Часть IV. Физиология систем внутренних органов

Обмен веществ и энергии лежит в основе всех проявлений жизнедеятельности и представляет собой совокупность процессов превращения веществ и энергии в живом организме и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой.

Обмен веществ происходит в три этапа: поступление веществ в организм (дыхание и питание), метаболизм (катаболизм и анаболизм) и выделение конечных продуктов из организма.

Катаболизм — процесс расщепления органических молекул до конечных продуктов. Конечные продукты превращений органических веществ — СО2, Н2О и мочевина. В процессы катаболизма включаются метаболиты, образующиеся как при пищеварении, так и при распаде структурно-функциональных компонентов клеток. Реакции катаболизма сопровождаются выделением энергии (экзергонические реакции).

Анаболизм объединяет биосинтетические процессы, когда строительные блоки соединяются в сложные макромолекулы. В анаболических реакциях используется энергия, освобождающаяся при катаболизме (эндергонические реакции).

Сопряжение процессов анаболизма и катаболизма основывается на взаимосвязи биохимических превращений, обеспечивающих энергией все процессы жизнедеятельности и постоянное обновление тканей организма. Основную роль во взаимодействии анаболических и катаболических процессов в организме играют АТФ, никотинамидадениндинуклеотид (НАДН) и никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФН). В отличие от других посредников метаболических превращений, АТФ циклически рефосфорилируется, а НАДН и НАДФН — восстанавливаются, что обеспечивает непрерывность процессов катаболизма и анаболизма.

Для возмещения энерготрат организма, сохранения массы тела и удовлетворения потребностей роста необходимо поступление из внешней среды белков, липидов, углеводов, витаминов, минеральных солей и воды. Их количество, свойства и соотношение должны соответствовать состоянию организма и условиям его существования. Это достигается путем питания. Необходимо также, чтобы организм очищался от конечных продуктов распада, которые образуются при расщеплении различных веществ. Это достигается работой органов выделения.

Белки занимают ведущее место среди органических элементов, на их долю приходится более 50% сухой массы клетки. Более 20 аминокислот входят в состав белков. Аминокислоты агрегируются в длинные цепочки посредством пептидных связей. Сложные белковые молекулы могут иметь до 100 тыс. аминокислот. Некоторые белковые молекулы состоят из нескольких пептидных цепей, соединенных между собой водородными связями, электростатическими силами или сульфгидрильными, фенольными и другими группами.

Они выполняют ряд важнейших биологических функций:

• участвуют в процессах роста и самообновления структурных компонентов организма;
• входят в состав ферментов, гормонов пептидной и белковой природы, иммуноглобулинов, гемоглобина, рецепторов;
• белки, главным образом альбумины, обеспечивают онкотическое давление и тем самым влияют на обмен воды между кровью и тканями;
• поддерживают суспензионные свойства и вязкость крови, необходимые для обеспечения оптимальных параметров гемодинамики;
• входят в состав буферных систем плазмы;
• являются переносчиками гормонов, минеральных веществ, липидов, холестерина.

Иммунные белки плазмы крови и факторы гемостаза участвуют в важнейших защитных реакциях организма.

Поступающий с пищей из внешней среды белок служит пластической и энергетической целям. Пластическое значение белка состоит в восполнении и новообразовании различных структурных компонентов клетки. Энергетическое значение заключается в обеспечении организма энергией, образующейся при расщеплении белков.

В тканях постоянно протекают процессы распада белка с последующим выделением из организма неиспользованных продуктов белкового обмена и наряду с этим — синтез белков. Таким образом, белки организма находятся в динамическом состоянии: из-за непрерывного процесса их разрушения и образования происходит обновление белков, скорость которого неодинакова для различных тканей. С наибольшей скоростью обновляются белки печени, слизистой оболочки кишечника, а также других внутренних органов и плазмы крови. Медленнее обновляются белки, входящие в состав клеток мозга, сердца, половых желез и еще медленнее — белки мышц, кожи и особенно опорных тканей (сухожилий, костей и хрящей).