Обмін речовин і енергії
В
живих організмах будь-який процес супроводжується передачею енергії. Енергію
визначають як здатність виконувати роботу. Спеціальний розділ фізики, який
вивчає властивості і перетворення енергії в різних системах, називається
термодинаміки. Під термодинамічної системою розуміють сукупність об'єктів,
умовно виділених з навколишнього простору.
Термодинамічні
системи поділяють на ізольовані, закриті та відкриті. Ізольованими
називають системи, енергія і маса яких не змінюється, тобто вони не
обмінюються з навколишнім середовищем ні речовиною, ні енергією. Закриті системи
обмінюються з навколишнім середовищем енергією, але не речовиною, тому їх маса
залишається постійною.
Відкритими
системами називають системи, що обмінюються з навколишнім середовищем речовиною та
енергією.
системам, тому що головна умова їхнього існування - безперервний обмін речовин
та енергії. В основі процесів життєдіяльності лежать реакції атомів і молекул,
що протікають у відповідності з тими ж фундаментальними законами, які
керують такими ж реакціями поза організмом.
Згідно
першим законом термодинаміки енергія не зникає і не виникає знову, а лише
переходить з однієї форми в іншу.
Другий
закон термодинаміки стверджує, що вся енергія, зрештою, переходить в
теплову енергію, і організація матерії стає повністю невпорядкованою. У
більш суворої формі цей закон формулюється так: ентропія замкненої системи
може тільки зростати, а кількість корисної енергії (тобто тієї, за допомогою
якої може бути здійснена робота) усередині системи може лише спадати. Під
ентропією розуміють ступінь невпорядкованості системи.
Неминуча
тенденція до зростання ентропії, що супроводжується настільки ж неминучим
перетворенням корисної хімічної енергії на непотріб теплову, змушує
живі системи захоплювати все нові порції енергії (їжі), щоб підтримувати
своє структурний і функціональний стан. Фактично здатність витягати
корисну енергію з навколишнього середовища є одним з основних властивостей,
які відрізняють живі системи від неживих, тобто безперервно йде обмін речовин
і енергії є одним з основних ознак живих істот. Щоб
протистояти збільшення ентропії, підтримувати свою структуру і функції, живі
істоти повинні отримувати енергію в доступній для них формі з навколишнього середовища
і повертати в середу еквівалентну кількість енергії у формі, менш придатною
для подальшого використання.
Обмін
речовин і енергії - це сукупність фізичних, хімічних і фізіологічних
процесів перетворення речовин і енергії в живих організмах, а також обмін
речовинами та енергією між організмом і навколишнім середовищем. Обмін речовин у
живих організмів полягає в надходженні із зовнішнього середовища різних речовин,
в перетворенні і використанні їх у процесах життєдіяльності та у виділенні
утворюються продуктів розпаду в навколишнє середовище.
Всі
що відбуваються в організмі перетворення речовини та енергії об'єднані загальним
назвою - метаболізм (обмін речовин). На клітинному рівні ці перетворення
здійснюються через складні послідовності реакцій, звані шляхами
метаболізму, і можуть включати тисячі різноманітних реакцій. Ці реакції протікають
не хаотично, а в строго певній послідовності і регулюються
безліччю генетичних і хімічних механізмів. Метаболізм можна розділити на
два взаємопов'язані, але різноспрямованих процесу: анаболізм (асиміляція) і
катаболізм (дисиміляція).
анаболізму
- Це сукупність процесів біосинтезу органічних речовин (компонентів
клітини та інших структур органів і тканин). Він забезпечує зростання, розвиток,
оновлення біологічних структур, а також накопичення енергії (синтез
макроергів). Анаболізм полягає в хімічної модифікації і перебудові
що надходять з їжею молекул в інші більш складні біологічні молекули.
Наприклад, включення амінокислот у синтезовані кліткою білки відповідно до
інструкцією, що міститься в генетичному матеріалі даної клітини.
Катаболізм
- Це сукупність процесів розщеплення складних молекул до більш простих
речовин з використанням частини з них у якості субстратів для біосинтезу і
розщепленням іншої частини до кінцевих продуктів метаболізму з утворенням
енергії. До кінцевих продуктів метаболізму відносяться вода (у людини приблизно
350 мл на день), двоокис вуглецю (близько 230 мл/хв), оксид вуглецю (0,007
мл/хв), сечовина (близько 30 г/день), а також інші речовини, що містять азот
(приблизно б г/день).
Катаболізм
забезпечує вилучення хімічної енергії з містяться в їжі молекул і
використання цієї енергії на забезпечення необхідних функцій. Наприклад,
утворення вільних амінокислот в результаті розщеплення що надходять з їжею
білків і подальше окислення цих амінокислот у клітці з утворенням СО2, і
Н2О, що супроводжується вивільненням енергії.
Процеси
анаболізму і катаболізму знаходяться в організмі в стані динамічної
рівноваги. Переважання анаболічних процесів над катаболічних призводить до
росту, накопичення маси тканин, а переважання катаболічних процесів веде до
часткового руйнування тканинних структур. Стан рівноважного або
нерівноважного співвідношення анаболізму і катаболізму залежить від віку (у
дитячому віці переважає анаболізм, у дорослих зазвичай спостерігається
рівновагу, в старечому віці переважає катаболізм), стану здоров'я,
виконуваної організмом фізичному або психоемоційного навантаження.
Список літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту
http://medicinform.net/
