Общая характеристика обмена веществ и энергии

Обмен белков.

              Белки в процессе обмена распадаются до аминокислот. Одним из основных путей превращения аминокислот в организме является синтез белка. Начинается этот процесс с активации аминокислот при участии АТФ с образованием комплексов – аминоациладенилатов. Процесс биосинтеза белка находится под контролем как механизмов внутри клетки, так и вне ее.

              Многие аминокислоты принимают участие в образовании ряда веществ, которые имеют большое значение для жизнедеятельности организма.

Взаимосвязь обменов углеводов, белков и жиров.

              Обмен веществ в организме характеризуется тесной связью между углеводами, белками и жирами. В организме белки, жиры и углеводы пищи в результате различных превращений теряют свои специфические свойства и часто образуют химические вещества одинаковой структуры. Поэтому при недостатке в организме жиров дефицит энергии будет покрываться за счет усиленного  распада углеводов и белков.

              Многочисленными опытами установлено, что углеводы пищи могут превращаться в организме в жиры. При распаде белков в организме появляются аминокислоты, часть из которых может превратиться в углеводы, а при распаде углеводов могут образовываться аминокислоты. Некоторые аминокислоты могут превращаться в жирные кислоты, а из жиров могут синтезироваться аминокислоты.

Водный и минеральный обмен.

              Вода является в количественном отношении самой значительной составной частью всех клеток организма. Большая часть реакций обмена веществ протекает в водных растворах. Это среда, в которой существуют клетки и поддерживается связь между ними. Вода составляет основу всех жидкостей в организме: крови, лимфы, мочи, соков пищеварительного аппарата, спинномозговой жидкости и др.

              Всю воду можно подразделить на внутриклеточную и внеклеточную. У здорового человека наблюдается водное равновесие. В водном обмене принимают участие почки, легкие, кожа, желудочно-кишечный тракт. Почки являются главным органом регуляции водного обмена. В условиях недостатка воды выделяется мало мочи и она сильно концентрирована. При избытке воды организм способен выделять большое количество разбавленной мочи. Легкие выделяют воду в виде водяного пара. Через кожу потеря воды происходит путем испарения и выделения пота.

              Регуляция водного обмена осуществляется разными путями. В основе регуляции лежит поддержание постоянства осмотического давления. Важное значение принадлежит обменным взаимоотношениям между внутриклеточной и внеклеточной жидкостями. Основной регуляторнонй системой обмена воды в организме является система гормоны—почки. Из гормонов следует указать на вазопрессин и альдостерон.

Минеральный обмен.

              Минеральные элементы относятся к незаменимым веществам организма, хотя не обладают питательной ценностью и не являются источником энергии. Их значение определяется тем, что они входят в состав клеток органов и тканей, вместе с водой участвуют в поддержании осмотического давления, и обеспечивают постоянство рН внутри- и внеклеточной жидкости организма. Процессы мышечной сократимости и нервной проводимости во многом зависят от  минеральных элементов. Они включаются в различные реакции обмена веществ в организме, являясь структурным компонентом многих ферментов и витамина В12 .

              Необходимые минеральные вещества поступают в организм только с пищей. Поэтому, недостаток, а тем более отсутствие всех необходимых минеральных веществ отражается на состоянии обмена веществ всего организма.

              Микроэлементы содержатся в организме в минимальном количестве, но имеют очень важное значение. Их биологическое значение проявляется преимущественно путем участия в построении или активировании ферментных систем организма.

              Микроэлементы содержатся в организме в минимальном количестве, но играют очень важную роль. Они влияют на обмен веществ, без них невозможна нормальная жизнедеятельность каждой клетки и всего организма в целом. К микроэлементам относятся цинк, медь, йод, фтор, марганец, селен, кобальт, молибден, стронций, никель, хром, ванадий и др. биологическое значение микроэлементов проявляется преимущественно путем участия в построении или активировании ферментных систем организма. Помимо этого ряд из них выполняет специфические функции.

Кобальт входит в состав витамина циалокоболамина и его недостаток приводит к злокачественной анемии. Кроме того кобальт влияет на повышение всасывания железа в кишечнике и включает его в состав гемоглобина, а также способствует синтезу белков мышц, ускоряет образование белков мышечной ткани, гормонов щитовидной железы, участвует в обмене жирных кислот и фолиевой кислоты, обладает гипотензивным и сосудорасширяющим действием, стимулирует иммунологическую активность, предупреждает дегенеративные изменения нервной системы.

Марганец, активируя деятельность декарбоксилазы, участвует в процессах спиртного брожения и аэробного окисления углеводов, оказывает определенное влияние на половое развитие и размножение. Входит в состав некоторых окислительных ферментов, активирует аргиназу, некоторые ферменты желудочно-кишечного тракта. Он оказывает влияние на окислительные процессы, способствует распаду белков, накоплению гликогена в печени, необходим для регуляции уровня глюкозы в крови. Он препятствует отложению жира в печени, способствуя его использованию. Марганец необходим для функций головного мозга, для процессов кроветворения, для образования хрящевой и костной ткани. Он влияет также на активность катехоламинов, инсулина.

              Медь обнаружена в составе ряда окислительных ферментов, структуре эритроцитов. Депо меди является печень. Медь оказывает заметное влияние на повышение иммунобиологической устойчивости и сопротивляемости организма к вредному влиянию факторов внешней среды. Имеет значение при синтезе соединительной ткани, формировании миелиновой оболочки нервных волокон, обладает выраженным противовоспалительным действием. Под влиянием меди улучшается использование углеводов в организме, ускоряются процессы окисления в глюкозы, задерживается распад гликогена и усиливается депонирование его печенью. Соединения меди влияют на синтез некоторых гормонов, а также усиливают активность некоторых гипофизарных гормонов. Обмен меди тесно связан с обменом железа. Транспортной формой меди считают церрулоплазмин.

Цинк в наибольшем количестве содержится в скелетных мышцах, в органах внутренней секреции. Он входит в состав многочисленных металлоферментов, участвующих в различных метаболических процессах. Он необходим для окислительных процессов, влияет на активность многих ферментов, усиливает распад жиров. Также, цинк влияет на функционирование генетического аппарата, на рост и деление клеток, на воспроизводительную функцию, на развитие костной и соединительной ткани, на заживление ран, иммунитет. Кроме того цинк необходим для выработки поведенческих рефлексов и развития мозга. Оказывает влияние на функции гипофиза, половых желез, поджелудочной железы.

Хром содержится в наибольшем количестве в печени, железах внутренней секреции и в кишечнике. Он принимает участие в углеводном обмене, в обмене липидов, участвует в образовании и функционировании нуклеиновых кислот, поддерживает мышечную массу. Хром участвует в метаболизме глюкозы, важен для синтеза холестерина, жиров и белка. Он поддерживает уровень сахара в крови, способствует снижению жировой массы и росту мышечной ткани.

Никель входит в состав некоторых окислительных ферментов, влияет на обмен углеводов, вместе с кобальтом влияет на процессы кроветворения.

Йод необходим для выработки гормонов щитовидной железы.

Фтор входит в состав зубной эмали. Тормозит процессы окисления углеводов и жирных кислот.

Кремний входит в качестве структурного компонента в состав глюкозаминогликанов и их белковых комплексов, образующих основу соединительной ткани, придающих ей прочность и упругость. Он необходим для формирования основного вещества кости и хряща принимает участие в минерализации костной ткани. Он препятствует развитию атеросклероза, так как уменьшает проницаемость внутренней оболочки сосудов и защищает ее от инфильтрации липидами, стимулирует деятельность иммунной системы и замедляет процесс старения.

              Среди минеральных элементов очень важным является железо, оно содержится в организме в значительных количествах, но по своим свойствам может быть отнесено к микроэлементам. Большая часть железа в организме образует сложные комплексные соединения. Примерно 80% железа находится в составе гемоглобина, который участвует в транспорте кислорода к тканям, 5-10% -- в составе миоглобина, который депонирует кислород в мышцах. Железо входит также в состав дыхательных ферментов геминовой природы – цитохромов, пероксидазы, каталазы, которые являются главными катализаторами окислительно-восстановительных процессов. Железо необходимо для процессов роста и поддержания здоровой иммунной системы.

Заключение.

              После прочтения моей работы становится ясно, насколько важно значение обмена веществ и энергии. Без этих процессов просто невозможно существование живых клеток и организмов. Следовательно, если бы не было процессов обмена веществ и энергии , не было бы жизни на Земле. Также, очень важно, чтобы эти процессы протекали правильно, т.к. при малейших нарушениях этих процессов возникают различные заболевания, которые ухудшают жизнедеятельность организма или приводят к его гибели.

Литература :

1.     Билич Г.Л. Биология. Полный курс. В 3-х т. Том 1. анатомия/ Г.Л.Билич, В.А.Крыжановский. – 3-е стер. изд. – М.: ОНИКС, 2005.—864 с.:ил

2.     Ермолаев М.В. Биологическая химия. М. «Медицина». 1974. – 264 с.

3.     Климов А.Н., Никульчева Н.Г. Липиды, липопротеиды и атеросклероз. – СПб.: Питер Пресс, 1995. – 304 с.

4.      Хомченко Г.П. Химия для поступающих в ВУЗы. – М.: «Высшая школа», 1995. – 448 с.

5.      Степаненко Б.Н. Курс органической химии. – М: «Высшая школа», 1979. – 694 с.

20