Более 35 лет проводившимися блестящими исследованиями великий К.А.Тимирязев уточнил и осмыслил известную еще с XVIII века истину, что растения способны на свету расщеплять углекислый газ на углерод и свободный кислород. Сейчас врачи знают, что в жизни человека обмен веществ также имеет огромное значение.
Фотосинтез у растений
Этот процесс осуществляет зеленое вещество растений — хлорофилл, соединение, близкое по своему химическому составу к красящему веществу крови — гемоглобину. Но самое важное заключается в том, что вслед за разложением происходит еще более удивительное превращение: под влиянием лучей солнца из неорганического углерода и воды зеленые листья строят свои составные части.
Если выставить растение на солнце, то на крупинках хлорофилла появятся мелкие слоистые зернышки. Постепенно они увеличиваются в размере и приобретают характерную форму зерен крахмала.
Крахмал — типичный представитель углеводов. Из него образуется сахар — незаменимая часть нашей пищи. А из сахара и азотсодержащего соединения аммиака, как это было установлено в дальнейшем, растение в состоянии производить белок.
Таким образом, весь процесс образования органического вещества растением (фотосинтез), по образному выражению Тимирязева, можно изобразить в виде настоящего технического производства. Солнечный луч — двигатель, растение — машина, которую солнце приводит в движение, углекислота — сырье, крахмал — продукт.
Современная наука значительно уточнила ранние представления о фотосинтезе. Мы знаем теперь, что расщепление углекислоты растениями — гораздо более сложный процесс, чем казалось вначале, и совершается он поэтапно при участии многих химических веществ. Но это ни в какой степени не умаляет основной идеи Тимирязева о роли солнечных лучей в развитии жизни на земле.
Обмен веществ у человека
Размножение, рост, физический труд, умственная работа возможны только в том случае, если живой организм получает достаточное количество пищи. Лишите его питания, и он погибнет, несмотря на все запасы, которые успел накопить при нормальном или избыточном получении пищи. Тело человека или животного изнашивается, материалы, из которых оно состоит, расходуются. Расход этот возмещается пищей. В течение всей жизни клетки организма разрушаются, погибают и заменяются новыми.
Этот непрерывный процесс одновременного разрушения и восстановления прекращается лишь со смертью. Резервы же для восполнения потерь поступают с пищей.
Важность правильного питания для строения органов и тканей
Однако значение питания не исчерпывается построением и восстановлением клеток. Человек живет, думает, творит… Его органы производят определенную работу. Сердце сокращается, кровь разносится по сосудам, грудная клетка расширяется, легкие поглощают воздух, мышцы напрягаются и расслабляются, в печени образуется желчь, в желудке переваривается пища.
Каждая клетка выполняет определенное, одной ей свойственное задание, усваивает необходимое и выбрасывает ненужные отходы. И каждой клетке организма необходимы своевременные, полноценные снабжения питанием. Организм строит из полученных веществ новые клетки, образует тепло и другую энергию, используя которую, способен работать, и созидать.
К строительным веществам относятся в основном белки. Запасы энергии для организма черпаются в основном из углеводов и частично жиров. Жиры идут на постройку новых клеток и тканей (протоплазматические жиры), и для пополнения энергии.
Возобновление энергетических запасов организмом — результат окисления веществ, при непрерывном процессе усваивания жиров и углеводов, и частично — белков. Из аминокислот — продуктов расщепления в ЖКТ белков, которые содержатся в пище, все клетки органов синтезируют белки, свойственные только человеку. Дефицит белка вызывает резкую задержку развития организма детей, способствует снижению сопротивляемости инфекциям и другим болезням, уменьшению работоспособности.
Человек питается растительной и животной пищей. Но если учесть, что мясо — это переработанная животным организмом трава или зерно, то станет ясно, что человек получает почти неизмеримый запас органических веществ из растений. По самым приблизительным подсчетам, все наземные и водные растения земного шара ежегодно усваивают путем фотосинтеза 175 миллиардов тонн углерода. Это значит, что примерно за 300—400 лет они переработали столько же углерода, сколько содержит его земная атмосфера и вода всех земных морей и океанов в чистом виде и химических соединений.
Углеводы, синтезированные зелеными листьями, в разных формах находятся в пище человека и корме животного. Хлеб, сахар, мясо и масло, овощи и фрукты имеют один первоисточник — живительный солнечный луч. После сложных последовательных превращений все эти продукты преобразуются в кости, мышцы, органы, нервную ткань.
Обмен веществ путем дыхания
Но на этом не заканчивается круговорот веществ в живой природе. Часть атомов углерода, содержащихся в тканях нашего тела, в результате целой серии реакций превращается в углекислоту, которая выводится с выдыхаемым воздухом. Постоянно, с первых до последних дней жизни мы вдыхаем кислород воздуха. Он в нашем теле участвует в разнообразных процессах, окисляет частично сложные, и простые углеродные соединения, вступает во взаимодействие с водородом, образующаяся углекислота с водой, выводятся из организма во внешнюю среду.
Дыхание — это взаимосвязанные процессы для усваивания организмом кислорода, образованию и выделению воды, и углекислоты. Физическое внешнее дыхание отличается от внутреннего, дыхания тканей, аналогичного дыханию простейших микроорганизмов. Каждая клетка питается кислородом и выделяет углекислоту. Углекислый газ уходит в атмосферу и снова расщепляется растениями на углерод и кислород. Так идет, непрекращающийся, непрерывный и бесконечный обменный процесс, который не закончится никогда, пока существует жизнь.
Если бы растения не расщепляли углекислоту, огромные ее количества скапливались бы в атмосфере, убивая все живое. То есть, живые организмы, и растения как бы разделили между собой эту взаимосвязь. Животному необходимы вещества и энергия, которые запасает растение, а нужную для его жизнедеятельности энергию растению дает солнце. Растение является посредником в этом обмене. Оно связывает человека с центром энергии Солнечной системы — солнцем.
Все живое способно развиваться, если непрерывно обменивается продуктами внешней среды. Внешняя среда – поставщик необходимых для функционирования живого организма веществ и энергии. Взамен внешняя среда потребляет продукты его жизнедеятельности. Это относится ко всем организмам, сложным и простейшим, животным и растениям, простым и сложным. Ф.Энгельс писал:
«Жизнь,— есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь».
Но воздушный океан, вокруг нашего тела, не соприкасается с нашими внутренними органами и не является для них непосредственным источником питания. Процесс эволюции в течение многих миллионов лет у высших животных и человека образовал собственную внутреннюю среду, в известной мере отгороженную от внешнего мира.
Организмом усваиваются вещества твердые, жидкие, газообразные. Они имеют органическое и неорганическое происхождение. Вода, белки, жиры, углеводы, соли, витамины — ассортимент продуктов, нужных для нормальной жизни живых систем. Отсутствие их, недостаточность, частичная или полная, неправильное (несбалансированное) соотношение могут привести к самым разнообразным расстройствам организма или его гибели.
Что такое обмен веществ
Обмен веществ – это два необходимых неразрывных между собой процесса — ассимиляции — процесса усваивания веществ поставляемых внешней средой и диссимиляции – процесса образования энергии и строительства новых клеток.
Вещества, поступающие в организм, строят его составные части, становятся его белками, жирами, углеводами, его материалами для строительства и своеобразным сырьем для восполнения энергии. Эти процессы проходят при участии многочисленных ферментов.
Ферменты включаются в процесс усвоения клетками кислорода и образования углекислоты, в обработку пищи, в бесконечные превращения органической материи. Нередко отсутствие какого-либо фермента ведет к полной перестройке химических реакций, протекающих в организме, появлению новых, не свойственных ему соединений, а иногда к тяжелому нарушению всей жизнедеятельности.
У здорового человека образовавшиеся в процессе обмена вредные химические соединения быстро распадаются и выводятся из организма. Некоторые ядовитые продукты, всосавшиеся в кровь из кишечника, например, индол, окатол, фенол — плоды деятельности бактерий, перерабатываются печенью в безвредные эфиросерные кислоты или разрушаются.
Организм как бы приспосабливает различные виды обмена к своим потребностям и нуждам: откладывает запасы при избыточном питании, мобилизует и расходует их при недостаточном. Когда температура внешней среды снижается, в действие вступают механизмы, усиливающие выработку и сохранение тепла; под согревающими лучами солнца теплообразование в организме уменьшается, а теплоотдача увеличивается
Регулируется обмен веществ центральной нервной системой, в частности мозгом и его составной частью гипоталмусом. Именно он управляет сложнейшими процессами обмена веществ и энергии.
