1. Обмін речовин як основні умови життя і збереження гомеостазу.

В основі життя людини лежить обмін речовин і енергії.

Обмін речовин або метаболізм полягає в біологічному окисненні (аеробному чи анаеробному) органічних енерговмісних речовин із використанням виділюваної при цьому енергії для життєвих процесів.

Ця енергія використовується на підтримання дихання, кровообігу, температури тіла, для здійснення скорочень м'язів під час рухів тіла, виконання роботи, різних поведінко­вих реакцій. У процесі окисних реакцій від­бувається розщеплення складних орга­нічних сполук з виділенням енергії — ди­симіляція, або катаболізм. Одночасно в організмі відбуваються процеси протилеж­ного напряму, що здійснюються з погли­нанням енергії (синтез специфічних білків, гормонів, ліпідів та інших складних спо­лук із речовин, що надходять до організму з навколишнього середовища) — асиміля­ція, або анаболізм. Обидва процеси нероз­ривно пов'язані між собою через перехід енергії від одного до іншого. Так само тісно пов'язані один з одним обмін речовин та енергетичний обмін.

Більшість процесів життєдіяльності клітини відбуваються з викорис­танням енергії. Вона витрачається на підтримання цілісності клітинних структур, іонних градієнтів, біосинтетичних процесів, забезпечення спе­цифічних форм клітинної активності тощо.

Витрачені енергетичні ресурси організм повинен постійно компенсува­ти за рахунок харчування. У процесі обміну білків, ліпідів і вуглево­дів відбувається вивільнення енергії хіміч­них зв'язків цих речовин. Більша частина цієї енергії відразу розподіляється в орга­нізмі і розсіюється за його межами у вигля­ді теплоти. Менша її частина (20-25 %) резервується у вигляді макроергічних зв'яз­ків молекул АТФ, у міру потреби викорис­товується на процеси життєдіяльності й ме­ханічну роботу, електричні, секреторні та інші процеси. Усі ці види кінетичної енергії зрештою перетворюються на теплоту, і за кількістю виділеної організмом теплоти можна визначати інтенсивність метаболізму

Методи дослідження обміну енергії

Методи оцінки енергетичного балансу організму грунтуються на двох основних принципах:

• прямому вимірюванні кількості тепла, яке виділило­ся (пряма калориметрія), і

• непрямому вимірюванні - шляхом визначення кількості кисню, що поглинається, та вуглекислого газу, який виділяється (непряма калориметрія).

Метод прямої калориметрії полягає у без­посередньому вимірюванні кількості теп­лоти, виділеної організмом за певний час.

Для цього використовують калоримет­ри — герметичні камери з подвійними стійками, між якими циркулює вода. За кількістю води в калориметрі, ступенем її нагрівання і теплоємністю розраховують кількість виділеної теплоти. Перші спроби застосувати такий метод визначення теп­лоти, виділюваної живими організмами, було здійснено ще наприкінці XVIII ст. (Лавуазьє).

Велику калориметричну камеру для лю­дини і великих тварин було побудовано в 1893 р. в Росії В. В. Пашутіним, а згодом і в Америці.

За допомогою таких камер було встановлено дуже важливу законо­мірність, а саме: живі організми так само, як і неживі системи, підпорядковуються за­кону збереження енергії. Було доведено, що кількість виділеного організ­мом теплоти за добу відповідає енергетичній цінності харчових речовий, спожитих ним і окиснених за той самий час.

Однак зазначений спосіб надто громіздкий і нині використовується лише для проведення точних науко­вих досліджень.

Найчастіше використовується простіший спосіб непрямої калори­метрії. Для підтриман­ня життя організму протягом тривалого (доба і більше) перебування його в герме­тичній калориметричній камері потрібно забезпечувати сталий нормальний склад повітря в ній— додавати кисень і вида­ляти вуглекислий газ. При цьому з'ясу­валось, що між кількісними показниками газообміну організму і його енерговитратами існують певні кількісні співвідношен­ня.

Суть непрямої калориметрії полягає у визначенні кількості виділеної теплоти за кількістю спожитого кисню і виділеного вуглекислого газу.

При вико­ристанні методу непрямої калориметрії істотне значення має такий показник, як дихальний коефіцієнт.

Дихальний коефіцієнт (ДК) — це відношення об'єму виділеного організмом вуглекислого газу до об'єму кисню, спо­житого за той самий час.

Кисень, що його споживає організм, ви­трачається на окислення органічних речо­вин, які надійшли до організму з їжею, а внаслідок їх окиснення утворюється С0₂. Отже, кількісні співвідношення між об'єма­ми цих газів, тобто ДК, залежать від хіміч­ного складу окислюваних органічних речо­вин.

За величиною дихального коефіцієнта можна опосередковано судити про продукт, що окиснюється.

Так, під час окиснювання :