ОБМЕН ВЕЩЕСТВ

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ - закономерный порядок химических превращений веществ в живых телах и их взаимодействии с внешней средой, направленный на поддержание жизнедеятельности и самовоспроизведения. О. в.- основное свойство живого белка - протоплазмы, основное условие жизни. С прекращением О. в. прекращается и жизнь, что приводит к разложению живого белка. В процессе О. в. организм воспринимает из окружающей среды нужные ему органические и неорганические вещества и путем ряда сложных химических превращений делает их подобными тем веществам, к-рые входят в состав живого тела. Этот процесс паз. ассимиляцией. Одновременно в организме происходит и обратный процесс - диссимиляция: вещества, входящие в состав живого организма, расщепляются, освобождая энергию, к-рая используется для осуществления различных физиологических функций - мышечной деятельности, нервной деятельности, секреции различных желез, теплообразования и др. Образующиеся конечные продукты распада выделяются из организма в окружающую среду. В растущем организме процессы ассимиляции несколько преобладают над процессами диссимиляции. Во взрослом организме они, как правило, сбалансированы. Химические реакции О. в. осуществляются посредством ферментов, что обусловливает скорость, определенную направленность и согласованность этих реакций. Интенсивность О. в. регулируется путем воздействия на различные ферментные системы, активность к-рых при этом изменяется (усиливается или ослабляется). Поскольку основным путем диссимиляции являются процессы окисления, мерилом интенсивности О. в. может служить колич. поглощаемого организмом кислорода. Под влиянием мышечной деятельности, приема пищи, изменений температуры воздуха и ряда др. раздражителей внешней и внутренней среды потребление кислорода возрастает, что говорит об усилении О. в.

Основной обмен - расход энергии организмом при возможно полном исключении влияния раздражителей внешней и внутренней среды: в состоянии полного покоя (лежа) натощак (через 12 - 14 час. после приема пищи), при t° воздуха 20 - 22°. Уровень основного обмена зависит от веса тела, роста, возраста и пола. С помощью специальных таблиц можно вычислить для каждого человека должную величину основного обмена. Он изменяется в течение суток, по сезонам года, а также с возрастом. У спортсменой в дни тренировок и соревнов. основной обмен несколько повышается, что имеет в своей основе условнорефлекторную природу. Под влиянием систематической тренировки на выносливость основной обмен несколько понижается, а под влиянием тренировки в скоростных нагрузках - возрастает.

При мышечной работе обмен веществ и энергии увеличивается и может во много раз превосходить основной обмен, напр. при скоростном беге - в десятки раз.

Обмен веществ при мышечной деятельности связан со сложными химическими прекращениями. Непосредственным источником энергии мышечного сокращения служит аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) (см. Макроэргические фосфорные соединения, Мышечное сокращение). Превращения АТФ ускоряются при мышечной деятельности как в самой мышце, так и в нервной системе, мышце сердца и др. органах. АТФ во время работы расщепляется и снова образуется (ресинтезируется). Источником энергии ресинтеза АТФ и в конечном итоге всей мышечной деятельности является окисление различных веществ, имеющих в основе своего строения цепочки углеродных атомов. Увеличение О. в. при мышечной деятельности бывает особенно выражено в мышцах, нервной системе, сердце и печени. В связи с усилением процессов окисления (тканевого дыхания) потребление кислорода в организме может достигать 4 - 5 л в 1 мин., резко возрастает газообмен (по сравнению с покоем - в 5-10-20 раз, а при беге на средние дистанции - даже в 85 раз). Дыхательный коэффициент (отношение объема выделяемой углекислоты к объему поглощаемого кислорода) при кратковременных интенсивных физич. упражнениях равен 1 вследствие окисления углеводов. При физич. упражнениях умеренной мощности этот коэффициент снижается до 0,7 - 0,8 (окисление в том или ином соотношении углеводов и жиров). При физич. упражнениях максимальной мощности дыхательный коэффициент больше 1 из-за увеличения колич. углекислоты вследствие вытеснения ее из бикарбонатов молочной кислотой, поступающей в кровь в больших колич.

Углеводный обмен. При кратковременных интенсивных физич. упражнениях (напр., бег на 100 и 200 м), когда ресинтез АТФ обеспечивается анаэробными реакциями, используются внутримышечные запасы углеводов. Под действием фермента фосфоролазы гликоген мышц расщепляется с образованием гексозофосфорных эфиров (фосфоролиз), к-рые далее анаэробно окисляются до молочной кислоты (гликолиз). Содержание последней в крови резко увеличивается, часть ее выделяется с мочой и потом. Усиливается расщепление гликогена и в печени. Но этот процесс (гликогенолиз) идет с образованием не молочной кислоты, а глюкозы, к-рая поступает в кровь. Содержание сахара в крови увеличивается. Возрастает поступление его из крови в головной мозг, мышцу сердца и работающие скелетные мышцы. Однако при кратковременных физич. упражнениях образовавшаяся в печени глюкоза доходит до мышц только в конце работы (время движения глюкозы от печени к мышцам даже при максимальной скорости кровотока - 8 - 9 сек.). Во время более длительных физич. упражнений, по мере их продолжения, расходование гликогена мышц ослабляется, и мышцы все более переходят на использование резервных углеводов печени. При работе предельной длительности возможно расходование гликогена в сердечной мышце и головном мозгу. Глюкоза, поступающая в мышцы из крови, под влиянием фермента гексокиназы и при участии АТФ фосфорилируется, а образовавшиеся гексозофосфорные эфпры окисляются анаэробно или аэробно в зависимости от степени снабжения организма кислородом. При соответствии между потребностью в кислороде и его потреблением молочная кислота не образуется. Углеводы анаэробно расщепляются лишь до пировиноградной кислоты, к-рая далее аэробно окисляется до углекислоты и воды, обеспечивая дыхательный ресинтез макроэргических фосфорных соединений. Благодаря большой эффективности этого ресинтеза углеводные запасы организма расходуются более экономно (см. Устойчивое состояние при мышечной деятельности). В периоде отдыха после работы происходит ресинтез гликогена - сначала в головном мозгу и сердце, затем в мышцах и в последнюю очередь в печени. Для этого используются оставшиеся в организме молочная кислота и нек-рые др. продукты О. в., а также углеводы, поступающие в организм с пищей. Содержание сахара в крови при физич. упражнениях зависит от двух противоположно действующих факторов: поступления его в кровь и потребления мышцами и органами. Если преобладает первое, содержание сахара в крови увеличивается, если второе, - уменьшается. При утомлении гликогенолиз в печени угнетается, поэтому во время длительных физич. упражнений содержание сахара в крови чаще уменьшается. У малотренированных лиц это понижение может быть и при кратковременных физич. упражнениях из-за недостаточной мобилизации резервных углеводов. У высокотренированных спортсменов мобилизация углеводов и их потребление хорошо сбалансированы и содержание сахара в крови при выполнении физич. упражнений отличается большим постоянством. Жировой обмен. При кратковременных физич. упражнениях жиры и липоиды не используются. При длительных физич. упражнениях происходит мобилизация резервного жира из жировых депо (подкожный жир, сальник). Содержание жира в крови увеличивается (липемия). Он задерживается печенью, где расщепляется на глицерин и жирные кислоты, к-рые частично окисляются, а частично преобразуются в липоиды. Последние поступают в кровь, а оттуда в мышцы. Здесь липоиды и продукты неполного окисления жирных кислот (ацетоновые тела) подвергаются окислению, давая энергию для дыхательного ресин-теза АТФ. В случае недостаточного снабжения организма кислородом образование ацетоновых тел может резко усиливаться и содержание их в крови возрастать (ацетонемия). Это может усиливать сдвиги кислотнощелочного равновесия в сторону ацидоза. При длительных физич. упражнениях по мере развития утомления образование липоидов в печени угнетается. Содержание их в крови (липоидемия) уменьшается. В клетках печени откладывается жир (жировая инфильтрация), что приводит к нарушению ее деятельности и препятствует восстановлению ее углеводных запасов (см. Жиры, Белки).

Белковый и азотистый обмен при выполнении физич. упражнений усиливается. Содержание небелкового (остаточного) азота в крови увеличивается при кратковременных физич. упражнениях гл. обр. за счет аммиака и аминокислот, а при длительных - и за счет мочевины. Содержание белков в мышцах (особенно при упражнениях большой интенсивности) может несколько уменьшаться. Во время отдыха образование их усиливается, что лежит в основе увеличения массы мышц при тренировке. Для этого используются резервные белки печени, расщепление к-рых во время физич. упражнений усилено, а продукты расщепления их, поступающие в кровь, задерживаются работающими и отдыхающими мышцами и используются для построения мышечных белков.

О. в. регулируется как нервной системой, так и гормональными факторами (инсулин, адреналин, стероидные гормоны и др.). Большое значение при физич. упражнениях имеет регуляция О. в. высшими отделами центральной нервной системы (корковая регуляция). Она лежит в основе стартового усиления О. в. (см. Предстартовое состояние). Положительные эмоции способствуют мобилизации и лучшему использованию источников энергии, а также более быстрому установлению устойчивого состояния (см. Устойчивое состояние). Отрицательные эмоции, а также развитие охранительного торможения при утомлении угнетает эти процессы.

Литература: Виноградов М. И. Очерки по энергетике мышечной деятельности человека. Л., 1941. Яковлев Н. Н. Очерки по биохимии спорта. М., 1955.

Источники:

1. Энциклопедический словарь по физической культуре и спорту. Том 2. Гл. ред.- Г. И. Кукушкин. М., 'Физкультура и спорт', 1962. 388 с