Энергетический баланс организма

У гетеротрофных организмов превращение вещества и энергии на уровне особей происходит следующим образом. Потребленная пища, или рацион частично усваивается организмом (усвоенная, или ассимилированная часть рациона), а частично выделяется наружу в виде непереваренных остатков пищи (неусвоенная часть рациона).

Усвоение пищи заключается в разложении ее сложных органических веществ (белков, углеводов, жиров) до сравнительно простых органических мономеров - аминокислот, моносахаридов и т.д. Одна часть мономеров в процессе дыхания разлагается до простых неорганических соединений - углекислого газа и воды с выделением энергии, заключенной в их химических связях. Часть этой энергии аккумулируется в макроэргических связях АТФ. Процессы, ведущие в высвобождению энергии пищи в организме имеют общее название энергетический обмен.

Другая часть мономеров используется для построения новых жиров, белков и углеводов, типичных для данного организма. Для этого используется энергия АТФ, образующихся в процессе дыхания. Так, при cинтезе белка на присоединении одной молекулы аминокислоты к строящейся полипептидной цепи затрачивается энергия одной макроэргической связи АТФ. Поэтому количества АТФ, образующегося при окислении одной молекулы глюкозы, достаточно для построения полипептидной цепи, состоящей из 37 аминокислот.

Процессы образования в организме сложных органических веществ из более простых называется пластическим обменом.

Пластический обмен организмов тесно связан с энергетическим. Поэтому интенсивно растущие организмы потребляют много кислорода.

В процессе энергетического обмена в организме происходит разрушение органических веществ. Поэтому их убыль должна компенсироваться постоянным пополнением. Оно осуществляется за счет постоянного поступления в организм органических веществ, потребляемой им пищи.

Согласно первому закону термодинамики, в любой системе, в том числе и живой, между потреблением и расходованием энергии всегда существует равенство, т.е. соблюдается энергетический баланс. Для составления балансового равенства необходимо выразить каждую его составляющую в единицах энергии.

Баланс энергии на уровне особи можно представить в виде уравнения:

R = P + T + N,

где R – энергия потребленной пищи (рацион), Р -- энергия пищи, использованная на увеличение массы тела особи (прирост), Т – энергия пищи, израсходованная в процессе дыхания, N – энергия пищи, которая потреблена организмом, но не усвоена им.

Сумма прироста и трат на дыхание является ассимилированной частью рациона (А = Р + Т), которая равна

А =RU^-1,

где U^-1 - усвояемость корма, или безразмерный коэффициент, представляющий собой отношение к рациону его усвоенной части, или

U^-1 = (P + T)/R

По определению U^-1 может изменяться в пределах от 0 до 1,00, а если ее выражают в процентах - от 0 до 100%.

В реальных условиях U^-1 изменяются в очень широких пределах в зависимости от различных факторов – характера корма, условий среды, физиологического состояния организма и т.д. Однако поскольку эти изменения не имеют достаточно закономерного характера, для простоты дальнейших рассуждений U^-1 можно принять постоянной величиной (U^-1 = const). Тогда,

А = RU^-1

Процесс дыхания аналогичен процессу горения, т.е. окислению органических соединений кислородом. Конечные продукты дыхания организмов и горения органических веществ одни и те - углекислый газ и вода. По законам термохимии тепловой эффект химической реакции равен разности между энергетическими состояниями начальных и конечных продуктов реакции и не зависит от путей перехода между ними. Поэтому количество энергии, выделяющееся в организме при окислении органического вещества в процессе дыхания, равно количеству энергии, выделяющейся при его сгорании.

Дата добавления: 2014-01-07