Metabolismo en el cuerpo humano. Organismo y medio ambiente

Suministro de energía para las actividades laborales.

La energía que una persona necesita para vivir se libera en su cuerpo durante la descomposición redox de carbohidratos, proteínas, grasas y otros compuestos orgánicos contenidos en los alimentos.

Totalidad reacciones químicas en el cuerpo humano se llama metabolismo. Para caracterizar el metabolismo energético total se utilizan los conceptos de metabolismo basal y metabolismo. varios tipos actividades.

BX caracterizado por la cantidad de gasto de energía en un estado de descanso muscular completo en condiciones estándar (a una temperatura ambiente confortable, 12...16 horas después de comer en posición acostada). El consumo de energía para procesos vitales en estas condiciones para una persona que pesa 75 kg es de 87,5 W.

El nivel de consumo de energía se determina mediante el método de calorimetría indirecta, es decir, análisis completo de gases (se tiene en cuenta el volumen de consumo de oxígeno y el dióxido de carbono liberado). A medida que aumenta la severidad del trabajo, el consumo de oxígeno y la cantidad de energía consumida aumentan significativamente.

Los principales parámetros que garantizan el proceso de intercambio de calor entre una persona y el medio ambiente son los parámetros del microclima. En condiciones naturales, la temperatura ambiente varía de - 88 a + 60 ° C; movilidad aérea: de 0 a 100 m/s; Humedad relativa: del 10 al 100%. Y Presión atmosférica- de 680 a 810 mm Hg. Arte.

Uno de los indicadores integrales importantes del estado térmico del cuerpo es la temperatura corporal promedio del orden de 36,5 0 C. Al realizar un trabajo moderado a pesado a altas temperaturas del aire, la temperatura corporal puede aumentar desde unas pocas décimas de grado hasta 1...2 0 C. La temperatura interna más alta de los órganos puede ser de + 43°C, la mínima de + 25°C. Temperatura La piel juega un papel importante en la transferencia de calor. La temperatura media de la piel debajo de la ropa es de 30...34°C. En condiciones meteorológicas desfavorables, en determinadas partes del cuerpo la temperatura puede descender hasta los 20°C y, a veces, incluso menos.

Bienestar térmico normal Ocurre cuando la generación de calor humano es completamente absorbida por el medio ambiente. Si la producción de calor del cuerpo no se puede transferir completamente al medio ambiente , La temperatura aumenta órganos internos. En caso ambiente percibe más calor del que produce una persona , el cuerpo se enfría.

Conductividad térmica representa la transferencia de calor debido al movimiento aleatorio (térmico) de micropartículas (átomos, moléculas o electrones) directamente en contacto entre sí. Convección Se llama transferencia de calor debido al movimiento y mezcla de volúmenes macroscópicos de gas o líquido. Radiación termal - Este es el proceso de propagación de oscilaciones electromagnéticas con diferentes longitudes de onda, provocado por el movimiento térmico de átomos o moléculas del cuerpo radiante. En condiciones reales, el calor no se transfiere mediante cualquiera de los métodos anteriores, sino mediante una combinación.

La tolerancia de una persona a la temperatura depende de la humedad y la velocidad del aire circundante. Cuanto mayor es la humedad relativa, menos sudor se evapora por unidad de tiempo y más rápido se sobrecalienta el cuerpo.

Junto con los cambios en los parámetros del microclima, también cambia el bienestar térmico de una persona. Los procesos de regulación de la generación de calor para mantener una temperatura constante del cuerpo humano se denominan termorregulación. Permite mantener constante la temperatura de los órganos internos, cercana a los 36,5°C. Los procesos de regulación del calor se llevan a cabo principalmente de tres formas: bioquímicamente; cambiando la intensidad de la circulación sanguínea y la intensidad de la sudoración.

La termorregulación por medios bioquímicos cambia la intensidad de los procesos oxidativos que ocurren en el cuerpo. Por ejemplo, los temblores musculares que se producen cuando el cuerpo se enfría mucho aumentan la liberación de calor a 125...200 J/s.

La termorregulación al cambiar la intensidad de la circulación sanguínea es la capacidad del cuerpo para regular el suministro de sangre (que es en este caso refrigerante) desde los órganos internos hasta la superficie del cuerpo estrechando o dilatando los vasos sanguíneos.

La termorregulación al cambiar la intensidad de la sudoración implica cambiar el proceso de transferencia de calor debido a la evaporación. La termorregulación del cuerpo se lleva a cabo simultáneamente por todos los medios.

Organismo - sistema biológico de la biosfera.

Cualquier ser vivo es cuerpo, que se diferencia de la naturaleza inanimada por un conjunto de ciertas propiedades inherentes únicamente a la materia viva: organizacion celular y metabolismo.

Desde un punto de vista moderno, el cuerpo es un sistema de información energética autoorganizado que supera la entropía (ver sección 9.2) manteniendo un estado de equilibrio inestable.

El estudio de la relación y la interacción en el sistema "organismo-medio ambiente" llevó a comprender que los organismos vivos que habitan nuestro planeta no existen por sí solos. Dependen completamente del medio ambiente y se ven constantemente afectados por él. Cada organismo sobrevive y se reproduce con éxito en un hábitat específico caracterizado por un rango relativamente estrecho de temperaturas, precipitaciones, condiciones del suelo, etc.

Por tanto, la parte de la naturaleza que rodea a los organismos vivos y tiene un efecto directo o indirecto sobre ellos es su hábitat. De él, los organismos obtienen todo lo que necesitan para vivir y secretan en él productos metabólicos. El hábitat de cada organismo está compuesto por muchos elementos de naturaleza orgánica e inorgánica y por elementos introducidos por el hombre y sus actividades de producción. Además, algunos elementos pueden ser total o parcialmente indiferentes al organismo, otros son necesarios y otros tienen un efecto negativo.

Condiciones de vida, o condiciones de existencia, es un conjunto de elementos ambientales necesarios para un organismo, con los que está en unidad inextricable y sin los cuales no puede existir.

Homeostasis - autorrenovación y mantenimiento de la constancia. ambiente interno cuerpo.

Los organismos vivos se caracterizan por el movimiento, la reactividad, el crecimiento, el desarrollo, la reproducción y la herencia, así como por la adaptación. Durante el metabolismo, o metabolismo, se producen una serie de reacciones químicas en el cuerpo (por ejemplo, durante la respiración o la fotosíntesis).

Organismos como las bacterias son capaces de crear compuestos orgánicos debido a componentes inorgánicos: compuestos de nitrógeno o azufre. Este proceso se llama quimiosíntesis.

El metabolismo en el cuerpo ocurre solo con la participación de sustancias proteicas macromoleculares especiales: enzimas, actuando como catalizadores. Las enzimas ayudan a regular el proceso metabólico en el cuerpo. vitaminas y hormonas. Juntos llevan a cabo la coordinación química general del proceso metabólico. Los procesos metabólicos ocurren a lo largo de todo el camino del desarrollo individual del organismo: la ontogénesis.

Ontogénesis - conjunto de sucesivas transformaciones morfológicas, fisiológicas y bioquímicas que sufre un organismo a lo largo de todo el período de la vida.

El hábitat del organismo.- un conjunto de condiciones de su vida en constante cambio. La biota terrestre ha dominado tres hábitats principales: y el suelo, junto con rocas parte cercana a la superficie de la litosfera.

El metabolismo y la energía es un conjunto de procesos de transformación de sustancias y energía que ocurren en los organismos vivos y el intercambio de sustancias y energía entre el organismo y el medio ambiente. El metabolismo de las sustancias y la energía es la base de la vida y es uno de los signos más importantes de la materia viva, que distingue a los vivos de los no vivos. Durante el proceso metabólico, las sustancias que ingresan al cuerpo se transforman mediante cambios químicos en sustancias propias del tejido o en productos finales que se excretan del cuerpo. Durante estas transformaciones químicas, se libera y absorbe energía.

El metabolismo o metabolismo es un proceso altamente integrado y específico en el que participan muchos sistemas enzimáticos y que está garantizado por la regulación más compleja sobre niveles diferentes.

En todos los organismos (y también en los humanos), el metabolismo celular realiza cuatro funciones específicas principales.

1. Extraer energía del medio ambiente y convertirla en energía de compuestos de alta energía en cantidades suficientes para satisfacer todas las necesidades energéticas de la célula y de todo el organismo.

2. Formación a partir de sustancias exógenas (o producción en forma terminada) de compuestos intermedios que son precursores de componentes macromoleculares en la célula.

3. Síntesis de proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos, lípidos y otros componentes celulares a partir de estos precursores.

4. Síntesis y destrucción de biomoléculas especiales: formación y descomposición, que están asociadas con el desempeño de diversas funciones específicas de una célula determinada.

Desde el punto de vista de la termodinámica, los organismos vivos son sistemas abiertos, ya que intercambian tanto energía como materia con el medio ambiente, y al mismo tiempo transforman ambas. Cuando se observa durante un cierto período de tiempo, no se producen ciertos cambios en la composición química del cuerpo. Pero eso no significa que sustancias químicas, los componentes del cuerpo no sufren ningún cambio. Al contrario, se actualizan constante y intensamente. Esto se debe a que la tasa de transferencia de sustancias y energía del medio ambiente al cuerpo está exactamente equilibrada por la tasa de transferencia del cuerpo al medio ambiente.

La influencia de diversas condiciones sobre el metabolismo en el cuerpo humano.

La intensidad metabólica se evalúa mediante el gasto energético total y puede variar dependiendo de muchas condiciones, y principalmente del trabajo físico. Sin embargo, incluso en estado de completo reposo, el metabolismo y la energía no se detienen, y para asegurar el funcionamiento continuo de los órganos internos, mantener el tono muscular, etc., se consume una cierta cantidad de energía.

En los hombres jóvenes, el metabolismo basal es de 1300 a 1600 kilocalorías por día. En las mujeres, la tasa metabólica basal es entre un 6 y un 8% más baja que en los hombres. Con la edad (a partir de los 5 años), la tasa metabólica basal disminuye constantemente. Con un aumento de la temperatura corporal de 1 grado, el valor del metabolismo basal aumenta en un 13%. También se observa un aumento en la tasa metabólica cuando la temperatura ambiente desciende por debajo de la zona de confort. Se trata de un proceso de adaptación asociado a la necesidad de mantener una temperatura corporal constante.

La principal influencia sobre la cantidad de metabolismo y energía la ejerce el trabajo físico. El metabolismo durante la actividad física intensa en términos de consumo de energía puede ser 10 veces mayor que el metabolismo principal, y en períodos muy cortos (por ejemplo, natación de corta distancia) incluso 100 veces.

Metabolismo intermedio en el cuerpo humano.

El conjunto de transformaciones químicas de sustancias que ocurren en el cuerpo desde el momento en que las sustancias alimenticias digeridas ingresan a la sangre y hasta que los productos finales del metabolismo se liberan del cuerpo se denomina metabolismo intermedio (metabolismo). El metabolismo intermedio se puede dividir en dos procesos: catabolismo (disimilación) y anabolismo (asimilación). catabolismo- Se trata de una descomposición enzimática de moléculas orgánicas relativamente grandes, que se lleva a cabo en organismos superiores, por regla general, mediante oxidación. El catabolismo va acompañado de la liberación de energía contenida en las estructuras complejas de grandes moléculas orgánicas y su almacenamiento en forma de enlaces fosfato de ATP. Anabolismo Es una síntesis enzimática a partir de compuestos más simples de componentes celulares de gran peso molecular, como polisacáridos, ácidos nucleicos, proteínas, lípidos, así como algunos de sus precursores. Los procesos anabólicos ocurren con el consumo de energía. El catabolismo y el anabolismo ocurren en las células simultáneamente y están indisolublemente ligados entre sí. Esencialmente, no deben considerarse como dos procesos separados, sino como dos lados de un mismo proceso general– metabolismo, en el que la transformación de sustancias está estrechamente entrelazada con la transformación de energía.

Un examen más detallado de las vías metabólicas muestra que la descomposición de los nutrientes básicos en la célula es una serie de reacciones enzimáticas secuenciales que conforman las tres etapas principales del catabolismo. En la primera etapa, las moléculas orgánicas grandes se descomponen en sus bloques estructurales específicos. Así, los polisacáridos se descomponen en hexosas o pentosas, las proteínas en aminoácidos, los ácidos nucleicos en nucleótidos, los lípidos en ácidos grasos, el glicerol y otras sustancias. Todas estas reacciones se desarrollan principalmente de forma hidrolítica y la cantidad de energía liberada en esta etapa es muy pequeña: menos del 1%. En la segunda etapa del catabolismo, se forman moléculas aún más simples y el número de sus tipos se reduce significativamente. Es muy importante que en la segunda etapa se formen productos que sean comunes para el intercambio. diferentes sustancias. Estos productos representan compuestos clave que actúan como estaciones clave que conectan diferentes vías metabólicas. Los productos formados en la segunda etapa del catabolismo entran en la tercera etapa del catabolismo, que se conoce como oxidación terminal. Durante esta etapa, todos los productos eventualmente se oxidan a monóxido de carbono y agua. Casi toda la energía se libera en la segunda y tercera etapa del catabolismo.

El proceso de anabolismo también pasa por tres etapas. Los materiales de partida para ello son los mismos productos que sufren transformaciones en la tercera etapa del catabolismo. Es decir, la tercera etapa del catabolismo es al mismo tiempo la primera etapa inicial del anabolismo. Las reacciones que ocurren en esta etapa cumplen una doble función. Por un lado, participan en las etapas finales del catabolismo y, por otro, también sirven para los procesos anabólicos, aportando sustancias precursoras para las etapas posteriores del anabolismo. En esta etapa comienza, por ejemplo, la síntesis de proteínas.

Las reacciones catabólicas y anabólicas ocurren simultáneamente, pero en partes diferentes células. Por ejemplo, la oxidación de los ácidos grasos se lleva a cabo mediante un conjunto de enzimas localizadas en las mitocondrias, mientras que la síntesis de ácidos grasos es catalizada por otro sistema enzimático localizado en el citosol. Debido a la diferente localización, los procesos catabólicos y anabólicos en la célula pueden ocurrir simultáneamente.

Regulación del metabolismo y la energía.

El metabolismo celular se caracteriza por una alta estabilidad y al mismo tiempo una variabilidad significativa. Ambas propiedades aseguran la adaptación constante de células y organismos a las condiciones ambientales e internas cambiantes. Por tanto, la tasa de catabolismo en una célula determina la necesidad de energía de la célula en un momento dado. Del mismo modo, la tasa de biosíntesis de los componentes celulares está determinada por las necesidades. en este momento. La célula, por ejemplo, sintetiza aminoácidos precisamente al ritmo suficiente para asegurar la formación de la cantidad mínima de proteína que necesita. Esta economía y flexibilidad del metabolismo sólo es posible si existen mecanismos suficientemente sutiles y sensibles para su regulación. La regulación metabólica ocurre en diferentes niveles de complejidad que aumenta gradualmente.

El tipo de regulación más simple afecta a todos los parámetros principales que afectan la velocidad de las reacciones enzimáticas. Por ejemplo, el predominio de un ambiente ácido o alcalino en los tejidos (ambiente de pH). La acumulación de productos de reacción ácidos puede cambiar el pH ambiental más allá del estado óptimo para una enzima determinada y, por lo tanto, inhibir el proceso.

El siguiente nivel de regulación de procesos metabólicos complejos se refiere a la concentración de sustancias necesarias en la célula. Si la concentración de cualquier sustancia necesaria en la célula está en un nivel suficiente, entonces la síntesis de esta sustancia se detiene hasta el momento en que la concentración cae por debajo de cierto nivel. Así, una cierta composición química células.

El tercer nivel de regulación es el control genético, que determina la tasa de síntesis de enzimas, que puede variar mucho. La regulación a nivel genético puede conducir a un aumento o disminución en la concentración de ciertas enzimas, a un cambio en los tipos de enzimas y puede ocurrir simultáneamente la inducción o represión de todo un grupo de enzimas. La regulación genética es muy específica, rentable y proporciona amplias oportunidades para controlar el metabolismo. Sin embargo, la gran mayoría de la activación genética es un proceso lento. Normalmente, el tiempo necesario para que un inductor o represor afecte notablemente las concentraciones de enzima se mide en horas. Por tanto, esta forma de regulación no es adecuada para casos urgentes.

En los animales superiores y en los humanos, existen dos niveles más, dos mecanismos de regulación del metabolismo y la energía, que se diferencian en que conectan el metabolismo que ocurre en diferentes órganos y tejidos, y así lo dirigen y adaptan para realizar funciones inherentes a no individuales. células y todo el cuerpo en su conjunto. Tal mecanismo es, ante todo, el sistema endocrino. Las hormonas producidas por las glándulas endocrinas sirven para estimular o suprimir ciertos procesos metabólicos en otros tejidos u órganos. Por ejemplo, cuando el páncreas comienza a producir menos insulina, ingresa menos glucosa a las células y esto, a su vez, conduce a cambios en una serie de procesos involucrados en el metabolismo.

lo mas nivel más alto Regulación, su forma más perfecta es la regulación nerviosa. El sistema nervioso, en particular sus partes centrales, realiza las funciones integradoras más importantes del cuerpo. Al recibir señales del medio ambiente y de los órganos internos, el sistema nervioso central las convierte y envía impulsos a esos órganos para cambiar la tasa metabólica en la que actualmente es necesario funcionar. función específica. Muy a menudo, el sistema nervioso desempeña su función reguladora a través de las glándulas endocrinas, aumentando o suprimiendo el flujo de hormonas a la sangre. Es bien conocida la influencia de las emociones en el metabolismo, por ejemplo, el aumento previo a la carrera de los niveles metabólicos y de energía en los deportistas. En todos los casos, la acción regulatoria sistema nervioso sobre el metabolismo y la energía es muy conveniente y siempre tiene como objetivo la adaptación más efectiva del cuerpo a las condiciones cambiantes.

De lo anterior podemos concluir que para mantener el metabolismo normal en el cuerpo es necesario un conjunto de medidas.

1. Descanso diario completo

3. Dieta equilibrada

4. Medidas para limpiar el organismo.

Artículos adicionales con información útil.

Información básica sobre el metabolismo mineral en humanos.

Los minerales son uno de los principales componentes de los alimentos. necesario para una persona a diario. Los desequilibrios minerales pueden desencadenar el desarrollo gran cantidad enfermedades crónicas.

Posibles trastornos en el metabolismo humano.

Una nutrición diaria de alta calidad es importante para una persona, pero hay que tener en cuenta que para el organismo no importa lo que come, sino lo que finalmente llega a cada célula.

Para un funcionamiento normal, el cuerpo necesita plástico y material energético. Estas sustancias ingresan al cuerpo con los alimentos. Pero el ser humano sólo absorbe las sales minerales, el agua y las vitaminas en la forma en que se encuentran en los alimentos. Las proteínas, grasas y carbohidratos ingresan al cuerpo en forma de complejos complejos y, para ser absorbidos y digeridos, se requiere un procesamiento físico y químico complejo de los alimentos. En este caso, los componentes de los alimentos deben perder su especificidad de especie; de ​​lo contrario, el sistema inmunológico los aceptará como sustancias extrañas. El sistema digestivo cumple estos propósitos.

Digestión

La digestión es un conjunto de procesos físicos, químicos y fisiológicos que proporcionan procesamiento y transformación. productos alimenticios en compuestos químicos simples que pueden ser absorbidos por las células del cuerpo. Estos procesos ocurren en una secuencia determinada en todas las partes del tracto digestivo (cavidad bucal, faringe, esófago, estómago, intestino delgado y grueso con la participación del hígado y la vesícula biliar, páncreas), lo cual está garantizado por mecanismos reguladores. varios niveles. La cadena secuencial de procesos que conducen a la descomposición de los nutrientes en monómeros que pueden absorberse se denomina transportador digestivo. Según el origen de las enzimas hidrolíticas, la digestión se divide en 3 tipos: intrínseca, simbionte y autolítica. La digestión adecuada se lleva a cabo mediante enzimas sintetizadas por las glándulas de humanos o animales. La digestión simbiótica se produce bajo la influencia de enzimas sintetizadas por simbiontes del macroorganismo (microorganismos) del tracto digestivo. Así es como se digiere la fibra alimentaria en el intestino grueso. La digestión autolítica se lleva a cabo bajo la influencia de enzimas contenidas en los alimentos consumidos. La leche materna contiene enzimas necesarias para su cuajada. Dependiendo de la ubicación del proceso de hidrólisis. nutrientes Distinguir entre digestión intracelular y extracelular. La digestión intracelular es el proceso de hidrólisis de sustancias dentro de la célula por enzimas celulares (lisosomales). Las sustancias ingresan a la célula por fagocitosis y pinocitosis. La digestión intracelular es característica de los más simples. En los seres humanos, la digestión intracelular se produce en leucocitos y células del sistema linforretículo-histiocítico. En los animales superiores y en los humanos, la digestión se produce de forma extracelular.

La digestión extracelular se divide en distante (cavidad) y de contacto (parietal o de membrana). La digestión a distancia (cavitaria) se lleva a cabo con la ayuda de enzimas de las secreciones digestivas en las cavidades del tracto gastrointestinal alejadas del lugar de formación de estas enzimas. La digestión por contacto (parietal o de membrana) (A. M. Ugolev) ocurre en el intestino delgado en la zona del glucocáliz, en la superficie de las microvellosidades con la participación de enzimas fijadas en membrana celular y termina con la absorción: el transporte de nutrientes a través del enterocito hacia la sangre o la linfa.

Fisiología renal

En el proceso de actividad vital en el cuerpo humano, se forman cantidades significativas de productos metabólicos que las células ya no utilizan y deben eliminarse del cuerpo. Además, el organismo debe estar libre de sustancias tóxicas y extrañas, del exceso de agua, sales y medicamentos. A veces, los procesos de excreción van precedidos de la neutralización de sustancias tóxicas, por ejemplo en el hígado. Así, sustancias como el fenol, el indol, el escatol, combinados con los ácidos glucurónico y sulfúrico, se convierten en menos sustancias nocivas. Los órganos que realizan funciones excretoras se denominan excretores o excretores. Estos incluyen los riñones, los pulmones, la piel, el hígado y el tracto gastrointestinal. El objetivo principal de los órganos excretores es mantener un ambiente interno constante del cuerpo. Los órganos excretores están funcionalmente interconectados. Un cambio en el estado funcional de uno de estos órganos cambia la actividad del otro. Por ejemplo, cuando el exceso de líquido se excreta a través de la piel a altas temperaturas, el volumen de diuresis disminuye. La violación de los procesos de excreción conduce inevitablemente a la aparición de cambios patológicos en la homeostasis, que pueden llegar hasta la muerte del organismo.

Pulmones y tracto respiratorio superior.

Los pulmones y el tracto respiratorio superior se eliminan del cuerpo. dióxido de carbono y agua. Además, la mayoría de las sustancias aromáticas se liberan a través de los pulmones, como los vapores de éter y cloroformo durante la anestesia y los aceites de fusel durante la intoxicación por alcohol. Cuando se altera la función excretora de los riñones, la urea comienza a liberarse a través de la mucosa del tracto respiratorio superior, que se descompone, determinando el correspondiente olor a amoniaco en la boca. La membrana mucosa del tracto respiratorio superior es capaz de liberar yodo de la sangre.

El hígado y el tracto gastrointestinal eliminan del cuerpo con la bilis varios productos finales del metabolismo de la hemoglobina y otras porfirinas en forma de pigmentos biliares, y productos finales del metabolismo del colesterol en forma de ácidos biliares. Como parte de la bilis, también se excretan del cuerpo. medicamentos(antibióticos), bromsulfaleína, fenorot, manitol, inulina, etc. El tracto gastrointestinal secreta productos de descomposición de nutrientes, agua, sustancias recibidas con jugos digestivos y bilis, sales. metales pesados, algunos medicamentos y sustancias tóxicas (morfina, quinina, salicilatos, mercurio, yodo), así como colorantes utilizados para diagnosticar enfermedades del estómago (azul de metileno o congorot).

La piel realiza su función excretora gracias a la actividad de las glándulas sudoríparas y, en menor medida, de las glándulas sebáceas. Las glándulas sudoríparas eliminan agua, urea, ácido úrico, creatinina, ácido láctico, sales de metales alcalinos, especialmente sodio, materia orgánica, ácidos grasos volátiles, oligoelementos, pepsinógeno, amilasa y fosfatasa alcalina. El papel de las glándulas sudoríparas en la eliminación de productos metabólicos proteicos aumenta en las enfermedades renales, especialmente en la insuficiencia renal aguda. Con la secreción de las glándulas sebáceas, el cuerpo libera ácidos grasos libres e insaponificables, productos metabólicos de las hormonas sexuales.

Fisiología de la sangre

La sangre, la linfa, los tejidos, la columna, la pleura, las articulaciones y otros fluidos forman el entorno interno del cuerpo. El ambiente interno se distingue por la relativa constancia de su composición y propiedades físicas y químicas, que crea las condiciones óptimas para el funcionamiento normal de las células del cuerpo. El concepto de constancia del entorno interno del cuerpo fue formulado por primera vez hace más de 100 años por el fisiólogo Claude Bernard. Llegó a la conclusión de que "la constancia del entorno interno del cuerpo es una condición para la existencia independiente", es decir, una vida libre de fluctuaciones bruscas. ambiente externo. En 1929, Walter Cannon acuñó el término homeostasis. Actualmente, se entiende por homeostasis tanto la constancia dinámica del entorno interno del organismo como los mecanismos reguladores que aseguran este estado. el papel principal en el mantenimiento de la homeostasis pertenece a la sangre. En 1939, G. F. Lang creó una idea del sistema sanguíneo, en el que incluía la sangre periférica que circula a través de los vasos, los órganos hematopoyéticos y hematopoyéticos, así como el aparato neurohumoral regulador.

Metabolismo y energía.

En los organismos vivos, cualquier proceso va acompañado de la transferencia de energía. La energía se define como la capacidad de realizar un trabajo. Una rama especial de la física que estudia las propiedades y transformaciones de la energía en varios sistemas, se llama termodinámica. Se entiende por sistema termodinámico un conjunto de objetos condicionalmente aislados del espacio circundante.

Los sistemas termodinámicos se dividen en aislados, cerrados y abiertos. Los sistemas aislados son aquellos cuya energía y masa no cambian, es decir, no intercambian ni materia ni energía con el medio ambiente. Los sistemas cerrados intercambian energía, pero no materia, con el medio ambiente, por lo que su masa permanece constante.

Los sistemas abiertos son sistemas que intercambian materia y energía con el medio ambiente. Desde el punto de vista de la termodinámica, los organismos vivos pertenecen a sistemas abiertos, ya que la principal condición para su existencia es el intercambio continuo de sustancias y energía. Los procesos de la vida se basan en las reacciones de átomos y moléculas, que ocurren de acuerdo con las mismas leyes fundamentales que gobiernan las mismas reacciones fuera del cuerpo.

Según la primera ley de la termodinámica, la energía no desaparece ni reaparece, sino que sólo pasa de una forma a otra.

La segunda ley de la termodinámica establece que toda energía eventualmente se convierte en energía térmica y la organización de la materia se vuelve completamente desordenada. En una forma más estricta, esta ley se formula de la siguiente manera: la entropía de un sistema cerrado solo puede aumentar, y la cantidad energía útil(es decir, aquel con cuya ayuda se puede realizar el trabajo) dentro del sistema sólo puede disminuir. La entropía se refiere al grado de desorden de un sistema.

La inevitable tendencia a aumentar la entropía, acompañada por la igualmente inevitable transformación de energía química útil en energía térmica inútil, obliga a los sistemas vivos a capturar cada vez más porciones de energía (alimentos) para mantener su estado estructural y funcional. De hecho, la capacidad de extraer energía útil del medio ambiente es una de las principales propiedades que distinguen a los sistemas vivos de los no vivos, es decir, el metabolismo continuo de la materia y la energía es una de las principales características de los seres vivos. Para contrarrestar el aumento de entropía y mantener su estructura y funciones, los seres vivos deben recibir energía del medio ambiente en una forma accesible para ellos y devolver una cantidad equivalente de energía al medio ambiente en una forma menos adecuada para su uso posterior.

El metabolismo y la energía es un conjunto de procesos físicos, químicos y fisiológicos de transformación de sustancias y energía en los organismos vivos, así como el intercambio de sustancias y energía entre el cuerpo y el medio ambiente. El metabolismo en los organismos vivos consiste en la ingesta de diversas sustancias del entorno externo, su transformación y uso en procesos vitales y la liberación al medio ambiente de los productos de descomposición resultantes.

Todas las transformaciones de materia y energía que ocurren en el cuerpo están unidas por un nombre común: metabolismo (metabolismo). A nivel celular, estas transformaciones ocurren a través de secuencias complejas de reacciones llamadas vías metabólicas y pueden involucrar miles de reacciones diferentes. Estas reacciones no ocurren de forma caótica, sino en una secuencia estrictamente definida y están reguladas por muchos mecanismos genéticos y químicos. El metabolismo se puede dividir en dos procesos interrelacionados pero multidireccionales: anabolismo (asimilación) y catabolismo (disimilación).

El anabolismo es un conjunto de procesos de biosíntesis de sustancias orgánicas (componentes celulares y otras estructuras de órganos y tejidos). Asegura el crecimiento, el desarrollo, la renovación de las estructuras biológicas, así como la acumulación de energía (síntesis de macroergios). El anabolismo consiste en la modificación química y la reordenación de moléculas suministradas por los alimentos en otras moléculas biológicas más complejas. Por ejemplo, la inclusión de aminoácidos en proteínas sintetizadas por una célula de acuerdo con las instrucciones contenidas en el material genético de una determinada célula.

El catabolismo es un conjunto de procesos de descomposición de moléculas complejas en sustancias más simples, utilizando algunas de ellas como sustratos para la biosíntesis y descomponiendo la otra parte en productos metabólicos finales con la formación de energía. Los productos finales del metabolismo incluyen agua (aproximadamente 350 ml por día en humanos), dióxido de carbono (aproximadamente 230 ml/min), monóxido de carbono (0,007 ml/min), urea (aproximadamente 30 g/día), así como otras sustancias que contienen nitrógeno (aproximadamente 6 g/día).

El catabolismo extrae energía química de las moléculas contenidas en los alimentos y utiliza esta energía para realizar las funciones necesarias. Por ejemplo, la formación de aminoácidos libres como resultado de la descomposición de las proteínas suministradas con los alimentos y la posterior oxidación de estos aminoácidos en la célula con la formación de CO2 y H2O, que se acompaña de la liberación de energía.

Los procesos de anabolismo y catabolismo se encuentran en un estado de equilibrio dinámico en el cuerpo. El predominio de los procesos anabólicos sobre los catabólicos conduce al crecimiento y acumulación de masa tisular, y el predominio de los procesos catabólicos conduce a la destrucción parcial de las estructuras tisulares. El estado de equilibrio o desequilibrio del anabolismo y el catabolismo depende de la edad (el anabolismo predomina en la infancia, el equilibrio suele observarse en los adultos, el catabolismo predomina en la vejez), el estado de salud, el estrés físico o psicoemocional realizado por el cuerpo.