Физиология обмена веществ

Общая схема вовлечения питательных веществ в процессы аэробного метаболизма.

Белки, жиры и полисахариды составляющие большую часть нашей пищи, в процессе пищеварения расщепляются на мономерные субъединицы: белки на аминокислоты, полисахариды на простые сахара, жиры на жирные кислоты и глицерол (глицерин). Все эти простые вещества способны включаться в процессы аэробного метаболизма окисляясь до углекислого газа и воды (схема) и роль главных "ворот" выполняет, главным образом, ацетил-СоА.

Конечным полезным продуктом аэробного метаболизма являются молекулы АТФ, аккумулирующие в удобной концентрированной форме, извлеченную путем окисления углеводов, липидов и в меньшей степени белков кислородом химическую энергию.

Окисление 1 г каждого из этих веществ требует неодинаковых количеств кислорода и сопровождается освобождением различных количеств тепла (таблица). Количество тепла, освобождающегося после потребления организмом 1 л кислорода, носит название калорического эквивалента кислорода.

Таблица

Потребление кислорода и высвобождение тепла при окислении 1 г различных питательных веществ

Если известно, какие вещества – белки, жиры или углеводы окислялись в организме и, зная общее количество кислорода, использованное на их окисление можно вычислить суммарные энергетические затраты. В случае использования смешанной пищи для подсчета общих энергетических трат организма используется величина дыхательного коэффициента. Дыхательным коэффициентом называется отношение объема выделенного углекислого газа к объему поглощенного кислорода.

При окислении углеводов, например глюкозы:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂О

ДК = 6СО_2/6О₂ = 1

При окислении жиров, например трипальмитина:

2С₃Н₅(С₁₅Н₃₁СОО)₃ + 145О₂ = 102СО₂ + 98Н₂О

ДК = 102СО_2/145О₂ = 0,7

Аналогичный расчет для белка дает величину дыхательного коэффициента 0,8. При употреблении смешанной пище дыхательный коэффициент может быть в диапазоне 0,75-0,95. Пользуясь специальными таблицами, для каждого значения дыхательного коэффициента можно определить соответствующий калорический эквивалент кислорода. При обычном питании величина ДК у человека достаточно постоянна и составляет приблизительно 0,85. Ей соответствует значение калорического эквивалента кислорода – 4,862 ккал. Определив с помощью специального прибора – спирографа, количество поглощенного кислорода можно рассчитать интенсивность обмена веществ в организме.

Уровни обмена веществ.

В клетках выделяют три уровня обмена веществ:

- уровень активного обмена – интенсивность обменных процессов в активно функционирующей клетке;

- уровень готовности - интенсивность обменных процессов в неактивной в данный момент клетке, сохраняющей способность к немедленному функционированию;

- уровень поддержания – минимальная интенсивность метаболизма, достаточная для сохранения клеточной структуры.

Уровни обмена веществ в целом организме:

- интенсивность обмена веществ в условиях покоя – основной обмен;

- интенсивность обмена веществ в условиях нагрузки.

При определении интенсивности основного обмена необходимо соблюдать 4 условия:

- проводить определение утром;

- проводить определение в покое (лежа);

- проводить определение натощак;

- проводить определение в условиях температурного комфорта.