Регуляция обмена веществ
Биохимические реакции, лежащие в основе обмена веществ, могут осуществляться только в узких границах необходимых условий внутренней среды (температуры, рН, осмотического давления, ионного состава, напряжения газов и пр.) Эти необходимые условия составляют жесткие гомеостатические константы организма. Всякое изменение условий существования организма и любое изменение активности каких-либо процессов в организме создает угрозу сдвига разных параметров внутренней среды. Чтобы исключить несовместимые с жизнью изменения внутренней среды и чтобы восстанавливать ее исходное состояние, включаются приспособительные реакции. Совокупность скоординированных физиологических функций, направленных на обеспечение постоянства внутренней среды организма, обозначается терминами «г о м е о с т а з» и «г о м е о с т а т и ч е с к а я регуляци я».
Гомеостаз основывается на гибкой регуляции обменных процессов. Подавляющее большинство биохимических реакций, составляющих обменные процессы, в сущности ферментативные, и главным путем их регуляции является изменение активности ферментов. Активность ферментов изменяется в результате перестроек структуры молекул фермента и их количества (как следствие сдвига в интенсивности синтеза или распада ферментов), а также под влиянием доступности субстратов и кофакторов, ионного состава, рН. и других условий. В результате этого изменяется скорость или направление биохимических реакций.
Регуляция активности ферментов осуществляется на трех уровнях: 1) клеточная ауторегуляция, 2) гормональная регуляция и 3) нервная регуляция. Клеточная ауторегуляция основывается на противоположных влияниях субстратов и продуктов биохимических реакций на ферменты, катализирующие их.
Гормоны, секретируемые железами внутренней секреции, способны влиять на активность ферментов разными способами. В одних случаях гормоны обусловливают изменения молекул фермента, превращающие менее активные формы фермента в активные или же наоборот. Другие гормоны оказывают непосредственное влияние на синтез или распад ферментов. Гормоны действуют также на проницаемость клеточных мембран, изменяя тем самым доступность субстратов, кофакторов и ионный состав клетки. На условия протекания биохимических реакций гормоны влияют также путем мобилизации запасов организма из депо, тем самым изменяя доступность субстратов, и путем регулирования интенсивности процессов выделения продуктов обмена из организма.
Нервная регуляция — это ведущая форма регуляции обмена веществ, обеспечивающая взаимодействие между разными тканями, органами и частями организма, а также между организмом и внешней средой. В основном нервная регуляция осуществляется путем нервных влияний на интенсивность продукции гормонов в железах внутренней секреции, т. е. управлением гормональной регуляции. Но обнаружены и возможности непосредственных нервных влияний на активность ферментов и условия протекания биохимических реакций. Путем
регуляции обменных процессов ц.н.с. выполняет свою роль в управлении трофикой (питанием) тканей (трофические влияния нервной системы).
Во многих случаях важными кофакторами ферментативных реакций являются витамины. Поэтому обмен веществ в значительной мере зависит от снабжения тканей организма разными витаминами.