Классическая механика – фундамент естественнонаучной теории

       Но теперь появилась новая опасность – химическое загрязнение продуктов питания. Появилось и новое понятие – экологически чистые продукты.

Мы знаем, что азот – составная часть жизненно важных для растений, а также для животных организмов соединений, например белков.

В растения азот поступает  из почвы, а затем через продовольственные  и кормовые культуры попадает в организмы животных и человека. Ныне сельскохозяйственные культуры чуть ли не полностью получают минеральный азот из химических удобрений, так как навоза и других органических удобрений уже не хватает для обедненных азотом почв. Однако в отличие от органических удобрений в химических удобрениях не происходит свободного выделения в природных условиях питательных веществ.

     Значит, не получается и “гармонического” питания сельскохозяйственных культур, удовлетворяющего требования их роста. В результате происходит избыточное азотное питание растений и вследствие этого накопление в нем нитратов.

      Излишек азотных удобрений ведет  к снижению качества растительной продукции, ухудшению ее вкусовых свойств, снижению выносливости растений к болезням и вредителям, что, в свою очередь, вынуждает земледельца увеличивать применение ядохимикатов. Они также накапливаются в растениях. Повышенное содержание нитратов приводит к образованию нитратов, вредных для здоровья человека. Употребление такой продукции может вызвать у человека серьезные отравления, и даже смерть.

    Особенно резко проявляется отрицательное действие удобрений и ядохимикатов при выращивании овощей в закрытом грунте. Это происходит потому, что в теплицах вредные вещества не могут беспрепятственно испаряться и уноситься потоками воздуха. После испарения они оседают на растения.

    Растения способны накапливать в себе практически все вредные вещества. Вот почему особенно опасна сельскохозяйственная продукция, выращиваемая вблизи промышленных предприятий и крупных автодорог.

      Охрана природы - задача нашего  века,  проблема,  ставшая  социальной.

Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но  до  сих пор  многие  из  нас  считают  их  неприятным,   но  неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справится  со  всеми  выявившимися затруднениями.

      Однако  воздействие человека на  окружающую  среду  приняло  угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся  целенаправленные и продуманные действия.  Ответственная и действенная политика по  отношению  к окружающей  среде  будет  возможна  лишь  в  том  случае,  если  мы  накопим надёжные данные о  современном  состоянии  среды,   обоснованные  знания   о взаимодействии  важных  экологических факторов,   если  разработаем   новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Арустамова Э.А.. "Природопользование", М.: «Дашков и  К», 2000.

2. Ситаров В.А., Пустовойтов В. "Социальная экология", М.: «Академия», 2000.

3. Хотунцев Ю.Л. "Экология и экологическая безопасность", М.:, «Академия»,

    2002.

       Понятие о метаболизме, превращение белков, жиров и углеводов

 

    Жизненные процессы организма связаны с постоянным поглощением веществ из окружающей среды и выделением продуктов распада в эту среду. Всю совокупность этих реакций объединяют общим понятием метаболизм или обмен веществ. Метаболизм представляет собой высоко координированную и целенаправленную клеточную активность, обеспечиваемую участием множества взаимосвязанных ферментных систем и означает превращение веществ внутри клеток с момента их поступления до образования конечных продуктов. Обмен веществ выполняет 4 специфические функции:

    Обеспечение органов и систем химической энергией, вырабатываемой в процессе расщепления богатых энергией пищевых веществ.

    Превращение молекул пищевых продуктов в строительные блоки, которые используются клеткой для построения макромолекул

     Образование из этих строительных блоков молекул белков, нуклеиновых кислот, липидов, углеводов и других компонентов

     Синтез и разрушение тех биомолекул, которые необходимы для выполнения определенных специфических функций клетки

      Метаболизм слагается из протекания сотен различных ферментативных реакций, однако центральные метаболические пути у всех живых существ имеют единую природу.

     Живые организмы активно участвуют в круговороте углерода и кислорода. Все они подразделяются на две большие группы в зависимости от того, в какой химической форме они способны усваивать поступающий из окружающей среды углерод. Клетки листьев зеленых растений (фотосинтезирующие клетки) используют в качестве единого источника углерод атмосферы в виде углекислого газа, из которого они строят все свои углеродсодержащие биомолекулы. Клетки высших животных не обладают способностью усваивать атмосферный углекислый газ и получают углерод в виде сложных органических соединений, расщепляя их для получения необходимой энергии ( например до глюкозы). Таким образом, в биосфере одни организмы потребляют углекислый газ и выделяют при этом в атмосферу кислород, а другие потребляют кислород, возвращая углекислый газ в атмосферу. Всем живым организмам, помимо источников углерода кислорода и энергии, необходим еще источник азота. Почти все высшие животные должны получать необходимый им азот в виде аминокислот, причем из 20 АК – 10 являются незаменимыми, так как организм не способен их синтезировать. Растения могут использовать в качестве источника азота аммиак или растворимые нитраты.

   Таким путем совершается непрерывный круговорот углерода, кислорода и азота между животным и растительным миром. Источником энергии для этого процесса служит солнечный свет.

    Метаболизм включает процессы распада веществ (катаболизм) и процессы синтеза (анаболизм)

     Катаболизм – это фаза, в которой происходит расщепление сложных органических молекул до более простых конечных продуктов. Углеводы, жиры и белки, поступившие извне с пищей или присутствующие в самой клетке в качестве запасных веществ, распадаются в серии последовательных реакций до таких соединений как молочная кислота, углекислый газ и аммиак. Катаболические процессы сопровождаются выделением свободной энергии, заключенной в сложной структуре органических молекул, например, АТФ, НАДФН.

    Анаболизм – это фаза обмена веществ, в которой из малых молекул предшественников или строительных блоков, синтезируются белки, нуклеиновые кислоты, жиры, углеводы и другие компоненты клеток. Так как биосинтез приводит к увеличению и усложнению молекул и структур, то он требует затраты свободной энергии. Источником этой энергии служат распад АТФ до АДФ и неорганического фосфора и богатые энергией водородные связи.

     Катаболические и анаболические процессы протекают в клетках одновременно, однако их скорости регулируются независимо. Ферментативное расщепление главных питательных веществ, которые служат клетке источником энергии (углеводы, жиры и белки) совершается постепенно через ряд последовательных реакций.

   В аэробном катаболизме (с участием кислорода) :

  На первой стадии полисахариды (углеводы) распадаются до гексоз и пентоз, жиры до жирных кислот, глицерина , белки – до аминокислот.

  На второй стадии распада веществ все эти продукты превращаются в еще более простые соединения. Так, гексозы, пентозы и глицерин расщепляются до одного и того же промежуточного продукта ацетил коэнзима А. Аналогичные превращения претерпевают жирные кислоты и аминокислоты. Их расщепление также завершается образованием ацетилкоэнзима А. Таким образом, ацетилкоэнзим А представляет собой общий конечный продукт второй стадии катаболизма.

   На третьей стадии ацетильная группа ацетил КоА вступает в цикл Кребса (цикл лимонной кислоты) – общий конечный путь, на котором почти все виды клеточного топлива окисляются до углекислого газа, воды и аммиака.

Анаболические пути (синтез веществ) расходятся, и образуется много  разнообразных молекул. Биосинтез  начинается с малых молекул предшественников и протекает также в три  стадии.

Катаболический и соответствующий  ему, но противоположный по направлению, анаболический путь различаются по промежуточным продуктам реакций. Однако их связывает общая стадия, которая включает в себя цикл лимонной кислоты. На этой стадии завершается не только распад молекул (катаболизм), но происходит и процесс анаболизма, заключающийся в поставке молекул предшественников для биосинтеза молекул аминокислот, жирных кислот и углеводов. У взрослого здорового организма процессы распада и синтеза соответствуют друг другу и таким образом устанавливается динамическое равновесие. В растущем организме преобладают процессы биосинтеза над распадом.

Таким образом, почти  все метаболические реакции в  конечном счете связаны между  собой. Регуляция метаболизма осуществляется на 3 уровнях:

Первый из них, наиболее быстро реагирующий на любое изменение связан с действием ферментов, обладающих не только каталитической, но и регуляторной активностью. Они как бы дирижеры, задающие темп метаболическим процессам.

Второй уровень регуляции метаболизма осуществляется под действием гормонов, вырабатываемых различными эндокринными железами и выделяемыми непосредственно в кровь. Гормоны переносятся кровью к другим органам и тканям, где стимулируют или тормозят определенные виды обмена веществ.

Третий уровень регуляции метаболизма связан с изменением процессов биосинтеза фермента вследствие увеличения или уменьшения того или иного субстрата в клетке. Так, если в организме избыток углеводов, то в печени синтезируются ферменты , катализирующие распад углеводов. Если же увеличивается количество белков, то в печени заметно повысится содержание ферментов, необходимых для расщепления АК.

Пути превращения белков, жиров и углеводов взаимосвязаны. Существует тесная энергетическая связь  между ними, когда энергетические потребности организма обеспечиваются окислением какого-либо класса органических веществ, при недостаточном поступлении других. Так белки и аминокислоты используются для синтеза ряда соединений (пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, биогенных аминов). Аминокислоты, образующиеся в процессе обмена ацетоацетил КоА участвуют в синтезе жирных кислот. Глюкоза может также синтезироваться из аминокислот. Ацетил КоА, образующийся в процессе обмена углеводов, жиров, белков и ряда аминокислот служит пусковым субстратом в цикле Кребса.

Таким образом, преобладание распада ряда одних питательных веществ и биосинтеза других прежде всего определяется физиологическим состоянием и потребностями организма в энергии и метаболитах. Этими факторами в значительной степени может быть объяснено существование постоянного динамического состояния химических составных компонентов организма как единого целого. В организме человека как и в живой природе вообще не существует самостоятельного обмена белков, жиров , углеводов и нуклеиновых кислот. Все они объединены в единый процесс метаболизма, допускающий взаимопревращения между отдельными классами органических веществ.

Живой организм и условия  его существования находятся  в постоянной зависимости от условий  окружающей среды. Обмен веществ  в организме человека протекает  не хаотично, а “тонко” настроен. Все превращения органических веществ, процессы анаболизма и катаболизма тесно связаны друг с другом. Синтез и распад взаимосвязаны, координированы и регулируются нейрогуморальными механизмами, придающими химическим процессам нужное направление. Интенсивность, направление любой реакции определяется ферментами, которые оказывают прямое влияние на обмен липидов, углеводов, нуклеиновых кислот. Синтез любого фермента-белка – требует участия ДНК и почти всех 3-х типов рибонуклеиновых кислот (транспортной, матричной и рибосомной РНК) Если к этому добавить влияние гормонов и различных продуктов распада (биогенных аминов), то видна согласованность и коодинированность огромного разнообразия химических процессов, совершающихся в организме, что определяется физиологическим состоянием и потребностями организма.

Проблема регуляции  обмена веществ занимает особое место  среди других проблем патологии, так как всякая патология и  есть нарушение регуляторных процессов. Характерной особенностью регуляторных механизмов в живой природе является автоматизм. Саморегуляция биохимических процессов обмена веществ – одно из неотъемлемых свойств живой материи. Болезнь – это такое состояние при котором те или иные системы саморегуляции обычно выведены за пределы их физиологической адаптации. Механизмы саморегуляции обмена веществ живого организма развертываются на различных уровнях: молекулярном, клеточном, органном и целостного организма.

 Известно, что в  основе всех процессов обмена  лежат те или иные химические  реакции. Поэтому истоки регуляторных механизмов следует искать, начиная с факторов, регулирующих скорости отдельных химических реакций. На молекулярном уровне различают следующие элементы регуляции: концентрация исходных и конечных продуктов. Химические процессы, протекающие в живых организмах, обычно могут поддерживаться в стационарном состоянии только при наличии внешних источников энергии.

В химических реакциях обмена веществ обязательно принимают  участие биологические катализаторы – ферменты, которым принадлежит решающая роль в определении скорости реакции. Скорость протекания ферментативных реакций зависит от:

1) Агентов, регулирующих  рН, температуру, ионную силу, окислительно-восстановительный  потенциал. 

2) Соединений, специфически  взаимодействующих с активным центром фермента (субстраты, коферменты).