Обмен веществ и энергии (3)
План
Превращение энергии (Е) в организме.
Энергетический баланс организма.
Теплообмен.
Регуляция температуры тела.
1. Превращение энергии в организме.
Для жизнедеятельности организма необходима энергия (Е). Энергия образуется в результате обмена веществ. Обмен веществ и энергии тесно связаны. Превращение энергии в живом организме подчинено законам термодинамики:
1. Закон сохранения энергии – энергия не исчезает и не возникает, а только переходит из одной формы в другую.
2. Энергия самопроизвольно может переходить только с более высоко уровня на более низкий. Способность совершать работу при этом уменьшается.
Химическая Е → тепловая Е → механическая Е
Особенности энергии в живом организме:
1. Химическая Е может осуществлять механическую работу без перехода в тепловую.
2. Освобождение Е происходит поэтапно, небольшими порциями, что предохраняет организм от «энергетического взрыва» и обеспечивает более полную утилизацию Е.
3. Биологическое аккумулирование Е в организме, путем превращения ее в Е других веществ (макроэргов).
АТФ — основной источник Е для организма, запасы постоянно обновляются (митохондрии).
АТФ + Н2О → АДФ + Р неорг. + Н + Е (42 ккал)
АДФ + креатин фосфат → АТФ + креатин
Креатин + Р неорг. → креатинфосфат
(метаболическая мельница)
Резервные источники Е - гликоген печени и мышц, кетоновые тела, триацилглицериды жировой ткани, мобилизуемые белки печени и мышц.
В ходе трансформации химической энергии АТФ совершается работа: механическая — при сокращении мышц, электрическая - при передаче нервного импульса, осмотическая — при трансмембранном переносе вещества; часть Е переходит в потенциальную Е химического синтеза.
Из схемы следует, что потенциальная Е корма равна потерям тепла + выполненная работа, плюс Е отложений (продуктивность). В конечном итоге Е работы также превращается в тепловую и выделяется в виде вторичного тепла.
Так, мышцы, сокращаясь, производят механическую работу, но выделенное при этом тепло отдается в окружающую среду (отсюда «согревание» при мышечной работе). Механическая Е, приданная крови сокращениями сердца, тратится на преодоление трения; при этом кинетическая Е движения переходит в тепловую и также отдается в среду.
На этом принципе определения теплопродукции основаны методы определения затрат Е животными с целью научного обоснования калорийности их питания. 1 калория = 20,08 кДж.
У продуктивных животных часть обменной энергии корма идет на поддержание и теплопродукцию, остальная же часть дает величину чистой энергии, которая используется для образования разных видов продукции
На образование АТФ затрачивается Е питательных веществ: 1 молекулы АТФ из углеводов - 74 кДж; из жиров – 75-84 кДж; из аминокислот – 92 кДж. Поэтому превращение Е питательных веществ в метаболически используемую Е АТФ более эффективно при скармливании углеводов.
Освобождение и аккумуляция Е в клетках происходит в процессе промежуточного обмена, в цикле трикарбоновых кислот, в результате образуется Н2О, СО2, 3Н2.
