Теплообразование в организме имеет двухфазный характер. При окислении белков, жиров и углеводов одна часть энергии используется для синтеза АТФ, другая превращается в теплоту. Теплота, выделяющаяся непосредственно при окислении питательных веществ, получила название первичной теплоты. Обычно на этом этапе большая часть энергии превращается в тепло (первичная теплота), а меньшая используется на синтез АТФ и вновь аккумулируется в ее химических макроэргических связях. Так, при окислении углеводов 22,7% энергии химической связи глюкозы в процессе окисления используется на синтез АТФ, а 77,3% в форме первичной теплоты рассеивается в тканях. Аккумулированная в АТФ энергия используется в дальнейшем для механической работы, химических, транспортных, электрических процессов и в конечном счете тоже превращается в теплоту, обозначаемую вторичной теплотой. Следовательно, количество тепла, образовавшегося в организме, становится мерой суммарной энергии химических связей, подвергшихся биологическому окислению. Поэтому вся энергия, образовавшаяся в организме, может быть выражена в единицах тепла — калориях или джоулях.
Обмен веществ — это совокупность всех происходящих в организме преобразований вещества и энергии. В результате процессов обмена веществ выделяется энергия, выводятся из организма ненужные вещества, и осуществляется контроль других функций организма, которые доставляют питательные вещества в кровь, после того как пища переварится.
Обмен веществ осуществляется в два этапа: анаболизм и катаболизм. Анаболизм — это ферментативный синтез клеточных компонентов, который совершается с потреблением энергии фосфатных связей АТФ. Катаболизм - ферментативное расщепление пищевых и собственных молекул с освобождением заключенной в них энергии. Ферменты играют существенную роль в процессе обмена веществ, поскольку именно они выступают в качестве катализаторов при создании одного химического вещества из другого.
Белки являются первоосновой жизненных процессов. Это сложные макромолекулы, построенные из целого ряда аминокислот, образующих полипептидные цепочки. Численно важнейшими аминокислотами являются глицин, аланин, тирозин, триптофан.
Жизненное значение белков, входящих в их состав групп аминокислот вытекает из основных положений современной физиологической химии, выдвинувшей тезис о «функциональных белках». Речь идет о таких структурах и свойствах белковых тел, которые обеспечивают ход тех или иных специализированных физиологических реакций. К таким специализированным телам относятся: актомиозин, играющий основную роль при мышечном сокращении и расслаблении; фибриноген, обеспечивающий процесс свертывания крови: дисульфидные и сульфгидрильные группы, т.е. серусодержащие аминокислоты (цистин, цистеин), имеющие, по-видимому, решающее значение в проявлениях нервнорефлекторной раздражимости, в общей реактивности, в создании высоких потенциалов регенерации тканей, и т.д.
Как целые белки (простые, сложные), так и многие составляющие их аминокислоты могут быть определены гистохимическими и физическими методами (например, тирозин, триптофан, гистидин, аргинин, цистин, цистеин и др.). Метод хроматографии (на бумаге) позволяет определить количественный и качественный состав белков.
Электронномикроскопически белок выглядит в цитоплазме то как мельчайшие сферические образования, то как «эндоплазматический ретикулум».
Синтез белков в организме является специфически направленным не только в видовом, индивидуальном, но и в органном отношении.
Изотопный метод позволяет определить скорость самообновления белков, находящихся, следовательно, в динамическом равновесии. Средняя продолжительность жизни общего белка тела у человека не превышает 80 дней; у крыс она в 5 раз меньше.
В разных органах указанные сроки резко колеблются, что связано с особенностями происходящего в них обмена. Наибольшими они являются в печени, почках, кишечнике, костном мозгу, наименьшими — в коже и в мускулатуре. Белки коллагена, особенно у пожилых людей, практически неподвижны. Инертным является также актомиозин.
Печень является важнейшим местом образования белков, особенно альбумина и фибриногена. Образование глобулинов связывается с лимфоретикулярной тканью, с гистиоцитами и макрофагами. В образовании гаммаглобулина (и антител) большую роль играют плазматические клетки и лимфоциты.
Изменения белкового обмена в патологических условиях идут в направлении изменения состояния клеточного белка (соотношение кислых и основных белков, сульфатированных групп), содержания нуклеопротеидов, изменений белков крови, образования белков и процессов их резорбции. Практически изменения сводятся то к белковой инфильтрации, то к депонированию белков, то к их денатурации или к распаду, например, сложных липопротеиновых комплексов. Изменения ферментативных, ионных процессов, водного, солевого обмена сопровождают эти явления. Особенно большое значение имеют инфильтративные процессы и денатурация. В качестве первых можно указать на увеличение синтеза белка в тигроидеганглиозных клеток, на резкое увеличение белков в печени при отравлении дифтерийным токсином.
Денатурация сопровождается изменением формы белковой молекулы, например превращением глобулярной формы в вытянутую. О денатурации белка говорит его капельное отмешивание, кристаллизация.
При опухолях типа плазмоцитом и миелом появляется белок, богатый ароматическими аминокислотами. Этот белок накапливается в почечных канальцах, закупоривая их. При нагревании до 50-60° белок выпадает в осадок, при дальнейшем нагревании растворяется и вновь выпадает при охлаждении. Те же опухоли сопровождаются гиперглобулинемией и амилоидозом.
На процесс обмена веществ большое влияние оказывает образ жизни, который мы ведем: то, как регулярно мы питаемся, если речь идет о диете (насколько грамотно сбалансирована она), сколько спим, как часто нам приходится находиться в стрессовой ситуации, сколько мы двигаемся.
Основные причины нарушения обмена веществ:
· Нарушение деятельности нервной и эндокринной систем
· Нарушение синтеза ферментов
· Нарушение синтеза иммунных белков
· Нарушение синтеза транспортных белков
· Изменения в составе пищи (недостаток витаминов, микроэлементов, жирных кислот, а также незаменимых аминокислот)
· Количественный и качественный состав пищи не соответствует энергетическим затратам организма
· Накопление организмом тяжелых металлов
· Поступление в организм чужеродных токсических веществ
· Нарушение в генетическом аппарате клеток
· Стресс
· Депрессия
· Серьезное эмоциональное потрясение (ДТП, серьезная болезнь, серьезные проблемы с близкими, развод, смерть)
Многие исследователи также полагают, что нарушение обмена веществ может быть связано и со следующим:
· Серьезные жизненные перемены. Согласно исследованиям, многим пациентам с нарушенным обменом веществ сложно воспринимать и принимать перемены. Так люди, страдающие анорексией, предпочитают, чтобы все в их жизни было предсказуемо, организовано в строгом порядке.
· Проблемы в семье. Исследования, проводимые американскими учеными, показывают, что люди, страдающие булемией, - это люди, у которых в семье не сложились хорошие отношения, нет контакта. Булемия в данном случае может быть рассмотрена как попытка привлечь внимание к себе и компенсировать недостаток крепких семейных отношений лишними килограммами. Что же касается людей, страдающих анорексией, можно отметить следующий факт: у детей, страдающих анорексией, в большинстве случаев оказываются очень строгие родители, которые постоянно контролируют их, и нет хороших взаимоотношений в семье. В результате, с помощью осознанного снижения веса, контроля над питанием они пытаются преподнести себя как личность, отличную от родителей, и сам факт контроля над питанием может быть рассмотрен как первый шаг, который они самостоятельно сделали, без помощи родителей и без их поручения, хотя этот шаг является, наверное, не лучшим способом проявить себя как личность.
· Проблемы социального характера. Речь идет о той ситуации, когда люди начинают воспринимать любую проблему или провал, разрыв отношений, неудачу социального характера как проблему, исключительно связанную с их полнотой. Человек полагает, что если бы он был стройным или худым, этого бы с ним не произошло. Тогда человек начинает садиться на жесткую диету, что приводит к нарушению обмена веществ.
Нарушения обмена веществ часто сочетаются с различными расстройствами психоэмоциональной сферы, такими как депрессия и тревожность. Чем раньше выявляются расстройства обмена веществ, тем проще и быстрее их вылечить. Рассмотрим три вида нарушений обмена веществ: анорексия, булемия, "вспышки переедания". Проблемам с обменом веществ подвержены как мужчины, так и женщины.