VII. Обмен веществ

34. Водный, солевой. белковый, жировой и углеводный обмен

Вода и минеральные соли. Всосавшиеся в кровь из органов пищеварения вещества усваиваются клетками и проходят в них цепь сложнейших превращений. Вода и минеральные соли в органах пищеварения не расщепляются. Поэтому, прежде чем перейти к сложному вопросу об изменениях белков, жиров и углеводов в организме, кратко разберем, какое значение для него имеют неорганические соединения.

Вода составляет около ²/₃ массы нашего тела. Очень много ее содержится в крови, лимфе, пищеварительных соках. Цитоплазма и ядро клеток полужидкие. В них воды значительно больше, чем других веществ.

Многочисленные сложнейшие изменения клеточных веществ, обусловливающие жизнедеятельность организма, могут происходить только в водных растворах.

Но организм все время теряет воду. Она выводится из нашего тела с мочой и потом, а также с выдыхаемым воздухом в виде водяных паров. Поэтому количество воды в организме постоянно должно пополняться. Без воды человек может прожить всего несколько суток.

Минеральные соли также необходимы организму. Благодаря им поддерживается постоянный состав внутренней среды организма. Некоторые соли, растворенные в крови, участвуют в переносе углекислого газа от тканей к легким. Присутствие солей кальция - обязательное условие свертывания крови. Из минеральных солей состоит значительная часть межклеточного вещества костной ткани. Очень сложные химические процессы, протекающие в любой ткани, в каждой живой клетке, происходят при участии минеральных солей. Почти все нужные нашему организму минеральные соли содержатся в достаточном количестве в обычной пище. Только хлорида натрия в ней не хватает. Вот почему нам приходится добавлять в пищу поваренную соль.

Значение органических соединений. Органические соединения - это основные вещества, образующие клетки всех тканей живого организма. Именно свойствами этих веществ обусловлена его жизнь. Как вам уже известно, белки, жиры и углеводы - это основной строительный материал и единственный источник энергии для нашего организма.

Образование белков в клетках. Белки занимают особое место среди органических соединений. Как вы знаете, они бесконечно разнообразны. У каждого вида растений и животных, а также у человека любая ткань имеет огромное количество белков неодинакового строения. Различия между белками разных организмов объясняются тем, что немногим более 20 аминокислот, комбинируясь друг с другом, могут образовывать белковые молекулы разного строения.

Как же образуются белки в организме человека ?

Аминокислоты всасываются из тонкой кишки в кровь, которая несет их ко всем органам тела. Через наружную мембрану клеток аминокислоты проникают в них. В каждой клетке происходит образование свойственных ей белков. Объединение молекул аминокислот в крупные белковые молекулы происходит под действием внутриклеточных ферментов.

В последние годы установлено, что процессы построения белков из молекул аминокислот совершаются в клеточных органоидах - рибосомах. Тот порядок, в котором аминокислоты соединяются между собой, зависит от структуры ДНК и РНК, содержащихся в клетках.

Белки нашего тела отличаются по структуре молекул от белков организмов других видов. В живой клетке белки непрерывно изменяются как физически, так и химически. Именно постоянные изменения белков обусловливают жизненные процессы, протекающие в каждой клетке, в каждом органе, во всем организме в целом.

Образование жиров и отложение их в запас. Состав жиров у организмов разных видов неодинаков. Он зависит от того, какие именно жирные кислоты принимают участие в образовании их молекул. Свойственные организму человека жиры, как вы знаете, образуются из глицерина и жирных кислот в эпителиальных клетках ворсинок кишечника. Оттуда жиры попадают в лимфу, а затем в кровь, которая разносит жировые капельки по всему телу.

Часть жиров сразу же принимает непосредственное участие в сложных процессах, протекающих в клетках. Другая, большая часть их откладывается под кожей в соединительнотканной жировой клетчатке, в сальнике, покрывающем органы брюшной полости, и в некоторых других органах, образуя запас органических соединений. Так происходит усвоение жиров. Их запасы используются в организме при недостатке питания.

Изменения углеводов в организме. Углеводы расщепляются в органах пищеварения до глюкозы, которая всасывается в кровь. С током крови глюкоза попадает в печень.

Если во время пищеварения взять пробу крови из воротной вены (цвет. табл. VI, 3), идущей от кишечника (1) к печени (2), то содержание глюкозы в этой крови окажется примерно втрое больше нормы (около 0,3%).

Таблица VI

Одновременное исследование крови из печеночной вены (4), выходящей из печени, показывает, что здесь процент содержания виноградного сахара обычный - около 0,12%. Значит, часть всосавшихся углеводов отлагается в печени в запас. Действительно, в этом органе можно обнаружить много животного крахмала - гликогена. Когда содержание глюкозы в крови падает ниже нормы, часть гликогена превращается в глюкозу, которая попадает в кровяное русло. При избытке виноградного сахара в крови он частично превращается в гликоген. Таким образом поддерживается постоянное содержание глюкозы в плазме крови.

Итак, наряду с другими функциями печень играет важную роль в углеводном обмене.

Углеводы - основной источник энергии в организме. Они входят в состав цитоплазмы и ядра клеток.

Превращение в организме одних органических соединений в другие. Недостаток одних органических соединений в нашей пище до некоторой степени возмещается за счет избытка других. Так, белки могут превращаться в жиры и углеводы. Часть углеводов, находящихся в организме, может превращаться в жиры. Происходит в организме и превращение жиров в углеводы. Эти процессы совершаются в печени под действием специальных ферментов. Но недостаток в пище белков невосполним: ведь они строятся только из аминокислот. Белковое голодание особенно опасно для организма.

Распад и окисление органических соединений в клетках. В процессе жизнедеятельности любой клетки в ней происходят превращения энергии. Мышечные волокна, например, расходуют энергию на сокращения, клетки желез желудка - на образование желудочного сока, нейроны - на проведение возбуждений. Каков источник энергии в клетках ?

Органические соединения, в основном углеводы, усвоенные клетками, подвергаются в них химическому распаду и окислению. При этом происходит перенос энергии от органических соединений, которые, распадаясь и окисляясь, отдают ее тем частям клетки, которые используют энергию.

Процессы окисления клеточных веществ, связанные с превращениями энергии, протекают в митохондриях (см. рис. 9, 7 на с. 11). Поэтому митохондрии иногда образно называют "энергетическими станциями" клетки.

Каждая митохондрия словно вымощена молекулами различных ферментов, расположенных в строго определенной последовательности. Переходя с фермента на фермент, органические соединения претерпевают последовательный ряд химических превращений. При этом происходит отдача энергии.

В результате распада и окисления органических соединений клеток образуются вещества, имеющие более простое строение. Так, конечные продукты распада и окисления жиров и углеводов - это вода и углекислый газ, удаляющийся из организма через легкие. В результате распада и окисления белков, помимо углекислого газа и воды, образуются аммиак и некоторые другие вещества.

Аммиак очень ядовит. Он приносится кровью в печень и там превращается в менее ядовитое вещество - мочевину, которая удаляется из организма главным образом через почки. Незначительное количество мочевины выделяется через кожу с потом. Избыток воды удаляется из нашего тела через почки, легкие и кожу.

■ ДНК. РНК. Рибосомы. Воротная вена. Белковое голодание. Митохондрии. Мочевина.

? 1. Какое знамение для организма имеют вода и минеральные соли? 2. В каких органоидах клетки образуются белки? 3. Каково значение ДНК и РНК в образовании белков? 4. Где и из каких веществ образуются жиры, свойственные человеку? 5. Как поддерживается постоянное содержание глюкозы в крови? 6. Какое значение имеют распад и окисление органических соединений в клетках? 7. В каких органоидах клетки протекают процессы, связанные с освобождением энергии? 8. Какие конечные продукты образуются при распаде и окислении жиров и углеводов? 9. Какие конечные продукты образуются при распаде и окислении белков?

! 1. Какой организм нуждается в большем количестве белковой пищи - растущий или взрослый? Объясните почему. 2. Какую роль в нашем организме играют соли, содержащие железо? 3. Почему у свиней, которых обильно кормят углеводной пищей, образуется толстый слой подкожного жира?

▲ 1. Посмотрите на таблице 3 , какой из мясных продуктов содержит углеводы. Чем это объясняется? 2. Вспомните все изученные вами функции печени.

Таблица 3