Определение обмена энергии методом дугласа и холдена. Дыхательный коэффициент. Калорический эквивалент кислорода.

Основной обмен — это энергозатраты организма в условиях физиологического покоя, т. е. в положении лежа, натощак (10—12 часов после приема пищи), при температурном комфорте. То есть это минимальные затраты организма, которые нужны для поддержания его жизнедеятельности.

Основной обмен связан с функционированием жизненно важных органов. Относительный вклад (в \%) различных органов в обеспечение основного обмена

Органы	Печень	Мытптгы	Мозг	Сердце	Почки			Другие органы
\%	26	26	18	9	7			14

Условия определения основного обмена:

а) утром сразу после сна (учитывается также необходимость бодрствования ис1тытуемого);

б) в покое, в лежачем состоянии (увеличение обмена веществ происходит при усилении работы скелетных мышц);

404

в) натощак, т. к. во время переваривания пищи обмен усиливается (специфическое динамическое действие пищи);

г) в условиях температурного комфорта при температуре окружающей среды около 18 °С (это необходимо для исключения усиления обмена веществ, направленного на терморегуляцию);

д) в условиях эмоционального покоя (для исключения соответствующего изменения обмена веществ за счет действия гормонов и других регуляторов, связанных с эмоциями).

Методы определения основного обмена

Прямая калориметрия. Метод основан на измерении количества тепла, выделенного организмом в окружающую среду, например, за один час или за сутки.

Для изучения подобным способом теплопродукции человека используют оценку нагревания воды, циркулирующей в стенах, потолке и полу специальной камеры. О количестве выделенной энергии судят по величине нагрева воды.

Непрямая калориметрия (метод Дугласа—Холдена). Это оценка энерготрат, основанная на расчете данных количества потребленного кислорода и выделенного углекислого газа, расчета дыхательного коэффициента и соответствующего калорического коэффициента кислорода.

Суть метода состоит в следующем. Определяют объемы потребленного СО и выделенного СОза определенное время. Их отношение (называемое дыхательным коэффициентом отражает преимущественный характер окисляемых веществ (белков, жиров, углеводов в разных соотношениях). Дыхательный коэффициент таким образом свидетельствует о том, как эффективно был использован потребленный О2 (различные окислявшиеся вещества дают разное количество энергии; а характер этих веществ показывает дахательный коэффициент). Зная «ценность» потребленного кислорода («калорический эквивалент кислорода») и количество потребленного О2, получаем энергопродукцию за время опыта. Перерасчет результата на сутки дает величину суточной энергопродукции.

ДЫХАТЕЛЬНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ

отношение объёма СО2, выделяемого из организма при дыхании, к объёму поглощаемого за то же время О2; характеризует особенности газообмена и обмена веществ живых организмов. Д. к. зависит от химич. природы дыхат. субстрата, содержания СО2 и О2 в атмосфере и нек-рых др. факторов, характеризуя таким образом специфику и условия дыхания. При окислении углеводов в организме хищных животных (и свободном доступе О2) Д. к. равен 1, жиров — 0,7, белков — 0,8. У растительноядных животных он составляет ок. 0,7. У человека в норме в состоянии покоя Д. к. равен 0,85, при умеренной работе — ок. 1. При интенсивной работе и гипервентиляции лёгких Д. к. может возрастать до 2. При длит, работе, а также при голодании Д. к. постепенно снижается (примерно до 0,7). У растений Д. к. равен 1 (напр., в листьях, богатых углеводами); больше 1— при неполном окислении в условиях анаэробиоза (в семенах с твёрдой оболочкой, напр. льна) или при использовании субстрата более богатого О2, чем углеводы,— орга-нич. к-т (напр., в яблоках после зимней лёжки) и др.; меньше 1 — при окислении субстрата с меньшим относит, содержанием кислорода, чем в углеводах,— липидов или белков (напр., в прорастающих семенах пшеницы, бобовых).

Калорический эквивалент кислорода — количество энергии, освобождающееся при потреблении организмом 1 л кислорода; величина К. э. к. зависит от относительного содержания в пище жиров, белков и углеводов; используется при непрямой калориметрии.

128. Основной обмен энергии, его значение. Факторы, от которых зависит его величина.
Основной обмен (ОО) - суточные энергозатраты организма в стандартных условиях:

- Утром (потому, что являются суточные колебания уровня энергозатрат - он минимален ночью в 3-4 часа и максимальный вечером в 17-18 часов);

- В условиях физического и эмоционального покоя (мышечная работа сопровождается увеличением энергозатрат, так как на сокращение мышц необходимо тратить значительное количество энергии; в условиях эмоционального напряжения активируется симпатический отдел вегетативной нервной системы увеличивается количество катехоламинов и тироксина расщепления окисления и фосфорилирования увеличения энергозатрат)

- Лежа (чтобы не тратилась лишняя энергия на сокращение мышц на поддержание антигравитационной позы);

- При температуре комфорта (при этом поддержание постоянства температуры тела не требует напряжения процессов теплоотдачи и теплопродукции, то на эти процессы не тратится энергия);

- Натощак (через 10-12 часов после приема пищи, чтобы не проявлялась специфически динамическое действие жратвы).

Специфически-динамическое действие пищи - увеличение энергозатрат, что связано с приемом пищи. После приема углеводной и жировой пищи, специфически динамическое действие пищи составляет 10-15%, а белковой - 30%. Увеличение энергозатрат связано с активацией гладких мышц ЖКТ и выделения секретов (пищеварительных секретов), с процессами всасывания - все эти процессы протекают с использованием энергии АТФ. Аминокисноты после всасывания в печени дезаминуються и пераминуються, что также требует энергозатрат, поэтому специфически-динамическое действие белковой пищи выше, чем углеводородного и жировой.

Соответственно, определяя ОО создают условия, при которых энергия окисления питательных веществ витрачаеть на поддержание нормальной жизнедеятельности организма в состоянии бодрствования, но при условии, что энергозатраты организма минимальны. Энергия окисления питательных веществ при этом расходуется так:

- 50% ее превращается в первичное тепло и выделяется из организма, 50% идет на синтез АТФ;

Расходы АТФ следующие:

процессы биосинтеза - 23%;

сокращения мышц (поддержание тонуса скелетных мышц, сокращения миокарда и дыхательных мышц) - 15%;

работа механизмов активного транспорта веществ - 12%.

Факторы от которых зависит величина ОО:

Пол.

Масса тела.

Рост.

Возраст.

Особенности процессов обмена веществ в организме, а именно процессов аэробного окислительного фосфорилирования, степень сопряжения окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи. Это в свою очередь, определяется влиянием на процессы окислительного фосфорилирования регуляторных механизмов - катехоламинов и тироксина.

Оценивают величину ОО, сравнивая ее со стандартным обменом - надлежащая (нормальная) величина для данного человека. Точнее величину стандартного обмена определяют по таблицам Хариса и Бенедикта. При этом учитывают пол, массу, рост и возраст. Допустимые отклонения ОО от должной величины на 15%. Если ОО выше или ниже должной величины более чем на 15%, это свидетельствует о нарушении нормального протекания в организме окислительного фосфорилирования, т.е. нарушение механизмов регуляции этих процессов.

129. Энергетический баланс организма. Регуляция. Калорическая ценность питательных веществ. Требования к соотношению питательных веществ в пищевых рационах.
Энергетический обмен присущ каждому живому организму. В вашем теле идет постоянный и непрерывный обмен веществ и энергии. При этом богатые питательными веществами продукты усваиваются и химически преобразуются, а конечные продукты их утилизации (низкоэнергетические) выделяются из организма. Высвобождающаяся энергия используется для поддержания жизнедеятельности клеток организма и для обеспечения его работы (сокращение мышц, работа сердца, функционирование внутренних органов).

Единицей измерения процесса энергетического обмена является калория. Одна калория равняется такому количеству энергии, которое необходимо для нагревания на 1 °С одного миллилитра воды. Это очень маленькая величина. Поэтому энергобаланс организма измеряют в «больших» калориях - килокалориях (1 килокалория равна 1000 калорий и обозначается ккал). В единицах Международной системы СИ для определения количества тепловой энергии используется джоуль (Дж). 1 кал =4,19 Дж, 1 ккал -4,19 кДж.
Сколько энергии необходимо человеку для нормальной жизнедеятельности в течение суток? Ответ на данный вопрос поможет определиться в причинах ожирения.

Необходимо знать, какие энергозатраты наиболее эффективны для сжигания лишнего жира и как эти знания можно использовать для успешного похудения. Наиболее частая величина, рассчитанная для абстрактного человека, имеющего склонность к полноте или избыточный вес, равняется 2200 ккал. Более точную цифру можно получить при умножении вашего нормального веса в кг на 33 ккал (для мужчин) или на 30 ккал (для женщин). Это упрощенный вариант, который широко используется при расчете рационов питания.

Основной обмен.
Основной обмен - это минимальная величина энергии, необходимая для поддержания жизни организма, находящегося в состоянии покоя (утром, лежа, натощак, в условиях температурного комфорта).

Многочисленные исследования основного обмена позволили установить, что для мужчин норма основного обмена составляет 1 ккал на 1 кг массы тела в час, для женщин (имеющих меньшую массу мышечной ткани) - 0,9 ккал на 1 кг массы тела в 1 час. Произведем примерный расчет:
О = М х 24 х П

где О - суточный основной обмен веществ в ккал;
24 - количество часов в сутки;
П - интенсивность часового основного обмена веществ в ккал на килограмм;
М - нормальная масса тела в килограммах.
Например: у мужчины с нормальной массой тела 70 кг
О = 70 х 24 х 1 =70х24= 1680 ккал в сутки.

Таким образом, приблизительная величина нормального суточного основного обмена для мужчины с нормальной массой тела 70 кг равна 1700 ккал. Аналогичный расчет этого показателя для женщины с нормальной массой 70 кг составляет 1500 ккал. Подобное различие обусловлено, в основном, тем, что у женщин мышечная масса меньше.

Питательные вещества, содержащиеся в разных кормах, необходимы для поддержания жизни животных.

Существует 6 главных групп питательных веществ, 3 из которых обеспечивают организм энергией - это белки, жиры и углеводы. Другие питательные вещества - витамины, минеральные вещества и вода - являются не энергетическими веществами.

В организме белки, жиры и углеводы расщепляются с образованием энергии. Количество энергии, высвобождающейся при этом из 1г вещества, называется калорической ценностью. Эта величина измеряется в килокалориях. Протеин и углеводы образуют при расщеплении примерно 4 ккал/г вещества, а жиры - 9 ккал/г.

Однако, все эти питательные вещества выполняют не только энергетическую, но также и пластическую функцию, т.е. используются для построения структур организма и синтеза секретов.

Белки

Белки представляют собой вещества, состоящие из аминокислот. У животных большая часть белков используется для пластического обмена, т.е. для построения и обновления биологических структур (мышц, ферментов, белков крови и т.д.).

Количество протеина, требуемого животному, зависит от вида и возраста животного и от качества протеина. В состав пищи собак обязательно должны входить белки, содержащие так называемые незаменимые аминокислоты. Все животные нуждаются во всех 23 аминокислотах, но многие аминокислоты могут синтезироваться в организме животных. Собакам требуется 10 незаменимых аминокислот, которые обязательно должны поступать с кормом.

Незаменимыми аминокислотами для собак являются: аргинин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан, валин.

Качество протеина оценивается по его биологической ценности. Животные белки являются более полноценными по сравнению с растительными, т.к. содержат много незаменимых аминокислот. Однако, комбинируя в правильной пропорции растительные и животные протеины, можно значительно повысить их биологическую полноценность. Например, соевая мука является самым качественным источником растительного протеина.

Наиболее отчётливым признаком дефицита белка является ухудшение роста у молодых животных, снижение веса и продуктивности у взрослых животных. Рост шерсти ухудшается, линька затягивается, появляются участки выпадения волос с грубой, шершавой кожей.

Однако, надо помнить, что излишнее потребление собаками белков в составе корма, может способствовать развитию у них мочекаменной и почечных заболеваний. Поэтому существует оптимальный уровень протеина в составе кормов, зависящий от возраста, физической активности и других физиологических особенностей животных.

Углеводы

Углеводы оказывают значительное влияние на пищеварительную функцию. Содержатся в основном в различных злаковых растениях. Подразделяются на растворимые и нерастворимые. Растворимые углеводы занимают самый большой процент в составе кормов. Избыточное количество углеводов в рационе может накапливаться в организме в виде гликогена или жира и способствует ожирению.

К нерастворимым углеводам относятся различные пищевые волокна: целлюлоза, гемицеллюлоза и т.д. Они оказывают большое влияние на транспортную функцию кишечника и на усвояемость различных питательных веществ. Потребность клетчатки в кормах для собак в 2 раза выше, чем у человека.

Жиры

В организме выполняют в основном энергетическую функцию. Кроме того, они необходимы для всасывания и хранения в организме жирорастворимых витаминов А, Д, Е, К,; повышают вкусовые качества кормов и являются источником незаменимых жирных кислот.

Различают насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты. Некоторые ненасыщенные жирные кислоты не синтезируются в организме и должны поступать обязательно с кормом. Это незаменимые жирные кислоты. Собаки нуждаются в поступлении с кормами 2х незаменимых жирных кислот: линолевой и арахидоновой, которые должны составлять не менее 1% от сухих веществ корма.

Много незаменимых жирных кислот содержится в растительных маслах, курином и рыбьем жире.

Дефицит незаменимых жирных кислот может приводить к повреждению кожного и шерстного покрова. Жиры подразделяются на животные и растительные. В растительных жирах содержится повышенное количество ненасыщенных жирных кислот.

Однако, когда животные потребляют чрезмерное количество жира, может развиваться не только ожирение, но и различные заболевания печени, поджелудочной железы и желудочно-кишечного тракта собак.

Витамины

Витамины играют важнейшую роль в биохимических реакциях организма, выполняют роль ферментов и способствуют активации ферментов.

Витамины содержатся как в растительной, так и в животной пище.

Витамины подразделяются на жирорастворимые (А,Д,Е,К) и воднорастворимые (вит.С и витамины группы В).

Воднорастворимые витамины не способны длительное время сохраняться в организме, в то время как жирорастворимые накапливаются в организме в жировой ткани, печени и т.д. Чрезмерное их потребление называется гипервитаминозом, а недостаток - гиповитаминозом.

Гипервитаминозы у собак встречаются гораздо чаще, чем гиповитаминозы. Включение витаминных добавок в качественные коммерческие корма делает необоснованным их дополнительное скармливание, так как может вести к проявлению токсических эффектов и гипервитаминозам, из-за трудности правильного дозирования. Как недостаток, так и избыток определенных витаминов может вызывать различные заболевания у животных, в том числе и собак. Поэтому все корма для них должны быть полностью сбалансированы по всем витаминам.

Вода

Вода является очень важным элементом питания. Вода составляет более 70% массы тела животных. Потеря организмом 15% воды приводит к смерти. Животные имеют два основных источника воды: метаболическая вода - образуется в результате окисления в организме белков, жиров и углеводов, и вода, поступаемая с кормом и питьем.

Когда количество воды, принимаемое с кормами, увеличивается, животное меньше пьет. Общее количество воды, требуемое собаке, эквивалентно требованиям в энергии в ккал/день.

При использовании обычных сухих кормов собаки обычно потребляют 1,5-2 мл воды на 1 г сухого корма. В консервах на воду обычно приходится около 75%, поэтому при кормлении консервами собаки пьют воды меньше.

Качество воды определяется количеством растворенных в ней веществ и жесткостью. Вода пригодная для человека, подходит и для домашних животных. Жесткая вода, содержащая большое количество магния, может являться причиной мочекаменной болезни.