Разные органы используют неодинаковое количество глюкозы из притекающей к ним крови. Наибольшее количество глюкозы потребляется мозгом и сердечной мышцей. Сохранение постоянной концентрации сахара в крови (от 80 до 120 миллиграммов глюкозы на 100 миллиграммов крови) поддерживается двумя процессами: потреблением глюкозы тканями и поступлением ее в кровь из печени. Гликоген расщепляется в печени непосредственно на глюкозу без промежуточных продуктов. Этот процесс называется «мобилизацией гликогена». При недостатке углеводов в пище гликоген может образовываться в печени из белков и жиров.
Нарушения углеводного обмена чаще всего связаны с заболеваниями печени, при которых печень теряет способность превращать в гликоген поступающую из кишечника глюкозу, и с заболеваниями поджелудочной железы, самым известным из которых является сахарный диабет.
Витамины играют очень важную роль в процессах усвоения пищевых веществ и во многих биохимических реакциях организма. Большая часть витаминов поступает с пищей, некоторые из них синтезируются микробной флорой кишечника и всасываются в кровь, поэтому даже при отсутствии таких витаминов в пище организм не испытывает в них потребности. Недостаток в пищевом рационе какого-либо витамина (не синтезируемого в кишечнике) вызывает болезненное состояние, называемое гиповитаминозом. В случае нарушения всасывания витаминов в кишечнике при том или ином заболевании гиповитаминоз может иметь место даже при достаточном количестве витаминов в пище.
Обмен минеральных солей. Осмотическое давление крови и межклеточных жидкостей определяется концентрацией солей натрия, кальция, магния, калия. Постоянство осмотического давления является важнейшим условием нормального протекания всех обменных процессов, условием, обеспечивающим устойчивость организма к различным воздействиям внешней среды. Концентрация неорганических составных частей жидкостей организма поддерживается с особой точностью и потому подвержена наименьшим индивидуальным колебаниям.
Соотношение ионов в крови человека и всех позвоночных животных очень близко к ионному составу океанских вод (по всем ионам, за исключением магния). На основании этого факта еще в конце прошлого столетия было высказано предположение о зарождении жизни в океане и о том, что современные животные, так же как и человек, унаследовали от своих океанических предков неорганический состав крови, сходный с морской водой. Эта точка зрения в дальнейшем была подтверждена многочисленными исследованиями, показавшими, что жизнь, несомненно, возникла в воде, но не пресной, а в растворе солей натрия, калия, кальция и магния.
Решающее значение в поддержании постоянного соотношения в крови основных ионов, участвующих во многих жизнеобеспечивающих процессах, прежде всего ионов натрия и калия, имеет деятельность почек. Если в организм поступает мало натрия, то в почечных канальцах резко увеличивается его обратное всасывание. Избыток же в плазме крови натрия тормозит его обратное всасывание в канальцах почек, при этом увеличивается задержка в крови калия — соотношение между ионами снова нормализуется. Так же регулируется содержание в крови других ионов — кальция, фосфора, хлора и пр.
На рис. 2 показана общая схема обмена веществ. Нарушения в обмене веществ ведут к накоплению ядовитых веществ в организме. Нарушения в образовании гормонов является распространенной причиной нарушения обмена веществ. Диабет, например, вызывается сниженным образованием гормона инсулина в поджелудочной железе. Без инсулина клетки не могут всасывать и расщеплять глюкозу, и кровеносные сосуды начинают засахариваться.
Рис. 2. Общая схема обмена веществ:
1 — обработка пищи в желудке и кишечнике до мелких составных частей (протеинов, жиров, углеводов);
2 — перенос этих веществ кровью в печень для очистки и дальнейшей обработки;
3 — печень; 4 — очищенная кровь с переработанными до конца веществами;
5 — клетки
Саморегуляция функций организма
Чтобы оставаться здоровым, организм человека должен регулироваться так, чтобы сохранялось постоянное внутреннее равновесие при постоянно изменяющихся внешних обстоятельствах. Этот процесс регуляции называется гомеостазом. В основе саморегуляции лежит принцип «обратной связи»: любое изменение функции органов или систем, выходящее за допустимые пределы, вызывает возбуждение соответствующих отделов нервной системы, которые посылают импульсы-приказы, нормализующие деятельность органа или системы. Это осуществляется так называемой вегетативной, или автономной, нервной системой.
Вегетативная нервная система регулирует деятельность кровеносных сосудов сердца, органов дыхания, пищеварения, мочеотделения, желез эндокринной системы. Кроме того, она регулирует питание самой центральной нервной системы и скелетных мышц. Деятельность вегетативной нервной системы подчинена центрам, расположенным в гипоталамусе, а они, в свою очередь, контролируются корой больших полушарий. Вегетативную нервную систему условно разделяют на симпатическую и парасимпатическую системы (рис. 3).
Рис. 3. Вегетативная нервная система:
- - - - - — симпатическая нервная система;
——— — парасимпатическая нервная система
Симпатическая нервная система мобилизует ресурсы организма при различных ситуациях, требующих быстрой ответной реакции. Как правило, такие ситуации возникают при опасности, сильном страхе, раздражительности. В это время тормозится деятельность пищеварительного тракта и активизируется сердечная деятельность, повышается давление, расширяются зрачки.
Парасимпатическая нервная система активизируется в условиях покоя, расслабления. В это время усиливаются движения пищеварительного тракта, расширяются сосуды внутренних органов.
В нормальных условиях у здорового человека симпатический и парасимпатический отделы находятся в состоянии сбалансированного динамического равновесия. Нарушение этого равновесия вызывает различные болезненные симптомы, например: спазмы желудка и кишечника, изменение ритма сердечной деятельности, головную боль, тошноту, головокружение.
Психические процессы, протекающие в коре головного мозга, могут оказывать активное влияние на деятельность внутренних органов, а процессы во внутренних органах, в свою очередь, отражаются на психической деятельности. Всем известны изменения в настроении и умственной работоспособности до и после приема пищи, влияние на психику пониженного или повышенного обмена веществ. Так, при резком снижении обмена веществ появляется умственная вялость, повышение же обмена веществ обычно ускоряет психические реакции.
Как уже было сказано, вся вегетативная система контролируется участком головного мозга, называемым гипоталамусом. Он получает информацию о любом изменении в химическом балансе организма и корректирует вегетативную систему с целью вернуть организм к правильному балансу. Если, например, уровень кислорода падает из-за физической нагрузки, гипоталамус дает команду вегетативной нервной системе увеличить частоту сердечных сокращений для снабжения организма более богатой кислородом кровью.
Наряду с вегетативной нервной системой имеется вторая коммуникативная система для информационного обмена между отдельными органами — эндокринная система. Так же как и вегетативная нервная система, она регулирует и координирует функции органов. Различие между двумя системами состоит в способе и скорости передачи информации. В то время как нервная система направляет свои сигналы, закодированные в виде электрических импульсов, по нервным волокнам к отдельным органам, эндокринная система использует химический «язык» для того, чтобы общаться с органами. Нервный импульс имеет преимущество в большой скорости, химический же «язык» в том, что хотя он и медленно приводится в действие, однако равномерно действует продолжительное время.
Химические продукты эндокринной системы называются гормонами. Их вырабатывают клетки эндокринных желез (рис. 4). В теле человека вырабатывается более 50 различных гормонов. Они регулируют давление, обмен веществ, обеспеченность энергией и минеральными солями, содержание кальция и сахара в крови, функции половых органов.
Рис. 4. Железы эндокринной системы:
1 — гипофиз; 2 — щитовидная железа; 3 — надпочечники;
4 — поджелудочная железа; 5 — половые железы
Гипофиз находится в головном мозг, управляет всей эндокринной системой, но в то же время управляем со стороны гипоталамуса. Кроме того что гипофиз выделяет различные гормоны для стимуляции и управления другими железами, он также оказывает преимущественное влияние на рост, развитие, обменные процессы, регулирует деятельность желез внутренней секреции.
