Обмен веществ и гомеостаз
Начать разговор нам бы хотелось с одного незамысловатого вопроса: что же такое обмен веществ?
Как известно, строение и функции живого организма характеризуются относительным постоянством своих параметров. К примеру, рост и вес, температура тела, частота пульса и дыхания, показатели артериального давления и состав крови взрослого человека соответствуют определенным критериям, которые принято считать физиологической нормой. Если значения перечисленных показателей выходят за границы нормы, то это может быть признаком болезни.
То есть организм, чтобы оставаться живым, должен поддерживать постоянство своей внутренней среды, или гомеостаз. Скажем, температура воздуха в теплом помещении и на январском морозе отличается на несколько десятков градусов, а температура человеческого тела при выходе человека на мороз за счет увеличения выработки тепла и перестройки кровообращения остается в пределах всем известной отметки 36,6°С.
В то же время любое живое существо непрерывно взаимодействует с внешней средой. Извне организм получает с пищей питательные вещества, которые служат строительным материалом для тканей и топливом для выработки энергии. Вовне он отдает вредные, ненужные, переработанные компоненты – шлаки. То есть он постоянно обменивается различными веществами с внешним миром, получая необходимое и избавляясь от отходов. Этот непрекращающийся процесс и называется обменом веществ, или метаболизмом.
Обмен веществ непостоянен, он меняется в зависимости от условий среды обитания. Когда требуется больше энергии, например при тяжелых нагрузках или на холоде, его интенсивность возрастает, а в состоянии покоя, наоборот, падает. У детей уровень обмена веществ выше, чем у взрослых, что обусловлено потребностями роста и развития. В пожилом возрасте скорость метаболизма несколько снижается.
Обмен веществ характеризуется не только интенсивностью, но и направленностью, то есть тем, какие именно вещества – белки, жиры, углеводы – наиболее активно преобразуются в данный момент. Образование новых веществ называется анаболизмом, а распад уже имеющихся – катаболизмом. В соответствии с этим можно говорить о преобладании анаболических или катаболических реакций.
Итак, обмен веществ – это совокупность событий, связанных с усвоением питательных веществ, выработкой энергии, синтезом и распадом структурных компонентов тканей, выведением шлаков и токсических продуктов.
Иначе говоря, в живом организме одновременно протекают два постоянных процесса: разрушение с образованием энергии и восстановление за счет потребления пищи. Равновесие этих процессов – суть метаболизма.
«Гибкость» обмена веществ возможна благодаря наличию в организме очень сложных и тонких механизмов регуляции, в случае необходимости подстраивающих метаболизм под требования внешней среды. Это позволяет нам приспосабливаться и выживать.
Контроль за уровнем и направленностью обмена веществ осуществляют эндокринная и нервная системы.
Влияние, которое оказывают на метаболизм органы эндокринной системы, называется гуморальным. Гуморальная регуляция – это регуляция процессов жизнедеятельности с помощью гормонов – веществ, поступающих в кровь и лимфу из эндокринных органов. Гормоны обладают уникальной химической структурой и оказывают на организм строго специфическое воздействие. Они передают клеткам информацию о состоянии внешней среды и других органов, «программируя» их на согласованную работу в оптимальном режиме.
ПРИМЕЧАНИЕ
Термин «гормон» впервые использовали примерно в 1902 году Старлинг и Бейлисс в отношении открытого ими вещества, продуцирующегося в двенадцатиперстной кишке, – секретина. Слово «гормон» в переводе с греческого означает «побуждающий к действию», хотя не все гормоны обладают стимулирующим эффектом.
Гормоны в организме выполняют три основные функции.
□ Обеспечивают физическое, умственное и половое развитие. Например, при недостатке гормона щитовидной железы (тироксина) в эмбриональный период развивается заболевание кретинизм. При избытке или недостатке гормона гипофиза (соматотропина) – гигантизм или карликовость, то есть страдает физическое развитие и рост. При недостатке мужского полового гормона тестостерона в эмбриональный период из развивающейся по генотипу мужской особи формируется особь с вторичными половыми признаками по женскому типу (ложный гермафродитизм).
Читать дальше