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:

Физико-географическая характеристика района
Рельеф. В формировании рельефа Архаринского района принимают участие отроги хребтов Гурана и Бурейского, а также часть Зейско-Бурейской равнины, отроги хребтов представляют собой невысокие куполообразные вершины, не превышающие тысячи ме ...

Обсуждение результатов исследования
Биохимические сдвиги, возникающие после выполнения стандартной нагрузки, обычно тем больше, чем ниже уровень тренированности спортсмена. Поэтому одинаковая по объёму стандартная работа вызывает выраженные биохимические изменения у слабо п ...

Основная часть. Обзор литературы. Методы биотехнологии для сохранения генофонда растений
Сохранение генофонда – одна из важнейших задач в деле сохранения природы, которой уделяют большое внимание во всем мире. Связано это с ограниченностью необходимых для существования человека биологических ресурсов и угрозой их истощения, в ...