Тема лекции Физиология обмена веществ и энергии

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, 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 n n n 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: n n n 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. n n n Осмотическая активность внеклеточной жидкости в значительной степени определяется содержанием 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 Са 2+ повышает сосудистый тонус, сократимость миокарда. Концентрация Na+ в плазме крови составляет 135145 ммоль/л.

Физиологическая роль калия: n n n 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 n Внутриклеточный калий (98 %); n Внеклеточный калий (2 %).

Физиологическая роль магния: n n n 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: n n n n Са 2+ необходим для функционирования мембранных, каналов для инициации физиологических процессов; Для стабилизации клеточных мембран способствует уплотнению молекул фосфолипидов; Са 2+ вызывает начальное выделение медиатора при синаптической передаче возбуждения; Необходим для сопряжения процессов возбуждения и сокращения в мышцах; Са 2+ необходим для поступления глюкозы в клетки; Са 2+ необходим для размножения клеток; Содержание кальция в плазме крови находится в пределах 2, 35 - 2, 75 ммоль/л.

Физиологическая роль ХЛОРА и ФОСФАТОВ: n n n 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 !