В организме человека при расщеплении пищевых веществ до конечных продуктов - углекислого газа и воды - выделяется энергия, которая частично накапливается в макроэргических фосфорных связях АТФ и в меньшей степени - в креатинфосфате. АТФ содержится в каждой клетке организма и служит также переносчиком энергии. Наибольшее количество АТФ (0,2-0,5%) обнаружено в скелетных мышцах. Выполнение любой функции клетки сопровождается распадом АТФ - единого и универсального источника энергии для каждой клетки и организма в целом. Образование и распад АТФ связаны с процессами, требующими затрат энергии: с помощью гидролиза разрывается связь фосфатной группы, и освобождается заключённая в ней химическая энергия.
Энергия, освобождающаяся в процессе диссимиляции, используется для жизнедеятельности клеток:
• реакций биосинтеза веществ и их активного транспорта;
• клеточного деления;
• мышечного сокращения;
• секреции желёз;
• биоэлектрических процессов и др.
Разрушенные молекулы АТФ восстанавливаются при распаде углеводов и других веществ.
Общее количество выработанной организмом энергии соответствует сумме внешней работы, тепловых потерь и запасённой энергии.
18.3.2. Параметры обмена веществ и энергии
В связи с разнообразием метаболических функций клеток выделяют три уровня метаболической активности:
• уровень активного обмена;
• уровень готовности, поддерживаемый каждой клеткой для сохранения способности к немедленному переходу из состояния покоя на уровень активности;
• уровень поддержания - минимальная интенсивность обмена веществ, необходимая и достаточная для сохранения клеточных структур; при неудовлетворении этой потребности клетка погибает.
Уровни метаболизма следует учитывать при оценке нарушений энергетического обмена отдельной клетки, органа и организма в целом. Причины нарушения метаболизма различны: отравление, уменьшение скорости тока крови, транспорта кислорода и др. Уровень обмена веществ организма в целом отличается от уровня метаболизма клетки или отдельного органа. Так, если метаболизм дыхательных мышц, сердца, почек, головного мозга со свойственного им в норме постоянного уровня активности снизится до уровня готовности, то эти жизненно важные органы потеряют активность, и организм погибнет.
Прекращение энергоснабжения, однако, не вызывает немедленного нарушения функций клеток вследствие наличия энергетического резерва, различного для разных органов. Так, в результате полной ишемии (отсутствия артериального кровоснабжения) головного мозга уже через 10 с наступает бессознательное состояние, а через 3-8 мин в нейронах возникают необратимые повреждения. Если же в такую ситуацию попадёт скелетная мышца, находящаяся в состоянии покоя, обменные процессы в ней остаются на уровне поддержания в течение 1-2 ч.
Интенсивность процессов обмена веществ подвержена суточным колебаниям: она высока утром и снижается ночью. Интенсивность метаболизма повышается во время приёма пищи и её переваривания (специфическое динамическое действие пищи). Она возрастает, если температура окружающей среды отклоняется от комфортной, причём больше - при понижении температуры.
Интенсивность обмена веществ возрастает при физической нагрузке, поэтому многие виды работы можно классифицировать по затраченным усилиям, а нагрузки нормировать с помощью показателей энергетического обмена. При кратковременных нагрузках используется энергия окисления углеводов. При длительных нагрузках расщепляются преимущественно жиры (80% энергии). Интенсивность обменных процессов резко увеличивается после травм, ожогов, при высокой температуре тела, при гипертиреозе; понижается - при гипотиреозе.
