Глава 8

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

10.1. Основные понятия

Обмен веществ и энергии - основной признак, присущий всем живым существам. В организм человека постоянно поступают ве­щества из внешней среды. В частности, через пищеварительную систему поступают питательные вещества (белки, жиры, углево­ды), витамины, вода и минеральные соли. Кислород воздуха про­никает в кровь через легкие, частично - через кожу. С током кро­ви вещества переносятся к клеткам и тканям. В цитоплазме и орга­неллах клеток организма происходят различные биохимические процессы, в ходе которых поступившие вещества преобразуются, расходуются с определенными целями (например, для получения энергии). Из них могут образовываться как полезные, так и вред­ные для организма продукты. Последние должны быть выведены во внешнюю среду. Выведение отработанных продуктов осуществ­ляют почки, легкие, в меньшей степени кожа и органы желудоч­но- кишечного тракта.

Обмен веществ и энергии (метаболизм) - это совокупность фи­зиологических процессов, направленных на обеспечение организма необходимыми для его жизнедеятельности веществами, их превра­щение и использование для получения энергии и построения кле­точных структур, и в конечном итоге на удаление во внешнюю среду ненужных продуктов происшедших реакций. В более узком смысле метаболизм - это пути превращений какого-либо вещества (или веществ) в организме (например, метаболизм глюкозы).

В организме постоянно происходят процессы синтеза и распа­да различных структур. В частности, в клетках образуются разно­образные вещества, используемые для построения клеточных мемб­ран, органелл и их обновления. Синтез новых веществ протекает с затратой энергии и требует исходных материалов. Последние поступают в организм либо с пищей, либо образуются при распа­де старых структур. Реакции, направленные на синтез новых мо­лекул, называются анаболическими. Часть обмена веществ, кото­рая включает все анаболические реакции, происходящие в орга­низме, называется пластическим обменом (анаболизмом, ассими­ляцией).

Для осуществления процессов пластического обмена необхо­дима энергия. Она образуется в результате распада сложных орга­нических веществ (белков, жиров, углеводов) на более простые компоненты, вплоть до воды и углекислого газа. Реакции распада, сопровождающиеся выделением энергии, называются катаболи­ческими. Все катаболические реакции составляют энергетический обмен (катаболизм, диссимиляцию). Все реакции пластического и энергетического обменов осуществляются с помощью биологи­ческих катализаторов - ферментов (энзимов).

Таким образом, метаболизм включает в себя два прямо проти­воположных процесса: анаболизм и катаболизм. Они взаимно пе­реходят друг в друга, происходят в организме совместно в тече­ние всей жизни. Преобладание одного из них приводит К соответ­ствующим изменениям в обмене веществ. При повышенной ас­симиляции организм растет, развивается. В случае преобладания реакций диссимиляции происходит активный распад структурных элементов клеток. Это ведет к истощению, старению человека. В дет­ском возрасте преобладают реакции пластического обмена. По мере старения организма увеличивается роль катаболических процес­сов, постепенно угнетается синтез новых веществ.

Основные вещества, поступающие в организм, - это вода и растворенные в ней минеральные соли, белки, жиры, углеводы и витамины. Каждое из этих веществ имеет определенное назначе­ние для организма, для каждого из них характерны свои пути метаболизма. Таким образом, различают следующие виды обмена веществ: обмен воды и минеральных солей, обмен белков, обмен жиров и обмен углеводов. Витамины играют преимущественно роль катализаторов биохимических процессов, так как большинство из них входят в состав ферментов.