Обмін речовин і енергії – властивість всіх живих істот

Обмін речовин і енергії як основна функція організму. У всіх живих організмах, від самих примітивних до найскладніших, в тому числі людини, головною умовою життя є обмін речовин і енергії з навколишнім середовищем. Завдяки йому кожен організм не тільки підтримує своє існування, але розвивається і росте. Обмін речовин визначає циклічність життя: народження, ріст і розвиток, старіння і смерть.
У кожній клітині безперервно відбуваються процеси, які забезпечують життєдіяльність самої клітини і організму в цілому. Синтезуються складні сполуки: з простих Сахаров утворюються полісахариди, з амінокислот – білки, з нуклеотидів – нуклеїнові кислоти. Клітини ростуть, утворюють нові органели і діляться, з клітки і в клітку транспортуються різні речовини. За нервових волокнах передаються електричні імпульси, скорочуються м’язи – на всі процеси, що протікають в організмі, потрібна енергія. Ця енергія утворюється при розщепленні органічних речовин. Сукупність реакцій розщеплення високомолекулярних сполук, які супроводжуються виділенням і запасанием енергії, називають енергетичним обміном або диссимиляцией. В основному енергія запасається у вигляді універсального енергоємного сполуки – АТФ (аденозинтрифосфорної кислоти), основний синтез якого відбувається в мітохондріях.
Сукупність усіх процесів біосинтезу, що протікають в живих організмах, називають пластичним обміном або асиміляцією. Пластичний обмін завжди супроводжується поглинанням енергії.
Запас органічних речовин, які організм витрачає для отримання енергії, повинен постійно поповнюватися. Крім того, органічні речовини необхідні в якості витратного матеріалу для побудови нових органоїдів, оновлення клітин. Протягом доби у дорослої людини замінюється близько 5% клітин шкіри, майже половина всіх клітин слизового епітелію шлунково-кишкового тракту. Людина, як і всі інші тварини, не може сам утворювати органічні речовини з неорганічних. Таку здатність мають лише зелені рослини і деякі бактерії. Тому необхідні йому органічні речовини людина отримує з їжі.
Але щоб ці сполуки могли включитися в обмін, вони повинні бути розщеплені на елементарні частини. Цей процес здійснюється, як ви вже знаєте, в системі органів травлення.
Не використані в результаті перетворення речовин залишки, а також деякі продукти метаболізму (вуглекислий газ, сполуки фосфору, натрію, хлору та інших елементів) виводяться з організму.
Реакції енергетичного та пластичного обміну перебувають у нерозривному зв’язку, утворюючи в сукупності єдиний процес – обмін речовин і енергії, або метаболізм.
Обмін речовин – це сукупність всіх хімічних процесів, що відбуваються в організмі і забезпечують його розвиток, життєдіяльність, самовідтворення і зв’язок з навколишнім середовищем.
Всі реакції обміну речовин регулюються ендокринною системою і вегетативною нервовою системою людини, тобто обмін речовин знаходиться під єдиною нейрогуморальної регуляцією.
Обмін білків. Харчові білки в ході підготовчої стадії обміну розщеплюються спочатку в шлунку пепсином, а потім у дванадцятипалій кишці ферментом підшлункової залози трипсином до амінокислот. Амінокислоти через кровоносні капіляри ворсинок надходять у печінку. Тут надлишкові амінокислоти втрачають свій азот і перетворюються в жири і вуглеводи. У клітинах з амінокислот будуються білки тіла.
Білки входять до складу ядер, цитоплазми і мембран клітин. Вони є ферментами, входять до складу антитіл. Білки беруть участь в згортанні крові (фібриноген) і в транспортуванні газів (гемоглобін), входять до складу міжклітинної речовини сполучних тканин. При нестачі їжі в організмі починається розпад білків до кінцевих продуктів. При цьому виділяється енергія, яка може бути використана організмом. Таким чином, білки в організмі виконують структурно-пластичну, опорну, каталітичну, захисну, транспортну та енергетичну функції.
Обмін жирів. В органах травлення під час підготовчої стадії обміну жири розпадаються на гліцерин і жирні кислоти. В епітелії кишечника синтезується жир, характерний для організму, і через лімфатичну систему направляється в жирові депо і клітини, де він використовується як запасне речовина і будівельний матеріал.
Жири в організмі виконують багато функцій. Вони входять до складу клітинних мембран, в них розчиняються деякі вітаміни. З жирів утворюються деякі гормони і біологічно активні речовини. Їх похідні беруть участь у роботі синапсів – особливих утворень, через які передаються збуджуючі або гальмують сигнали від однієї нервової клітини до іншої або від нервової клітини до виконавчого органу.
В організмі людини жири виконують захисну роль, оберігаючи внутрішні органи від струсів. Жири – хороші теплоїзолятори. Виділяються шкірними сальними залозами жири роблять шкіру м’якою, еластичною і водонепроникною. Жири є багатим джерелом енергії. При окисленні вони виділяють більше енергії, ніж білки і вуглеводи, разом узяті. При розпаді жирів не тільки виділяється багато енергії, але і утворюється багато води, що необхідно для підтримання водного обміну.
Отже, жири виконують структурно-пластичну, регуляторну, теплоізоляційну та енергетичну функції.
Обмін вуглеводів. Складні вуглеводи починають розпадатися в ротовій порожнині під дією ферменту слини – амілази. У дванадцятипалій кишці під дією ферментів, що виділяються підшлунковою залозою, вони розщеплюються до глюкози і інших простих вуглеводів. У тонкій кишці продукти розпаду всмоктуються кишковими ворсинками в кров і направляються в печінку. Тут надлишки Сахаров затримуються і перетворюються в глікоген та інші сполуки, а решта глюкози в необхідній кількості розподіляється між клітинами тіла.
В організмі глюкоза передусім є джерелом енергії. Зокрема, нервові клітини в якості джерела енергії можуть використовувати тільки глюкозу. Розпадаючись на вуглекислий газ і воду, вона звільняє енергію молекулярних зв’язків, яка використовується для синтезу енергетично ємного сполуки – АТФ.
Вуглеводи рибоза і дезоксирибоза входять до складу нуклеїнових кислот, які беруть участь у передачі спадкової інформації. Міжклітинний речовина ряду сполучних тканин містить і вуглеводи. Велике значення вони мають і в захисті організму від деяких отруйних речовин. Вуглеводи взаємодіють в печінці з багатьма токсичними сполуками, переводячи їх в нешкідливі і легко розчинні речовини. Отже, вуглеводи виконують структурно-пластичну і захисну функції, а також використовуються як джерело енергії.
Обмін води в організмі. Вода – універсальний розчинник. Усі життєві процеси, всі біохімічні реакції відбуваються у водному середовищі. Внутрішнє середовище людини містить до 90% води. Вода в організмі або хімічно пов’язана з іншими сполуками, або містить в собі розчинені мінеральні солі та органічні речовини.
Травні соки містять воду. Транспорт поживних речовин і кисню здійснюється в рідкому середовищі. Продукти розпаду теж виносяться водою. Таким чином, в організмі підтримується певний баланс між надходить і виділяється водою. В середньому людина споживає і виділяє близько 1,7-2,2 л води щодня. Виділення води відбувається не тільки через нирки, але також шляхом потовиділення і при диханні.
Збереження водно-сольового рівноваги дуже важливо для організму. Якщо концентрація солей в крові і тканинної рідини стане більше нормальної, вода буде виходити з клітин і вони можуть загинути від зневоднення. Якщо концентрація солей в тканинної рідини і крові буде менше, ніж у клітинах, вода буде надходити в клітини. Вони почнуть розбухати, їх нормальна робота буде порушена.
Обмін мінеральних солей. Ні вода, ні мінеральні солі не є джерелами енергії, але вони необхідні для здійснення важливих функцій організму. Мінеральні солі містяться в клітинних ядрах і цитоплазмі, в рідинах, що утворюють внутрішнє середовище, в травних соках та інших біологічних рідинах. Багато важливі процеси життєдіяльності, наприклад збудження нервових клітин, скорочення м’язових волокон, здійснюються за участю певних іонів.
Залежно від величини потреб організму в мінеральних солях входять до них елементи поділяють на макроелементи, мікроелементи та ультрамікроелементи. До макроелементів відносять сірку, залізо, магній, кальцій, калій, натрій, фосфор, хлор. На 100 г тканин припадають десятки і сотні міліграмів макроелементів. Мікроелементів значно менше: в середньому в 100 г тканини можуть бути виявлені десяті, соті, а то і тисячні частки міліграмів цих речовин. До мікроелементів належать кобальт, цинк, фтор, йод та інші елементи.
Ультрамікроелементи містяться в організмі в кількостях слідів, тобто мізерно малих, концентраціях. До них відносять золото, срібло і деякі інші елементи. Значення цих компонентів в живих організмах поки остаточно не вивчено.
Мінеральні солі також необхідні для підтримки кислотно-лужної рівноваги в клітинах тіла і у внутрішньому середовищі організму.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Nutrition and Metabolism