиною і тваринами, які знаходяться в камері.
Непряма калориметрія – метод визначення кількості продукуємої організмом енергії на основі дослідження газообміну, тобто по кількості вжитого кисню і виділеного вуглекислого газу. Специфіка окислених речовин і, відповідно цій специфіці, калориметричний еквівалент кисню визначається при непрямій калориметрії по дихальному коефіцієнту. Дихальний коефіцієнт (ДК) – це співвідношення об’єму видихуваного вуглекислого газу до об’єму вжитого кисню. Величина ДК знаходиться в межах 0,7-1,0. При виключно жировому харчуванні – 0,7, при вуглеводному – 1,0, а при змішаному варіює від 0,75 до 0,95.
Будь-який живий організм незалежно від рівня еволюційного розвитку споживає у вигляді їжі такі органічні речовини, як білки, жири і вуглеводи. Тільки у їжі травоїдних тварин переважають вуглеводи, в їжі хижих тварин – білки, але існують види молі (одежна, меблева, пухоїди), які вживають речовини, що складаються лише з одного білка кератину.