Выделяют три уровня регуляции обмена веществ: регуляцию на уровне клетки и взаимосвязанные нервную и гуморальную регуляции. Обменные процессы в клетке осуществляются благодаря работе ферментов. Активность ферментов регулируется как внутриклеточными регуляторными механизмами, так и с помощью регуляторных воздействий организма.

Активность ферментов на внутриклеточном уровне часто регулируется по механизму отрицательной обратной связи, когда продукт реакции фермента может замедлять катализируемую ферментом реакцию. Это не позволяет нарабатывать слишком большие количества какого-либо вещества. Помимо этого, существуют и активаторы ферментативной активности – вещества, способствующие ускорению работы фермента.

Организм может воздействовать на активность ферментов клеток гуморальным путем. Гормоны могут замедлять или ускорять ход биохимических процессов внутри клетки. Кроме того, гормоны могут влиять на возможность прохождения в клетку субстратов, необходимых для осуществления биохимических реакций. Например, гормон поджелудочной железы инсулин повышает проницаемость мембран клеток печени для глюкозы, в результате чего клетки печени начинают интенсивно усваивать глюкозу крови.

Центральную роль в регуляции обмена веществ и энергии на уровне организма играет гипоталамус. В нем локализованы ядра и центры регуляции голода и насыщения, осморегуляции и энергообмена. Через гипоталамус осуществляется и влияние коры больших полушарий на обмен веществ.

Воздействие гипоталамуса на обмен белков осуществляется через систему гипоталамус – гипофиз – щитовидная железа. Повышенная продукция тиреотропного гормона передней доли гипофиза приводит к увеличению синтеза тироксина и трийодтиронина щитовидной железы, регулирующих белковый обмен. На обмен белков прямое влияние оказывает соматотропный гормон гипофиза. Влияние гипоталамуса на обмен липидов опосредовано изменением гормональной функции гипофиза, щитовидной и половых желез. Недостаточность гормональной функции желез ведет к ожирению. Более сложные формы нарушений жирового обмена наблюдаются при изменении функции поджелудочной железы. В этом случае они оказываются связанными с нарушениями углеводного обмена. На углеводный обмен гипоталамус влияет через симпатическую нервную систему, влияние которой усиливает функции мозгового слоя надпочечников, вырабатывающих адреналин. Адреналин стимулирует мобилизацию гликогена печени. Главными регуляторными гуморальными факторами углеводного обмена являются гормоны коры надпочечников глюкокортикоиды, и поджелудочной железы – инсулин и глюкагон. Глюкокортикоиды усиливают образование углеводов в печени из неуглеводных веществ. Глюкагон усиливает расщепление гликогена в печени, в результате чего концентрация глюкозы в крови возрастает. Инсулин, напротив, является единственным гормоном, снижающим концентрацию глюкозы в крови.

Энергетический обмен регулируется нервной и эндокринной системами. Уровень энергетического обмена может изменяться условно-рефлекторно. Так, у спортсменов повышается расход энергии в предстартовом состоянии. Существенное влияние на энергетический обмен оказывают гормоны щитовидной железы. Усиление функции этой железы вызывает усиление реакций энергетического обмена.

Контрольные вопросы

1. Что такое основной обмен? Из чего он складывается?

2. Перечислите этапы обмена веществ и энергии.

3. Дайте характеристику белкового обмена (азотистый баланс).

4. Обмен жиров и его регуляция.

5. Обмен углеводов (гликогенез, гликолиз, гликогенолиз) и его регуяция.

6. Обмен воды, минеральных веществ. Витамины.

7. Какова роль поджелудочной железы в пищеварении и регуляции обмена веществ?

8. Какую роль играет печень в пищеварении и обмене веществ?

9. Как в организме осуществляется запасание энергии?