Живые организмы - термодинамически полуоткрытая система - находятся в постоянной связи с окружающей средой. Эта связь осуществляется в процессе обмена веществ и энергии.
Обмен веществ
Обмен веществ (рис. 21-1, А) включает три этапа: поступление веществ в организм (дыхание и питание), метаболизм (катаболизм и анаболизм) и выделение конечных продуктов из организма.
• Катаболизм - процесс расщепления органических молекул до конечных продуктов. Конечные продукты превращений органических веществ - СО2, Н2О и мочевина. В процессы катаболизма включаются метаболиты, образующиеся как при пищеварении, так и при распаде структурно-функциональных компонентов клеток. Реакции катаболизма сопровождаются выделением энергии (экзергонические реакции).
• Анаболизм объединяет биосинтетические процессы, когда строительные блоки соединяются в сложные макромолекулы. В анаболических реакциях используется энергия, освобождающаяся при катаболизме (эндергонические реакции).
• Интенсивность метаболизма. На интенсивность метаболизма влияют:
Φ мышечная работа (Т);
Φ недавнее употребление пищи (Т);
Φ высокая и низкая температура окружающей среды (Т);
Φ рост, масса и площадь поверхности тела (Т);
Φ пол (Т у мужчин);
Φ эмоциональное состояние (Т или i);
Φ возраст (i после 30 лет жизни);
&hide_Cookie=yes)
Рис. 21-1. Общая схема обмена веществ и энергии (А). Биологические превращения энергии (Б). 1 - пищеварение; 2 - катаболизм; 3 - анаболизм; 4 - распад структурно-функциональных компонентов клеток; 5 - выведение из организма [9].
Φ температура тела (прямо пропорционально Т или i); Φ йодсодержащие гормоны щитовидной железы и адреналин (Т).
Баланс энергии
В организме насчитывается пять форм энергии: химическая, механическая, осмотическая, электрическая и тепловая. Клетки тела способны использовать энергию только из одного источника - химическую энергию, выделяющуюся при экзергонических реакциях. Химическая энергия организма может превращаться во все другие формы энергии (рис. 21-1, Б).