Обмен энергии [Энергетический, Катаболизм, Диссимиляция]

Загрузка...
Основная статья: Обмен веществ

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.

Расход энергии организмом

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

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.

Калориметрия

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

Загрузка...

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.

Категории:
На этой странице материал по темам:
  • почему диссимиляция называется энергетическим обменом

  • почему катаболизм называют энергетическим обменом

Вопросы к этой статье:
  • Как вы представляете себе обмен энергии в организме?

  • На что расходуется энергия, образованная в организме?

Материал с сайта http://Wiki-Med.com