Обмен веществ в организме и защитные механизмы
Процесс метаболизма
Метаболизм (от греч. «превращение, изменение»), обмен веществ – полный процесс превращения химических веществ в организме, обеспечивающих его рост, развитие, деятельность и жизнь в целом.[1]
В живом организме постоянно расходуется энергия, причём не только во время физической и умственной работы, а даже при полном покое (сне).
Обмен веществ состоит из двух противоположных, одновременно протекающих процессов. Первый – анаболизм – объединяет все реакции, связанные с синтезом необходимых веществ, их усвоением и использованием для роста, развития и жизнедеятельности организма. Второй – катаболизм – включает реакции, связанные с распадом веществ, их окислением и выведением из организма продуктов распада. Главным образом через реакции анаболизма протекает процесс ассимиляции (усвоения) питательных веществ, а реакции катаболизма составляют основу диссимиляции – освобождения организма от веществ, его составляющих. (Употребление термина «ассимиляция» как синонима анаболизма, а «диссимиляция» – синонима катаболизма некорректно, так как ассимиляция и диссимиляция являются более общими биологическими понятиями).
Обмен веществ представляет собой комплекс биохимических и энергетических процессов, обеспечивающих использование пищевых веществ для нужд организма и удовлетворения его потребностей в пластических и энергетических веществах.[2]
Белки, жиры, углеводы и другие высокомолекулярные соединения расщепляются в пищеварительном тракте на более простые низкомолекулярные вещества. Поступая в кровь и ткани, они подвергаются дальнейшим превращениям – аэробному окислению, окислительному фосфорилированию и другим. В процессе этих превращений (наряду с окислением до СО2 и Н2О) происходит использование продуктов окисления для синтеза аминокислот и других важных метаболитов. Таким образом, аэробное окисление сочетает в себе элементы распада и синтеза и является связующим звеном в обмене белков, жиров, углеводов и других веществ.
Хотя обмен веществ происходит непрерывно, видимая неизменность нашего тела вводила в заблуждение не только неискушенных в науке людей, но и некоторых учёных. Полагали, что в организме имеются два вида веществ, одни из которых идут на строительство тела, они неподвижны, статичны; другие же, используемые в качестве источника энергии, быстро перерабатываются.
Внедрение в биологические исследования меченых атомов позволило в экспериментах на животных установить, что во всех тканях и клетках обмен веществ происходит непрерывно: никакой разницы между «строительными» и «энергетическими» молекулами не существует. В организме все молекулы равным образом участвуют в обмене веществ. В среднем у человека каждые 80 дней меняется половина всех тканевых белков, ферменты печени (в ней идут особенно интенсивные реакции) обновляются через 2-4 часа, а некоторые даже через несколько десятков минут.
Обмен веществ обеспечивает присущее живому организму как системе динамическое равновесие, при котором взаимно уравновешиваются синтез и разрушение, размножение и гибель. В основе реакций обмена веществ лежат физико-химические взаимодействия между атомами и молекулами, подчиняющиеся единым для живой и неживой материи законам. Сказанное, разумеется, не означает, что жизнь сводится полностью к физико-химическим процессам. Живым организмам присущи свои особенности.
С обменом веществ неразрывно связан обмен энергии в организме. Живые организмы могут существовать только при условии непрерывного поступления энергии извне. И потому они постоянно нуждаются в энергии для выполнения различного рода работы: механической – передвижение тела, сердечная деятельность и т. д.; гальванической – создание разности потенциалов в тканях и клетках; химической – синтез веществ и т. д.
Первичным косвенным источником энергии для человека, как и для всего живого на Земле, за очень редким исключением, служит солнечное излучение. Пища образуется благодаря той же энергии Солнца. Начальное звено пищевой цепи – растения, аккумулирующие в процессе фотосинтеза солнечную энергию. В зелёном пигменте растений – хлорофилле под воздействием квантов света из воды и углекислого газа синтезируются органические вещества – основа жизни.
Состав пищи сложен и разнообразен. В ней больше всего главных пищевых веществ, к которым относятся белки, жиры, углеводы. Содержатся в пище и минеральные элементы – кальций, фосфор, натрий и другие, их называют макроэлементами в отличие от микроэлементов, содержащихся в ней в ничтожно малых количествах – медь, кобальт, йод, цинк, марганец, селен и другие. Есть в пище и вкусовые вещества, которые придают ей особые свойства.
Организм и его адаптивно-защитные механизмы
Организм человека представляет собой единое целое, в котором строение и функции всех тканей, органов и систем органов взаимосвязаны. Изменение строения и функций любого органа и системы органов вызывает изменения строения и функций других органов.
Основным механизмом поддержания жизнедеятельности организма на относительно постоянном уровне является саморегуляция физиологических функций.[3]
Возникшая в процессе эволюции как результат приспособления к воздействиям окружающей среды, саморегуляция присуща всем формам жизнедеятельности. В ходе естественного отбора в процессе приспособления к среде обитания организмами были выработаны общие регуляторные механизмы различной физиологической природы (нейрогуморальные, эндокринные, иммунологические и др.).
Гуморальная регуляция физиологических процессов осуществляется с помощью химических веществ, которые поступают из различных органов и тканей в кровь, и разносятся ею по всему организму. Она является древней формой взаимодействия клеток и органов. В процессе эволюции возникли эндокринные железы, которые вырабатывают гормоны, оказывающие влияние на функции всего организма. По мере усложнения нервной системы гуморальная регуляция постепенно дополнялась более совершенными механизмами нервной регуляции.
Нервная регуляция обеспечивает точную направленность и быстрое действие, скорость которого в сотни и тысячи раз выше действия биологически активных веществ.
Взаимодействие нервной и гуморальной систем создает единый интерактивный механизм – нейрогуморальную регуляцию – обеспечивающую осуществление всех функций организма, его приспособление в условиях изменяющейся внешней и внутренней среды.
Генетическая управляющая система выступает регулятором всех метаболических реакций и процесса синтеза белка.
К совершенным гомеостатическим механизмам относятся процессы терморегуляции, постоянство состава крови, уровня сахара в крови, осмотического давления крови и другие.
Закрепившееся в процессе эволюционного развития состояние гомеостаза позволяет организму приспосабливаться к условиям окружающего мира. В процессе адаптации формируются признаки и свойства, которые оказываются наиболее выгодными и благодаря которым организм приобретает способность к существованию в конкретной среде обитания.
Скачать реферат