Живые организмы - термодинамически полуоткрытая система - находятся в постоянной связи с окружающей средой. Эта связь осуществляется в процессе обмена веществ и энергии.
Обмен веществ
Обмен веществ (рис. 21-1А) включает три этапа: поступление веществ в организм (дыхание и питание), метаболизм (катаболизм и анаболизм) и выделение конечных продуктов из организма.
• Катаболизм - процесс расщепления органических молекул до конечных продуктов. Конечные продукты: превращений органических веществ - СО2, Н2О и мочевина. В процессы катаболизма включаются метаболиты, образующиеся как при пищеварении, так и при распаде структурно-функциональных компонентов клеток. Реакции катаболизма сопровождаются выделением энергии (экзергонические реакции).
• Анаболизм объединяет биосинтетические процессы, когда строительные блоки соединяются в сложные макромолекулы. В анаболических реакциях используется энергия, освобождающаяся при катаболизме (эндергонические реакции).
• Интенсивность метаболизма. На интенсивность метаболизма влияют: о мышечная работа (↑); -онедавнее употребление пищи (↑); -овысокая и низкая температура окружающей среды (Т); о рост, масса и площадь поверхности тела (Т); - пол (Т у мужчин); - эмоциональное состояние (↑ или ↓); -о возраст (↓ после 30 лет жизни); о температура тела (прямо пропорционально ↑или ↓); о йодсодержащие гормоны щитовидной железы и адреналин (Т).
Баланс энергии
В организме насчитывается пять форм энергии: химическая, механическая, осмотическая, электрическая и тепловая. Клетки тела способны использовать энергию только из одного источника - химическую энергию, выделяющуюся при экзергонических реакциях. Химическая энергия организма может превращаться во все другие формы энергии (рис. 21-1Б).