Факторы, влияющие на обмен веществ и энергии в организме человека

Любые преобразования энергии в организме в соответствии с законами термодинамики сопровождаются переходом части преобразованной энергии в тепловую с последующим рассеиванием этой энергии в окружающее пространство. Эти превращения схематично можно представить следующим образом.

Универсальным источником энергии в организме для самых различных целей является аденозинтрифосфат (АТФ), в котором энергия запасается в виде связей фосфатных кислотных остатков с остальной частью молекулы. При отщеплении этих кислотных остатков энергия их высокоэнергетических связей может быть использована для синтеза других веществ, нужных организму или для различных протекающих в нем процессов. Сам АТФ образуется при преобразованиях и окислении веществ, поступающих с пищей.

Переработка пищи и образование из нее АТФ сопровождаются переходом в тепло примерно половины содержащейся в пище энергии. При получении для целей организма энергии из АТФ еще примерно половина ее переходит в тепловую форму.

Так, при работе сердца происходят тепловые потери энергии вследствие взаимного трения частиц крови и трения о стенки сосудов.

Работа мышц также сопровождается трением, кроме того, часть энергии, получаемой в процессе химических реакций, непосредственно переходит в тепловое движение за счет сообщения молекулам кинетической энергии. Таким образом, коэффициент полезного действия организма человека составляет около 25 %.

Интенсивность энергообмена организма (его мощность) определяется количеством выделенной в единицу времени энергии (внешняя работа, тепло) и количеством энергии, запасенной в тканях организма в результате депонирования (откладывания в тканях) питательных веществ и структурных преобразований. Общее количество произведенной энергии — это сумма внешней работы, тепловых потерь и запасенной энергии.

В живой клетке или органах выделяют три уровня метаболической активности:

• уровень активного обмена — интенсивность обменных процессов в активно функционирующей клетке или органе;

• уровень готовности — интенсивность метаболизма, которую клетка или орган поддерживает для того, чтобы сохранять способность к быстрому включению в состояние активного функционирования;

• уровень поддержания — минимальная интенсивность метаболизма, при которой сохраняется клеточная структура и возможно восстановление нормальных функций. Если энергии для сохранения этого уровня недостаточно, то в клетке происходят необратимые нарушения ее структуры и она погибает.