Обмен веществ, энергии и терморегуляции

Тема лекции:
Физиология обмена
веществ и энергии.
Различают два типа обмена, а
именно:
обмен
между
организмом
и
окружающей средой, то есть
круговорот веществ в природе и
обмен веществ внутри организма.
Первый тип обмена изучают в
курсе экологической физиологии.
Под
обменом
веществ
внутри
организма следует понимать изменения,
которые испытывают вещества с момента
поступления их через пищеварительный
канал
к
выведению
наружу.
Все
процессы
обмена
веществ
управляются ферментами, а совокупность
ферментативных
реакций,
которые
происходят в организме, объединяют
общим
понятием
«обмен»,
или
«метаболизм».
Клеточная регуляция базируется
на особенностях взаимодействия
фермента и субстрата. Фермент как
биологический катализатор изменяет
скорость реакции, соединяясь с
субстратом и образовывая комплекс
фермент - субстрат. После того, как
произошли изменения в субстрате,
фермент выходит из этого комплекса
неповрежденным и начинает новый
цикл.
Гуморальная
регуляция
активности фермента заключается в
действии на него гормонов, которые
повышают,
или
подавляют
активность фермента. Некоторые
гормоны
непосредственно
регулируют синтез или распад
ферментов
и
проницаемость
клеточных оболочек, изменяя в
клетке
содержание
субстратов,
кофакторов и ионный состав.
Нервная регуляция осуществляется
различными
путями:
изменением
интенсивности
функционирования
эндокринных
желез,
а
также
непосредственной
активацией
ферментов.
Центральная
нервная
система, действуя на клеточные и
гуморальные
механизмы
регуляции,
адекватно изменяет трофику клеток.
Превращение
белков
в
организме происходит в два этапа.
Первый этап заключается в
гидролизе
белков
к
аминокислотам,
второй
в
отщеплении
аминогруппы от аминокислоты с
образованием ядовитого аммиака.
В
печени
может происходить
переаминование: аминогруппа, которая
отщепляется
от
радикала
одной
аминокислоты, переносится на радикал
другой
и
образуются
новые
аминокислоты. Радикалы аминокислот,
которые потеряли аминогруппы, могут
использоваться в качестве источника
энергии или превращаться в жиры и
углеводы.
При условии, что все энергетические
расходы возобновляются за счет углеводов
и жиров, то есть при безбелковой диете, за
сутки разрушается приблизительно 331 мг
белка на 1 кг массы тела. Для человека
массой 70 кг это составляет 23,2 г. Эту
величину
М.
Рубнер
назвал
«коэффициентом
изнашивания».
Количество азота в еде, необходимое для
покрытия коэффициента изнашивания (23-25 г),
называют «белковым минимумом». Однако если
человек на протяжении длительного времени
употребляет только такое количество белка, то у
нее наблюдается негативный азотистый баланс,
который исчезает тогда, когда в еде будет
содержаться 30-45 г белка. Такое количество
позволяет поддерживать азотистое равновесие при
условии, что все энергетические потребности
организма покрываются за счет углеводов и жиров.
Это количество было названо физиологическим
минимумом белка.
Значение воды для организма





Участие в обменных процессах (реакции
гидролиза, окисления и т.д.);
Способствует выведению конечных продуктов
обмена;
Обеспечивает поддержку температурного
гомеостаза;
Механическая роль (уменьшает трение между
внутренними органами, суставными
поверхностями и т.д.);
Универсальный растворитель.
Распределение воды в
организме
Общая вода (60 %):
1.
Внеклеточная вода (20 %)
2.
Внутриклеточная вода (40 %):
а) Внутрисосудистая вода (до 5 %);
б)Интерстициальная вода (до 15 %);
в) Трансцелюлярна (до 1 %).
По типу связи вода
разделяется на:



Свободную (несвязанную);
Связанную (гидратационную). Она
удерживается гидрофильными веществами,
образует гидратную оболочку;
Внутримолекулярную (конституционная,
структурная). Она входит в состав молекул
белков, жиров, углеводов и освобождается
при их окислении.
Физиологическая роль натрия.
45 % от общего количества находится во
внеклеточной жидкости и только 2 % в клетках.






Осмотическая активность внеклеточной жидкости в
значительной степени определяется содержанием
Na+.
Na+ определяет активность ферментов, влияя на
каталитическую группу.
Na+ принимает участие в генерации потенциала
действия;
Na+ определяет уровень мембранного потенциала;
Na+ повышает возбудимость симпатических
нервных окончаний и вместе с Са2+ повышает
сосудистый тонус, сократимость миокарда.
Концентрация Na+ в плазме крови составляет 135145 ммоль/л.
Физиологическая роль
калия:





Синтез протеинов, АТФ, гликогена;
К+ принимает участие в формировании
потенциала покоя;
К+ определяет уровень мембранного
потенциала (вместе с Na + и Cl-);
К+ определяет активность некоторых
ферментов.
Содержание К+ в плазме колеблется от 3,5
до 5,0 ммоль/л.
Распределение калия в
организме

Внутриклеточный калий (98 %);

Внеклеточный калий (2 %).
Физиологическая роль
магния:





Способствует синтезу протеинов;
Является составной частью почти 300 ферментных
комплексов;
Фиксирует фосфолипиды на клеточных мембранах,
уменьшая их текучесть и проницательность;
Принимает участие в регуляции секреции паратгормона
прищитовидной железы.
Содержание магния в плазме крови находится в
пределах 0,70 - 1,1 ммоль/л.
Физиологическая роль
кальция:







Са2+ необходим для функционирования мембранных,
каналов для инициации физиологических процессов;
Для стабилизации клеточных мембран способствует
уплотнению молекул фосфолипидов;
Са2+ вызывает начальное выделение медиатора при
синаптической передаче возбуждения;
Необходим для сопряжения процессов возбуждения и
сокращения в мышцах;
Са2+ необходим для поступления глюкозы в клетки;
Са2+ необходим для размножения клеток;
Содержание кальция в плазме крови находится в
пределах 2,35 - 2,75 ммоль/л.
Физиологическая роль
ХЛОРА и ФОСФАТОВ:





Хлор основной анион внеклеточной жидкости;
Определяет уровень мембранного потенциала;
Фосфаты - основные анионы внутриклеточной
жидкости;
Необходимые для обменных процессов (в составе
коферментов, АТФ, креатинфосфатов).
Содержание в сыворотке крови: хлор 98- 105
ммоль/л; фосфор - 0,65-1,3 ммоль/л.
Благодарю за внимание !