Обмен веществ и энергии. Регуляция обмена веществ
Обмен веществ (метаболизм) — последовательное потребление, превращение, использование, накопление и потеря веществ и энергии в живых организмах в процессе жизни, позволяющий им самосохраняться, расти, развиваться и самовоспроизводиться. Он состоит из энергетического (диссимиляция) и пластического (ассимиляция) обменов.
Ассимиляция (пластический обмен) — совокупность процессов биосинтеза, когда из более простых веществ синтезируются более сложные с накоплением энергии.
Диссимиляция (энергетический обмен) — совокупность ферментативных процессов расщепления сложных органических веществ в организме до более простых.
Согласно закону сохранения энергии энергия не возникает и не исчезает бесследно, а переходит из одного вида в другой.
Химическая энергия (химические связи органических веществ)
окисление органических веществ
Химическая энергия электрическая энергия механическая энергия
(биосинтез АТФ, (передача информации (сокращение скелетных
белков, жиров и по нервным волокнам мышц, сердца, диафрагмы)
углеводов) с помощью импульса)
Тепловая энергия
поддержка постоянной температуры тела, выделение избытка тепла в окружающую среду
Обмен органических веществ
Все обмены органических веществ тесно связаны между собой. Например, белки при необходимости могут превращаться в жиры и углеводы. При обильном питании углеводной пищей часть углеводов в организме превращается в жиры, при недостаточном поступлении в организм происходит превращение жиров в углеводы. И лишь недостаток белков в пище невосполним, так как они образуются только из аминокислот.
Обмен белков: аминокислоты из пищеварительного канала поступают в клетки, где из них синтезируются белки, характерные для нашего организма, белки используются на построение структур клетки, являются ферментами. При расщеплении 1 г белков выделяется 17,6 кДж энергии. При распаде белков кроме воды и углекислого газа образуется еще аммиак (превращающийся в печени в мочевину) и другие соединения. Углекислый газ удаляется из организма через органы дыхания, вода — через почки, кожу и легкие, мочевина — через почки.
Обмен углеводов: глюкоза поступает в клетки и используется в качестве основного источника энергии (для синтеза АТФ). При расщеплении 1г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии. Углеводы откладываются в запас в мышцах и печени в виде животного крахмала гликогена. Конечными продуктами распада углеводов являются вода и углекислый газ.
Обмен жиров: глицерин и жирные кислоты поступают в клетки, из них синтезируются жиры, характерные для нашего организма. Являются запасниками энергии и строительным материалом. При расщеплении 1г жира выделяется 38,9 кДж энергии. Конечными продуктами распада жиров и углеводов являются вода и углекислый газ.
Потребность в органических веществах у взрослого человека в сутки следующая:
белков — 85 г, при тяжелом физическом труде эта величина может удваиваться (из них 48 г — белки животного происхождения),
жиров — около 100 г (из них 30 г – жиры растительного происхождения),
углеводов — около 380 г.
Регуляция обмена веществ:Железы внутренней секреции вырабатывают гормоны, регулирующие процессы обмена веществ
Эндокринная система — это совокупность основных желез внутренней секреции, согласованная деятельность которых обеспечивает регуляцию всех жизненно важных функций организма.
В организме различают три типа желез: железы внешней секреции (потовые, пищеварительные, сальные) имеют выводные протоки, секреты выводятся в полости органов или за пределы организма, выделяют вещества периодически, состав секрета - ферменты, вода, соли, конечные продукты обмена веществ.
железы внутренней секреции (гипофиз, щитовидная железа, надпочечники), не имеют протоков, секреты выделяются во внутреннюю среду организма, выделяют вещества непрерывно, В состав секрета обязательно входят гормоны
железы смешанной секреции (половые, поджелудочная железа).
Гипофиз находится в полости черепа, ниже моста головного мозга. Состоит из трех частей: передней, промежуточной и задней доли. Выделяет тропные гормоны (АКТГ, ТТГ, ФСГ и др.), которые регулируют деятельность щитовидной, половых желез и надпочечников, гормон роста, который регулирует рост организма и стимулирует белковый синтез, и вазопрессин, который обеспечивает водный обмен.
Щитовидная железа расположена поверх щитовидного хряща гортани, образована двумя долями, соединенными перемычкой. Каждая доля состоит из пузырьков. Выделяет гормоны тироксин, который повышает интенсивность энергетического обмена и роста организма, и кальцитонин, который контролирует обмен кальция в организме, сберегая его в костях.
Околощитовидная железа находится на поверхности или в толще щитовидной железы в количестве двух или четырех. Она выделяет паратгормон, который регулирует концентрацию в крови кальция и фосфатов.
Поджелудочная железа (островки Лангерганса) расположена в брюшной полости тела ниже желудка. В самой железе имеются «островки» клеток, расположенные в разных местах железы. Она вырабатывает гормоны инсулин, который снижает уровень глюкозы в крови, стимулирует печень на превращение глюкозы в гликоген и ускоряет поступление глюкозы в клетки, и глюкагон, который повышает уровень глюкозы в крови, стимулирует быстрое расщепление гликогена до глюкозы в печени и превращение белков и жиров в глюкозу.
Надпочечники — это парные железы, расположенные над верхней частью почек, они двухслойные. Наружный слой — корковый, внутренний — мозговой. Мозговой слой вырабатывает адреналин, который ускоряет работу сердца, сужает кровеносные сосуды, тормозит пищеварение, расщепляет гликоген, и норадреналин, действие которого схоже с действием адреналина. Корковый слой вырабатывает глюкокортикоиды, которые регулируют обмен минеральных и органических веществ, повышают устойчивость к стрессу, обладают противовоспалительным действием, и альдостерон, который увеличивает количество натрия в крови, что вызывает задержку жидкости в организме
Половые железы. Мужские (семенники) расположены вне брюшной полости, в мошонке, и имеют дольчатое строение. Женские (яичники) расположены внутри брюшной полости, их внутренняя часть представлена пузырьками. Семенники вырабатывают мужские адрогены (тестостерон и др.), яичники — женские эстрогены (эстрадиол и др.). И те и другие обеспечивают половую функцию организма и развитие вторичных половых признаков.