Обмен веществ и энергии - основа жизнедеятельности живых организмов

В основе главнейших особенностей и принципиальных отличий живого от неживого лежит обмен веществ живых организмов с окружающей средой, или метаболизм.
Обмен веществ - это постоянно протекаю¬щий, самосовершающийся и саморегулирующийся процесс химического обновления живых организмов. При этом обеспечивается постоянство состава и внутренних параметров организма, его жизнедеятельность, развитие и рост, размножение, способность к движению, адаптация к изменяющимся условиям внешней среды.

В результате сложнейших обменных процессов происходит усвоение веществ окружающей среды и их биологическое превращение (ассимиляция), а также необходимый распад веществ организма до конечных продуктов и выведение их из организма (диссимиляция ).
Ассимиляция и диссимиляция - это две взаимосвязанные стороны одного и того же процесса: синтез специфических для организма веществ связан с затратами энергии, которую организм получает в процессе биологического окисления, то есть в результате диссимиляции.
Все процессы жизнедеятельности человека связаны с затратами энергии, которая необходима как для сокращения мышц, так и для генерации и передачи нервных импульсов, биосинтеза необходимых организму сложных органических соединений и других жизненных процессов. Источником энергии при этом служит потенциальная химическая энергия пищевых веществ. В процессе обмена веществ она освобождается и преобразуется в другие виды энергии. Непосредственным же и прямым источником энергии для всех биологических функций, и для сокращения мышц в том числе, служит аденозинтрифосфат - АТФ. Суточные затраты энергии (в килоджоулях -кДж), необходимой для поддержания жизненных функций организма человека в покое, распределяются следующим образом:

• синтез АТФ    3770;
• синтез жиров, белков и углеводов    1740;
• поддержание ионных градиентов    900;
• ВСЕГО:
• работа кардиореспираторной системы    ИЗО;
• 7540кДж.

Таким образом, в состоянии покоя затраты энергии у человека составляют почти 5,25 кДж/мин, или почти 1,25 ккал/мин . Неизбежность таких значительных энерготрат для поддержания жизнедеятельности связана с относительно низким КПД преобразования энергии в организме человека. Физические нагрузки резко увеличивают энерготраты. При напряженной мышечной деятельности человека его затраты энергии могут возрасти в 10-12 раз (см. табл.1).

Общая интенсивность обменных процессов в течение жизни меняется. Сразу после рождения человека скорость синтеза веществ организма превышает скорость их распада. Это обеспечивает рост организма. К 17-19 годам различия в скорости ассимиляции и диссимиляции постепенно сглаживаются, в организме к этому времени устанавливается динамическое равновесие между этими сторонами обменных процессов. С этого времени рост организма, по существу, прекращается. К старости в обменных процессах начинает преобладать диссимиляция, что приводит к снижению биосинтеза многих важнейших для жизнедеятельности организма веществ: ферментов, структурных белков, легко доступных для использования источников энергии. Кроме того, при этом происходит снижение функциональных возможностей различных тканей, дистрофия5 мышц и снижение их силы, ухудшается и качество нервной регуляции деятельности органов и систем организма.

Физическая тренировка может обеспечить некоторое преобладание процесса ассимиляции ряда веществ в организме над диссимиляцией, что приводит в конечном итоге к увеличению биосинтеза и накоплению сокра¬тительных белков, ферментов, энергетических субстратов и некоторых других веществ. Качественно и количественно такие изменения зависят от величины и направленности физической нагрузки, методических особенностей самой тренировки и ряда других сопутствующих ей факторов.

	Виды деятельности	Энерготраты шл/кг-мин
1	Сон	15-16
2	Отдых лежа (без сна)	18-19
3	Стояние	24-26
4	Утренняя физическая зарядка	35-100
5	Ходьба со скоростью 3,0 км/час	48-52
6	Ходьба со скоростью 6,0 км/час	70-72
7	Ходьба со скоростью 8,0 км/час	150-155
8	Восхождение на гору	50-250
9	Ускоренное передвижение(ходьба + бег со скоростью 8,5 км/час)	150-180
10	Медленный бег по ровной дорожке	100-120
11	Бег со скоростью 8,0 км/час	130-140
12	Бег со скоростью 9,0 км/час	150-160
13	Бег со скоростью 10,0 км час	170-180
14	Бег со скоростью 12,0 км/час	180-190
15	Бег со скоростью 15,0 км/час	260-270
16	Спринтерский бег (на 100 м)	650-750
17	Гребля(интенсивная)	180-200
18	Плавание спокойное	50-80
19	Плавание со скоростью 50 м/мин	300-310
20	Плавание со скоростью 70 м/мин	420-440
21	Преодоление полосы препятствий	220-230
22	Метание спортивных снарядов	200-250
23	Борьба	185-230
24	Рукопашный бой: удары в воздух, бой с тенью	175-200
25	Рукопашный бой: работа с мешком	200-220
26	Рукопашный бой: спарринг	250-300
27	Упражнения на гимнастических снарядах	100-240
28	Фехтование	130-140
29	Бадминтон	90-110
30	Баскетбол	150-160
31	Волейбол	50-100
32	Футбол	120-350
33	Теннис	100-120

При напряженной мышечной нагрузке резко возрастают энерготраты организма и усиливается преобладание процесса диссимиляции. Из-за возникающего в это время энергетического дефицита притормаживается активность процессов ассимиляции, требующих значительных затрат энергии. Однако, после завершения физической работы происходит обратное переключение обмена на преимущественное обеспечение ассимиляционных процессов для восполнения истраченных энергетических субстратов, восстановления структурных белков, ферментов и других необходимых организму веществ. Общая интенсивность обменных процессов при этом возрастает. Высокая интенсивность обменных процессов обеспечивает быструю обновляемость тканей: в детстве и юности приводит к более быстрому росту организма, и во всех периодах жизни человека создает предпосылки для повышенной функциональной активности. В этом заключается одна из важнейших сторон положительного влияния физических упражнений на организм человека во все периоды его жизни.

На общую интенсивность обменных процессов, соотношение ассимиляции и диссимиляции существенное влияние, кроме мышечной активности, оказывают и другие факторы: температура окружающей среды и самого организма, уровень солнечной радиации и ряд других физических факторов и экологических условий, качественный и количественный состав пищи, и многое другое. Все происходящие под влиянием внешних воздействий изменения обменных процессов носят приспособительный характер и обеспечивают устойчивость организма к этим воздействиям. Данная особенность обмена веществ лежит и в основе совершенствования двигательных качеств человека в процессе физической тренировки, повышения функциональных возможностей его организма.