Этапы обмена веществ. 1. Поступление в организм питательных веществ и О2; расщепление полимеров до ди-и мономеров

1. Поступление в организм питательных веществ и О₂; расщепление полимеров до ди-и мономеров.

2. а). Транспорт продуктов гидролиза кровью и лимфой к клеткам; неполный распад мономеров до промежуточных продуктов (лактата, пирувата, ацетона и др.) с выделением первичной теплоты и аккумуляцией энергии в виде АТФ, АДФ, КрФ (креатинфосфата);

б). Распад промежуточных веществ с образованием конечных продуктов обмена (СО₂, Н₂О, мочевина, мочевая кислота, NH₃, NH₄ и другие) и завершение полного высвобождения энергии.

в). Синтез специфических для организма белков, липидов, углеводов, гормонов, витаминов с использованием энергии, запасенной КрФ, АТФ, АДФ, которая расходуется на различные виды работы и на образование теплоты.

3. Выделение из организма продуктов обмена с мочой, калом, потом, слюной, выдыхаемым воздухом.

Основной обмен

У человека 20-25 лет чаще наблюдается энергетическое равновесие, т.е. он получает с пищей столько энергии, сколько тратит. Всю энергию, образующуюся в результате химических превращений питательных веществ, можно принять за тепловую. Полное количество тепла, отдаваемое организмом окружающей среде, называется энерготратами. Количество энергии выражают в ккал (1 ккал = 4.2 кДж). Для сравнения энергетических затрат у людей введено понятие: основной обмен (ОО).

1. Минимальный уровень обмена в условиях покоя (лёжа), натощак, при температуре комформа (18-20ºС) называется основным обменом. ОО поддерживает минимальный, необходимый для жизни клеток уровень окислительных процессов и работы сердца, дыхательных мышц и др. органов. Величина ОО для организма массой 70 кг = 1700-1800 ккал/сутки. У женщин ОО на 7-10% ниже, чем у мужчин; у детей больше, чем у молодых людей, у людей мышечного типа ОО больше, чем у тучных.

2. После приёма пищи обмен веществ увеличивается – это специфическое динамическое действие пищи (СДДП). Оно начинается через час после приёма пищи и достигает максимума через 3 часа. Белковая пища повышает обмен на 30-40%, углеводная – на 10-15%, липидная – на 5-7%.

3. Затраты энергии на выполнение работы называются рабочей прибавкой (РП).

В сумме затраты энергии на ОО, прием пищи и выполнение работы называются валовым обменом (ВО):

ОО + СДДП + РП = ВО (валовый обмен)

Степень физических затрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности (ФА): К_ФА = ВО/ОО

Нарушения основного обмена

Тироксин является одним из основных регуляторов проницаемости митохондрий и оказывает влияние на процессы окисления и фосфорилирования. При повышении ОО на 20% и более наблюдается гиперфункция (тиреотоксикоз), а при снижении ОО – гипофункция щитовидной железы.

Соматотропин повышает теплообразование.

Адреналин стимулирует ОО, особенно в условиях холода.

Инсулин ослабляет мышечную дрожь и теплопродукцию, подавляя ОО.

Половые гормоны тестостерон и прогестерон активируют свободное окисление и способствуют освобождению энергии.

ОО повышается при усилении сердечной деятельности и дыхания.

Определение энерготрат

Для определения энерготрат организма измеряют количество теплоты, отдаваемой им в окружающую среду методами прямой и непрямой калориметрии.

Прямая калориметрия – способ определения энерготрат непосредственно по количеству выделяемого тепла с помощью калориметра Пашутина (1893 г.).

Непрямая калориметрия основана на расчёте теплопродукции по газообмену (количеству потребленного О₂ и выделенного СО₂). Установлено, что между объёмом, потребляемого О₂ и энерготратами, существует линейная зависимость.

При окислении 1 г различных питательных веществ в организме образуется тепло: 1 г углеводов – 4,1 ккал, 1 г белков ‑ 4,1 ккал, 1 г жиров ‑ 9,3 ккал.

Эти величины называются калорическим эквивалентом.

В калориметрической бомбе Бертло при сжигании образуется:

1 г углеводов ‑ 4,1 ккал, 1 г жира ‑ 9,3 ккал энергии, 1 г белка ‑ 5,4 ккал энергии. Белки окисляются в организме не полностью. Аминогруппы отщепляются от молекул белка и выводятся с мочой в форме мочевины. Поэтому при сжигании белков выделяется больше энергии, чем при их окислении в организме.

При непрямой калориметрии, основанной на данных газового анализа, судят о том, какие вещества преимущественно окисляются. Это соотношение называется дыхательным коэффициентом (ДК).

ДК = объём выделенного СО₂/объём поглощенного О₂

ДК при окислении углеводов = 1,0; белков 0,8; жиров 0,7; смешанной пищи 0,8. Установив по ДК состав окисляемых веществ и количество поглощаемого при этом О₂, можно вычислить расход энергии в ккал.

Каждому значению ДК соответствует определенный калорический эквивалент О₂ (КЭ), т.е. количество тепла, которое освобождается при полном окислении какого-либо вещества до СО₂ и Н₂О на каждый литр поглощенного при этом О₂ КЭ при окислении белков равен 4,8 ккал (20,1 кДж), жиров – 4,7 ккал (19,619 кДж), углеводов – 5,05 ккал (21,2 кДж).