Теплообмен и регуляция температуры тела
Обмен веществ
1. Сущность обмена веществ. Промежуточный обмен. Обмен белков и его регуляция.
2. Обмен углеводов и его регуляция.
3. Обмен жиров и его регуляция.
4. Обмен энергии. Основной обмен. Теплообмен.
5. Водно-солевой обмен.
Обязательным условием существования всех живых организмов, в том числе и человека, является постоянный обмен веществами и энергией с внешней средой. Из окружающей среды в организм человека поступают питательные вещества, кислород, вода, минеральные соли, витамины, необходимые для построения и обновления структурных элементов клеток и образования энергии, обеспечивающей протекание жизненных процессов. В клетках организма непрерывно происходят процессы химических превращений веществ: синтез свойственных организму белков, жиров и углеводов, одновременное расщепление сложных органических соединений с высвобождением энергии, выделение во внешнюю среду образующихся продуктов распада — воды, углекислого газа, аммиака, мочевины. Таким образом, обмен веществ— это совокупность процессов химического превращения веществ с момента их поступления в организм до выделения конечных продуктов.
Обмен веществ представляет собой единство двух процессов: ассимиляции и диссимиляции.
Анаболический процесс – это синтез сложных соединений из простых, с потреблением энергии.
Катаболический процесс – это распад сложных соединений до простых с выделением энергии.
|
|
|
Анаболический и катаболический процессы составляют промежуточный обмен. Промежуточный обмен начинается с момента всасывания питательных веществ из желудочно-кишечного тракта, в результате происходит синтез необходимых и свойственных организму органических веществ с образованием промежуточных и конечных продуктов обмена веществ. Конечные продукты выводятся из организма.
Промежуточный обмен бывает:
1. Белковый.
2. Липидный.
3. Углеводный.
4. Водный.
5. Минеральный.
Белковый обмен веществ.
Белок в организме не депонируется. Белок выполняет следующие функции:
1. Он является строительным материалом (для клеток, гормонов и т.д.).
2. Он необходим для образования энергии, а при его избытки переводится в жир и углеводы.
Белок состоит из аминокислот. Аминокислоты делятся на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокислоты синтезируются в организме, незаменимые – не синтезируются. Незаменимых аминокислот 8:валин, лейцин, изолейцин, метионин, трионин, лизин, триптофан, фенилаланин. Заменимых аминокислот тоже 8: аланин, аспарагин, глутамин, глицин пролин, серин, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота. Частично заменимых аминокислот 4: аргинин, гистидин, цистеин, тирозин. Белки, включающие в свой состав все заменимые, незаменимые и частично заменимые аминокислоты – называются полноценными белками. Полноценные белки имеют животное происхождение (молоко, яйцо, рыба и т.д.). Белки, которые содержат в своем составе часть незаменимых аминокислот, или неполное их количество – называются неполноценными белками. Это белки растительного происхождения.
|
|
|
Обмен белков изучают с помощью метода азотного баланса, при этом учитывают, что в 100 гр. белка находится 16% азота. Проводя азотистый баланс, учитывают поступающий азот с кормом и выделяющийся с калом, мочой и потом.
Отрицательный азотистый баланс – это когда выводится азота больше, чем поступает (свидетельствует о превалировании катаболического процесса).
Положительный азотистый баланс – это когда азота выводится меньше, чем поступают (преимущество анаболического процесса).
Азотистое равновесие – это когда количество поступившего азота соответствует выделенному азоту (анаболический и катаболический процессы в равновесии).
Количество белка необходимое для поддержания азотистого равновесия – называют белковым минимумом.
|
|
|
Белковый минимум, превышающий количество белка, которое выводится из организма в покое и без белкового питания – называется коэффициентом белкового изнашивания.
При поступлении аминокислот в кровь, а затем в печень с ними происходят определенные превращения. Часть аминокислот используется для построения новых аминокислот необходимых организму. Из данных аминокислот синтезируются необходимые для организма белки. Излишек аминокислот превращается в жир и гликоген. Часть аминокислот служит для образования энергии. При этом окислении аминокислот образуется вода, углекислый газ и аммиак. Аммиак в печени превращается в мочевину и выводится с мочой. У рептилий и птиц из аммиака образуется мочевая кислота. У жвачных животных большая часть мочевины поступает из печени в кровь, слюну и затем в рубец. Из мочевины в рубце используется микрофлорой аминогруппа, для построения белка.
Регуляция белкового обмена.
Нейрогуморальная. Центр регуляции находится в гипоталамусе промежуточного мозга. В регуляции обмена белков большую роль играет кора больших полушарий.
Парасимпатическая нервная система усиливает анаболический процесс, а симпатическая – усиливает катаболический процесс.
|
|
|
Гуморальная регуляция. Синтез белка стимулирует инсулин и гормон роста. Распад белка стимулируют глюкокортикоиды, адреналин, гормон щитовидной железы – тироксин. Недостаточность функции щитовидной железы приводит к снижению анаболических процессов.
Углеводный обмен веществ.
Животные с кормом употребляют до 70% от общего количества корма углеводов. Углеводы депонируются в организме в виде гликогена в мышцах и печени. Углеводы необходимы как ценный энергетический материал. Избыток углеводов может переводиться в жир. Углеводы входят в состав клеток. В крови животных постоянно поддерживается определенная концентрация углеводов. В плазме крови животных основной углевод представлен глюкозой, а в эритроцитах в основном содержится фруктоза и пентоза. Основной источник углеводов у жвачных животных – клетчатка. Клетчатка расщепляется до глюкозы. Часть глюкозы используется микроорганизмами, часть всасывается в кровь, часть используется для образования летучих жирных кислот. Поэтому в крови жвачных животных уровень глюкозы ниже, чем в крови животных с однокамерным желудком. Из летучих жирных кислот только пропионовая может использоваться для образования гликогена, а остальные идут на образование жира. Глюкоза может являться источником образования белка и жира в промежуточном обмене (глюконеогенез).
В организме существует два способа окисления углеводов:
1. Анаэробное окисление – (гликолиз). В результате гликолиза при окислении одной молекулы глюкозы образуется молочная кислота и две молекулы АТФ. Анаэробное окисление происходит почти во всех тканях организма (мышцы, головной мозг, печень). Значение гликолиза – это основной процесс снабжения тканей энергией в анаэробных условиях. При активной мышечной работе энергии гликолиза хватает на первые две минуты работы.
2. Аэробное окисление – происходит при доступе кислорода. При этом окислении образуется молочная кислота, которая переводится или в гликоген, или окисляется до воды и углекислого газа. В этом процессе при окислении одной молекулы глюкозы образуется до 38 молекул АТФ. Аэробное окисление углеводов интенсивно протекает в ЦНС, печени, почках, сердечной мышце. Это основной путь окисления углеводов.
Регуляция углеводного обмена.
Нейрогуморальная. Центр регуляции находится в продолговатом мозге на дне 4-го мозгового желудочка, в гипоталамусе и в коре больших полушарий.
Парасимпатическая нервная система стимулирует образование гликогена. Симпатическая нервная система стимулирует его распад, с повышение уровня сахара в крови.
Гуморальная регуляция. Уровень сахара в крови понижает инсулин. Он переводит глюкозу в гликоген, или стимулирует. Повышает уровень сахара в крови глюкогон, адреналин, норадреналин, гормон роста, тироксин, глюкокортикоиды. Тироксин стимулирует окисление углеводов. Глюкокортикоиды также активизируют глюконеогенез – это образование гликогена из белков и жира.
Жировой обмен (липидный).
Липиды – это группа органических веществ не растворимых в воде и растворимых в органических растворителях.
Функции, выполняемые жиром:
1. Энергетическая.
2. Теплорегулирующая.
3. Защитная. Предохраняет от механических повреждений.
4. Входит в состав клеточных мембран.
5. Из него образуются стероидные гормоны
6. Образует желчные кислоты.
7. Из липидов образуется провитамин Д.
8. Принимает участие в образовании жирорастворимых витаминов.
9. Жир депонируется в подкожной жировой ткани.
Жирные кислоты могут синтезироваться из белков и углеводов. Исключение составляют 3 незаменимые жирные кислоты: линолевая, линоленовая, арахидоновая. Они должны поступать с кормом.
Различают белую и бурую жировую ткань. Бурая ткань представлена у эмбрионов и новорожденных и содержит большое количество митохондрий. Бурый жир поддерживает постоянную температуру тела. Среди простых липидов распространен нейтральный жир, состоящий из глицина и жирных кислот.
К сложным липидам относятся:
1. Фосфолипиды – входят в состав, препятствующий ожирению печени. Участвуют в размножении и развитии зародыша. Фосфолипиды делятся на: глицерофосфолипиды и сфинголипиды. Глицерофосфолипиды – содержатся в печени, головном мозге, легких. Сфинголипиды – эти соединения имеют сложную структуру и входят в состав мембран клеток нервной ткани, ткани печени, почек.
2. Липопротеиды – в их составе переносится жир в крови.
3. Гликопротеиды – переносят жир в крови.
4. Стероиды – мужские и женские половые гормоны. Провитамин Д, соли желчных кислот, холестерин.
5. Холестерин – выводит яды. Входит в состав нервной ткани. Из него образуются стероидные гормоны, желчные кислоты, витамин Д.
Промежуточный обмен жиров.
Жиры всасываются из кишечника в виде жирных кислот и глицерина. Уже в стенке тонкого кишечника жирные кислоты и глицерин образуют вновь соединение. Вновь образованный жир соединяется с белком и поступает в кровь. Данное соединение называется – хиломикрон (это разновидность липопротеида). Хиломикроны поступают в легкие, захватываются там клетками гистиоцитами (это тканевые макрофаги) и депонируются в них. Часть хиломикронов в гистиоцитах окисляется с образованием энергии. Данная энергия расходуется на работу органов дыхания и согревания воздуха в холодную погоду. Часть липопротеидов в крови, расщепляется липазой крови до жирных кислот и глицерина. Глицерин превращается в гликоген. Жирные кислоты окисляются с образованием воды и углекислого газа. В результате окисления жирных кислот образуются продукты их сгорания – это ацетоуксусная кислота, ацетон, b-оксимасляная кислота. Накопление данных соединений в организме приводит к нарушению обмена веществ и заболеванию – кетоз. Часть липопротеидов накапливается в жировом депо, где жир откладывается. Особенностью жирового обмена у жвачных является то, что источником жира у них являются летучие жирные кислоты.
Регуляция жирового обмена.
Центр регуляции находится в гипоталамусе. Симпатическая нервная система стимулирует распад жира (липолиз), а парасимпатическая – стимулирует синтез жира.
Гуморальная регуляция. Адреналин, норадреналин, тироксин, гормон роста (соматотропин) стимулируют распад жира. Инсулин, пролактин – стимулируют синтез жира.
Обмен энергии.
Потенциальная энергия корма в организме потребляется на процессы анаболизма и превращается в: электрическую, механическую энергию и первичное тепло. Электрическая и механическая энергия в последующем превращаются в тепловую и выделяются из организма.
По количеству тепла образовавшегося в организме судят об уровне энергетических затрат. На основании этих данных об энергетической ценности потребленного корма и выделившегося тепла устанавливают энергетический баланс организма. Затраты энергии у животных необходимы для поддержания жизнедеятельности, выполняемой работы и образования продукции. Энергия затрачивается для биосинтеза органических веществ, для работы мышц и т.д. Количество выделившейся энергии определяют с помощью прямой и непрямой калориметрии. Эти методы основаны на сохранении массы и энергии.
Метод прямой калориметрии основан на подсчете количества выделенной энергии по средствам измерения количества выделенного тепла.
Метод непрямой калориметрии основан на измерении обмена энергии по количеству выделенного углекислого газа и поглощенного кислорода.
В данном случае определяют калориметрические коэффициенты кислорода и углекислого газа и учитывают дыхательный коэффициент.
Калориметрический коэффициент кислорода и углекислого газа – это потребление 1 литра кислорода и выделение 1 л углекислого газа – соответствует образованию определенного количества энергии.
Дыхательный коэффициент – это обменное отношение выделенного углекислого газа к поглощенному кислороду за единицу времени.
При окислении углеводов дыхательный коэффициент = 1
белков =0,8
жиров =0,7
При окислении 1 гр. жира выделяется 38,9 кДж
1 гр. углеводов и 1 гр. белка 17,2 кДж.
Продуктивная энергия – это энергия, которая идет на образование различных видов продукции.
Основной обмен энергии – минимальное количество энергии, необходимое для поддержания нормальной жизнедеятельности организма в состоянии покоя, определяется при комфортных температурных условиях окружающей среды (20-220С), натощак (голод от 12-14 часов) и при атмосферном давлении 760 мм. рт. ст. Выражается основной обмен количеством энергии, выделенной организмом в кДж.
В состоянии полного физического и психического покоя организм расходует энергию на: 1) постоянно совершающиеся химические процессы; 2) механическую работу, выполняемую отдельными органами (сердце, дыхательные мышцы, кровеносные сосуды, кишечник и др.); 3) постоянную деятельность железисто-секреторного аппарата.
Основной обмен веществ зависит от возраста, роста, массы тела, пола. Самый интенсивный основной обмен веществ в расчете на 1 кг массы тела отмечается у детей. С увеличением массы тела усиливается основной обмен веществ. Средняя величина основного обмена веществ у здорового человека равна приблизительно 4,2 кДж (1 ккал) в 1 ч на 1 кг массы тела.
По расходу энергии в состоянии покоя ткани организма неоднородны. Более активно расходуют энергию внутренние органы, менее активно — мышечная ткань.
Интенсивность основного обмена веществ в жировой ткани в 3 раза ниже, чем в остальной клеточной массе организма. Худые люди производят больше тепла на 1 кг массы тела, чем полные.
У женщин основной обмен веществ ниже, чем у мужчин. Это связано с тем, что у женщин меньше масса и поверхность тела. Согласно правилу Рубнера основной обмен веществ приблизительно пропорционален поверхности тела.
Отмечены сезонные колебания величины основного обмена веществ – повышение его весной и снижение зимой. Мышечная деятельность вызывает повышение обмена веществ пропорционально тяжести выполняемой работы.
К значительным изменениям основного обмена приводят нарушения функций органов и систем организма. При повышенной функции щитовидной железы, малярии, брюшном тифе, туберкулезе, сопровождающихся лихорадкой, основной обмен веществ усиливается.
Регуляция обмена энергии.
Центр регуляции образования энергии располагается в гипоталамусе. Симпатическая нервная система стимулирует выделение энергии, а парасимпатическая нервная система регулирует ее накопление.
Адреналин, норадреналин, тироксин – стимулируют образование энергии за счет усиления катаболических процессов. Инсулин, пролактин – стимулируют отложение (запас) энергии.
Теплообмен и регуляция температуры тела
Постоянная температура тела животного является необходимым условием для обмена веществ и ведущим фактором, обеспечивающим нормальный уровень тканевых процессов в целом организме.
Все животные делятся на 2 группы: хладнокровные и теплокровные. У хладнокровных животных температура тела зависит от температуры окружающей среды. У теплокровных животных температура тела поддерживается на постоянном уровне. Для каждого вида животного температурная граница лежит в пределах от 37-420С.
Во внутренних органах температура зависит от образующегося в нем тепла и от количества теплопотери в нем.
Если теплопродукция = теплоотдаче, температура тела удерживается на определенном уровне. Отдается тепло при его испарении, излучении и т.д. Все это является следствием условий кормления, содержания и др. факторов.
Постоянная температура тела в организме поддерживается химической и физической терморегуляцией.
Химическая терморегуляция – это совокупность физиологических процессов, обеспечивающих обмен и образование тепла в организме животного. При воздействии температурных и других факторов она является рефлекторным фактом.
Тепло образуется при окислительных процессах в митохондриях. Мышцы и железы являются основным источником теплопродукции и оказывают влияние на обмен веществ и энергии в совокупности с факторами окружающей среды.
Физическая терморегуляция – это совокупность физиологических процессов регулирующих отдачу тепла из организма и обеспечивающих постоянную температуру тела животных. Организм выводит тепловую энергию с помощью:
1. Радиации.
2. Испаряющейся воды, через кожу и дыхательные пути.
Эти два явления важны для выделения тепла и их эффект зависит от запаса воды в организме.
3. С калом и мочой.
Водно-солевой обмен
Вода является важнейшим компонентом всего живого. Это универсальный биологический растворитель и незаменимая среда, обеспечивающая эвакуацию клеточного обмена. Одним из условий существования жизни животных является необходимость поддержания в тканях количества воды. Для того, чтобы поддерживать осмотический гомеостаз в организме существуют специальные физиологические механизмы. Важнейшими компонентами, из этих механизмов являются: реабсорбция (обратное всасывание) и фильтрация. В теле животного содержится до 65-70% воды. Если животное лишить воды оно быстро погибнет.
Вода в организме встречается в различных состояниях:
1. Гидростатическая – связана, в основном, с частями клетки, особенно с белками.
2. Иммобильная – содержится между молекул волокнистой структуры. Не выделяется при измельчении ткани.
3. Свободная – содержится в плазме, моче, лимфе, пищеварительном соке и т.д.
Потребность в воде у животных различна. Она определяется условиями кормления, продуктивности и т.д. Выводится вода из организма с мочой, через кожу, с калом.
Регуляция водно-солевого обмена.
Нейрогуморальная. Центр регуляции расположен в гипоталамусе, где находятся осморецепторы, воспринимающие изменение концентрации электролитов. Импульсы от гипоталамуса воздействуют на работу почек, через гипофиз и надпочечники.
Минеральный обмен.
Для нормальной жизнедеятельности организма необходимы минеральные соли и оптимальные соотношения между ними. При нарушении этого обмена возникают отеки, слабость, тяжелые формы анемии, судороги. Минеральные вещества принимают участие в следующих физиологических процессах:
1. Распределение воды в организме.
2. Поддержание осмотического давления крови и межклеточной жидкости.
3. Регулируют кислотно-щелочное равновесие.
4. Выступают в роли катализаторов при многих химических реакциях.
5. Оказывают влияние на функции центральной нервной системы.
К макроэлементам относятся: Са, К, Р, Мg, Fe, Cl, Na, S.
Na и К – находятся в организме в виде растворенных воде солей. Они обуславливают постоянство осмотического давления крови. Играют важную роль в водном обмене. Влияют на активность ферментов. К избытку натрия чувствительны свиньи и домашняя птица.
Са – используется как пластический материал, содержащийся в костной ткани. Он понижает проницаемость кровеносных сосудов. Активизирует фагоцитоз лейкоцитов. При недостатке кальция у молодых животных развивается рахит.
Р – играет важную роль в промежуточном обмене. Содержится в костной ткани, входит в состав АТФ. Участвует в образовании ферментов, гормонов, витаминов т. д.
Мg – входит в состав мышц, костей, некоторых ферментов. Играет важную роль в процессах фосфорелирования. Активизирует биосинтез протеинов.
S – входит в состав аминокислот и биологически активных веществ. Она участвует в процессах брожения в преджелудках и входит в состав волос.
Cl – находится во всех жидкостях организма, во всех хлористых соединениях. Активизирует работу некоторых ферментов и функцию центральной нервной системы.
Fe – является составной частью белков, ферментов. Принимает большое участие в процессе гемопоэза. Его недостаток в процессе эритропоэза вызывает анемию.
Микроэлементы. Со, Мn, Сu, Zn, J, F, St.
Они содержатся в тканях в небольших количествах. Способствуют росту и развитию животных, повышению продуктивности, плодовитости и устойчивости к заболеваниям.
Со – активизирует ферменты: фосфотазу, аргиназу, каталазу, а также глюколитическую функцию крови. Большую роль кобальт принимает в пищеварении у жвачных животных, обеспечивая синтез в рубце витамина В12 (цианкобаломин). При недостатке этого витамина изменяется микрофлора рубца, развивается заболевание – эндемическая сухотка, лизуха, «уровская болезнь».
Cu – входит в состав белковых соединений. При недостатке нарушается процесс роста, функции мышечной и кровеносной систем.
Мn – входит в состав всех органов и тканей. Много его в печени, почках, костях. При его недостатке задерживается рост, теряется способность к размножению.
Zn – входит в состав фермента уреазы, а также гормона инсулина. Он необходим для нормального функционирования органов размножения. Отсутствие или недостаток цинка в корме приводит к нарушению пищеварения. Избыток его в кормах приводит к отравлению.
J – содержится во многих тканях, но основная его масса содержится в щитовидной железе. Он входит в состав гормона тироксина. Его недостаток приводит к снижению продуктивности и развитию эндемического зоба.
F – встречается во всех органах и тканях. В большом количестве содержится в костях и сперме. При его недостатке нарушается обмен веществ и развивается кариес.
St – содержится во всех органах и тканях в костях и зубах. Отсутствие его в кормах вызывает кариес зубов, а избыток – стронциевый рахит.
Дата добавления: 2021-06-02; просмотров: 49; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!