| Головна |
| «« | ЗМІСТ | »» |
|---|
Швидкість, темп різних процесів в організмі, в тому числі виконання фізичних вправ, визначається в кінцевому рахунку швидкістю процесів метаболізму в відповідних тканинах, т. Е. Ферментативної кінетики.
Реакції в різноманітних метаболічних шляхах повинні бути узгоджені між собою за допомогою регулювання швидкостей цих реакцій. Зокрема, метаболізм повинен пристосовуватися до темпу і величиною зовнішніх навантажень, що особливо важливо для фізичної культури і спорту. Ферменти грають в цьому регулюванні ключову роль, як каталізатори обмінних реакцій.
Нормальне функціонування клітини знаходиться під контролем численних і різноманітних регуляторних систем. Клітка повинна здійснювати впорядковані послідовності хімічних реакцій, точно відстежуючи накопичення одних і споживання інших речовин. Клітці необхідно з певною періодичністю ділитися, а дочірнім клітинам - спеціалізуватися на виконанні строго визначених функцій. Крім того клітці необхідно сприймати сигнали від сусідніх клітин і адекватно реагувати на них.
Існує кілька видів внутрішньоклітинного регулювання швидкості метаболізму.
Важливим видом внутрішньоклітинного регулювання активності ферментів є молекулярне взаємодія ферменту з невеликими молекулами - ефекторами.
Приєднання ефектора до ферменту може підвищувати активність ферменту. Такий внутрішньоклітинний регулюючий чинник називається активатором або промотором. Наприклад, фруктозодіфосфат активує піруваткіназа в процесі гліколізу.
Приєднання ефектора до ферменту може знижувати активність ферменту. Такий ефектор називається інгібітором. Зокрема, аденозілтріфосфат АТР пригнічує фосфофруктокинази в процесі гліколізу.
Активність ферментів клітини може регулюватися зовнішніми факторами, наприклад вітамінами і гормонами.
Вітаміни (від лат. «Vita» - життя) - биоорганичні речовини, які, будучи присутнім в їжі в невеликих кількостях, беруть участь в регуляції обміну у всьому організмі і тим самим забезпечують нормальний перебіг біохімічних і фізіологічних процесів.
Гормони - биоорганичні речовини, які синтезуються в клітинах спеціалізованих органів (залози внутрішньої секреції), виділяються (секреті- руются) в малих кількостях і переносяться до інших органів. Там, на відстані, гормони взаємодіють з клітинами-мішенями і регулюють їх функції.
У людини і вищих тварин є такі залози внутрішньої секреції: гіпофіз-гіпоталамус, епіфіз, щитовидна залоза, Паращитовидні залози, острівці Лангеранса, наднирники, яєчники, насінники, плацента.
Наприклад, гормони адреналін і глюкагон активують фермент аденілатцік- лазу. Цей фермент знаходиться в клітинній мембрані і каталізує утворення циклічного аденозілмонофосфата сАМР в реакції
Далі сАМР дифундує в цитоплазму і активує там різні ферменти. У клітинах надниркових залоз сАМР стимулює синтез кортизолу, в клітинах м'язів і печінки - фосфорилазу.
Об'єднання частин організму тварин в єдине ціле здійснюється за допомогою двох комунікаційно-регуляторних систем - нервової і гуморальної.
У нервовій системі сигнали передаються за допомогою електричних імпульсів і гормонів.
У гуморальній системі (від лат. «Humor» - рідина) сигнали передаються за допомогою гормонів через рідкі середовища організму - кров, міжклітинну рідину, лімфу.
Регуляторна система організму має ієрархічну будову: нижчі складові частини організму підпорядковуються вищим. Відповідно елементарні регуляторні системи окремих клітин зв'язуються і підкоряються системам регуляції тканин і органів. Останні регулюються нервової і гуморальної системами організму в цілому. Кожна система має вигляд замкненого кола зі зворотним зв'язком.
Схема на рис 12.1 відображає регуляторну систему вищих організмів. Стрілками на схемі позначені зв'язки між різними частинами. Кожна зв'язок вимагає для свого функціонування матеріальних та енергетичних витрат.
Мал. 12.1. Схема регуляторної системи вищих організмів:
ЦНР - центральна нервова регуляція, IIP - поведінкова регуляція. HP - вегетативна регуляція. ГР - гуморальна регуляція. МР - метаболічна регуляція. Р - результат, РР - рецепція результату
Матеріальними носіями керуючих сигналів в живих регуляторних системах є гормони і інші продукти метаболізму цих систем, т. Е. Потоки інформаційних сигналів пов'язані з метаболічними потоками.
Енергетика і кінетика метаболічних потоків (див. Гл. 5 і 11) дозволяє розрахувати матеріальну і енергетичну вартість регуляторних взаємодій в різних биосистемах - від клітини до екосистем. Витрати речовини і енергії на перенесення кількості інформації А / визначають за формулами
де Am, АЕ - маса і енергія, витрачені на перенесення інформації А /, Дот, кЦ - речова та енергетична витрати в розрахунку на перенесення одиниці інформації.
За допомогою рівнянь (12.1) і (12.2) можна визначити витрати на інформаційне забезпечення життєдіяльності організмів. Наприклад, розрахунок показує, що у людини на нервову діяльність (регулювання нервовою системою) йде близько 30% енергії, що надходить з їжею.