ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ ТЕМПЕРАТУРА И ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ д

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ. ТЕМПЕРАТУРА И ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ д. б. н. Н. Н. Андреева

Обмен веществ и энергии – это совокупность процессов поступления питательных веществ, превращение и использование питательных веществ и энергии организмом, а также обмен веществами и энергией между организмом и внешней средой.

Питательные вещества Органические вещества Неорганические вещества белки вода жиры минеральные вещества углеводы

ЭТАПЫ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ 1. Поступление веществ в различные клетки (ферментативное расщепление питательных веществ в желудочно-кишечном тракте, всасывание продуктов расщепления в кровь и лимфу, поступление кислорода, транспорт веществ) 2. Использование (превращение) питательных веществ клетками 3. Выведение конечных продуктов метаболизма в окружающую среду посредством систем выделения и дыхания.

Энергетический обмен - это использование химической энергии в организме Энергетический обмен измеряется количеством выделяющегося тепла (ккал) на единицу времени. Калория – это количество энергии (тепла), необходимое для нагрева 1 г воды на 1 градус Цельсия. В международной системе единиц (СИ) за стандартную единицу энергии принят джоуль (Дж): 1 Дж=1 Вт • с=2, 39 • 10 -4 ккал или 1 ккал=4187 Дж.

ОБМЕН БЕЛКОВ основная функция - пластическая • Белки составляют 15 -20% массы тела • Суточная потребность 80 -100 г белка (не менее 30 г - белки животного происхождения). • Коэффициент изнашивания (РУБНЕР) количества белка, распадающегося в организме за сутки – 0, 028 - 0, 075 г азота/кг в сутки

Азотистый баланс • Состояние, при котором количество поступившего азота (с пищей) превышает выделенное (в составе конечных метаболитов мочевина, мочевая кислота, креатинин), называется положительным азотистым балансом. • Состояние, при котором количество выделенного азота превышает поступившее, называется отрицательным азотистым балансом. • Расчет азотистого баланса в белке содержится 16% азота, т. е. каждые 16 г азота соответствуют 100 г белка (1 г азота - 6, 25 г белка).

РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА БЕЛКОВ Стимулируют синтез белка соматотропин (аденогипофиз), тироксин, трийодтиронин (щитовидная железа) тестостерон (мужские половые железы), инсулин (поджелудочная железа). Усиливают распад белка глюкокортикоиды (кора надпочечников) адреналин (надпочечники) глюкагон (поджелудочная железа).

ОБМЕН ЛИПИДОВ основная функция - энергетическая • Суточная потребность 50 -100 г • Липиды: нейтральные жиры (триацилглицериды), фосфолипиды, холестерин, жирные кислоты • БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ зависит от соотношения заменимых и незаменимых жирных кислот (незаменимые - олеиновая, линоленовая, арахидоновая) • Оптимальное процентное соотношение в пищевом рационе жиров животного и растительного происхождения 70: 30 • Нормальная концентрация холестерина в плазме крови 1, 2 -3, 5 г/л.

РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ЖИРОВ 1. нервная 2. гуморальная 3. местные тканевые механизмы

Симпатические влияния усиливают катаболизм и тормозят синтез ТГ в жировой ткани Парасимпатические влияния способствуют отложению жира Гуморальная Анаболизм инсулин (особенно в жировой ткани), глюкокортикоиды Катаболизм (липолиз) адреналин, норадреналин, тироксин, гормон роста, глюкагон, гипогликемия (через торможение секреции инсулина)

ОБМЕН УГЛЕВОДОВ основная функция – энергетическая • Суточная потребность 400 -500 г/сут • Углеводы составляют 0, 6% массы тела • Концентрация глюкозы в плазме крови – важный параметр гомеостаза. В капиллярной – 4, 4 -5, 5 ммоль/л через 3 -4 часа после приема пищи. • 70% углеводов пищи окисляется в тканях до Н 2 О и СО 2 • 25% глюкозы превращается в жир • 2 -5% превращается в печени и мышцах в гликоген

Регуляция обмена углеводов НЕРВНАЯ Симпатическая нервная система стимулирует процессы диссимиляции (увеличивает содержание глюкозы в крови) Парасимпатическая – стимулирует анаболизм, способствует использованию глюкозы клетками ГУМОРАЛЬНАЯ инсулин (гормон – β-клеток островков Лангерганса активирует использование глюкозы в тканях, депонирование в виде гликогена (печень, мышцы) поджелудочной железы) адреналин, норадреналин, глюкагон (альфаклетки поджелудочной железы), глюкокортикоиды, тироксин, соматотропный гормон обеспечивают глюконеогенез

ОБМЕН ЭНЕРГИИ Методы определения прихода энергии 1. Физическая калориметрия 2. Физико-химический способ определения количества белков, жиров и углеводов в навеске с последующим расчетом содержащихся в них энергии 3. Расчет по таблицам

Энергетическая ценность питательных веществ При сжигании • 1 г белка выделяется 5, 6 ккал тепла • 1 г углеводов – 4, 1 ккал тепла • 1 г жиров - 9, 3 ккал тепла

Количества тепла, высвобождаемое при аэробном окислении в организме, называется физиологическим калорическим коэффициентом При окислении • 1 г белка выделяется 4, 1 ккал (окисляются не полностью, мочевина и другие вещества белкового обмена, содержащие энергию выводятся из организма) • 1 г углеводов - 4, 1 ккал тепла • 1 г жиров – 9, 3 ккал тепла

Физико-химический метод определения прихода энергии Q=4, 1(ккал/г) х Б(г)+9, 3(ккал/г) х Ж(г)+ 4, 1(ккал/г) х У(г) соотношение Б: Ж: У=1: 1: 4

Методы определения расхода энергии 1. Прямая калориметрия 2. Непрямая калориметрия Полный газовый анализ (метод Дугласа-Холдена) Неполный газовый анализ (методы Крога, Шатерникова)

Калорический эквивалент кислорода (КЭК) – количество тепла, освобождающееся при потреблении организмом 1 л кислорода КЭК белки – 4, 48 ккал (при расщеплении до мочевины) жиры – 4, 69 ккал углеводы – 5, 05 ккал

Дыхательный коэффициент (ДК) – отношение объема выделенного организмом СО 2 к объему потребленного за это время О 2 ДК=VСО 2/VО 2

Дыхательный коэффициент 0, 71 Калорический эквивалент кислорода (ккал/л О 2) 4, 7 0, 75 4, 73 0, 8 4, 8 0, 85 4, 86 0, 9 4, 92 0, 91 4, 98 1, 0 5, 05

Теплопродукция организма метод Дугласа-Холдена Q=VО 2 х КЭК метод Крога (неполный газовый анализ) Q= VО 2 х 4, 86 Q- ккал/мин, О 2 – л/мин, КЭК – ккал/л

Основной обмен – минимальный расход энергии, обеспечивающий гомеостаз в стандартных условиях Стандартные условия: • Утром натощак (через 12 -16 часов после приема пищи) • Максимальном мышечном (лежа) и эмоциональном покое • При бодрствовании • При температуре комфорта (отсутствии ощущений тепла или холода)

РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ЭНЕРГИИ • Условно-рефлекторный механизм (предстартовое состояние) • Гипоталамус. Эрготропные и трофотропные зоны • Вегетативная регуляция • Эндокринная регуляция

Основные теории питания • Классическая (теория сбалансированного питания) характеризуется оптимальным соответствием количества и соотношений всех компонентов пищи физиологическим потребностям организма • Современная (теория адекватного питания; А. М. Уголев) соответствие набора и свойств пищевых веществ ферментному и изоферментному спектру пищеварительной системы

ТЕМПЕРАТУРА ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ

«ядро» изменяет свою площадь, но сохраняет постоянную температуру Температура различных областей тела человека в условиях холода (а) и тепла (б) (по К. Брюк, 1996)

Схема функциональной системы, определяющей оптимальный уровень температуры тела

Механизмы теплопродукции СОКРАТИТЕЛЬНЫЙ ТЕРМОГЕНЕЗ НЕСОКРАТИТЕЛЬНЫЙ ТЕРМОГЕНЕЗ • произвольные сокращения мышц за счет возрастания метаболической активности в тканях • непроизвольные сокращения мышц

Механизмы теплоотдачи 1. Излучение 2. Теплопроведение 3. Конвекция • • естественная принудительная 4. Испарение С 1 г. пара организм теряет около 600 кал тепла

Эффективность теплоотдачи зависит от: 1. теплоемкости окружающей среды 2. объема поверхности тела 3. свойств кожного покрова

РЕГУЛЯЦИЯ ТЕПЛОПРОДУКЦИИ 1. изменение уровня основного обмена 2. симпатическая регуляция несократительного термогенеза 3. соматическая нервная система: экстрапирамидная (непроизвольная) пирамидная (произвольная – поведенческая) 4. эндокринная регуляция несократительного термогенеза: 5. изменение аппетита и потребление пищи 6. структурные перестройки при долговременной адаптации

Регуляция теплоотдачи 1. изменение интенсивности кровотока в сосудах кожи, связанные с расширением или сужением просвета поверхностных сосудов 2. изменение толщины подкожно-жировой клетчатки, бурого жира 3. регуляция поотделения 4. поведенческая терморегуляция

Спасибо за внимание!