7. Энергетический обмен

Использование химической энергии в организме называется энергети-

ческим обменом. Преобладающим результатом энергетических процессов в

организме является теплообразование, поэтому вся энергия, образующаяся в

организме, может быть выражена в единицах тепла. Единица энергии – кало-

рия (кал). Ее определяют как количество энергии, необходимой для повыше-

ния температуры 1 г воды на 1С. При изучении энергетических процессов в

организме животных и человека используют более крупную единицу – кило-

калорию (ккал), равную 1000 кал. По Международной системе единиц при

измерении энергии принят джоуль (1 Дж = 4,187 кал).

Превращение использование энергии. Организмы получают энергию из

окружающей среды в виде потенциальной энергии, заключенной в химиче-

ских связях молекул жиров, белков, углеводов. Сложные органические моле-

кулы постепенно окисляются, выделяя энергию, высвобождающуюся при

разрыве химических связей. Происходит распад молекул до трехуглеродных

соединений, которые включаются в цикл Кребса (так называемый цикл ли-

монной кислоты), окисляясь дальше до СО2 и Н2О. Все процессы, генери-

рующие энергию и требующие участия молекулярного кислорода, образуют

систему аэробного обмена. Генерацию энергии без участия кислорода, как

при гликолизе, при котором происходит расщепление глюкозы до молочной

кислоты, называют анаэробным обменом.

Накопление энергии происходит главным образом в «высокоэнергети-

ческих» фосфатных связях АТФ. АТФ служит также средством переноса

энергии, так как диффундирует в те места, где требуется энергия. В свою

очередь, образование и распад АТФ сопряжен с процессами, требующими за-

траты энергии. При возникновении необходимости в энергии путем гидроли-

за разрывается связь концевой фосфатной группы и высвобождается заклю-

ченная в ней химическая энергия. В этой форме она может быть использова-

на клетками.

Основной обмен – суммарная интенсивность обменных процессов, из-

меренная в условиях покоя. Определение величины основного обмена необ-

ходимо проводить утром, натощак, при состоянии физического и психиче-

ского покоя, лежа, при условиях температурного комфорта (25-260С).

Основной обмен зависит от роста, соотношения компонентов тела (ко-

стного, мышечного, жирового), массы тела, возраста, пола, активности меха-

низмов регуляции обмена веществ. За основу уровня основного обмена мо-

жет быть принята величина 1300-1700 ккал/сут или 1 ккал/кг/ч (42 кДж/кг/ч).

Около половины доли основного обмена приходится на энергопотреб-

ление печени и скелетных мышц. Во сне при минимальном тонусе скелетных

мышц обмен веществ становится ниже уровня основного обмена. При голо-

дании, когда функциональная активность печени снижена, основной обмен

также снижается. При некоторых заболеваниях, особенно при заболеваниях,

связанных с функцией щитовидной железы, уровень основного обмена изме-

няется: при гиперфункции он увеличивается, а при гипофункции - понижает-

ся.

Уровень активности в условиях естественной жизни человека называ-

ется общим обменом. Наибольший прирост привносят сокращающиеся ске-

летные мышцы. Даже при мысленном решении задачи повышается тониче-

ское напряжение скелетных мышц. При этом в самих нервных клетках ЦНС

активность обменных процессов хотя и изменяется, но не настолько, чтобы

существенно повлиять на уровень энергозатрат всего организма. В то же

время, если умственная работа сопровождается эмоциональным напряжени-

ем, то обмен активизируется в большей степени. Это обусловлено увеличе-

нием образования ряда гормонов, которые усиливают обменные процессы.

Калориметрия – определение энергообразования в организме.

Прямая калориметрия – непосредственное _______определение в биокалоримет-

рах количества тепла, выделенного организмом.

Непрямая калориметрия – косвенное определение теплообразования в

организме по его газообмену – учету количества потребленного кислорода и

выделенного углекислого газа с последующим расчетом теплопродукции ор-

ганизма.