Обмен энергии [Энергетический, Катаболизм, Диссимиляция]
В результате обмена веществ, то есть в результате окисления белков, жиров, углеводов и их расщепления образуется энергия. Эта энергия расходуется на непрерывное поддержание всех физиологических процессов, протекающих в организме. В частности, она обеспечивает деятельность сердца, легких, печени, почек, желудка и кишечника, мышц и других тканей и органов и нормальное протекание процессов роста и развития у молодых людей.
Две трети энергии, образуемой в результате расщепления питательных веществ, расходуется для нормального протекания жизненных процессов в тканях и органах и осуществления их деятельности, только третья часть ее расходуется на поддержание постоянства температуры тела.
Энергия, расходуемая организмом человека за одни сутки, слагается из трех частей.
Основной обмен
Энергия, расходуемая на обеспечение основного обмена. Основной обмен — это то минимальное количество энергии, которое расходуется для поддержания дыхания, нормальной деятельности сердца, печени и других жизненно важных органов в условиях полного покоя организма с расслабленной мускулатурой, натощак и при оптимальных температурных условиях. Для человека с массой тела 70 кг величина энергии, расходуемой за сутки для обеспечения основного обмена веществ, составляет 1680 ккал.
У животных трудно установить точную величину основного обмена, так как у них нельзя добиться абсолютного покоя и почти невозможно получить состояние натощак, так как пища у них очень долго находится в кишечнике. В опытах по изучению минимального обмена животных заставляют голодать 3-4 суток, но это тяжело ими переносится, вызывает беспокойство и много лишних движений. Однако в результате многочисленных опытов были приблизительно установлены минимальные потребности животного в энергии. На основании этих данных были определены величины так называемого поддерживающего корма.
Лошадь весом в 500 кг расходует минимально 12000 кал в сутки (по 1 кал на кг веса в час). Это количество калорий может дать 3 кг овса, 2,7 кг сена, 0,75 кг соломы.
Минимальный обмен у быка такого же веса определен в 10500 кал. Поддерживающий корм может состоять у него из 7 кг лугового сена.
Пищеварение
Энергия, расходуемая на пищеварение. Для усвоения принятой пищи необходима активизация деятельности желудка, кишок, печени, поджелудочной железы и других органов, при этом они расходуют энергию.
Ежедневная работа
Энергия, расходуемая человеком для выполнения ежедневной работы. Величина этой энергии зависит от профессии, степени подвижности человека. Люди умственного труда потребляют энергию в меньшем количестве. Гораздо больший расход энергии у людей, которые занимаются физическим трудом, у спортсменов. У здорового взрослого человека величина энергии, образуемой за счет суточного пищевого рациона, должна соответствовать величине расходуемой им энергии. Если величина энергии, образуемой в организме, оказывается больше, чем ее расход, то развивается ожирение. Но если величина энергии, образуемой за счет принятой пищи, наоборот, будет меньше величины расходуемой энергии, происходит распад запасов жира в организме человека с образованием энергии. При продолжении этого процесса в течение нескольких дней, недель человек худеет.
У молодых людей величина энергии, образуемой за счет принятой пищи, должна быть выше, чем величина расходуемой энергии, так как для роста и развития молодого организма также требуется определенное количество энергии. Для определения расходуемой энергии существует несколько методов. При этом чаще всего применяются колориметры.
Уровень обмена энергии зависит от условий существования и от состояния животного:
- газообмен повышается при работе, например, у лошади поглощение кислорода в минуту повышается с 1-2 л при покое до 6 — 8 л при беге;
- газообмен повышается при понижении внешней температуры; но происходит рефлекторно в результате раздражения кожи и верхних дыхательных путей холодным воздухом;
- у молодых животных газообмен выше, чем у взрослых, в связи обширными синтетическими процессами в растущем организме;
- у мужских особей обмен выше, чем у женских; это связано с влиянием мужских половых гормонов на газообмен;
- мелкие животные имеют более высокий обмен по сравнению с крупными (на единицу веса), так как у них больше относительная поверхность тела и, следовательно, больше отдача тепла.
После приема пищи наступает повышение газообмена на несколько часов. Такое влияние приема пищи на обмен веществ называют специфико-динамическим действием пищи. Наиболее сильным специфико-динамическим действием обладают белки. Специфико-динамическое действие пищи связано с тем, что некоторые продукты распада пищи стимулируют обмен. В осуществлении специфико-динамического действия пищи имеет значение нервная система. Доказано, что при мнимом кормлении обмен веществ повышается так же, как и после нормальной еды, но в несколько меньшей степени. Специфико-динамическое Действие пищи зависит и от состояния желез внутренней секреции. Например, при ожирении, связанном с недостатком гормона гипофиза, белок пищи не оказывает почти никакого специфико-динамического действия.
Как мы уже знаем, при всех превращениях веществ в организме происходит освобождение энергии, при этом химическая энергия пищевых веществ превращается в другие виды энергии (механическую, электрическую, тепловую). Однако в конечном итоге все виды энергии в организме превращаются в тепловую энергию. Если учесть все тепло, выделяемое организмом, то мы сможем установить весь расход энергии в организме.
Однако прямое определение всего выделяемого тепла хотя и возможно, но очень сложно, поэтому обычно расход энергии у животного устанавливают косвенно, по расходу кислорода и образованию углекислоты в процессе обмена веществ. Это возможно потому, что расход 1 л кислорода или образование 1 л углекислоты точно соответствует образованию определенного количества тепла. Это количество тепла называют калорическим коэффициентом кислорода или углекислого газа.
Прямая калориметрия
Для учета поглощаемого организмом кислорода и выделяемой им углекислоты существует несколько методов. Лучший из них — камерный метод прямой калориметрии. Животное (или человека) помещают в герметически закрывающуюся камеру с отверстиями для ввода и вывода воздуха, определенный объем которого постоянно циркулирует через камеру (рис. 83). Поглотители, поставленные на пути воздушного потока, поглощают углекислоту и воду, выделяемые животным. Животное непрерывно потребляет кислород из воздуха камеры, при этом давление в камере понижается, и вместо использованного кислорода в камеру из особого резервуара автоматически насасывается кислород. Таким путем обеспечивается точный учет газов, выделяемых животным и поглощаемых им. До опыта и после опыта животное взвешивают.
Непрямая калориметрия
Так как камеры для проведения прямой калориметрии дороги и громоздки используют методы непрямой калориметрии, в которых теплообразование в организме вычисляют по газообмену. Для определения газообмена за небольшие промежутки времени можно пользоваться маской с трубками для входа и выхода воздуха, которую надевают животному на голову. Выдыхаемый воздух при этом собирают в резиновые мешки, определяют его количество и содержание в нем углекислого газа и кислорода. По разнице в содержании этих газов в выдохнутом и атмосферном воздухе можно судить о количестве использованного кислорода и образованной углекислоты за определенный отрезок времени. Материал с сайта http://wiki-med.com
Дыхательный коэффициент
При изучении газообмена прежде всего устанавливают отношение объема выделенной углекислоты к объему поглощенного кислорода — CO2/O2, называемое респираторным или дыхательным коэффициентом. Это соотношение позволяет узнать, какое именно вещество сгорает в организме в данный момент. Например, при распаде углеводов до воды и углекислот газа потребляется столько же молекул кислорода, сколько образуется молекул углекислоты.
Следовательно, дыхательный коэффициент в этом случае будет равен единице. Это происходит потому, что в углеводах хватает внутримолекулярного кислорода на окисление водорода, а атмосферный кислород используется только для окисления углерода. В белках же и жирах внутримолекулярного кислорода мало, поэтому при их сгорании атмосферный кислород необходим не только для окисления углерода, но и для окисления большого количества водорода. В результате этого дыхательный коэффициент снижается для белков до 0,8 и до 0,7-0,6 для жиров. Дыхательный коэффициент может быть и больше единицы. Это бывает при переходе углеводов и жиры (например, при откорме животного), когда освобождается много внутримолекулярного кислорода и тем самым уменьшается потребление кислорода из воздуха.
При смешанной пище дыхательный коэффициент колеблется от 0,75 до 1, в зависимости от характера питания. Дыхательный коэффициент, следовательно, позволяет судить о том, какие вещества распадаются в организме. А это важно потому, что калорический коэффициент кислорода (и углекислого газа) меняется в зависимого от того, на окисление каких веществ он идет. В зависимости от дыхательного коэффициента на каждый литр поглощенного кислорода образуется от 1,0 до 5,0 кал. Теперь, зная количество поглощенного кислорода (или выделенной углекислоты) и дыхательный коэффициент, нетрудно вычислить количество образовавшегося в организме тепла. Если, например, за какой-нибудь промежуток времени животное поглотило 100 л кислорода, а дыхательный коэффициент был равен 0,9, то, помножив 100 л на 4,924 (калорический коэффициент кислорода при данном дыхательном коэффициенте), узнаем, что в организме образовалось за это время 49,24 кал тепла.
на какие процессы расходуется энергия полученая в результате метаболизма
обмен веществ это
почему+катаболизм+называют+энергетическим+обменом+
значение голосеменных
как стабилизировать диссимиляцию
Как вы представляете себе обмен энергии в организме?
На что расходуется энергия, образованная в организме?