Лекция № 11 Обмен веществ и энергии.
Обмен веществ между организмом и окружающей средой как условие жизни и сохранения гомеостаза.
Энергетический обмен.
Организм как открытая термодинамическая система.
Энергетический баланс организма.
Калорийная ценность различных пищевых веществ.
Прямая и косвенная калориметрия.
Дыхательный коэффициент.
Действительный и надлежащий основной обмен, величина, условия его исследования, методы определения.
Общий обмен.
Энергетические затраты организма при различных видах труда.
Пойкилотермия, гомойотермия.
Изотермия как необходимое условие нормального состояния метаболических процессов.
Суточные колебания температуры тела человека.
Физическая и химическая терморегуляция, теплообразование и теплоотдача, механизмы обеспечения.
Центр терморегуляции.
Регуляция температуры тела при изменениях температуры окружающей среды.
Значение обмена веществ для жизнедеятельности организма, его основные этапы.
Биологическое значение углеводов, жиров, белков, минеральных солей, воды и витаминов, особенности их обменов в человеческом организме.
Положительный и отрицательный азотистый баланс.
Физиологические нормы питания.
Потребности белков, жиров, углеводов в зависимости от функционального состояния организма (беременность, лактация и др.).
В результате обмена веществ непрерывно образуются, обновляются и разрушаются клеточные структуры, синтезируются и разрушаются различные химические соединения.. При этом происходит превращение энергии, переход потенциальной энергии химических соединений, освобождаемой при их расщеплении, в кинетическую, в основном тепловую и механическую, частично в электрическую энергию.
Для возмещения энергозатрат организма, сохранения массы тела и удовлетворения потребностей роста необходимо поступление из внешней среды белков, липидов, углеводов, витаминов, минеральных солей и воды. Их количество, свойства и соотношение должны соответствовать состоянию организма и условиям его существования. Это достигается путем питания. Необходимо также, чтобы организм очищался от конечных продуктов распада, которые образуются при расщеплении различных веществ. Это достигается работой органов выделения.
В процессе обмена веществ энергия сложных органических соединений превращается в тепловую, механическую и электрическую. Человек получает энергию из окружающей среды в виде потенциалов.
Получение энергии без участия кислорода, называется – анаэробным обменом.
А получение энергии с участием кислорода, называется – аэробным обменом или биологическим. Биологическое окисление в сущности представляет собой сгорание веществ при низкой температуре. Часть энергии, которая освобождается при окислении запасается в виде АТФ ( в митохондриях).
Количество энергии выделяемое при окислении какого либо соединения определяется в калориметрической бомбе. Калориметрическая бомба – это закрытая камера, помещённая в воду.
При окислении
1г углеводов выделяется – 4,1кКал;
1г жиров- 9,3кКал.
Открытой системой называется система, которая обменивается с окружающей средой и энергией, и веществом. Живой организм является открытой термодинамической системой.
Энергетический обмен присущ каждому живому организму. В вашем теле идет постоянный и непрерывный обмен веществ и энергии. При этом богатые питательными веществами продукты усваиваются и химически преобразуются, а конечные продукты их утилизации (низкоэнергетические) выделяются из организма. Высвобождающаяся энергия используется для поддержания жизнедеятельности клеток организма и для обеспечения его работы (сокращение мышц, работа сердца, функционирование внутренних органов).
Единицей измерения процесса энергетического обмена является калория. Одна калория равняется такому количеству энергии, которое необходимо для нагревания на 1 °С одного миллилитра воды. Это очень маленькая величина. Поэтому энергобаланс организма измеряют в «больших» калориях - килокалориях (1 килокалория равна 1000 калорий и обозначается ккал). В единицах Международной системы СИ для определения количества тепловой энергии используется джоуль (Дж). 1 кал =4,19 Дж, 1 ккал -4,19 кДж.