Лекция 12 Обмен веществ и энергии
Обмен веществ и энергией – это совокупность физических, химических и физиологических процессов, превращения веществ и энергии в живых организмах, а также обмен веществ и энергией между организмом и окружающей средой. Все происходящие в организме преобразования веществ и энергии объединены общим названием метаболизм. С точки зрения термодинамики живые организмы относятся к открытым системам, так как главное условие их существования непрерывный обмен веществ и энергии.
Метаболизм можно разделить на два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса – анаболизм (ассимиляция) и катаболизм (диссимиляция). Анаболизм – это совокупность процессов биосинтеза органических веществ, обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур, а также накопление энергии. Анаболизм заключается в химической модификации и перестройке поступающих в пищей молекул в другие более сложные биологические молекулы. Катаболизм – это совокупность процессов расщепления сложных молекул до более простых веществ, с использованием части из них в качестве субстратов для биосинтеза и расщепления другой части до конечных продуктов метаболизма с образованием энергии (конечные продукты: вода, мочевина, углекислый, угарный газ и другие вещества, содержащие азот). Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия. Преобладание анаболических процессов над катаболическими приводит к росту, накоплению массы ткани (характерно для детей), а преобладание катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур (характерно для старческого возраста).
Определение уровня катаболизма, основной обмен.
Почти половина всей энергии, получаемой в результате катаболизма теряется в виде тепла в процессе образования молекул АТФ. Если человек не совершает работу, то практически вся генерируемая им энергия теряется в виде тепла, следовательно величина теплопродукции является точным выражением величины обмена в организме человека. Для определения количества затрачиваемой организмом энергии применяют прямую и непрямую калориметрию. Прямая заключается в непосредственном измерении тепла, выделяемого организмом. Для этого помещают человека в специальную камеру, где по трубам протекает вода. Непрямая калориметрия основана на том, что источником энергии в организме являются окислительные процессы, при которых потребляется кислород и выделяется углекислый газ, поэтому энергетический обмен можно оценивать, исследуя газообмен. Для косвенного определения интенсивности обмена могут быть использованы некоторые физиологические параметры, связанные с потреблением кислорода: частота дыханий, частота сердечных сокращений и минутный объем кровотока.
Основной обмен
Условная стандартная величина, которая была введена для сравнения энергетических затрат у человека. Это минимальные для бодрствующего организма затраты энергии, определенные в строго контролируемых стандартных условиях:
При комфортной температуре (18-20 градусов);
В положении лежа, но обследуемый не должен спать;
В состоянии эмоционального покоя, так как стресс усиливает метаболизм;
Натощак (12-16 часов после последнего приема пищи).
Основной обмен зависит от пола, возраста, роста и массы. Величина основного обмена в среднем составляет 1 ккал в 1 час на 1 кг массы тела. У мужчин в сутки основной обмен приблизительно равен 1700 ккал. А у женщин на 10% меньше, у детей основной обмен больше и с увеличением возраста постепенно снижается.