Глава 4. Общие принципы регуляции обмена веществ в организме

Протекающие в организме обменные процессы характеризуются не только строгой упорядоченностью, взаимосвязью и взаимозависимостью, на что уже указывалось ранее. Для них характерна четкая регуляция – быстрое, изменение скорости обмена веществ, или избирательное воздействие на отдельные этапы, отдельные процессы в связи с потребностями организма, под влиянием внешних воздействий, сдвигов во внутренней среде. Скорость отдельных процессов в организме может в считанные секунды изменяться в десятки, сотни и даже тысячи раз.

В организме можно выделить механизмы активной регуляции обменных процессов, влияющих на скорость их протекания, а также структурные и другие особенности, способствующие упорядоченности обменна веществ, облегчающих его эффективную регуляцию. К числу таких особенностей можно отнести систему дифференцировки клеток. Клетки одного органа, ткани имеют одинаковое строение, один и тот же набор ферментов, их оболочки проницаемы для одних и тех же веществ. Это обеспечивает доставку поступающих в организм молекул в клетки тех органов и тканей, где имеются условия для превращений этих веществ.

К факторам, способствующим эффективной регуляции обмена веществ, можно отнести объединение отдельных химических реакций в процессы, что достигается соответствующей локализацией ферментов. Ферменты, катализирующие последовательные реакции того или иного процесса, располагаются в непосредственной близости (образуют так называемые мультимедийные комплексы) так, что продукт одной ферментативной реакции сразу становится субстратом другой.

Регуляция скорости обмена веществ или отдельных его этапов, по существу, сводится к изменению скорости химических реакций. Вне живого организма к факторам, влияющим на скорость химических реакций, можно отнести изменение температуры, давления (преимущественно для газообразных веществ), концентрации реагирующих веществ, а также катализатор. То, что давление не может влиять на скорость химических реакций в организме человека, вряд ли нуждается в доказательстве.

Следующий фактор – влияние температуры. Известно, что повышение температуры на 10^оС ускоряет химические реакции в 2-3 раза. Для организма человека такое изменение температуры тела не реально и, следовательно, температуру нельзя отнести к факторам, оказывающим существенное регуляторное воздействие.

Более существенное влияние на скорость обменных процессов может оказывать изменение концентрации реагирующих веществ. Однако, этот фактор выступает скорее как ограничитель скорости, чем фактор ускорения, так как диапазон изменения концентраций реагирующих веществ в организме невелик.

Важнейшим фактором, способным изменить скорость различных химических процессов в организме в широком диапазоне, являются биологические катализаторы – ферменты.

Остановимся более подробно на влиянии концентрации реагирующих веществ на скорость обменных процессов.