Лекция 6 Обмен веществ и энергии
Цель лекции: рассмотреть процессы промежуточного обмена белков, жиров и углеводов.
Вопросы: 1. Обмен белков, жиров и углеводов.
2. Обмен энергии
1. Обмен веществ и энергии, или метаболизм - совокупность химических и физических превращений веществ и энергии, происходящих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность.
Обмен веществ складывается из процессов ассимиляции и диссимиляции.
Единственным источником энергии для организма животных является окисление органических веществ, поступающих с пищей.
Обмен веществ и энергии состоит из трех этапов: пищеварения, промежуточного обмена и выведения конечных продуктов обмена из организма.
Обмен белков. Белки выполняют следующие функции: структурную, или пластическую; каталитическую, или ферментативную; защитную; транспортную; передачи наследственных свойств; регуляторную и энергетическую.
Единственным источником синтеза нового белка являются белки пищи. В пищеварительном тракте белки расщепляются ферментами до аминокислот и всасываются во внутреннюю среду. Одновременно с аминокислотами могут частично всасываться и простейшие пептиды. Из них клетки синтезируют собственный белок, который характерен только для данного организма. Белки не могут быть заменены другими пищевыми веществами, так как их синтез в организме возможен только из аминокислот.
Белки содержат различные аминокислоты и в разных соотношениях. Белки, содержащие весь необходимый набор аминокислот, называются биологически полноценными. Биологически неполноценными называются белки, в составе которых отсутствует хотя бы одна аминокислота, которая не может быть синтезирована в организме.
По уровню выведенного азота можно судить о количестве распадающегося в организме белка. Азот является обязательной составной частью белка и продуктов его расщепления – аминокислот. Азот поступает в организм только с белковой пищей.
Азотистый баланс – разность между количеством азота, содержащегося в пище и его уровнем в выделениях. Различают азотистое равновесие, положительный и отрицательный азотистый баланс.
Минимальное количество белка, способное поддерживать азотистое равновесие в организме называется белковый минимум.
Обмен жиров. Жиры выполняют следующие функции: пластическую; регуляции температуры тела; механической прокладки для внутренних органов; резерв энергии в организме; источник эндогенной воды; смазка, предохраняющая кожу от высыхания и растрескивания; растворитель витаминов групп А, D, Е, К.
Переваривание жиров осуществляется ферментами – липазами. В желудке гидролизуются только эмульгированные жиры, в основном жир молока. Основное переваривание жиров происходит в тонком кишечнике при активном участии желчи.
Под влиянием желчных кислот жир превращается в тончайшую эмульсию и подвергается действию липазы, которая расщепляет его на глицерин и жирные кислоты. Последние, образуя соединения с желчными кислотами, проникают в стенку кишечника, где они вновь образуют с глицерином жир – триглицерид.. Этот жир соединяется с небольшим количеством белка, образуя хиломикроны. Из стенки кишечника хиломикроны попадают в лимфатическое русло и кровь, а затем в легкие. Первый орган, через который проходит жир в виде хиломикронов – легкие.
В обмене жиров важная роль принадлежит печени. Печень – основное место образования ацетоновых (кетоновых) тел. Кетоновые тела используются как источник энергии.
Обмен углеводов. Функции углеводов – энергетическая, пластическая, регуляторная, тонизирующая для ЦНС; специализированные и защитные.
Основным источником углеводов для животных являются полисахариды: клетчатка, крахмал и др. Единственной формой углеводов, которая может всасываться, являются моносахара. В печени из глюкозы синтезируется гликоген. Этот процесс называется гликогенез. В печени также возможно новообразование углеводов из продуктов их распада, а также из продуктов распада жиров и белков, что обозначается как гликонеогенез.
Печени принадлежит основная роль в регуляции постоянства концентрации сахара в крови.
В мышцах, так же как и в печени, синтезируется гликоген. Распад гликогена является одним из источников энергии мышечного сокращения. Этот процесс называется гликолизом.
Распад углеводов с выделением энергии происходит в организме двумя путями: анаэробным – без участия кислорода и аэробным – с участием кислорода.
2.В обмене энергии важную роль играют макроэргические соединения, в химических связях которых сосредоточено большое количество энергии. К таким соединениям относятся АТФ, АДФ, УДФ, креатинфосфат и др.
Освобождающаяся при распаде АТФ потенциальная энергия преобразуется в другие виды энергии: химического синтеза, механической, электрической, осмотической работы, продуктивности и тепловую энергию.
В результате различных превращений все виды энергии, кроме первичного тепла, превращаются в тепловую энергию и выделяются из организма.
Совокупность всех протекающих в клетках процессов распада питательных веществ, синтеза новых соединений и превращения энергии называется «метаболической мельницей».
Энергетический баланс – это разность между количеством энергии, поступающей с кормом (потенциальная энергия), и количеством энергии, расходуемой организмом.
Исследование обмена энергии проводится путем прямой и непрямой калориметрии.
Важным показателем энергетических превращений в организме является основной обмена. Основной обмен – минимальное количество энергии, необходимое для поддержания нормальной жизнедеятельности организма в состоянии полного покоя и при исключении всех внутренних и внешних влияний, которые могли бы повысить уровень обменных процессов. Выражается основной обмен количеством энергии, выделенной организмом – кДж/кг/сутки. Величина основного обмена зависит от возраста, пола, физиологического состояния животного, времени года и других показателей.
Энергию, затрачиваемую организмом для образования различных видов продукции, называют продуктивным обменом. Общаяэнергетическаяпотребность организма складывается из энергии, затрачиваемой на поддержание жизнедеятельности (основной обмен) и энергии, необходимой для продуктивности и выполнения работы.
На энергетический обмен в большой степени влияет прием корма. Этот процесс вызывает повышение обмена веществ в организме животного в среднем на 30 %. Такое усиливающее влияние приема корма получило название динамического действия корма.
Литература: 1, с. 133-169, 2, с. 341-378
Вопросы для самопроверки:
1. Что такое обмен веществ и энергии?
2. Из каких процессов складывается обмен веществ?
3. Какие функции выполняют белки в организме?
4. Как происходит процесс обмена белков?
5. Что такое азотистый баланс, его виды?
6. Функции жиров в организме.
7. Через какие органы проходят жиры после всасывания?
8. Функции углеводов в организме.
9. Какие органы принимают участие в процессе обмена углеводов?
10. Что такое энергетический баланс?
11. Какие существуют виды обмена энергии?