Энергия алмасуы

Ф КГМА 1-8-21/02

МУ «Организация методической работы в соответствии с ГОСО 2006 года» от 04.07.2007 г

Қарағанды мемлекеттік медицина академиясы

Физиология кафедрасы

Д Ә Р І С

Тақырып: «ЭНЕРГИЯ АЛМАСУЫ»

«Физиология-1» пәні

051301 «Жалпы медицина» мамандығы

2 курс

Уақыты 1 сағат

Қарағанды 2008 ж.

Кафедра мәжілісінде талқыланып және бекітілген

№______ Хаттама _____________ 2008 ж.

Кафедра меңгерушісі ______________ Ф.А. Миндубаева

Дәрістің тақырыбы: Энергия алмасуы

Дәрістің мақсаты: энергия алмасу, оның реттелу механизмдері жайында түсінік беру, зерттеу әдістерін көрсету.

Дәріс жоспары.

1.Энергиялық алмасу жайында түсінік.

2.Негізгі алмасу.

3. Энергия алмасуды зерттеу әдістер. а) тікелей және тікелей емес калориметрия әдісі. б) тыныс алу коэффициенті және оның зат алмасуды зерттеудегі маңызы.

4. Энергия алмасудың реттелуі.

5. Қартайған шақтағы организмнің энергетикалық шығыны (пед.фак.үшін
мамандырылған сүрақтар.)

6. Ас қорыту мен тамақтанудың жасқа байланысты ерекшеліктері.

7.Ас қорыту бездерінің сөл бөлу қызметінің қабылданған тамақтың түрімен тамақтануға байланыстылығы (сан.гиг.үшін.)

З.Әртүрлі жас кезеңдері мен мамандық топтарының тамақтануының физиологиялық нормалары.

9.Атқаратын жүмысына байланысты организмнің энергетикалық шығыны. 10.Тамақтану тәртібі және оның физиологиялық маңызы.(сан. гиг.)

Энергия алмасуы.

Энергия алмасуы әр кезде жылу алмасумен бірге жүреді. Қоректік заттардан потенциальдық энергия бөлінеді, атап айтқанда, жылу, яғни ағзаның барлык жүйелерінің қызмет еткен белгісі, ағза үшін энергия көзі тағам. Диссимиляция процессі энергия бөлумен жүреді, яғни химиялық энергия кинетикалық энергияға айналады. Бүл энергияның көп бөлігі жылуға айналады, 20-25%-механикалық энергияға айналады. Электрлік энергияға өте аз мөлшерге айналады. Энергия айналуының соңғы өнімі жылу пайда болу, ол жылу адам денесімен қоршаған ортаға ауысады. Барлық организмде клеткалық метаболизм 4 негізге арнайы қызмет атқарады.

-қоршаған ортадан энергия алу және оны күрделі қүрлысты қосылыстар энергиясына ауыстыру, клеткалардың энергетикалық мүқтаждылығын қамтамасыз ететін мөлшерде. -аралық қосылыстардың пайда болуы. -алдыңғы өнімдерден заттардың синтезделуі.

-арнайы қызметтердің орындалуы үшін арнайы биомолекулалардың синтезі және ыдырауы.

Клетканың барлық бөлімі бірдей 1-ға не, яғни клетка изотермиялы.Оның әр бөлімі қысымы жағынан шамалы ғана бірдей емес.Яғни, клеткалар энергия көзі ретінде жылуды пайдалана алмайды, себебі энергия (жұмыс) тұрақты қысымда қатты жылыған алаңнан аз жылитын алаңға жылу өткенде ғана орындалады.Тірі клетка және организмді тұтас изотермиялық машина деп қарастыруға болады.

Термодинамика тұрғысынан қарастырғанда тірі организм ашық жүйе, қоршаған ортамен энергия мен де, затпен де алмасады, нәтежесінде энергия және зат пайда болады. Бірақ олар қоршаған ортамен тепе-теңдікте болмайды, сондықтан олар тепе-теңдіксіз ашық жүйе деп аталады. Организмде химиялық заттар жеткілікті және жеткілікті қарқында жаңартылып отырады. Химиялық құрамның түрақты болып көрінуі стационарлық жағдай деген ұғыммен түсіндіріледі. Яғни қоршаған ортадан жүйеге келетін энергия мен заттардың жылдамдығы жүйелерден ортаға заттардың өту жылдамдығымен тең болады, яғни организм тепе-теңдіксіз ашық стационарлық жүйе. Организм тіршілігі үшін көмірсулардың күрделі органикалық қосылыстарының мысалы глюкозаның, түсуі энергия көзі болып табылады. Адам организмі гетеротрофты болып табылады, яғни СО2 сіңіре алмайды. Метаболизм кезінде глюкоза мен оттегін қолдана отырып, зат алмасудың соңғы өнімі ретінде атмосфераға СО2 бөліп шығарады. Тірі организм үшін маңызды зат бұл азот болып табылады. Организмге азот дайын күйінде белок түрінде түседі. Зат және энергия алмасу белгіленген тепе-теңдікпен анықталады, яғни, организмге түсетін заттар мен энергияның мөлшері мен одан шығатын зат алмасудың соңғы өнімі жылудың мөлшерімен анықталады. Зат және энергия алмасудың арасында бір мағыналы айырмашылық бар. Биосферада заттар тұтас цикл бойымен алмасады, ол бірнеше рет қолданылады. Ал, энергия тұтас жабық цикл бойымен алмаспайды, ол аздап сыртқы кеңістікте тарайды.

Алмасудың қарқыны, жалпы энергия шығынымен анықталатын, көптеген жағдайларға байланысты өзгеруі мүмкін ең алдымен атқаратын жұмысына байланысты. Зат алмасумен энергия алмасуға әсер ететін бірден-бір фактор бұл тағамның арнайы динамикалық әсері. Организм тағамдық заттарды қабылдағанда,жылу беру қабылданған тағамда болатын калориядан басым болады. Ең жоғары арнайы динамикалық әсер (АДӘ) белоктық заттарда (30 % дейін).

Аралық зат алмасу. Қорытылған тағамдық заттардың қанға түсуінен бастап және зат алмасудың соңғы өнімдерінің организмнен шығарыла бастауына дейінгі аралықта организмде өтетін химиялық өзгерістердің барлығын аралық алмасу деп атайды. Олар екі кезеңге бөлінеді.-катаболизм (диссимиляция)-тотығу жолымен ірі органикалық молекулалардың ферменттік ыдырауы. Бүл энергия бөле жүреді.

-анаболизм (ассимиляция)- ферменттер қатысуымен ірі молекулалы клеткалық компоненттердің пайда болуы.Анаболизм және катаболизм процесстері клеткаларда орналасуымен ерекшеленеді

Негізгі алмасу. Тыныштық жағдайда да зат және энергия алмасу тоқтамайды, ішкі ағзалардың үзіліссіз қызмет етуін, і, еттер тонусын сақтап түру үшін белгілі мөлшерде энергия жүмсалады. Негізгі алмасу -бүл организмнің тыныштық жағдайында тіршілік етуін қамтамасыз ету үшін жүмсалатын энергияның ең тік мөлшері. Негізгі алмасу организмдегі зат алмасу процестерінің қарқынын көрсетеді. Бүл энергияның көп бөлігі жүрек, қан тамырлар жүйесі, бүйрек, бауыр, асқазан -ішек қызметін қамтамасыз ету үшін жүмсалады және басқа мүшелердің, і түрақтылығын үстап түру үшін. Тыныш жағдайда түрған адамның негізгі алмасуын белгілі стандартты жағдайларда, таңертеңгі уақытта, аш қарында, 2-Зтәулік бұрын белокты тағамдарды қабылдамаған жағдайларда анықталады. Негізгі алмасу көрсетілген жағдайларда организмнен бөлінген энергия мөлшерімен анықталады.ім кв дене аумағына немесе Ікг салмаққа 1 сағат ішінде. Тыныш жағдайдағы тканьдерде ететін тотығу процестері қарқынының көрсеткіші бола отырып, негізгі алмасу белгілі бір жағдайда организмнің жүйке жүйесінің және ішкі секреция бөлу бездерінің қызметтік жағдайына байланысты болады, ішкі мүшелердің қызметтік жағдайына байланыста болады. Негізгі алмасу деңгейі өзгеруі мүмкін:1)жеткіліксіз немесе артық тамақтанғанда 2)ұзақ уақытқа жүмыстың ауырлауы немесе жеңілдеуі, әр адамда негізгі зат алмасу оның жасына, бойына, салмағына, жынысына байланысты болады. Ортта есеппен, ересек адамда негізгі алмасу деңгейі -1600-1700 ккал тәулігіне, ал әйелдерде 10-15% төмен болады, ерлерге қарағанда жас балаларда, өмір сүруінің алғашқы айларында жылу өндіру жоғары және ол 2 жасқа толғанда шыңына жетеді. Балаларда негізгі алмасудың жоғары деңгейі протоплазмалық массаның көп мөлшері болуымен, зат алмасудың жоғарғы белсенділігімен, үлпалардың қарқынды өсуімен түсіндіріледі. Қартайған шақта клеткалар белсенділігі төмендеуімен бірге бүлшық еттер белсенділігі төмендейді,бүл әрине зат алмасу деңгейіне әсер етеді. Әртүрлі жануарларда негізгі алмасу қарқыны 1 кг салмаққа шаққанда әртүрлі болады, сонымен бірге, егер жануар неғүрлым кіші болса, соғүрлым Ікг салмаққа негізгі алмасу жоғары болады. Ал 1м кв ауданға шаққанда бүл шама аздап қана өзгереді. М.Рубнер (1883)-дене беткейінің заңын шығарады. Бүл заң бойынша, зат алмасу қарқыны дене бетінің мөлшеріне пропорциональды. Дегенмен бүл заң өзінің салыстырмалы маңызына ие, сондықтан организмнен бөлінетін энергияны жобалап есептеуге көмектеседі. Адамдарда негізгі алмасудың тәулік бойында өзгеріп түрады, күндерде, жылдың әр мезгілінде өзгеріп түрады. Негізгі алмасудың маусымдық өзгерулері қозғалыс белсенділігінің өзгеруімен байланысты, организмнің гормональдық іс-әрекетінің тербелістерімен байланысты.

Энергия алмасуды зерттеу әдістері.

Организмде бөлінетін барлық энергия жылу бірлігі - калориямен (Джоуль) анықталып, белгіленеді. Оны тікелей және тікелей емес калориметрия әдістерімен анықталады. Әдіс организмнен бөлінетін жылуды өлшеуге арналған. Бұл үшін адам немесе жануар герметикалы жабылған 2 қабат қабырғасы бар камераға орналастырылады. Қабырға арасында айналымда су болады. Организмнен бөлінетін жылу қабырға арасындағы суға беріледі. Судың і гр жоғарлауымен бөлінген жылу мөлшері анықталады. Пашутинмен, соңынан Этуотер және Бенединмен құрастырылған калориметрмен организмнен шыққан жылудың мөлшерін анықтауға, сондай-ақ тағамдардың калориялылығын анықтауға болады. Тікелей калориметрия және газ алмасу арқылы анықталған энергия алмасу нәтижелері шамаларының дәл келуі тікелей емес калориметрия әдісін шығаруға мүмкіндік береді.

Тікелей емес калориметрия. Тыныс алу коэффициенті және оның маңызы.

Бұл әдіс сіңірілген О2 мен шығарылған СО2 мөлшерін зерттеуге негізделген. Сіңірілген О2 мен бөлінген СО2 мөлшері бір-бірінен мөлшері жағынан өзгеше болып келетінін ескеру керек. Өйткені организмде кейбір заттар толық жанбайды, әрі қарай тотығатын соңғы өнімдер пайда болады. Бұл ең алдымен белоктарға тән, оның азоты организмнен мочевина түрінде шығарылады, артық калория мөлшерін сақтай отырып кейбір заттардың алмасу мөлшерін сипаттайтын маңызды көрсеткіш, бұл тыныс алу коэффициенті, шығарылған СО2 мөлшерінің сіңірілген О2 -ң мөлшеріне қатынасы, көмірсулар үшін олі ге тең, майлар үшін -0.703 тең. Белоктың алмасуды бағалау үшін, қосымша зәрмен бөлінген азот мөлшерін анықтайды. Сонымен сіңірілген О, шығарылған СО2, зәрмен шығарылған азот мөлшері бойынша жылу өндіруді және осы уақыт аралығында алмасқан белок, май, көмірсу мөлшерін анықтауға болады. 1л О2 қолданғанда бөлінетін жылу мөлшерін О2-ң калориялық эквиваленті деп атайды. Қарқынды жүмыс кезінде тыныс алу коэффициенті жоғарлайды және 1-ге жуықтайды, өйткені көмірсулардың тотығуы басымырақ бола бастайды.

Энергия алмасудың реттелуі.

Клеткалық метаболизм жоғары түрақтылықпен және сонымен бірге әжептәуір өзгергіштікпен сипатталады. Бұл еш қасиетте клеткалармен организмнің үнемі өзгеріп түратын қоршаған және ішкі орта жағдайына үнемі бейімделуін қамтамасыз етеді. Клеткада өтетін катаболизм жылдамдығы белгілі берілген уақытта клетканың энергияға мүқтаждығымен анықталады.Клетка амон қышқылдарын өзіне қажетті белоктық минимальды мөлшерінің пайда болуын қамтамасыз ететін жылдамдықпен синтездейді. Метаболизмнің мүндай экономдық және пластикалық қасиеті оның реттелу механизм болғанда ғана іске аса алады. Мүндай реттелу біртіндеп өсетін күрделіліктің әр түрлі деңгейлігінде іске асады. Реттелудің қарапайым түрі ферментативтік реакциаларда жылдамдығына әсер ететін барлық негізгі параметрлеріне қатысты болады. Күрделі метаболиттік процестердің реттелуінің келесі деңгейі-мультиферментативтік реакциялар. Бүл реакциялар бір түтас ферменттер жүйесімен ыдырайды. Реттеуші ферменттер реакцияның соңғы өнімімен жүргізіледі. Реакция өнімдерінің жиналуы белгілі бір концентрацияға дейін оның әрі қарай пайда болуын тоқтатады. Бүл құбылыс кері байланыс түрімен ингибриттену деп аталады. Реттелудің үшінші деңгейі бүл -генетикалық бақылау, күшті қүбылып түратын ферменттердің синтездену жылдамдығымен анықталады. Арнайы химиялық сигналдар ДНК-ның белгілі бөліктерін жауып тастайды. Гендер деңгейінде реттелу ферменттердің мөлшерінің, олардың түрлерінің өзгеруіне әкеп соғуы мүмкін. Генетикалық реттелу жоғары арнайылылықпен, үнемділікпен ерекшеленеді және метаболизмді бақылауды кең мүмкіншіліктерімен қамтамасыз етеді.Бірақ гендерді белсендіру процесі өте баяу және сондықтан реттелудің бүл түрі жедел жағдайларда жарамсыз. Жануарлар мен адамдарда зат және энергия алмасуының реттелуінің тағы да 2 механизмі бар. Осындай механизімнің бірі ішкі сөл бөлу жүйесі. Ішкі сөл бөлу жүйесі жасап шығаратын гормондар химиялық медиатор ретінде қызмет етеді, мүшелер мен үлпаларды зат алмасу процестерін жеделдейді немесе баяулатады. Мысалы: инсулиннің азаюы глюкозаның азаюына, глюкозадан май қышқылдарының биосинтезінің азаюына, бауырда кетонды денелердің пайда болуының жоғарлауына. Реттелудің ең жоғарғы деңгейі - бүл жүйкелік реттелу. Жүйке жүйесі, атап айтқанда оның орталық бөлімдері организімде жоғары интегративтік қызмет атқарады. Қоршаған ортадан және ішкі мүшелерден хабарларды алып, ОЖЖ-сі оларды өңдейді және белгілі бір қызметті орындау үшін белгілі бір уақытта зат алмасу деңгейінің жылдамдығын қажет ететін мүшелер мен үлпаларға жіберді. Көбінесе жүике жүйесі өзінің реттеуші қызметін ішкі секреция бездері арқылы іске асырады, қанға гормондардың түсуін күшейтіп немесе азайтып отарды. Зат алмасуға эмоцияның әсері жақсы белгілі. Мысалы: Спортсмендерде спорт алдында зат алмасу көрсеткіштерінің деңгейінің жоғарлауы, адреналиннің көбеюі және осыған байланысты емтихан алдында студенттерде қандағы қанттың концентрациясының жоғарлауы. Барлық жағдайларда зат және энергия алмасуға жүйке жүйесінің реттеуші әсері белгілі мақсатты, және әрқашанда өзгерген жағдайларға организімнің мейлінше бейімделуіне бағытталған.

Иллюстрациялық материал:

Кестелер:

І.Энергия алмасу, зерттеу әдістері.

2.Тағамдық заттардың жылу бөлуі, оттегінің калориялық эквиваленті және

тыныс алу коэффициенті.

Әдебиеттер:

1. Адам физиологиясы / оқулық – Сатпаева Х.К., Нілдібаева Ж.Б., Өтепбергенов А.А. – Алматы: «Білім», 2005 ж.

2. Төлеуханов С.Т. Қалыпты физиология (биологиялық жүйелердің мезгілдік құралымдар бөлімі): Оқу құралы. – Алматы: Қазақ университеті, 2006 ж. – 140 бет.

3. Дюйсембин Ғ.Д., Алиакбарова З.М. Жасқа сай физиология және мектеп гигиенасы: Оқулық - Алматы: «Білім», 2003 ж. – 400 бет

4. Нұрмұхамбетұлы Е. Орысша-қазақша медициналық (физиологиялық) сөздік / ҚазММУ – Алматы: «Эверо», 2007 ж. – 904 бет.

5. Керимбеков Е.Б. Физиология атауларының орысша-қазақша түсіндірме сөздігі. – Алматы: Қазақстан, 1992. – 280 бет

6. Қалыпты физиологияның лабораториялық жұмыстары / студент тер үшін. – Шымкент: Б.И., 1993. – 254 бет.

Бақылау сұрақтары:

1. Энергия алмасуы деген не?

2. Энергия алмасуға қандай құбылыстар кіреді?

3. Энергия алмасу қалай реттеледі?

4. Энергия алмасуды зерттеуге қандай әдістер қолданады?