Обмен веществ — необходимое условие существования живого организма

ДИНАМИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ

Методические рекомендации

Составитель: профессор В.В. Мисенжников

Пермь

ПГПУ

УДК 577.12

ББК Е 072

Д 466

Рецензент:

доктор медицинских наук, профессор кафедры анатомии, физиологии и гигиены Пермского государственного педагогического университета Н.П.Горбунов

Составитель: профессор кафедры химии В.В.Мисенжников

Д 466 Динамическая биохимия:методические рекомендации /

сост. В.В.Мисенжников; Перм. гос. пед. ун-т. – Пермь, 2008. - 32с.

Издание предназначено в качестве руководства по курсу биохимии для самостоятельной работы студентов в межсессионный период. Может быть использовано для подготовки и выполнения межсессионного контрольного задания по разделу «Динамическая биохимия».

Адресовано студентам отделения заочного обучения факультета физической культуры

УДК 577.12

ББК Е 072

Печатается по решению учебно-методического совета
Пермского государственного педагогического университета

© Мисенжников В.В., составление, 2008.

© ГОУ ВПО «Пермский государственный

педагогический университет», 2008.

Обмен веществ в организме человека

Организм человека неразрывно связан с внешней сре­дой. В течение всей жизни из внешней среды в орга­низм поступают питательные вещества (углеводы, жи­ры, белки), а также другие органические и минеральные вещества, в том числе вода и кислород. Используются они либо для построения собственных веществ орга­низма, либо для извлечения энергии. Продукты обмена веществ и часть энергии, в основном в виде тепла, вы­деляются из организма в окружающую среду.

Взрослый человек за 40 лет жизни съедает тонны питательных веществ и выпивает около 20 000 л воды без изменения массы тела. Это свидетельствует о том, что организм, являясь открытой системой, т. е. связанной с окружающей средой, способен создавать и поддерживать постоянство химического состава внутренней среды — гомеостаз. Такое свойство живо­го организма обеспечивает его самообновление и са­мосохранение, что возможно благодаря постоянно протекающему обмену веществ.

Обмен веществ — необходимое условие существования живого организма

Под обменом веществ, или метаболизмом, понимают строго упорядоченную систему биохимических и фи­зиологических процессов, которые обеспечивают поступление питательных и других веществ в орга­низм, их усвоение, превращение внутри клеток, а так­же выведение образовавшихся продуктов обмена во внешнюю среду.

Обмен веществ обеспечивает процессы роста и развития, самообновление всех клеточных структур, энергообеспечение функций, постоянство внутренней среды, приспособление к воздействующим факторам среды, в том числе к физическим нагрузкам, а также другие процессы жизнедеятельности. Поэтому при прекращении обмена веществ нарушается или прек­ращается жизнедеятельность организма.

2. Анаболические и катаболические реакции –
две стороны обмена веществ

В обмене веществ выделяют два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса — анаболизм и катаболизм.

Анаболизм (ассимиляция) — это процессы синтеза сложных химичес­ких веществ из простых молекул. В процессе анаболизма образуются нуклеиновые кислоты, белки и другие макромолекулы организма. Эта сторо­на обмена включает и реакции распада питательных веществ при пищева­рении, так как они обеспечивают поступление в клетки строительного материала и энергии, необходимых для процессов анаболизма. Анаболи­ческие реакции протекают с использованием химической энергии в виде АТФ или НАДН₂.

Катаболизм (диссимиляция) — это процессы распада сложных ве­ществ в клетках организма до более простых или до образования низко­молекулярных конечных продуктов распада (СО₂, Н₂О, NH₃ и др.) и выве­дения их из организма. Катаболические реакции сопровождаются выделе­нием свободной энергии, которая заключена в сложных молекулах органи­ческих веществ. Часть этой энергии превращается в химическую форму энергии (АТФ, НАДН₂ и др.) и запасается в клетках организма. Большая часть энергии рассеивается в виде тепла.

Анаболизм и катаболизм — разнонаправленные процессы и протекают независимо друг от друга. Однако они тесно взаимосвязаны между собой. Катаболические процессы поставляют метаболиты и энергию для процес­сов анаболизма. Анаболические реакции накапливают (запасают) сложные питательные вещества и энергию, что создает возможность дальнейших реакций катаболизма.

Скорость и сбалансированность анаболических и катаболических про­цессов зависят от многих факторов и прежде всего от возраста и двига­тельной активности человека. Так, у детей анаболические процессы преоб­ладают над катаболическими. Это создает условия для роста организма, накопления мышечной массы. Анаболические процессы протекают с боль­шими затратами энергии, поэтому детям не рекомендуются тяжелые и дли­тельные физические нагрузки, которые могут затормозить процессы роста.

После 17—20 лет, когда прекращаются процессы роста, устанавлива­ется сбалансированность отдельных сторон обмена, как и у взрослых лю­дей. Для взрослого организма характерно динамическое равновесие про­цессов синтеза (анаболизма) и распада (катаболизма). Это фиксируется по относительному постоянству массы тела.

В стареющем организме преобладают катаболические процессы, что приводит к уменьшению содержания структурных белков, ферментов, гормонов и других функционально важных веществ. В связи с этим сни­жаются скоростно-силовые способности организма, возможности его приспособления и восстановления после физических нагрузок. Поэтому стареющий организм плохо переносит максимальные, особенно силовые, физические нагрузки. Однако умеренные физические нагрузки повышают интенсивность обменных процессов и продлевают период высокой функ­циональной активности организма.

Нарушение сбалансированности анаболических и катаболических процессов наблюдается при ряде заболеваний, неправильном питании, воздействии неблагоприятных факторов среды, чрезмерных физических нагрузках, неправильной организации тренировочного процесса.

Под воздействием физических нагрузок повышается общая интенсив­ность обмена веществ, особенно усиливаются катаболические процессы в скелетных мышцах и других тканях организма. Они обеспечивают энергией работающие мышцы. Скорость анаболизма при этом из-за дефицита энергии снижается.

В период отдыха после выполненной работы напряженно функциони­руют оба процесса. Их сбалансированность наступает после восстановле­ния процессов биосинтеза белка, которые в зависимости от вида выпол­ненной физической работы могут длиться от 12 до 24 ч. Поэтому в прак­тике спорта для характеристики процессов восстановления организма спортсмена после тренировки определяют метаболиты белкового обмена.

В период восстановления после физических нагрузок наблюдается из­быточное накопление отдельных энергетических субстратов и белковых соединений, что называется процессом сверхвосстановления. Такая при­способляемость обмена веществ создает условия для повышения функци­ональных возможностей организма, совершенствования его физических способностей в процессе спортивной тренировки.

Виды обмена веществ

Выделяют несколько разновидностей обмена веществ: обмен с окружаю­щей средой, промежуточный, пластический, функциональный и энергети­ческий.

Обмен веществ с окружающей средой включает химические процессы, которые обеспечивают поступление питательных и других веществ в орга­низм и выведение продуктов обмена во внешнюю среду. Осуществляется этот вид обмена за счет деятельности систем пищеварения, дыхания и вы­ведения.

Промежуточный обмен объединяет внутриклеточные превращения ве­ществ, поступивших из внешней среды и синтезированных в клетках. Этот вид обмена обеспечивает организм необходимыми структурными компо­нентами и энергией в зависимости от его потребностей.

Пластический обмен — это комплекс химических реакций, которые обеспечивают синтез специфических для организма веществ: структур­ных компонентов, сократительных белков, ферментов, гормонов, жиров, сложных углеводов и многих других. В пластических процессах исполь­зуется энергия, которая затем извлекается при распаде питательных ве­ществ.

Функциональный обмен — это химические реакции, которые лежат в основе функциональной активности клеток, органов, систем организма. Этот вид обмена обеспечивает такие сложные процессы, как деление кле­ток, сокращение мышц, передачу нервного импульса, обмен газов и др. Он связан непосредственно с энергетическим обменом.

Энергетический обмен включает метаболические процессы, связан­ные с образованием АТФ, запасанием энергии при ее синтезе и последу­ющими преобразованиями энергии при различных видах активности кле­ток. Эффективность этого обмена зависит от состояния функционального и пластического обмена, обеспеченности клеток энергетическими суб­стратами, сложности работы различных механизмов энергообразования, а также от особенностей их нервной и гормональной регуляции. В процессе адаптации организма к мышечной деятельности повышается эффектив­ность процессов энергообразования, в результате организм работает энергетически более экономично.

Поиск по сайту: