ГоловнаЗворотній зв'язок
Главная->Фізиологія та анатомія->Содержание->Глава 7. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ (МЕТАБОЛИЗМ)

Возрастная физиология

Глава 7. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ (МЕТАБОЛИЗМ)

 

Биоэнергетические основы жизни

Формы обмена энергией. В физике хорошо известны переходы энергии из одной формы в другую — например, потенциальной в кинетическую, электрической в химическую энергию молекуляр­ных взаимодействий или механическую энергию электродвигате­ля, и т.д. В живом организме взаимопревращения форм энергии также многообразны. Например, свет (лучистая энергия) преоб­разуется зелеными растениями в энергию химических связей. Есть микроорганизмы, которые способны химическую энергию окру­жающей среды преобразовывать в химическую энергию собствен­ною организма. Для животных организмов, к которым относится человек, характерно превращение химической энергии окисли­тельных процессов в тепловую и механическую энергию, а также в химическую энергию образования сложнейших органических молекул. Потребляя пищу и кислород, организм использует эти вещества для получения энергии, которую затем выделяет в окру­жающее пространство в виде тепла или в виде механических пере­мещений предметов или частей собственного тела.

Баланс между продукцией и расходованием энергии. Суммарное потребление энергии организмом равно суммарному количеству энергии, которое выделяется им в процессе жизнедеятельности. Надо подчеркнуть, что такой баланс можно наблюдать только в том случае, если наблюдение за организмом ведется достаточно длительно и при этом строго учитываются все виды потребленной или выделенной им энергии. В короткие промежутки времени (не­сколько минут или часов) баланс может и не наблюдаться из-за способности организма регулировать потребление и отдачу энер­гии в зависимости от конкретных условий, в которых он находит­ся. В растущем организме некоторая (сравнительно небольшая, не выше 5—7%) доля энергии аккумулируется в виде новых струк­тур, молекул, клеток, и поэтому такой организм выделяет в ок­ружающий мир чуть меньше энергии, чем потребляет. Такое соот­ношение процессов образования и расходования энергии принято называть анаболизмом. К старости, напротив, деструктивные про­цессы начинают преобладать над процессами синтеза, в результа­те чего выделение энергии может несколько превышать ее по­требление. Такое соотношение называется катаболизм. Анаболизм и катаболизм (как две стороны одной медали — энергетического метаболизма) непрерывно протекают в любом живом организме, причем они либо разделены в пространстве (т.е. в одних клетках в данный момент идет катаболизм, а в других — анаболизм), либо во времени, чередуясь в одной и той же клетке как фазы единого процесса. Однако при некоторых состояниях организма одно из этих направлений получает временное преимущество. Так, болезнь часто связана с преобладанием катаболизма, тогда как выздоров­ление обычно означает преобладание анаболизма.

Биологическое окисление. Единственным источником энергии для животного организма является химический процесс биологиче­ского окисления белков, жиров и углеводов. Если по той или иной причине организм лишен пищи, то его жизнедеятельность под­держивается за счет окисления накопленных заранее резервов уг­леводов (в печени и мышцах), жиров (жировая ткань), а также белков (собственные мышцы). Главное при этом — обеспечить достаточное энергоснабжение нервных клеток, от которых зави­сит управление всеми функциями организма. Гибель нервной си­стемы означает гибель организма.

Химически процесс биологического окисления не отличается от процесса горения, только протекает гораздо медленнее, по­скольку разделен на множество фаз и управляется специальными внутриклеточными ферментами. Такая «замедленность» окисле­ния в живой клетке имеет глубокий биологический смысл: благо­даря разделению процесса окисления на многочисленные фазы организму удается максимально полно использовать энергию, за­ключенную в химических связях окисляемых веществ. В результате

КПД внутриклеточного окисления бывает очень высоким — 90% и более. В чем же «полезный результат» процесса биологического окисления? В отличие от процесса горения, в результате которого освобождается тепловая энергия, т.е. энергия химических связей ирсвращается в энергию хаотического движения молекул, биоло­гическое окисление энергию одних химических связей (в молеку­лах питательных веществ) преобразует в энергию других химиче­ских связей (в молекулах синтезируемых веществ).

 

 

27