Регуляція обміну енергії

В організмі постійно має відбуватися узгодження метаболічних по­треб усього організму з потребами окремих його органів і клітин. Це досягається за допомогою розподілу між ними усмоктуваних пожив­них речовин, а також перерозподілом речовин із власних депо орга­нізму або тих, що утворюються в процесах біосинтезу.

На рівні окремих клітин і суцільних органів можна виявити наяв­ність місцевих механізмів регуляції процесу енергоутворення. Так, під час виконання м'язової роботи початок скорочення м'яза запускає про­цеси ресинтезу застосовуваної АТФ.

Регуляція процесів енергоутворення в організмі загалом здійсню­ється вегетативною нервовою й ендокринною системами з переважан­ням останньої. Основні регулятори – гормони щитоподібної залози – тироксин і ТУ, а також А надниркових залоз, що стимулюють ці проце­си. Причому під впливом цих гормонів перебуває і перерозподіл мета­болітів, що застосовують для утворення енергії. Так, під час фізичного навантаження з печінки, жирових депо в кров надходить глюкоза, жир­ні кислоти, які застосовуються в м'язах.

Особливу роль у регуляції відіграє гіпоталамус, через який реалізуються нервово-рефлекторні (вегетативні нерви) й ендокринні механізми. За допомогою їх забезпечується участь вищих відділів ЦНС у регу­ляції обмінних процесів. Можна виявити навіть умовно-рефлекторне підвищення рівня утворення енергії. Так, у спортсмена перед стартом, у робітника перед виконанням трудового процесу обмін активується. Гіпнотичне навіювання виконання важкої м'язової роботи може зумо­вити підвищення рівня обмінних процесів.

Гормони гіпоталамуса, гіпофіза, підшлункової та інших ендокрин­них залоз впливають як на ріст, розмноження, розвиток організму, так і на співвідношення процесів анаболізму і катаболізму. В організмі ак­тивність цих процесів перебуває в стані динамічної рівноваги, але в окремі моменти реального життя ймовірне й превалювання одного з них. (Докладніше ці процеси розглянуто в курсі біохімії.)

Методи дослідження

Методи оцінювання енергетичного балансу організму ґрунтуються на двох головних принципах: прямому вимірюванні кількості тепла, що виділилося (пряма калориметрія), і непрямому вимірюванні – ви­значенням кількості кисню, що поглинається, і вуглекислого газу, що виділяється (непряма калориметрія).

Найчастіше застосовують способи непрямої калориметрії. При цьо­му спочатку визначають кількість кисню, що поглинається, і вуглекис­лого газу, що виділяється. Знаючи їхні об'єми, можна визначити дихаль­ний коефіцієнт (ДК): відношення виділеного С0₂ до поглиненого 0₂:

ДК =vC0₂:v0₂.

За величиною ДК можна побічно оцінювати (є відповідні таблиці) окисненість продукту, бо залежно від цього виділяється різна кількість тепла. Так, при окиснюванні глюкози виділяється 4 ккал/г тепла, жи­рів – 9,0 ккал/г, білків – 4,0 ккал/г (ці величини характеризують енер­гетичну цінність відповідних поживних речовин). Залежність ДК від продукту, що окиснюється, визначається тим, що при окиснюванні глюкози для утворення кожної молекули С0₂ застосовується така ж кількість молекул 0₂ (ДК = 1,0). У зв'язку з тим, що в структурі жирних кислот на один атом С0₂ припадає менше атомів 0₂, ніж у вуглеводах, під час їхнього окиснювання ДК дорівнює 0,7. При споживанні білко­вої їжі ДК становить 0,8.

Однак, застосовуючи метод непрямої калориметрії, необхідно вра­ховувати, що в реальних умовах життя людини, як правило, окиснюються змішані інгредієнти. Для практичного застосування розроблено спеціальні таблиці, за допомогою яких за кількістю поглиненого за одиницю часу кисню і величиною ДК можна визначити кількість вивільненої енергії, тобто інтенсивність обмінних процесів.