Функциональные и молекулярные резервы организма
Страница 3

Биология » Функциональные и молекулярные резервы организма

Рассмотрим молекулярные и субклеточные резервы организма. Прежде всего это запасы источников энергии, необходимой для жизнедеятельности и осуществления различных физиологических функций. Первым и наиболее легко используемым является животный крахмал — гликоген, построенный из цепей глюкозных остатков, которые по отщеплении от гликогена могут окисляться (а следовательно, генерировать необходимую организму АТФ и тепло) как аэробно, так и анаэробно, гликолитически. В том или ином количестве гликоген содержится во всех клетках организма, но особенно много его в печени (от 4 до 8% ее массы), скелетных мышцах (от 0.3 до 0.8%), сердечной мышце (от 0.25 до 0.3%) и головном мозгу (от 0.2 до 0.25%). Гликоген нервной системы, сердечной и скелетных мышц используется в первую очередь для собственной потребности этих органов, но в критических ситуациях, при понижении содержания гликогена в миокарде и головном мозгу, гликоген скелетных мышц может расщепляться до глюкозы, которая, поступая в кровь, и переносится в эти жизненно важные органы. Главным же резервом гликогена в организме является печень. Содержащийся в ней гликоген, расщепляясь под действием фермента гликогенфосфорилазы, служит для поддержания уровня глюкозы в крови и снабжения ею всех тканей и органов. В печени человека до 500 г гликогена, в скелетных мышцах — до 200, в сердечной мышце и головном мозгу — около 90 г. Окисляясь до углекислоты и воды, гликогенные запасы организма могут обеспечить около 11 055 кДж, так как окисление 1 г глюкозы дает 13.7 кДж.

Другим, еще более мощным запасом является резервный жир. В организме человека он составляет 10 — 20% от массы тела, а у некоторых животных — до 50%. На каждый килограмм живой массы приходится в среднем 90 г жира. Но не весь этот жир используется как источник энергии. При смерти от полного голодания в организме остается еще 23 г жира на 1 кг массы тела. Это так называемый плазматический жир (главным образом жироподобные вещества — фосфолипиды), входящий в состав субклеточных структур, и прежде всего в различные биологические мембраны. Таким образом, на долю резервного жира остается 67 г на 1 кг массы тела, т. е. у человека с массой 70 кг он составляет около 5 кг. Жиры, точнее образующиеся из них жирные кислоты, могут окисляться только аэробно, но зато они дают больший выход энергии: 30.2 кДж/г. При окислении всего резервного жира организм получает 155 775 кДж.

Наконец, существуют и резервные белки — некоторые белки плазмы крови, печени и скелетных мышц. В организме человека их около 5 кг. Правда, в основном они служат резервом для синтеза различных функционально важных белков — структурных и ферментных, но в тяжелых условиях часть образующихся из них аминокислот, теряя свои азотсодержащие аминогруппы, может подвергаться окислению, снабжая организм дополнительно еще около 40 200 кДж (окисление 1 г белка дает 13.7 кДж). Таким образом, запасы энергии организма человека составляют суммарно около 207 030 кДж. По мере уменьшения этих запасов они пополняются за счет продуктов питания, а при полном голодании постепенно используются, поддерживая жизнь в течение того или иного времени. Чем интенсивнее идут процессы обмена веществ, тем быстрее они расходуются.

Интенсивность обмена веществ зависит от массы и относительной поверхности тела: чем масса меньше и отношение поверхности к массе выше, тем обмен веществ интенсивнее. Сравним мышь и слона. Масса тела первой составляет 20 г, а второго — 3.7 · 106 г. Потребление же кислорода, отражающее интенсивность обмена веществ, у мыши равно 1.70 мл/(г · ч), а у слона — 0.11 мл/(г · ч), т. е. почти в 15 раз ниже! Еще примеры. При полном голодании человек теряет за 1 сут. 0.6% массы тела, собака — 1.9, кошка — 3.1, морская свинка — 5.2, мышь — 7.5%. Соответственно этому выживаемость при голодании различна: мышь (масса тела 20—30 г) погибает на 2-4-е сут, морская свинка (300—500 г) — на 8—10-е, кошка (2.0-2.5 кг) - на 14-21-е, собака (20 кг) - на 30-40-е, а человек (масса тела 70 кг) — на 40—75-е сут.

В зависимости от условий среды и функциональной активности организма существенно варьирует и интенсивность обмена веществ. Например, при мышечной деятельности максимальной и субмаксимальной мощности расход энергии (а значит, и обмен веществ) может возрастать в 100—150 раз, а при зимней спячке снижаться в 10—15 раз. Соответственно в широком диапазоне активируются и энергопоставляющие процессы: аэробное окисление глюкозы и жирных кислот Может повышаться более чем в 10 раз, а анаэробное использование глюкозы (гликолиз) — в 100 раз. В большой степени может увеличиваться и транспорт источников энергии из депо в органы потребители: содержание глюкозы в крови — в 3.5—4 раза, жирных кислот — в 8 раз. В широких пределах может изменяться и содержание в крови различных регулирующих веществ, прежде всего гормонов: глюкокортикоидов — в 4 раза, альдостерона — в 15, адреналина и норадреналина — почти в 10, глюкагона — в 2, соматотропина — в 10 раз. Эти сдвиги напряженности обмена веществ связаны главным образом с активностью ферментов (скоростью катализируемой ими реакции), которая может повышаться в 5—6 раз и более.

Страницы: 1 2 3 4 5


Рекомендуем к прочтению:

Работа над ошибками по замечаниям на вопрос №24
Строение обонятельной выстилки у всех позвоночных сходно (Рис.1), что свидетельствует о сходстве механизма обонятельной рецепции. Однако сам этот механизм еще не вполне ясен. Существует ряд гипотез на этот счет. Одна из них связывает возм ...

Химические системы и процессы
Интенсивное развитие химии в XX веке, характеризующееся разработкой принципиально новых научных направлений и технологических процессов, синтезом ранее неизвестных типов химических соединений, новыми условиями осуществления химических реа ...

Описание экосистемы степи
Злаки и разнотравье едят копытные животные, которых в свою очередь едят хищники. На хищниках живут паразиты, возбудители болезней. Потом в конце всей цепочки все попадает к сапрофитам почвенной микрофлоры (бактериям и низшим грибам). ...