Общие закономерности обмена веществ и энергии
Постоянный обмен веществ и энергии с окружающей средой является одним из основных условий существования и жизнедеятельности всех организмов, в том числе человека. С этой точки зрения живые существа и окружающая среда составляют единую систему. Человек является определенным звеном круговорота веществ и энергии в биосфере, так как использует в пищу растительные и животные продукты и выделяет во внешнюю среду органические материалы, которые с помощью микроорганизмов-минерализаторов превращаются в форму, легко усвояемую растениями (диоксид углерода, вода и др.).
Согласно первому закону термодинамики (энергия не исчезает и не возникает вновь) количество поглощенной и выделенной организмом энергии равны. Однако форма этих видов энергии существенно различается: организм получает энергию только в доступной для него форме, в то время как выделяет энергию в форме, менее пригодной для дальнейшего потребления.
В обмене веществ и энергии (метаболизме) различают две стороны: анаболизм (совокупность процессов синтеза сложных органических соединений из более простых и сборки на их основе различных биологических структур; сопровождается поглощением энергии) и катаболизм (процессы разрушения биоструктур и деградации сложных органических соединений до простых органических и неорганических веществ; сопровождается освобождением энергии).
В здоровом организме процессы катаболизма и анаболизма тесно взаимосвязаны и сбалансированы (благодаря существованию многоуровневой системы регуляции), что обеспечивает обновление практически всех химических и морфологических структур (макромолекул, органслл, клеток, межклеточного вещества, многих тканей) и бесперебойное снабжение энергией всех видов работ (синтез, транспорт, движение и др.).
Между интенсивностью энергетического обмена и размерами тела имеется обратная зависимость. Эта закономерность объясняется тем, что у небольших организмов отношение площади поверхности (поверхности теплоотдачи) к массе тела выше, чем у крупных, и, следовательно, для поддержания постоянной температуры тела они должны вырабатывать больше теплоты на единицу массы по сравнению с крупными организмами.
В то же время продукция теплоты в перерасчете на 1 м2 поверхности тела как у крупных, так и у мелких животных одинакова, из чего был сделан вывод, что интенсивность энергетического обмена определяется величиной поверхности тела.
