Обмен веществ и энергии
Взаимосвязь обмена веществ и энергии. Обмен веществ и функции. Принципы регуляции обмена веществ.
План лекции
1.Общие понятия о движении энергии в организме. Катаболизм и анаболизм.
2.Характеристика видов энергетического баланса. Принципы оценки.
3.Основной обмен энергии и факторы его определяющие. Должный основной обмен. Методы определения основного обмена.
4.Обмен энергии при деятельном состоянии. Понятие о рабочей прибавке, специфически динамическом действии пищи. Общие суточные энерготраты при разных видах труда.
5.Особенности обмена энергии при физической работе, психоэмоциональной нагрузке.
6.Методы исследования обмена энергии. Прямая биокалориметрия. Непрямая биокалориметрия с неполным и полным газовым анализом.
7.Понятие о дыхательном коэффициенте и его соотношении с калорическим эквивалентом кислорода.
Профессор Берг М.Д.
Организм – полуоткрытая система, которая черпает энергию для своей жизнедеятельности из внешней среды. Источником энергии является пища:
•углеводы. 400-500 г/сутки, 1 г = 4,1 ккал, всего ~ 1600-2000 ккал.
•жиры. 60-80 г/сутки, 1 г = 9,3 ккал, всего ~ 550-700 ккал.
•белки. 80-120 г/сутки, 1 г = 4,1 ккал, всего ~ 400 ккал.
Профессор Берг М.Д.
Энергия химических связей углеводов, жиров и белков освобождается в организме в процессе катаболизма.
Основными источниками энергии являются углеводы и жиры.
Катаболизм – процесс расщепления органических молекул до конечных продуктов – СО2, Н2О и мочевины с выделением энергии.
Профессор Берг М.Д.
Часть энергии превращается в тепло, а большая часть этой энергии идет на образование макроэргических соединений (АТФ, креатин- фосфат, ацетилкоэнзим А).
Запасенная в них энергия используется организмом, превращаясь в другие виды (закон сохранения энергии, закон перехода одних видов энергии в другие):
•тепловая,
•механическая,
•электрическая,
•химическая.
В конечном итоге все виды энергии превращаются в тепловую (вторичное тепло).
Профессор Берг М.Д.
Количество энергии, образующейся в ходе катаболизма глюкозы:
1.Анаэробный гликолиз. 1 моль глюкозы = 2 моля АТФ + 2 моля лактата.
2.Окисление глюкозы:
•аэробный гликолиз (окисление глюкозы до пировиноградной кислоты в цитозоле
клетки):
1 моль глюкозы = 8 моль АТФ
•общий путь катаболизма (ОПК) глюкозы в дыхательной цепи митохондрий:
1 моль глюкозы = 30 моль АТФ. Общее количество – 38 моль АТФ. КПД синтеза АТФ составляет 65%.
Профессор Берг М.Д.
Энергия АТФ используется для :
•синтеза новых макромолекул (химическая работа) – анаболизм,
•механической работы (сокращение мышц) – физическая работа, моторика ЖКТ, движение крови и лимфы,
•электрогенеза (ПП, ПД) – возбудимость, проводимость, автоматия клеток; умственная работа, психоэмоциональное напряжение. теплообразования (первичное и вторичное тепло) – с целью поддержания постоянства температуры тела.
Излишки тепла выводятся во внешнюю среду.
Профессор Берг М.Д.
Анаболизм – синтез специфических для организма макромолекул из мономеров с использованием энергии, образующейся в процессе катаболизма.
Обеспечивает поддержание и обновление структуры тканей, рост, дифференцировку и гипертрофию тканей, синтез белков- ферментов и др.
Профессор Берг М.Д.
Взаимосвязь катаболизма и анаболизма
Б |
Б |
|
|
|
|
|
Катаболизм |
СО2 |
||||||
|
||||||||||||||
Ж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н2О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Ж |
|
|
|
|
|
АТФ |
Мочевина |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Первичное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
У |
|
|
|
|
|
Анаболизм |
тепло |
||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
(полимеры) |
|
||||||||
|
|
|||||||||||||
пищи |
тканей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Вторичное тепло
Профессор Берг М.Д.
Уздорового взрослого человека катаболизм и анаболизм уравновешены, о чем свидетельствует постоянная масса тела.
Удетей процессы анаболизма доминируют над катаболизмом, масса тела растет (положительный баланс).
В старческом возрасте начинает преобладать катаболизм, масса тела снижается (отрицательный баланс).
Измерение массы тела на протяжении длительного времени (месяцы) характеризует вид энергетического баланса у здорового взрослого человека: равновесие, положительный, отрицательный.
Профессор Берг М.Д.