Механизмы обмена веществ

Обмен веществ и энергии. Терморегуляция. Характеристика обмена веществ и энергии

Обмен веществ и энергии - это основная функция организма

Обмен веществ и энергии - это совокупность физических, химических и физиологических процессов превращения веществ и энергии в живых организмах, а также обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой

характер и интенсивность течения обмена веществ и энергии, координация и интеграция их являются факторами, которые обеспечивают жизнь животного, уровень его продуктивности и срок эксплуатации. Назначение обмена веществ и энергии заключается прежде всего в обеспечении пластических процессов, т.е. в доставке организму таких химических веществ, которые необходимы для построения его структурных элементов и восстановления расходуемых в организме и удаляемых из него веществ.

В ходе реализации процессов обмена веществ происходит расщепление сложных химических соединений, при этом потенциальная энергия химических связей освобождается и превращается в тепловую, механическую и электрическую. Энергия, вырабатываемая в процессе обмена веществ используется для поддержания температуры тела, для выполнения работы, для роста, развития и обеспечения структуры и функциональной взаимосвязи всех клеточных элементов.

Обмен веществ и энергии составляют одно целое и подчиняется универсальному закону сохранения материи и энергии, а общие принципы термодинамики обязательны в трактовке энергетических процессов и в живом организме.

ФАЗЫ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

• поступление в организм нужных веществ, превращение и всасывание их в пищеварительном аппарате;

• распределение, превращение и использование всосавшихся веществ;

• выделение конечных продуктов превращения и использования веществ.

Превращение энергии в процессе обмена веществ

ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ СЛОЖНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ=>

=>МЕХАНИЧЕСКАЯ, ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ, ТЕПЛОВАЯ ЭНЕРГИЯ=>

=>температура тела, рост, развитие и жизнедеятельность организма

Механизмы обмена веществ

Обмен веществ представляет собой единство двух процессов: ассимиляции и диссимиляции.

• Ассимиляция (анаболизм) - это совокупность процессов биосинтеза органических веществ, компонентов клетки и других структур органов и тканей.

Анаболизм обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур, а также непрерывный ресинтез макроэргических соединений и их накопление.

• Диссимиляция (катаболизм)- это совокупность процессов расщепления сложных молекул, компонентов клеток, органов и тканей до простых веществ (с использованием части из них в качестве предшественников биосинтеза) и до конечных продуктов метаболизма (с образованием макроэргических и восстановленных соединений).

Оба процесса взаимосвязаны и возможны только при наличии другого. Интенсивность одного процесса зависит от интенсивности другого.

Методы изучения обмена веществ

Для изучения обмена веществ в организме и отдельных органах существует разнообразные методы. Одним из старинных является метод балансовых опытов, заключающийся в том, что изучают количество поступивших органических веществ и количество образовавшихся конечных продуктов.

Для изучения обмена веществ в отдельных органах применяют метод изолированных органов. Органы, способные сохранять в течение некоторого времени свою жизненную активность и могут использовать для своей деятельности питательные вещества, пропускающие через кровь.

Для изучения обмена веществ в отдельных органах - метод ангеостомии. Разработал Лондон. На кровеносные сосуды накладывают специальные трубочки, которые позволяют получить притекающую кровь к какому-либо органу. По изменению химического состава крови судят о процессе обмена веществ.

В настоящее время широко используется метод меченых атомов – основанный на использовании соединений, в молекулы которых включены атомы тяжелых и радиоактивных изотопов биоэлементов. Вводят в организм соединения, меченные такими изотопами, используют радиометрические методы анализа можно проследить за судьбой элементов или соединений в организме и о его участии в метаболических процессах.

Вопрос Обмен белков. Классификация их (два вида) и характеристика. Значение для организма. Биологическая ценность белков. Азотистый баланс. Роль печени в белковом обмене. Особенности белкового обмена у жвачных. Регуляция белкового обмена

Обмен белков ФУНКЦИИ БЕЛКОВ

• Пластическая функция белков состоит в обеспечении роста и развития организма за счет процессов биосинтеза.

• Ферментативная активность белков регулирует скорость протекания биохимических реакций.

• Защитная функция белков состоит в образовании иммунных белков — антител. Белки способны связывать токсины и яды а также обеспечивать свертываемость крови (гемостаз).

• Транспортная функция заключается в переносе кислорода и двуокиси углерода эритроцитным белком гемоглобином, а также в связывании и переносе некоторых ионов (железо, медь, водород), лекарственных веществ, токсинов.

• Энергетическая роль белков обусловлена их способностью освобождать при окислении энергию.

Белковый обмен проходит четыре основных этапа:

• расщепление белка в ЖКТ и всасывание в виде аминокислот;

• центральное звено обмена – синтез из аминокислот собственных белков организма и расщепление белка в клетках;

• межуточные превращения аминокислот в клетках;

• образование и выведение конечных продуктов белкового обмена.

Азотистый баланс

Косвенным показателем активности обмена белков служит так называемый азотистый баланс - разность между количеством азота, поступившего с пищей, и количеством азота, выделяемого из организма в виде конечных метаболитов.

Азотистое равновесие - количество поступившего азота равно количеству выделенного (отмечают у взрослого здорового животного в нормальных условиях кормления и содержания)

Положительный азотистый баланс - состояние, при котором количество поступившего азота превышает выделенное.

Отрицательный азотистый баланс - состояние, при котором количество поступившего азота меньше выделенного.

При расчетах азотистого баланса исходят из того факта, что в белке содержится около 16% азота, то есть каждые 16 г азота соответствуют 100 г белка (100:16=6,25).

Белковый минимум

— наименьшее количество вводимого с пищей белка, способствующее поддержанию азотистого равновесия.

МРС, свиньи – 1г/кг живой массы

Лошади – 0,7-0,8 (1,2-1,42)

Коровы – 0,6-0,7 (1)

Человек – 1,5-1,7 (белковый оптимум).

Биологическая ценность белков

Вне зависимости от видоспецифичности все многообразные белковые структуры содержат в своем составе всего 20 аминокислот. Для нормального метаболизма имеет значение не только количество получаемого белка, но и его качественный состав, а именно соотношение заменимых и незаменимых аминокислот.

Незаменимых аминокислот для моногастричных животных, птиц и человека 10: дизин, триптофан, гистидин, фенилаланин, лейцин, изолейцин, метионин, валин, треонин, аргинин.

Биологическая ценность белков

У жвачных и некоторых других видов животных есть свои особенности в обмене белка: микрофлора преджелудков способна синтезировать все незаменимые аминокислоты и, следовательно, могут обходиться кормом без незаменимых аминокислот.

Белки, содержащие полный набор незаменимых аминокислот, называются полноценными и имеют максимальную биологическую ценность

Белки в которых нет хотя бы одной незаменимой аминокислоты или если они содержатся в недостаточных количествах называются неполноценными (растительные белки).

Обмен аминокислот

Основное место обмена аминокислот – печень:

• дезаминирование – отщепление аминогруппы (в виде аммиака) с образованием жирных кислот, оксикислот, кетокислот;

• трансаминирование – перенос аминогрупп из аминокислот в кетокислоты с образованием другой аминокислоты и кетокислоты без промежуточного образования аммиака;

• декарбоксилирование – отщепление карбоксильной группы в виде углекислоты с образованием биогенных аминов.

Регуляция белкового обмена

Глюкокортикоиды— ускоряют распад белков и аминокислот, в результате чего усиливается выделение азота из организма.

Механизм действия СТГ состоит в ускорении утилизации аминокислот клетками. Соответственно, при акромегалии и гипофизарном гигантизме наблюдается положительный азотистый баланс, при гипофизэктомии и гипофизарном нанизме – отрицательный.

Тироксин: при гиперфункции щитовидной железы повышается обмен белков

Гипофункция сопровождается замедлением обмена веществ, останавливается рост и развитие организма.

В печенипроисходит не только синтез белка, но и обеззараживание продуктов их гниения. В почкахсовершается дезаминирование продуктов азотистого обмена.

Вопрос Обмен углеводов. Значение углеводов для организма. Роль печени в углеводном обмене.Окисление гликогена. Особенности углеводного обмена у жвачных. Регуляция обмена углеводов.

ОБМЕН УГЛЕВОДОВ Функции

-Энергетическая – преимущество углеводов состоит в их способности окисляться как в аэробных, так и в анаэробных условиях (глюкоза),

-Защитно-механическая – основное вещество трущихся поверхностей суставов, находятся в сосудах и слизистых оболочках (гиалуровая кислота и другие гликозаминогликаны),

-Опорно-структурная – целлюлоза в растениях, гликозаминогликаны в составе протеогликанов,

-Гидроосмотическая и ионрегулирующая – гетерополисахариды обладают высокой гидрофильностью, отрицательным зарядом и, таким образом, удерживают Н2О, ионы Са2+, Mg2+, Na+ в межклеточном веществе, обеспечивают тургор кожи, упругость тканей.

• Катаболизм углеводов обеспечивает организм энергией и углеводородными компонентами, необходимыми для построения других органических веществ.

• Анаболизм углеводов обеспечивает организм резервными углеводами (гликоген), легкоусвояемыми углеводами (глюкоза), а также гетерополисахаридами, выполняющими структурные, защитные и другие функции в организме животных.