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

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...

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

2017-07-01 529
Обмен веществ и энергии. Терморегуляция.Характеристика обмена веществ и энергии 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

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.


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 печени происходит не только синтез белка, но и обеззараживание продуктов их гниения. В почках совершается дезаминирование продуктов азотистого обмена.


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.


ЭТАПЫ ОБМЕНА УГЛЕВОДОВ


· гидролиз сложных углеводов в Ж.К.Т.;

· всасывание моносахаридов в кишечнике и транспорт их к тканям;

· расщепление и синтез сахаров в клетках тканей;

· выведение конечных продуктов (метаболитов) из организма.


РАСЩЕПЛЕНИЕ УГЛЕВОДОВ


Основные углеводы корма:

сахара (моно-, олигосахариды);

крахмал;

клетчатка;

Пищеварительные соки, содержащие гликолитические ферменты:

слюна (амилаза, мальтаза);

сок поджелудочной железы (амилаза, сахараза, лактаза);

кишечный сок (мальтаза, гликозидаза).


РАСХОД УГЛЕВОДОВ

70% окисляется до воды и углекислоты с освобождением энергии;

25% превращается в жир;

5% превращается в гликоген.

Особенности расхода углеводов:

ЦНС поглощает 70% глюкозы, выделяемой печенью;

В мышцах содержится 1-2% гликогена (синтезируется из молочной и пировиноградной кислот)

Обмен углеводов


Вопрос Обмен липидов. Характеристика липидов. Значение липидов в организме и его обмен. Роль печени и лёгких в липидном обмене. Обмен фосфолипидов. Холестерин, его синтез, значение в организме. Регуляция обмена липидов

Обмен жиров Этапы жирового обмена:

• расщепление поступивших в организм с пищей жиров и их всасывание в желудочно-кишечном тракте;

• превращения всосавшихся продуктов распада жиров в тканях, ведущие к синтезу жиров, специфичных для данного организма;

• процессы окисления жирных кислот, сопровождающиеся освобождением биологически полезной энергии;

• выделение продуктов обмена из организма

Значение жира в организме


1. Богатые источники энергии (энергетическое значение липидов)

2. Входят в состав клеточных структур (пластическое значение липидов)

3. Регуляция теплового баланса (плохо проводя тепло, жировой слой ограничивает теплоотдачу)

4. Защита от механических воздействий

5. Источник воды в организме

6. Растворители витаминов А, Д, Е, К

7. У молодых (новорожденных) животных бурый жир, выполняет функцию поддержания температурного гомеостаза.


Липопротеиды - это комплексные соединения различных белков с жирами – мобильный резерв жира

К жироподобным веществам относятся фосфатиды, стерины, воски и др. вещества. Основным их представителем является ацетилхолин, которого много в нервных тканях.

Стерины – гормоны коркового слоя надпочечников, мужские и женские половые гормоны, соли желчных кислот, холестерин и витамин Д.

Холестерин участвует в образовании желчных кислот, кальциферола, гормонов коры надпочечников и половых гормонов (при нарушении его обмена — атеросклероз, желчекаменная болезнь и, по данным некоторых ученых, даже злокачественных опухолей).

Источником жира могут быть углеводы. У крупного рогатого скота источником жира являются ЛЖК.

Жиры корма нельзя целиком заменить углеводами и белками, так как незаменимые жирные кислоты в организме не синтезируются и должны обязательно поступать с кормом (линолевая, линоленовая, арахидоновая).

РАСЩЕПЛЕНИЕ ЖИРОВ В Ж.К.Т.:жирные кислоты + глицерины
ЭНТЕРОЦИТЫ:ресинтез триглицеридов
Хиломикроны, ЛПОНП неэтерифицированные жирные кислоты
Хиломикроны, ЛПОНП система портальной вены
ЛЕГКИЕ, БКК
ЖИРОВОЕ ДЕПО КРОВЬ ПЕЧЕНЬ
ацетилКоА, кетоновые тела, СО22О
       

Регуляция жирового обмена

 


Симпатическая нервная система способствует мобилизации жира. При ее возбуждении возможна убыль жира из жировой ткани и наоборот, слабая возбудимость симпатической нервной системы способствует понижению расщепления жира и приводит к ожирению.

Инсулин, пролактин, тиамин (витамин В1) активизируют процесс образования жира из углеводов непосредственно в жировой ткани.

Мобилизация жира и его энергетическое использование стимулируется гормоном щитовидной железы — тироксином.

Соматотропный гормон ускоряет как выход жирных кислот, так и их сгорание. Выделяемая при этом энергия идет на синтез белка, что ведет к усиленному росту организма.

Регуляция жирового обмена=>


 

 

Вопрос Обмен энергии. Значение энергетического обмена для сохранения и обеспечения функций организма. Источники энергии в организме. Анаэробное и аэробное высвобождение энергии. Методы исследования обмена энергии. Прямая и непрямая калориметрия. Дыхательный и калориметрический коэффициент их значение. Регуляция обмена энергии

ОБМЕН ЭНЕРГИИ

Жизнедеятельность каждой клетки организма, поддержание ее структурной организации обеспечивается благодаря непрерывному использованию энергии.

Источником энергии для животных являются белки, жиры и углеводы корма:


• 1 г углеводов корма при окислении в организме выделяет 4,1 ккал,

• 1 г жиров - 9,3 ккал,

• 1 г белков - 4,1 ккал.

• 1 ккал определяется как количество теплоты, необходимое для того, чтобы повысить температуру 1 г воды на 1°С.

• 1 ккал равна примерно 4,2 килоджоуля.


Обменная энергия используется для обеспечения процессов в тканях:

• связанных с поддержанием жизнедеятельности организма в состоянии покоя и натощак;

• связанных с поиском, приемом и перевариванием корма, поддержанием температуры тела;

• связанных с использованием на образование продукции и физической деятельностью у животных.

Количество усваиваемой энергии и обменной энергии в корме зависит как от его состава, так и от вида корма.


Регуляция обмена энергии

Роль центра в регуляции обмена веществ и энергии играет гипо­таламус.

Симпатическая н.с. повышает образование и использование энергии; парасимпатическая н.с. активирует образование АТФ; гормоны тироксин, трийодтиронин, катехоламины повышают энергетический обмен, глюкокортикоиды угнетают его. Повышение использования энергии вызывают половые гормоны.

Определение количественных параметров обмена энергии


п

 

 

Вопрос Теплообмен и регуляция температуры тела. Постоянство температуры внутренней среды, как необходимое условие для нормального обмена. Механизмы теплорегуляции. Химическая и физическая теплорегуляция у животных разного вида. Температура тела у с/х животных. Нервная и гуморальная регуляция постоянства температуры тела у животных.

Животные


1Пойкилотермные (рыбы, земноводный, пресмыкающиеся)

2Гетеротермные (летучая мышь, колибри, некоторые грызуны и др.)

3Гомойотермные (птицы, млекопитающие)

Лошадь 37,5-38,5 Овца 38,5-40,0
Корова 37,5-39,5 Коза 38,5-40,0
Собака 37,5-39,0 Свинья 38,0-40,0

Поддержание температуры тела

Теплопродукция

• Осуществляется во всех тканях организма в процессе окисления белков, жиров и углеводов.

Теплоотдача

• В основном происходит с поверхности тела, кожи (ее температура регулируется состоянием сосудов) путем испарения пота и выделения влаги, со слизистых органов дыхания.

Постоянство температуры тела у животных может сохраняться лишь при условии равенства теплопродукции и теплоотдачи всего организма.

Различают химическую и физическую терморегуляцию:

Химическая терморегуляция осуществляется путем усиления или ослабления образования тепла организмом в процессе обмена веществ. Температура окружающей среды влияет на образование тепла. При понижении внешней температуры обмен веществ повышается и, наоборот, при повышении – понижается. Крупный рогатый скот лучше переносит холод, чем тепло. У него химическая терморегуляция в условиях высоких температур проявляется слабо, и постоянство температуры обеспечивается хорошо развитой физической терморегуляцией.

Физическая терморегуляция – это совокупность физиологических процессов, регулирующих отдачу тепла организмом.

Теплопродукция

Образование теплоты в организме происходит непрерывно в процессе обмена веществ. Наибольшее количество теплоты образуется в органах с интенсивным обменом веществ и большой массой – печени и мышцах. При мышечной работе накопленная в мышцах химическая энергия только на 1/3 переходит в механическую работу, а остальные 2/3 переходят в тепловую.

Несократительный термогенез – образование теплоты путем обменных процессов.

Сократительный термогенез – когда для поддержания температуры тела требуется дополнительная теплота, она вырабатывается путем непроизвольной тонической или ритмической мышечной активности(феномен дрожи), а также путем произвольной двигательной активности животного.

Теплопродукция на 1 м2 поверхности тела в сутки составляет 3947-4512 кДж. Чем больше масса животного, тем меньше площадь поверхности, приходящаяся на 1 кг массы, тем соответственно на 1 кг массы меньше величина теплопродукции (у лошади 47,3, а у кролика 314,3 кДж в сутки).

У новорожденных и мелких животных в условиях холодового стресса увеличение образования теплоты обеспечивается за счет ускорения жира в бурой жировой ткани, локализованной между лопатками. В клетках бурой жировой ткани много митохондрий, которые окружают капельки жира.

Теплоотдача

Выделение теплоты в окружающую среду:


-конвекция

-теплопроведение

-теплоизлучение

-испарение влаги

-Незначительное количество с мочой и калом


Теплота, вырабатываемая в организме, отдается в окружающую среду с поверхности тела через кожу. Температура частей тела вблизи поверхности ниже, чем температура центральных частей. (Поверхностный слой – пойкилотермная оболочка; центральная часть – гомойотермная сердцевина).

Внутренняя температура в различных органах и в пределах одного органа, в различных его частях несколько разнится. Наиболее высокая температура в прямой кишке. Но она отличается пространственной неравномерностью: на глубине 10-15 см она на 1*С выше, чем в области ануса.

Интенсивность теплоотдачи обусловлена физическими факторами:


• Температура воздуха;

• Влажность;

• Теплоизлучение;

• Скорость движения окружающего воздуха;

• Тепловая изоляция.


Регуляция поддержания температуры тела.

Под терморегу­ляцией понимают совокупность физиологических и психофизиологи­ческих механизмов и процессов, деятельность которых направлена на поддержание относительного постоянства температуры тела. Как у человека, так и у других теплокровных животных на относительно постоянном уровне поддерживается температура «ядра» тела. Это достигается с помощью баланса между количеством продуцируемого в единицу времени тепла и количеством тепла, рассеиваемого ор­ганизмом за то же время в окружающую среду.

Основным нервным центром, регулирующие температуру тела, является гипоталамус. В нем имеются центры теплоотдачи и теплообразования. Центральный механизм терморегуляции приводится в действие двумя путями. Первый путь осуществляется температурой крови, притекающей к гипоталамусу, а второй – рефлекторный, сигналами от холодовых и тепловых рецепторов кожи.


При снижении температуры тела в связи с понижением температуры окружающей среды или недостаточностью теплопродукции, возбуждаются терморецепторы гипоталамуса, сосудов и тканей. Информация с терморецепторов поступает в нервный центр системы терморегуляции и вызывает формирование новой программы действия. Программа действия поступает по эфферентному звену к исполнительным органам и обеспечивает приспособление процессов теплопродукции и теплоотдачи к новым условиям, постоянство температуры тела. (Повышается тонус симпатических и соматических нервных волокон, увеличивается концентрация в крови тироксина, адреналина, кортизола, кортикостерона; происходит приспособление активности ферментов, состояния сосудов, активности потовых желез и ритма дыхания). Результат действия выражается в повышении окислительного распада углеводов, жиров, белков, усилении теплопродукции в почках, печени, в повышениии тонуса мышц, в появлении непроизвольных сокращений мышц – дрожи, что ведет к повышению теплообразования.

Программа действия одновременно обеспечивает сужение сосудов кожи, понижение температуры кожи и соответственно потери теплоты путем излучения, конвекции и теплопроведения. Если при этом не устанавливается постоянная температура тела, включаются дополнительные механизмы, способствующие уменьшению поверхности тела: животное подбирает конечности, изгибает позвоночник, поднимаются волосы и создается неподвижный слой воздуха около тела.

При повышении температуры тела в связи с повышеием температуры окружающей среды или повышенным образованием теплоты возбуждаются терморецепторы гипоталамуса, сосудов и тканей. Информация с рецепторов обеспечивает формирование в нервном центре такой программы действия, которая обеспечивает противоположные изменения переферических процессов, а также усиление функции потовых желез, учащение дыхания (потери теплоты всеми основными путями) и в итоге поддержание постоянства температуры тела.

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


Поделиться с друзьями:

Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...

Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...

История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...

Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.099 с.