ÎÁÌÅÍ ÂÅÙÅÑÒÂ È ÝÍÅÐÃÈÈ
1. Ïîíÿòèå ìåòàáîëèçìà
Ìåòàáîëèçì — ñîâîêóïíîñòü õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé
è ñîïóòñòâóþùèõ èì õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â
îðãàíèçìå, â ðåçóëüòàòå êîòîðûõ ïðîèñõîäèò
ïîñòóïëåíèå âåùåñòâ, èõ óñâîåíèå, èñïîëüçîâàíèå
â ïðîöåññàõ æèçíåäåÿòåëüíîñòè è âûäåëåíèå
íåíóæíûõ ñîåäèíåíèé â îêðóæàþùóþ ñðåäó.
Ïèòàòåëüíûå âåùåñòâà, ïîñòóïàþùèå ñ ïèùåé,
ÿâëÿþòñÿ, ñ îäíîé ñòîðîíû, èñòî÷íèêîì ýíåðãèè,
íåîáõîäèìîé äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ âñåõ ïðîöåññîâ, à
ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïëàñòè÷åñêèì ìàòåðèàëîì, èç
êîòîðîãî ñòðîèòñÿ òåëî îðãàíèçìà. Ïîìèìî òðåõ
îñíîâíûõ êëàññîâ ïèòàòåëüíûõ âåùåñòâ — áåëêîâ,
æèðîâ, óãëåâîäîâ, ïèùà ñîäåðæèò ðÿä ñîåäèíåíèé —
ñîëè, âèòàìèíû, íå èìåþùèå áîëüøîé
ýíåðãåòè÷åñêîé öåííîñòè è íå âûïîëíÿþùèå
ôóíêöèè ñòðîèòåëüíûõ áëîêîâ, îäíàêî èãðàþùèå
âàæíåéøóþ ðîëü â ïðîòåêàíèè ðàçëè÷íûõ
áèîõèìè÷åñêèõ ðåàêöèé è ó÷àñòâóþùèå â ðåãóëÿöèè
îáìåíà âåùåñòâ.
2. Áèîëîãè÷åñêîå îêèñëåíèå
Ïðè áèîëîãè÷åñêîì îêèñëåíèè îò îðãàíè÷åñêîé
ìîëåêóëû ïîä äåéñòâèåì ñîîòâåòñòâóþùåãî
ôåðìåíòà îòùåïëÿþòñÿ äâà àòîìà âîäîðîäà. Â ðÿäå
ñëó÷àåâ ïðè ýòîì ìåæäó ôåðìåíòàìè è îêèñëåííîé
ìîëåêóëîé îáðàçóåòñÿ íåóñòîé÷èâàÿ, áîãàòàÿ
ýíåðãèåé (ìàêðîýíåðãåòè÷åñêàÿ) ñâÿçü. Îíà
èñïîëüçóåòñÿ äëÿ îáðàçîâàíèÿ ÀÒÔ — "êîíå÷íîé
öåëè" áîëüøèíñòâà ïðîöåññîâ áèîëîãè÷åñêîãî
îêèñëåíèÿ. À äâà îòíÿòûõ àòîìà âîäîðîäà
îêàçûâàþòñÿ â ðåçóëüòàòå ðåàêöèè ñâÿçàííûìè ñ
êîôåðìåíòîì ÍÀÄ
(íèêîòèíàìèäàäåíèíäèíóåëåîòèäîì) èëè ñ ÍÀÄÔ
(íèêîòèíàìèäàäåíèíäèíóåëåîòèäôîñôàòîì).
Äàëüíåéøàÿ ñóäüáà âîäîðîäà ìîæåò áûòü
ðàçëè÷íîé. Ïðè àíàýðîáíîì îêèñëåíèè îí
ïåðåíîñèòñÿ íà íåêîòîðûå îðãàíè÷åñêèå ìîëåêóëû.
Ïðè àýðîáíîì îêèñëåíèèè âîäîðîä ïåðåäà¸òñÿ íà
êèñëîðîä ñ îáðàçîâàíèåì âîäû. Îñíîâíàÿ ÷àñòü
öåïè ïåðåíîñà âîäîðîäà ðàñïîëîæåíà â ìåìáðàíàõ
ìèòîõîíäðèé. Ïðè ýòîì èç ÀÄÔ è íåîðãàíè÷åñêîãî
ôîñôàòà îáðàçóåòñÿ ÀÒÔ.
Íàäî îòìåòèòü, ÷òî àýðîáíîå îêèñëåíèå íàìíîãî
ýôôåêòèâíåå àíàýðîáíîãî.  ïåðâîì ñëó÷àå èç 1
ìîëåêóëû ãëþêîçû îáðàçóåòñÿ 2 ìîëåêóëû ÀÒÔ, à âî
âòîðîì — 36, ãäå ãëþêîçà "ñæèãàåòñÿ" äî CO2
è âîäû. Ýòî è îáúÿñíÿåò øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå è
áóðíóþ ýâîëþöèþ àýðîáíûõ îðãàíèçìîâ.
3. ÀÒÔ (àäåíîçèíòðèôîñôîðíàÿ êèñëîòà)
Òàê êàê ÀÒÔ ÿâëÿåòñÿ óíèâåðñàëüíûì
àêêóìóëÿòîðîì ýíåðãèè â îðãàíèçìå ÷åëîâåêà è
æèâîòíûõ, ÿ ñ÷åë íóæíûì ðàññêàçàòü è ïðî íåå.
ÀÒÔ — íóêëåîçèäòðèôîñôàò, ñîñòîèò èç
ãåòåðîöèêëè÷åñêîãî îñíîâàíèÿ — àäåíèíà,
óãëåâîäíîãî êîìïîíåíòà — ðèáîçû è òðåõ îñòàòêîâ
ôîñôîðíîé êèñëîòû, ñîåäèíåííûõ ïîñëåäîâàòåëüíî
äðóã ñ äðóãîì. Â ìîëåêóëå ÀÒÔ èìåþòñÿ òðè
ìàêðîýíåðãåòè÷åñêèå ñâÿçè.
ÀÒÔ ñîäåðæèòñÿ â êàæäîé êëåòêå æèâîòíûõ è
ðàñòåíèé — â ðàñòâîðèìîé ôðàêöèè öèòîïëàçìû
êëåòêè — ìèòîõîíäðèÿõ, è ÿäðàõ. Îíà ñëóæèò
ãëàâíûì ïåðåíîñ÷èêîì õèìè÷åñêîé ýíåðãèè â
êëåòêè è èãðàåò âàæíóþ ðîëü â åå ýíåðãåòèêå.
ÀÒÔ îáðàçóåòñÿ èç ÀÄÔ (àäåíîçèíäèôîñôîðíîé)
êèñëîòû è íåîðãàíè÷åñêîãî ôîñôàòà (Ôí) çà ñ÷åò
ýíåðãèè îêèñëåíèÿ â ñïåöèôè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ
ôîñôîðèëèðîâàíèÿ, ïðîèñõîäÿùèõ â ïðîöåññàõ
ãëèêîëèçà, âíóòðèìûøå÷íîãî äûõàíèÿ è
ôîòîñèíòåçà. Ýòè ðåàêöèè ïðîòåêàþò â ìåìáðàíàõ
ôòîðîïëàñòîâ è ìèòîõîíäðèé, à òàêæå â ìåìáðàíàõ
ôîòîñèíòåçèðóþùèõ áàêòåðèé.
Ïðè õèìè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ â êëåòêå ïîòåíöèàëüíàÿ
õèìè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ, çàïàñåííàÿ â
ìàêðîýíåðãåòè÷åñêèõ ñâÿçÿõ ÀÒÔ, ìîæåò
ïåðåõîäèòü âî âíîâü îáðàçóþùèåñÿ
ôîñôîðèëèðîâàííûå ñîåäèíåíèÿ: ÀÒÔ + D-ãëþêîçà= ÀÄÔ
+ D — ãëþêîçî-6-ôîñôàò.
Ïðè ãèäðîëèçå ÀÒÔ (ÀÒÔ + H2Î ó ÀÄÔ + Ôí.).
Îíà ïðåîáðàçóåòñÿ â ýíåðãèþ òåïëîâóþ, ëó÷èñòóþ,
ýëåêòðè÷åñêóþ, ìåõàíè÷åñêóþ è ò.ï., òî åñòü ñëóæèò
â îðãàíèçìå äëÿ òåïëîîáðàçîâàíèÿ, ñâå÷åíèÿ,
íàêîïëåíèÿ ýëåêòðè÷åñòâà, âûïîëíåíèÿ
ìåõàíè÷åñêîé ðàáîòû, áèîñèíòåçà áåëêîâ,
íóêëåèíîâûõ êèñëîò, ñëîæíûõ óãëåâîäîâ, ëèïèäîâ.
ÀÒÔ — åäèíûé óíèâåðñàëüíûé èñòî÷íèê ýíåðãèè
äëÿ ôóíêöèîíàëüíîé äåÿòåëüíîñòè êëåòêè.
4. Îñîáåííîñòè îáìåíà âåùåñòâ ó äåòåé
Îñíîâíûå ýòàïû îáìåíà âåùåñòâ ó äåòåé ñ ìîìåíòà
ðîæäåíèÿ äî ôîðìèðîâàíèÿ âçðîñëîãî îðãàíèçìà
èìååò ðÿä ñâîèõ îñîáåííîñòåé. Ïðè ýòîì ìåíÿþòñÿ
êîëè÷åñòâåííûå õàðàêòåðèñòèêè, ïðîèñõîäèò
êà÷åñòâåííàÿ ïåðåñòðîéêà îáìåííûõ ïðîöåññîâ. Ó
äåòåé, â îòëè÷èå îò âçðîñëûõ, çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü
ýíåðãèè ðàñõîäóåòñÿ íà ðîñò è ïëàñòè÷åñêèå
ïðîöåññû, êîòîðûå íàèáîëåå âåëèêè ó
íîâîðîæäåííûõ è äåòåé ðàííåãî âîçðàñòà.
Îñíîâíîé îáìåí âåùåñòâ ó äåòåé ìåíÿåòñÿ â
çàâèñèìîñòè îò âîçðàñòà ðåáåíêà è òèïà ïèòàíèÿ.
Ïî ñðàâíåíèþ ñ ïåðâûìè äíÿìè æèçíè, ê ïîëóòîðà
ãîäàì îáìåí âåùåñòâ óâåëè÷èâàåòñÿ áîëåå ÷åì
âäâîå. Îäíàêî ê ïåðèîäó ïîëîâîãî ñîçðåâàíèÿ
ðàñõîä ýíåðãèè íà îñíîâíîé îáìåí óìåíüøàåòñÿ íà
300 êêàë/êóá.ì. Ïðè ýòîì ó ìàëü÷èêîâ ýíåðãåòè÷åñêèå
çàòðàòû íà îñíîâíîé îáìåí â ïåðåñ÷åòå íà îäèí
êèëîãðàìì âåñà âûøå, ÷åì ó äåâî÷åê. Ñ ðîñòîì
óâåëè÷èâàþòñÿ ðàñõîäû ýíåðãèè íà ìûøå÷íóþ
äåÿòåëüíîñòü.
Íåçàâåðøåííîñòü ðàçâèòèÿ ãóìîðàëüíûõ è
íåðâíûõ ìåõàíèçìîâ ðåãóëÿöèè ÿâëÿåòñÿ ãëàâíîé
ïðè÷èíîé âî ìíîãîì, îïðåäåëÿþùåé îñîáåííîñòè
îáìåíà âåùåñòâ ó äåòåé. Âûðàæåíèåì íåçðåëîñòè
ðåãóëÿòîðíûõ ìåõàíèçìîâ ÿâëÿåòñÿ, íàïðèìåð,
çíà÷èòåëüíîå êîëåáàíèå îñìîòè÷åñêîãî äàâëåíèÿ
ïëàçìû êðîâè, òåíäåíöèÿ ê ãèïåðêàëèåìèè è äð.
Ñî âòîðîé íåäåëè æèçíè ðåáåíêà áåëêîâûé îáìåí
õàðàêòåðèçóåòñÿ ïîëîæèòåëüíûì àçîòèñòûì
áàëàíñîì è ïîâûøåííîé ïîòðåáíîñòüþ â áåëêå.
Ðåáåíêó òðåáóåòñÿ â 4-7 ðàç áîëüøå àìèíîêèñëîò,
÷åì âçðîñëîìó. Ó ðåáåíêà òàêæå èìååòñÿ áîëüøàÿ
ïîòðåáíîñòü â óãëåâîäàõ. Çà èõ ñ÷åò ãëàâíûì
îáðàçîì ïîêðûâàþòñÿ êàëîðèéíûå ïîòðåáíîñòè.
Óãëåâîäíûé îáìåí òåñíûì îáðàçîì ñâÿçàí ñ
áåëêîâûì. Ýíåðãèÿ ðåàêöèé óãëåâîäíîãî îáìåíà
òðåáóåòñÿ äëÿ ïîëíîãî èñïîëüçîâàíèÿ æèðà. Æèð
ñîñòàâëÿåò 1/8 ÷àñòè òåëà ðåáåíêà è ÿâëÿåòñÿ
íîñèòåëåì ýíåðãèè, ñïîñîáñòâóåò óñâîåíèþ
æèðîðàñòâîðèìûõ âèòàìèíîâ, çàùèùàåò îðãàíèçì îò
îõëàæäåíèÿ, ÿâëÿåòñÿ ñòðóêòóðíîé ÷àñòüþ ìíîãèõ
òêàíåé. Îòäåëüíûå íåíàñûùåííûå æèðíûå êèñëîòû
íåîáõîäèìû äëÿ ðîñòà è íîðìàëüíûõ ôóíêöèé êîæè.
Ó äåòåé èìååòñÿ ôèçèîëîãè÷åñêàÿ òåíäåíöèÿ ê
êåòîçó, â âîçíèêíîâåíèè êîòîðîãî ìîãóò èãðàòü
ðîëü íåçíà÷èòåëüíûå çàïàñû ãëèêîãåíà.
Ñîäåðæàíèå âîäû â òêàíÿõ ðåáåíêà âûñîêîå è
ñîñòàâëÿåò ó ãðóäíûõ äåòåé 3/4 âåñà è ñ âîçðàñòîì
óìåíüøàåòñÿ.
5. Íàðóøåíèÿ îáìåíà âåùåñòâ.
Íàðóøåíèÿ îáìåíà âåùåñòâ ëåæàò â îñíîâå âñåõ
ôóíêöèîíàëüíûõ è îðãàíè÷åñêèõ ïîâðåæäåíèé
òêàíåé è îðãàíîâ, âåäóùèõ ê âîçíèêíîâåíèþ
áîëåçíåé. Ïðîèñõîäÿùèå èçìåíåíèÿ â ïðîòåêàíèè
õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ñîïðîâîæäàþòñÿ áîëüøèìè èëè
ìåíüøèìè ñäâèãàìè â ýíåðãåòè÷åñêèõ ïðîöåññàõ.
Ðàçëè÷àþò ÷åòûðå óðîâíÿ, â êîòîðûõ ïðîèñõîäÿò
íàðóøåíèÿ îáìåíà âåùåñòâ: 1) ìîëåêóëÿðíûé; 2)
êëåòî÷íûé; 3) îðãàííûé è òêàíåâûé; 4) öåëîñòíîãî
îðãàíèçìà.
Ïðè÷èíàìè íàðóøåíèÿ îáìåíà âåùåñòâ íà
ìîëåêóëÿðíîì óðîâíå ÿâëÿþòñÿ ãåíåòè÷åñêèå
äåôåêòû, äåéñòâèÿ èíãèáèòîðíûõ ôåðìåíòîâ, à
òàêæå íåäîñòàòî÷íîå ïîñòóïëåíèå â îðãàíèçì
ýññåíöèàëüíûõ âåùåñòâ ìåòàáîëèçìà. Ïðè÷èíàìè
îáìåíà âåùåñòâ ìîãóò ñëóæèòü òàêæå íàðóøåíèÿ
ìåòàáîëèçìà íà äðóãèõ óðîâíÿõ. Íà ýòîì óðîâíå
íàáëþäàåòñÿ èçìåíåíèå êîíöåíòðàöèè ó÷àñòêîâ
ìåòàáîëè÷åñêîé ðåàêöèè; èçìåíåíèÿ àêòèâíîñòè
ôåðìåíòîâ èëè êîëè÷åñòâî ôåðìåíòîâ â ðåçóëüòàòå
íàðóøåíèÿ ñêîðîñòè èõ ñèíòåçà, à òàêæå èçìåíåíèÿ
â ñîäåðæàíèè êîôàêòîðîâ ôåðìåíòàðíûõ ðåàêöèé.
Ïðè íàðóøåíèè îáìåíà âåùåñòâ íà êëåòî÷íîì
óðîâíå ïîâðåæäåíû ìåìáðàíû ìèòîõîíäðèé, ëèçîñîì,
ýíäîïëàçìàòè÷åñêîé ñåòè, ÿäðà è äð. Ïðè÷èíàìè
íàðóøåíèÿ îáìåíà âåùåñòâ íà êëåòî÷íîì óðîâíå
ÿâëÿþòñÿ: íàðóøåíèÿ áèîýíåðãåòè÷åñêèõ è
àíàáîëè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, ïðåæäå âñåãî
áèîñèíòåçà íóêëåèíîâûõ êèñëîò è áåëêîâ, à òàêæå
ëèïèäîâ, íàðóøåíèÿ ïîñòîÿíñòâà âíóòðåííåé ñðåäû,
íàðóøåíèÿ íåðâíîé è ãóìîðàëüíîé ðåãóëÿöèè è äð.
Ïðè íàðóøåíèÿõ îáìåíà âåùåñòâ íà îðãàííîì è
òêàíåâîì óðîâíå èçìåíÿþòñÿ ñïåöèôè÷åñêèå
ôóíêöèè îòäåëüíûõ îðãàíîâ òêàíåé. Åãî ïðè÷èíû:
îðãàííàÿ ãèïîêñèÿ, ðåãèîíàðíûå íàðóøåíèÿ
ãîìåîñòàçà, ïîâðåæäåíèÿ ñïåöèàëüíûõ
ìåòàáîëè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ îñîáûå
ôóíêöèè äàííîãî îðãàíà èëè òêàíè.
Íàèáîëåå îïàñíûì ÿâëÿåòñÿ íàðóøåíèå îáìåíà
âåùåñòâ íà óðîâíå öåëîãî îðãàíèçìà. Åãî
ïðè÷èíàìè ÷àùå âñåãî áûâàþò çàáîëåâàíèÿ
öåíòðàëüíîé íåðâíîé ñèñòåìû è æåëåç âíóòðåííåé
ñåêðåöèè, íàðóøåíèÿ èííåðâàöèé òêàíåé,
ãîðìîíàëüíûé äèñáàëàíñ, ïîâðåæäåíèÿ îðãàíîâ,
îáåñïå÷èâàþùèõ ïîñòîÿíñòâî âíóòðåííåé ñðåäû
îðãàíèçìà. Ïðè ýòîì íàáëþäàþòñÿ íàðóøåíèÿ
ðåãóëÿòîðíîé ôóíêöèè íåðâíîé ñèñòåìû, à òàêæå
ãîðìîíàëüíîé ñèñòåìû; ñäâèãè â ìåòàáîëè÷åñêîì
ãîìåîñòàçå îðãàíèçìà.
|
