Обменные процессы и нервная деятельность

В передаче сигналов от нейрона к нейрону участвуют протеинкиназы, нейромедиаторы, ионные каналы, G-протеины и некоторые другие передатчики сигналов. Алкогольное отравление в острой фазе влияет на кальциевые каналы нейронов, угнетая их активность и вследствие этого увеличивается число потенциалзависимых каналов при хроническом воздействии алкоголя. В случае же отмены воздействия этанола, происходит увеличение перехода кальция в клетку и повышение нейронной возбудимости.

В возникновении и развитии абстинентного синдрома большую роль играют обменные процессы с участием дофамина, серотонина, ацетилхолина и эндорфинов. В настоящее время считается, что процесс обмена нейроведиаторов типа моноаминов носит вторичный, а типа ацетилхолина - компенсаторный характер Деятельность дофамина состоит в координации моторных функций центральной нервной системы. Также дофамин участвует в процессах получения результата механизмов мотивации и поведения. При получении алкоголя один раз уровень внеклеточного дофамина в n. Accumbens повышается, а при частом получении – понижается. Таким образом, можно сделать вывод, что длительное отсутствие работающей функции дофамина в районе среднего мозга может привести к увеличению мотивации к злоупотреблению алкоголем, что в свою очередь, приводит к единовременному повышению уровня дофамина.

Не так давно были приведены доказательства того, что при злоупотреблении алкоголем в ЦНС повышается уровень эндорфинов, что, безусловно, увеличивает мотивацию к приему алкоголя.

При абстинентном же синдроме уровень эндорфинов наоборот, уменьшается, а следовательно, ухудшается настроение и уменьшается болевой порог. Немалую роль в поддержании нормального уровня температуры тела, аппетита, сна и настроения играет серотонин. При отмене алкоголя, уровень серотонина в тканях мозга увеличивается. Считается, что при абстинентном синдроме именно увеличение активности серотонинергических рецепторов приводит к появлению психопатических нарушений, а также тошноте, рвоте.

Главным нейромедиатором вегетативной, а возможно, и центральной нервной системы является ацетилхолин. При алкогольном абстинентном синдроме уровень моноаминов и ГАМК-эргических процессов торможения понижается, а роль холинэргических процессов в ЦНС повышается.

Уровень кортизола в крови при абстинентном синдроме сильно повышается, следствием чего может стать гибель нейронов, нарушение метаболизма клеток, а также увеличение риска возникновения инфекционных заболеваний.

Итак, основой патогенеза абстинентного синдрома, по мнению современных ученых, можно назвать межмедиаторные нарушения. Именно за счет этих нарушений во время алкогольного абстинентного синдрома процессы возбуждения ЦНС всегда преобладают над процессами торможения, хотя симптоматика может в различных ситуациях отличаться по срокам и тяжести протекания, а также клиническим проявлениям.

Одна из функций, больше всего подверженная влиянию алкоголя – функция системы ГАМК и NMDA рецепторов.

Важнейшим тормозным нейромедиатором ЦНС является гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), которая снижает уровень чувствительности нейронов. При однократном приеме алкоголя активность ГАМК-рецепторов повышается, а при постоянной интоксикации – снижается, к тому же уровень ГАМК в ценральной нервной системе уменьшается. Таким образом, при абстинентном синдроме происходит возбуждение ЦНС.

Глутамат – один из главных возбуждающих нейромедиаторов, который участвует во взаимодействии с рецепторами трех типов, в числе которых N-метил,D-аспартат (NDMA) рецептор. Этот рецептор участвует в процессе обучения, а также принимает непосредственное участие в развитии судорожных припадков. Прием алкоголя один раз подавляет активность этих рецепторов, а хроническое употребление – увеличивает количество рецепторов NDMA. Во время абстинентного синдрома глутамат оказывает более активное влияние на нейроны.

Авторство и редактура текста:
Заведующий отделением психиатрии и наркологии МЦ "Алкоклиник", психиатр-нарколог Попов А.Г., врач психиатр-нарколог Серова Л.А.

Проконсультируйтесь
со специалистом

Обмен веществ и энергии. Французский ученый К. Бернар установил, живой организм и среда – это единая система, т.е. между ними происходит непрерывный обмен веществами и энергией. Энергия необходима организму для поддержания всех его жизненных функций. Откуда же берется в организме энергия? Она расщепляется за счет окисления сложных органических соединений, т.е. белков, жиров и углеводов, поступающих в организм с пищей. Основным аккумулятором и переносчиком энергии является АТФ. Поэтому АТФ – это универсальный источник энергии в организме человека. Высвобождение энергий происходит за счет гидролиза АТФ, когда разрывается химическая связь концевой фосфатной группы и высвобождается энергия.

Обмен веществ, или метаболизм состоит из двух противоположных и взаимосвязанных процессов: анаболизма и катаболизма.

Анаболизм – это процессы биосинтеза органических веществ (например, синтез белков из аминокислот). Анаболизм обеспечивает рост, развитие организма, обновление его структур. Этот процесс требует затраты энергии.

Катаболизм – это процессы расщепления сложных молекул до простых веществ с образованием энергии в виде АТФ. Конечные продукты катаболизма – вода, углекислый газ, аммиак, мочевина, мочевая кислота и другие – удаляются из организма. Соотношение этих двух процессов определяет три различных состояния: динамическое равновесие, рост, частичное разрушение структур тела. При динамическом равновесии, когда процессы анаболизма и катаболизма уравновешены, общее количество ткани не изменяется. Превалирование анаболических процессов приводит к накоплению ткани, происходит рост организма; преобладание катаболизма над анаболизмом приводит к разрушению ткани, уменьшению массы организма – его истощению.

Физиология выделения. К выделительным органам относят почки, кожу, кишечник, легкие. Легкие удаляют из организма углекислый газ, пары воды, летучие вещества. Из кишечника удаляются с калом соли тяжелых металлов, избыток не всосавшихся пищевых веществ. Потовые железы кожи выделяют воду, соли, органические вещества. Но основная роль в выделительных процессах принадлежит почкам.

Кожа – крупнейший орган нашего тела; ее разнообразные специализированные клетки образуют сложные структуры и подсистемы. По современным представлениям кожа обладает способностью включать в действие мощные защитные силы, она является активным элементом иммунной системы человека. Кожа состоит из эпителиальной и соединительной тканей, содержащих рецепторы, нервные волокна, кровеносные сосуды, потовые и сальные железы. Функции кожи: участие в поддержании постоянства внутренней среды как органа выделения; обеспечение контактов организма с внешней средой; защитная; терморегуляционная (через кожу осуществляется 80% теплоотдачи); дыхательная (через кожу поступает 1,5% кислорода).

Нервная система. Мозг реального живого человека, действующего в мире природы и социальной истории, представляет собой продукт длительной эволюции Вселенной, и поэтому он сам является отражением мира. Из всех известных человеку систем его нервная система самая сложная. Она содержит 50 млрд. нервных клеток, объединенных в невероятно сложную сеть. В мозге находятся чувствительные центры, анализирующие изменения, которые происходят как во внешней, так и во внутренней среде. Мозг управляет всеми функциями организма, включая мышечные сокращения и секреторную активность желез. Таким образом, нервная система выполняет две важнейшие функции. Первая из этих функций коммуникационная. С одной стороны, это передача различным нервным центрам информации, получаемой рецепторами, находящимися в коже, глазах, ушах, носу, рту и других органах; с другой – это проведение сигналов от нервных центров к железам и мышцам, что дает возможность адекватным и специфическим образом реагировать на те события во внешней среде, с которыми сталкивается организм. Эту двоякую функцию обеспечивает периферическая нервная система.

Второй важной функцией нервной системы, без которой теряет смысл и ее первая функция, является интеграция и переработка получаемой информации и программирование наиболее адекватной реакции. Эта функция принадлежит центральной нервной системе и включает широкий диапазон процессов – от простейших рефлексов на уровне спинного мозга до самых сложных мыслительных операций на уровне высших отделов головного мозга

Большинство нервных волокон (отростков нейронов) покрыто оболочкой из миелина. Сотни и тысячи собранных в пучки аксонов образуют нервные пути, которые благодаря миелину имеют вид белого вещества. Скопление нервных волокон, покрытых соединительно-тканной оболочкой, называют нервом.

Важнейшее свойство нервных и мышечных клеток – способность возбуждаться в ответ на действие раздражителя. Обязательным признаком возбуждения является изменение электрического состояния поверхностной клеточной мембраны. От одной нервной клетки к другой импульс передается химическим путём с помощью особого вещества – посредника, или медиатора. Некоторые медиаторы всегда оказывают только возбуждающее действие, другие – только тормозное, а третьи – в одних отделах нервной системы играют роль активаторов, а в других – ингибиторов.

Основной формой нервной деятельности являются рефлекторные акты. Рефлекс – ответная реакция организма на раздражение из внешней или внутренней среды организма, осуществляемая при посредстве ЦНС.

Вегетативная нервная система, ответственная за внутренние функции, состоит из двух систем: симпатической (образована нервными волокнами и парасимпатическая система образована волокнами некоторых черепно-мозговых и спинномозговых нервов. Она в противоположность симпатической системе способствует расслаблению организма и восстановлению его энергетических запасов, в частности за счет активации пищеварения. Она действует также на различные органы, вызывая эффекты, противоположные эффектам симпатической системы.

Центральная нервная система включает в себя спинной и головной мозг. Спинной мозг представляет собой шнур диаметром около 1 см и длиной 42÷45 см, расположенный в позвоночном канале. Его главная функция состоит в проведении сигналов от периферической нервной системы или к ней. Помимо этого спинной мозг выполняет функцию нервного центра, ответственного за врожденные рефлексы.

Головной мозг – это отдел нервной системы, заключенный в черепную коробку. Он состоит из мозгового ствола, мозжечка и конечного мозга. Внутри головного мозга имеются четыре полости, которые называют желудочками. Они заполнены спинномозговой жидкостью.

Ствол мозга включает такие структуры, как продолговатый мозг, средний мозг и промежуточный мозг. Здесь расположены центры дыхания, сердечной деятельности, обмена веществ в организме, чувствительные и двигательные центры. В стволовых отделах головного мозга находится особое нервное образование, регулирующее состояние, тонус мозговой коры. Мозжечок участвует в координации движений, в поддержании нормального тонуса мышц, в проявлениях вегетативной нервной системы.

Конечный мозг включает базальные узлы и большие полушария. Базальные узлы имеют центры регуляции двигательных автоматизмов, вегетативных проявлений, сенсорных функций, участвуют в процессах речи, высших проявлений психики человека. Из всех отделов головного мозга у человека наиболее интенсивно развиты большие полушария. В лобных долях мозга находятся центры речи, а высшие психические процессы человека формируются на речевой основе. Разрушение лобных долей приводит к глубокому нарушению сложных программ поведения: к невозможности их построения, реализации, контроля и коррекции.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

В условиях полного покоя человек расходует некоторое количество энергии. Этот расход обусловлен тем, что в нашем организме непрерывно происходит затрата энергии, связанной

с его жизнедеятельностью. Большое количество энергии тратит сердце, которое, сокращаясь, производит значительную работу, почки, где непрерывно идет процесс мочеобразования, дыхательные мышцы, которые регулярно сокращаются, печень, где идут процессы желчеобразования, да и все другие органы и ткани живого организма.

Количество энергии, которое тратит организм при полном покое, натощак, т. е. через 12—16 часов после еды, и при температуре 18—20°, называется основным обменом.

Основной обмен определяется методом непрямой калориметрии, т. е. изучением газообмена.

Основной обмен в среднем равен у взрослого здорового человека 1 большой калории на 1 кг веса в течение 1 часа.

У человека весом 70 кг основной обмен будет равен 70×24=1680 больших калорий. Это то количество энергии, которое затрачивается для обеспечения жизнедеятельности организма. Основной обмен зависит от пола, возраста, роста и веса человека. У мужчин основной обмен больше, чем у женщин того же веса.

Величина основного обмена на 1 кг веса тела у детей больше, чем у взрослого человека, но с возрастом теплообразование уменьшается. Понижение теплообразования продолжается до 20 лет. С 20 до 40 лет теплообразование не изменяется, а после 40 лет — вновь понижается.

Исследования показали, что у различных животных величина основного обмена, рассчитанная на 1 кг веса, колеблется довольно резко: чем меньше животное, тем больше основной обмен на 1 кг веса. Между тем, при расчете не на вес, а на единицу площади поверхности тела ока илось, что почти у всех животных количество энергии, расходуемой на 1 м 2 поверхности тела, приблизительно одинаково или колеблется в незначительных пределах. Это видно из мог 10.

ТАБЛИЦА Основной обмен при paсчете на 1 м 2 по верхности тела и на 1 кг веса тела у разных животных и у человека

Эта закономерность получила название закона поверхности, но он не является абсолютным. Однако этот закон дает возможность установить наиболее удобную для сравнения меру величины основного обмена: количество калорий, отдаваемых на единицу поверхности тела в сутки.

Изменения основного обмена наблюдаются при нарушении деятельности желез внутренней секреции. Так, например, усиление функции щитовидной железы приводит к повышению основного обмена, измерение которого часто производится с диагностической целью.

Расход энергии при работе

Основной обмен у здорового взрослого человека равен в среднем 1700 калорий. При мышечной работе расход энергии быстро возрастает: чем тяжелее мышечная работа, тем больше энергии тратит человек.

При работе важно вычислить коэффициент полезного действия, т. е. отношение произведенной работы к затраченному количеству энергии. Исследование показало, что коэффициент полезного действия у человека равен в среднем 20%; при тренировке он повышается и доходит до 25—35%.

По количеству затрачиваемой энергии людей разных профессий можно разделить на несколько групп.

Первая группа. Работа в сидячем положении, не требующая больших мышечных движений: канцелярские служащие, литографы и др.,—2200—2400 больших калорий.

ТАБЛИЦА Расход энергии за сутки лиц разных профессий

Профессии	Расход энергии за сутки в больших калориях
Металлисты—токари и инструменталь щики	3300
Кузнецы	3700 — 4000
Рабочие прокатного цеха	3500 — 4100
Литейщики	4000 — 4500
Плотники	4500
Подносчики кирпича	5400
Каменщики, кладчики	6000
Трактористы	3000
Пахари ….	4700 — 5000
Косцы:
Ручная косьба	7200
Машинная	3600
Вязальщики снопов	5300-6500
Студенты медицинского института	2800-3000
Учащиеся 8— 11 лет	1900
12—14	2400

Вторая группа. Работа в сидячем положении- портные, механики по тонким работам,-2600 2800 больших калорий.

Третья группа. Умеренная мышечная работа: сапож ники, почтальоны,врачи, лабораторные работники — 3000 больших калорий.

Четвертая группа. Напряженная мышечная работа: металлисты, маляры, столяры,— 3400—3600 больших калорий.

Пятая группа. Тяжелый физический труд—4000 больших калорий и более.

Шестая группа. Очень тяжелый труд — 5000 больших калорий и более.

При умственной работе затрачивается очень небольшое количество энергии. В том случае, когда умственная работа сочетается с движением, мышечной нагрузкой, например у артиста или оратора, затрата энергии возрастает.

В последние годы подробно изучена затрата энергии у лиц разных профессий. Эти данные приводятся в табл.

РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

При изучении действия усиливающее нерва сердца И . П. Павлов показал, что усиливающий нерв оказывает трофическое влияние на сердечную мышцу, т. е. изменяет интенсивность протекающего в ней обмена веществ.

Учение о трофической функции нервной системы широко разработано советской физиологией. Показана роль вегетативной нервной системы, в регуляции обмена веществ и энергии. Осуществляется это действие влиянием нервной системы на обмен веществ и энергии как непосредственно, так и через физиологически активные вещества — гормоны.

На обмен веществ и энергии влияют разные отделы нервной системы. Если животному произвести укол в дно IV желудочка продолговатого мозга, то происходит резкое увеличение сахара в крови и сахар начинает выделяться с мочой. С белковым обменом связана деятельность промежуточного мозга.

На обмен веществ и энергии оказывают влияние большие полушария головного мозга. Опытами, проведенными в лаборатории К. М. Быкова, была показана тесная связь деятельности коры головного мозга с обменом веществ и энергии.

В наблюдениях над рабочими было установлено, что если рабочий спокойно сидит на стуле в цехе, а другие члены его бригады работают, то обмен веществ и расход энергии у сидящего рабочего также резко усиливаются. Ясно, что это может произойти только под влиянием коры головного мозга.

В другом наблюдении определялся основной обмен у рабочего, причем в комнату, где производилось это определение, доходил рабочий шум из цеха. В этих условиях основной обмен повышался на 15—30%. В нерабочий день такого повышения не наблюдалось.

Как уже было сказано, на обмен веществ влияют гормоны желез внутренней секреции. Гормон надпочечника — адреналин, и гормон поджелудочной железы — инсулин, оказывают действие на углеводный обмен. На обмен жиров и белков влияют гормоны щитовидной железы, гипофиза, половых желез.

Выделение гормонов регулируется нервной системой, поэтому гормоны в здоровом организме действуют в том же направлении, что и нервная система в данный момент. Нервные и гормональные влияния представляют собой единый механизм.

Различные нарушения обмена веществ, возникающие при расстройстве деятельности той или другой железы внутренней секреции, будут подробно разобраны в главе о железах внутренней секреции.

Статья на тему Основной обмен у человека

Обмен веществ - это поступление в организм питательных веществ и жидкостей из окружающей среды, переваривание, усвоение их и выделение продуктов.

Все вещества, поступающие в организм животного, подверга­ются в нем значительным превращениям. Одни из них распадаются до простых, большей частью, неорганических продуктов, выделяя при этом энергию, используемую организмом как для мышечной работы, так и для секреторных и нервных процессов (диссими­ляция). Продукты их распада выделяются из организма. Другие вещества подвергаются менее глубокому расщеплению и из них синтезируются вещества, подобные составным частям организма (ассимиляция — уподобление). Вновь созданные вещества или превращаются в активные элементы клеток и тканей или же откла­дываются в запас, становясь потенциальными источниками энер­гии. Неорганические вещества включаются в общий обмен веществ тела, подвергаясь сложным превращениям вместе с органическими, участвуя во всех жизненных проявлениях.

Во всех живых клетках и тканях организма как в спокойном состоянии, так и во время деятельности одновременно протекают два противоположных процесса: разрушение вещества и его синтез.

Процессы обмена веществ

Обмен веществ состоит из двух тесно взаимосвязанных процессов: ассимиляции и диссимиляции. Эти два процесса не только одновременны, но и взаимообус­ловлены. Одно без другого невозможно, ибо никакая работа в ор­ганизме не может происходить без распада веществ, ранее ассими­лированных организмом. С другой стороны, и для процессов синте­за в организме необходима энергия, выделяющаяся при распаде веществ.

Эти два процесса и составляют обмен веществ в организме. Обмен веществ происходит постоянно и непрерывно. Все клетки, все ткани тела, не исключая и таких плотных и, казалось бы, незыблемых, как кости и роговые образования, находятся в постоян­ном процессе распада и возобновления. Это касается как органичес­ких, так и неорганических веществ.

Ассимиляция или анаболизм - это переход составных частей пищевых веществ, поступивших в человеческий организм из внешней среды в клетки, то есть превращение более простых веществ в химически сложные. В результате ассимиляции происходит размножение клеток. Чем моложе организм, тем активнее протекают в нем процессы ассимиляции, обеспечивая его рост и развитие.

Диссимиляция или катаболизм - это распад (разложение) изношенных составных частей клеток, в том числе и расщепление веществ в составе белковых соединений.

Промежуточный обмен

Промежуточный (интермедиарный) обмен – это разнообразные и сложные превращения органических и неор­ганических соединений в клетках организма.

Исследование промежуточного обмена раскрывает сущность жизненного процес­са и дают возможность управлять им. Изучение промежуточного обмена ведется, в основном, биохимическими методами. В послед­нее время для этих целей стали широко применять метод радиоак­тивных, меченых атомов, позволяющий проследить за судьбой того или иного элемента в организме. Достаточно ввести животному какую-нибудь молекулу белка, жира, углевода или соли, содержа­щую радиоактивный элемент, чтобы через несколько минут убе­диться в его распространении по всему организму. Было показано, например, что у мышей за какие-нибудь 10 дней возобновляется половина жира тела.

При изучении промежуточного обмена исследуют те превра­щения, которым подвергаются в органах, тканях, клетках вещества, всосавшиеся в кровь из кишечника, т. е. процессы разложения и синтеза, вплоть до образования конечных продуктов, подлежащих выделению из организма.

Очень трудным и недостаточно ясным является вопрос о путях и механизмах образования в организме таких специфических для каждого индивидуума, для каждого органа, и даже для каждой ткани веществ, как белки. До сих пор остается неизвестным, в чем заключается их специфичность и как из веществ пищи создаются специфические белки. Имеются данные, что и другим органическим веществам — углеводам, жирам и даже неорганическим остаткам — также присуща как индивидуальная, так и органная специфич­ность.

Для облегчения изучения промежуточный обмен можно расчле­нить на обмен углеводов, жиров, белков, воды и солей.

Однако следует иметь в виду, что такой метод изложения явля­ется в известной степени условным, так как обмен всех этих ве­ществ неразрывно связан между собой и составляет единый процесс.

Белки, или протеины, играют важную роль в здоровье, нормальном росте и развитии организма человека. Они выполняют две разные физиологические функции: пластическую и энергетическую.

Пластическая функция белков состоит в том, что они входят в состав всех клеток и тканей. Энергетическая функция белков состоит в том, что они, подвергаясь окислению в присутствии кислорода, расщеп­ляются и выделяют энергию. При расщеплении 1 г белка выделя­ется 4,1 ккал энергии.

Белки состоят из аминокислот. По аминокислотному составу они разделяются на полноценные и неполноценные.

Полноценные бел­ки содержатся в продуктах животного происхождения (в мясе, яйцах, рыбе, икре, молоке и молочных продуктах). Для нормального роста и развития организма в суточном рационе детей и подростков не­обходимо наличие достаточного количества полноценных белков.

Неполноценные белки содержатся в продуктах растительного про­исхождения (в хлебе, картошке, кукурузе, горохе, маше, фасоле, рисе и др.).

Жиры, так же как и белки, в организме чело­века имеют пластическое и энергетическое значение. 1 г жира, окисляясь в организме в присутствии кислорода, выделяет 9,3 ккал энергии. Различают два вида жиров: животные и растительные.

Для организма человека углеводы имеют в основном энергетическое значение. В частности, при выполнении физической работы углеводы первыми подвергаются расщеплению и снабжают клетки, ткани и в особенности мышцы необходимой энергией для их деятельности. При окислении 1 г углеводов в при­сутствии кислорода выделяется 4,1 ккал энергии. Углеводы содер­жатся в большом количестве в продуктах растительного происхож­дения (в хлебе, картошке, фруктах, бахчевых) и сладостях.

Вода входит в состав всех клеток и тканей организма человека. В зависимости от физиологи­ческих свойств каждой ткани вода в ней содержится в различном количестве. 50 — 60% организма взрослого человека составляет вода, в организме молодых людей содержание воды больше. Суточная потребность организма взрослых людей в воде составляет 2-3 л.

Вода играет важную роль в обмене веществ. Если человек совер­шенно не будет питаться, но будет употреблять воду в нормальном количестве, то он может прожить 40-45 дней (до уменьшения массы его тела на 40%). Но если, наоборот, питание будет нормальным, а вода не будет употребляться, то человек может погибнуть в течение одной недели (до уменьшения массы на 20-22%).

Вода поступает в организм в составе пищи и в виде напитков. Она, всасываясь из желудка и кишечника в кровь, участвует в про­цессах обмена веществ в клетках и тканях, основная ее часть выво­дится наружу путем дыхания, потоотделения и с мочой.

В жаркий летний период происходят большие по­тери воды организмом при потоотделении и дыхании. Поэтому воз­растает потребность организма в воде. При жажде и ощущении сухости во рту, не прибегая к обиль­ному употреблению воды, следует часто прополаскивать рот, под­кисленная вода (вода с лимоном, минеральная вода) лучше утоляет жажду и при этом сердце не испытывает дополнительной нагрузки.

Минеральные соли входят в состав всех клеток и тканей орга­низма человека. Различают макро- и микроэлементы.

К макроэле­ментам относятся натрий, хлор, кальций, фосфор, калий, железо. Они содержатся в большом количестве в крови, клетках, в особен­ности в костях.

К микроэлементам относятся марганец, кобальт, медь, алюминий, фтор, йод, цинк. Они содержатся в крови, клет­ках и костях, но в меньшем количестве. Минеральные соли играют важную роль в обмене веществ, в особенности в процессах возбуж­дения клеток.

Тканевое дыхание – это последний этап распада органических веществ в клетках тела, в котором участвует кислород и образуется углекислота.

Чтобы объяснить, почему при тканевом дыхании окисляются вещества, обычно стойкие по отношению к молекулярному кислороду, была выдви­нута мысль об активизации кислорода. Предполагают, что кислород обра­зует перекись, от которой отщепляется активный кислород. Происходит и активизация водорода, который переходит от одного вещества к другому, в результате чего одно из веществ оказывается богаче кислородом т. е. окисляется, тогда как другое становится беднее им, т. е восстанавливается.

Большое значение в тканевом дыхании имеют клеточные пигменты, которые содержат железо и находятся на поверхности клеток и окисляющихся веществ. Железо является одним из сильнейших катализаторов, как это можно увидеть на примере гемоглобина крови. Кроме того, существуют и другие катализаторы, способствующие переносу кислорода или водорода. Из них известен фермент каталаза и трипептид-глютатион, содержащий серу, которая и связывает водород, отщепляя его от окисляющихся веществ

Обмен энергии

В результате хими­ческих, механических, термических изменений органических ве­ществ, которые содержатся в пище, происходит превращение их по­тенциальной энергии в тепловую, механическую и электрическую энергию. Ткани и органы выполняют работу, клетки размножают­ся, изношенные их составные части обновляются, молодой орга­низм растет и развивается за счет этой образовавшейся энергии. Постоянство температуры тела человека также обеспечивается за счет этой энергии.

Терморегуляция

Интенсивность обмена веществ

В разных органах тела обмен веществ протекает с разной ин­тенсивностью. Об этом можно отчасти судить по количеству проте­кающей через них крови, так как с кровью к ним доставляются пи­тательные вещества и кислород.

На 100 г ткани

Проходит в минуту в крови (в мл)

Регуляция обмена веществ

У высших животных процессы обмена веществ регулируются нервной системой, которая влияет на течение всех химических процессов. Все изменения в ходе обмена веществ воспринимаются нервной системой, которая рефлекторным путем стимулирует об­разование и выделение ферментативных систем, осуществляющих распад и синтез веществ.

Процессы обмена веществ зависят и от гуморальной регуляции, что определяется состоянием эндокринных желез. Органы внутренней секреции, особенно гипофиз, надпо­чечники, щитовидные и половые железы — во многом определяют ход обмена веществ. Некоторые из них влияют на интенсивность процесса диссимиляции, иные же на обмен отдельных веществ жиров, минеральных веществ, углеводов и пр.

Факторы влияющие на обмен веществ

Обмен веществ различен также у животных разного возраста. У молодняка преобладают процессы синтеза, нужные для их роста (у них синтез превышает распад в 4-12 раз). У взрослых животных процессы ассимиляции и диссимиляции обычно уравновешены.

У разных видов животных обмен веществ различен, особенно если они питаются различной пищей. На характер и степень обменных процессов влияет характер питания. Особое значение имеет количество и состав белков, витаминный, а также минеральный состав пищи. Одностороннее питание какими-либо одними веществами показало, что, питаясь одними белками, животные могут жить даже при мышечной работе. Это связано с тем, что белки являются как строительным материалом, так и источником энергии в организме.

При голодании орга­низм использует имеющиеся у него запасы, сначала гликоген печени, а затем жир из жировых депо. Распад же белков в теле умень­шается, и количество азота в выделениях падает. Это обнару­живается уже с первого дня голодания и указывает на то, что умень­шение белкового распада носит рефлекторный характер, так как в течение суток или двух в кишечнике еще находится много пищевых веществ. При дальнейшем голодании азотистый обмен устанавливается на низком уровне. Лишь после того, как запас углеводов и жиров в организме уже исчерпан, начинается усиленный распад белков и выделение азота резко увеличивается. Теперь белки со­ставляют основной источник энергии для организма. Это всегда является предвестником близкой смерти. Дыхательный коэффици­ент в начале голодания равен 0,9 — организм сжигает преимущественно углеводы, затем опускается до 0,7 — используются жиры, к концу голодания он равен 0,8-организм сжигает белки своего тела.

Абсолютное голодание (при приеме воды) может продолжаться человека до 50 дней, у собак — свыше 100 дней, у лошадей — до 30 дней.

Длительность голодания может увеличиваться при предварительной тренировке, так как оказалось, что после коротких пе­риодов голодания организм откладывает запасы в большем, чем обычно, количестве, и это облегчает вторичное голодание.

Вскрытие трупов животных, павших от голодания, показывает, что разные органы уменьшаются в весе в разной степени. Больше всего теряет в весе подкожная клетчатка, затем мышцы, кожа, и пищеварительный канал, еще меньше теряют в весе железы, почки; сердце и мозг теряют не больше 2-3% своего веса.

Обмен веществ при физической нагрузке сопровождается усилением процесса диссимиляции в связи с большой потребностью организма в энергии.

Даже при полном покое животное затрачивает энергию на работу внут­ренних органов, деятельность которых никогда не прекращается: сердца, дыхательных мышц, почек, желез и др. Мышцы скелета постоянно находятся в состоянии известного напряжения, на поддержание которого также необходим значительный расход энергии. Много энергии затрачивают животные на прием, переже­вывание корма и его переваривание. У лошади на это тратится до 20% энергии принятого корма. Но особенно увеличивается рас­ход энергии при мышечной работе, причем тем больше, чем тяжелее производимая работа. Так, лошадь при движении по ровной дороге со скоростью 5-6 км в час расходует 150 кал тепла на каждый километр пути, а при скорости 10-12 км в час — 225 кал.

Источником энергии при мышечной работе служат в основном углеводы. При тяжелой и длительной работе, когда израсходуется запас углеводов, организм использует жиры и даже белки, превра­щая их предварительно в углеводы.

На обмен веществ сильно влияет и окружающая среда — темпера­тура, влажность воздуха, давление, свет. При низкой температуре окружающей среды усиливается отдача тепла, а это вызывает рефлекторно повышение ее продукции и тем самым усиление процессов распада в теле.