PHYSIOLOGIE DES STOFFWECHSELS UND DER ENERGIE

Stoffwechsel im Körper. Plastische und energetische Rolle von Nährstoffen

Der ständige Austausch von Stoffen und Energie zwischen Körper und Umwelt ist eine notwendige Voraussetzung dafür

Existenz und spiegelt ihre Einheit wider. Der Kern dieses Austauschs besteht darin, dass die Nährstoffe, die nach der Verdauung in den Körper gelangen, als plastisches Material verwendet werden. Die bei diesen Umwandlungen erzeugte Energie gleicht die Energiekosten des Körpers aus. Synthese komplexer spezifischer Substanzen des Körpers aus

Einfache Verbindungen, die aus dem Verdauungskanal in das Blut aufgenommen werden, werden Assimilation oder Anabolismus genannt. Der Abbau von Körpersubstanzen in Endprodukte, begleitet von der Freisetzung von Energie, wird Dissimilation oder Katabolismus genannt. Diese beiden Prozesse sind untrennbar miteinander verbunden. „Die Assimilation sorgt für die Ansammlung von Energie, und die bei der Dissimilation freigesetzte Energie wird für die Synthese von Stoffen mit Hilfe von ATP und NADP zu einem einzigen Prozess zusammengefasst Bei der Dissimilation handelt es sich überwiegend um plastisches Material. Proteinmoleküle werden jedoch nicht nur durch Nahrungsproteine ​​erneuert, sondern auch durch die Wiederverwertung körpereigener Proteine Die Endprodukte des Proteinabbaus sind stickstoffhaltige Verbindungen wie Harnstoff, Harnsäure und Kreatinin. Der Zustand des Proteinstoffwechsels wird anhand des Stickstoffgleichgewichts beurteilt Aus dem Körper entstehen mit stickstoffhaltigen Stoffwechselprodukten etwa 16 g Stickstoff. Wenn die freigesetzte Stickstoffmenge der vom Körper aufgenommenen Menge entspricht, stellt sich ein Stickstoffgleichgewicht ein. Ist der Stickstoffeintrag höher als der Stickstoffausstoß, spricht man von einer positiven Stickstoffbilanz. Im Körper kommt es zu einer Stickstoffretention. Eine positive Stickstoffbilanz wird während des Körperwachstums, während der Genesung von einer schweren Krankheit, die mit Gewichtsverlust einhergeht, und nach längerem Fasten beobachtet. Wenn der Körper mehr Stickstoff ausscheidet als er aufnimmt, entsteht eine negative Stickstoffbilanz. Sein Auftreten wird durch den Abbau körpereigener Proteine ​​erklärt. Es tritt während des Fastens, bei einem Mangel an essentiellen Aminosäuren in der Nahrung, bei einer gestörten Verdauung und Aufnahme von Proteinen sowie bei schweren Krankheiten auf. Die Menge an Protein, die den Bedarf des Körpers vollständig deckt, wird als Proteinoptimum bezeichnet. Das Minimum, das nur die Erhaltung des Stickstoffgleichgewichts gewährleistet – ein Proteinminimum. Die WHO empfiehlt eine Proteinzufuhr von mindestens 0,75 g pro kg Körpergewicht und Tag. Die Energierolle von Proteinen ist relativ gering.

Körperfette bestehen aus Triglyceriden, Phospholipiden und Sterinen. Sie spielen auch eine gewisse plastische Rolle, da Phospholipide, Cholesterin und Fettsäuren Teil der Zellmembranen und Organellen sind. Ihre Hauptaufgabe ist die Energie. Bei der Oxidation von Lipiden wird die größte Energiemenge freigesetzt, sodass etwa die Hälfte des Energieverbrauchs des Körpers durch Lipide gedeckt wird. Darüber hinaus sind sie ein Energiespeicher im Körper, da sie in Fettdepots gespeichert und bei Bedarf genutzt werden. Fettdepots machen etwa 15 % des Körpergewichts aus. Fettgewebe, das die inneren Organe bedeckt, erfüllt auch eine plastische Funktion. Perinephrisches Fett hilft beispielsweise, die Nieren zu reparieren und vor mechanischer Belastung zu schützen. Lipide sind Wasserquellen, da bei der Oxidation von 100 g Fett etwa 100 g Wasser entstehen. Eine besondere Funktion übernimmt braunes Fett, das sich entlang großer Gefäße befindet. Das in seinen Fettzellen enthaltene Polypeptid hemmt die ATP-Resynthese auf Kosten der Lipide. Dadurch steigt die Wärmeproduktion stark an. Essentielle Fettsäuren – Linolsäure, Linolensäure und Arachidonsäure – sind von großer Bedeutung. Sie werden nicht im Körper gebildet. Ohne sie ist die Synthese von Zellphospholipiden, die Bildung von Prostaglandinen usw. nicht möglich. Fehlen sie, verzögert sich das Wachstum und die Entwicklung des Körpers.

Kohlenhydrate spielen hauptsächlich eine Energierolle, da sie als Hauptenergiequelle für die Zellen dienen.

Der Bedarf der Neuronen wird ausschließlich durch Glukose gedeckt. Kohlenhydrate werden als Glykogen in der Leber gespeichert

und Muskeln. Kohlenhydrate haben eine gewisse plastische Bedeutung. Glukose ist für die Bildung von Nukleotiden notwendig

und Synthese einiger Aminosäuren.

Methoden zur Messung der Energiebilanz des Körpers

Das Verhältnis zwischen der Energiemenge, die mit der Nahrung in den Körper gelangt, und der Energie, die der Körper dabei freisetzt

Die äußere Umgebung wird als Energiehaushalt des Organismus bezeichnet. Es gibt zwei Methoden zur Ermittlung der Zuteilung

Körper aus Energie.

1. Direkte Kalorimetrie. Das Prinzip der direkten Kalorimetrie basiert auf der Tatsache, dass alle Arten von Energie letztlich in Wärme umgewandelt werden. Daher wird bei der direkten Kalorimetrie die vom Körper pro Zeiteinheit an die Umgebung abgegebene Wärmemenge ermittelt. Zu diesem Zweck werden spezielle Kammern mit guter Wärmedämmung und einem System von Wärmeaustauschrohren verwendet, in denen Wasser zirkuliert und erhitzt wird.

2. Indirekte Kalorimetrie. Es besteht darin, das Verhältnis von freigesetztem Kohlendioxid und aufgenommenem Sauerstoff pro Zeiteinheit zu bestimmen. Diese. vollständige Gasanalyse. Dieses Verhältnis wird Atemkoeffizient (RQ) genannt. US02 DK=-U02

Der Wert des Atmungskoeffizienten wird dadurch bestimmt, welche Substanz in den Körperzellen oxidiert wird. Beispielsweise gibt es in einem Kohlenhydratmolekül viele Sauerstoffatome, daher geht weniger Sauerstoff in die Oxidation über und ihr Atmungskoeffizient beträgt 1. In einem Lipidmolekül ist viel weniger Sauerstoff enthalten, daher beträgt der Atmungskoeffizient während ihrer Oxidation 0,7. Der Atmungskoeffizient von Proteinen beträgt 0,8. Bei gemischter Ernährung beträgt der Wert 0,85-0,9. Der Atmungsquotient wird bei schwerer körperlicher Arbeit, Azidose, Hyperventilation und der Umwandlung von Kohlenhydraten in Fette durch den Körper größer als 1. Wenn Fette in Kohlenhydrate umgewandelt werden, liegt der Wert unter 0,7. Anhand des Atemkoeffizienten wird das Kalorienäquivalent von Sauerstoff berechnet, d.h. die Energiemenge, die der Körper bei der Aufnahme von 1 Liter Sauerstoff freisetzt. Sein Wert hängt auch von der Art der oxidierten Stoffe ab. Bei Kohlenhydraten sind es 5 kcal, bei Proteinen 4,5 kcal und bei Fetten 4,7 kcal. Die indirekte Kalorimetrie wird in der Klinik mit den Geräten „Metatest-2“ und „Spirolite“ durchgeführt.

Die Menge an Energie, die in den Körper gelangt, wird durch die Menge und den Energiewert der Nährstoffe bestimmt. Ihr Energiewert wird bestimmt, indem man sie in einer Berthelot-Bombe in einer Atmosphäre aus reinem Sauerstoff verbrennt. Auf diese Weise wird der physikalische Kalorienkoeffizient ermittelt. Bei Proteinen sind es 5,8 kcal/g, bei Kohlenhydraten 4,1 kcal/g und bei Fetten 9,3 kcal/g. Für Berechnungen wird der physiologische Kalorienkoeffizient verwendet. Bei Kohlenhydraten und Fetten entspricht er dem physikalischen Wert, bei Proteinen beträgt er 4,1 kcal/g. Sein geringerer Wert für Proteine ​​erklärt sich dadurch, dass sie im Körper nicht in Kohlendioxid und Wasser, sondern in stickstoffhaltige Produkte zerlegt werden. BX

Die Menge an Energie, die der Körper zur Erfüllung lebenswichtiger Funktionen aufwendet, wird als Grundstoffwechsel bezeichnet. Dabei handelt es sich um den Energieverbrauch zur Aufrechterhaltung einer konstanten Körpertemperatur, der Funktion der inneren Organe, des Nervensystems und der Drüsen. Der Grundstoffwechsel wird durch direkte und indirekte Kalorimetriemethoden unter Grundbedingungen gemessen, d. h. Liegen mit entspannter Muskulatur, bei angenehmer Temperatur, auf nüchternen Magen. Nach dem im 19. Jahrhundert von Rubner und Richet formulierten Oberflächengesetz ist die Größe der Grundschwingung direkt proportional zur Oberfläche des Körpers. Dies liegt daran, dass die größte Energiemenge für die Aufrechterhaltung einer konstanten Körpertemperatur aufgewendet wird. Darüber hinaus wird die Menge des Grundstoffwechsels durch Geschlecht, Alter, Umweltbedingungen, Ernährung, den Zustand der endokrinen Drüsen und des Nervensystems beeinflusst. Der Grundumsatz der Männer ist 10 % höher als der der Frauen. Bei Kindern ist sein Wert im Verhältnis zum Körpergewicht größer als im Erwachsenenalter, bei älteren Menschen dagegen geringer. In kalten Klimazonen oder im Winter nimmt sie zu und im Sommer ab. Bei einer Hyperthyreose steigt sie deutlich an, bei einer Hypothyreose nimmt sie ab. Im Durchschnitt liegt der Grundumsatz bei Männern bei 1700 kcal/Tag, bei Frauen bei 1550.

Allgemeiner Energiestoffwechsel

Der allgemeine Energiestoffwechsel ist die Summe aus Grundumsatz, Arbeitsgewinn und der Energie der spezifisch dynamischen Wirkung der Nahrung. Der Arbeitsgewinn ist der Energieaufwand für körperliche und geistige Arbeit. Aufgrund der Art der Produktionstätigkeit und des Energieverbrauchs werden folgende Gruppen von Arbeitnehmern unterschieden:

1. Personen mit geistiger Arbeit (Lehrer, Studenten, Ärzte usw.). Ihr Energieverbrauch beträgt 2200-3300 kcal/Tag.

2. Arbeiter, die mechanisierte Arbeit leisten (Monteure am Fließband). 2350-3500 kcal/Tag.

3. Personen, die teilweise mechanisierte Arbeit leisten (Fahrer). 2500-3700 kcal/Tag. .

1. Personen, die schwere, nicht mechanisierte Arbeiten verrichten (Lader). 2900-4200 kcal/Tag. Eine besonders dynamische Wirkung der Nahrung ist der Energieverbrauch zur Aufnahme von Nährstoffen. Dieser Effekt ist bei Proteinen am stärksten ausgeprägt, bei Fetten und Kohlenhydraten weniger. Insbesondere Proteine ​​steigern den Energiestoffwechsel um 30 %, Fette und Kohlenhydrate um 15 %. Physiologische Grundlagen der Ernährung.

2. Leistungsmodi. IN Je nach Alter, Geschlecht, Beruf sollte der Verzehr von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten betragen:

Im letzten Jahrhundert formulierte Rubner das Gesetz der Isodynamik, nach dem Nahrungsstoffe in ihrem Energiewert vertauscht werden können. Es ist jedoch von relativer Bedeutung, da Proteine, die eine plastische Rolle spielen, nicht aus anderen Substanzen synthetisiert werden können. Gleiches gilt für essentielle Fettsäuren. Daher ist eine ausgewogene Ernährung aller Nährstoffe erforderlich. Darüber hinaus muss die Verdaulichkeit der Nahrung berücksichtigt werden. Dies ist das Verhältnis der aufgenommenen und ausgeschiedenen Nährstoffe im Kot. Tierische Produkte sind am einfachsten verdaulich. Daher sollte tierisches Eiweiß mindestens 50 % der täglichen Proteinnahrung ausmachen und Fette sollten 70 % des Fetts nicht überschreiten.

Unter Ernährung verstehen wir die Häufigkeit der Nahrungsaufnahme und die Verteilung ihres Kaloriengehalts auf jede Mahlzeit. Bei drei Mahlzeiten am Tag sollte das Frühstück 30 % der täglichen Kalorienzufuhr ausmachen, das Mittagessen 50 %, das Abendessen 20 %. Mit physiologischeren vier Mahlzeiten am Tag, Frühstück 30 %, Mittagessen 40 %, Nachmittagssnack 10 %, Abendessen 20 %. Der Abstand zwischen Frühstück und Mittagessen beträgt nicht mehr als 5 Stunden, das Abendessen sollte mindestens 3 Stunden vor dem Schlafengehen erfolgen. Die Essenszeiten sollten konstant sein.

Austausch von Wasser und Mineralien

Der Wassergehalt im Körper beträgt durchschnittlich 73 %. Der Wasserhaushalt des Körpers wird durch den Ausgleich von aufgenommenem und ausgeschiedenem Wasser aufrechterhalten. Der tägliche Wasserbedarf beträgt 20-40 ml/kg Körpergewicht. Etwa 1200 ml Wasser kommen bei Flüssigkeiten vor, 900 ml bei Nahrungsmitteln und 300 ml entstehen bei der Oxidation von Nährstoffen. Der Mindestwasserbedarf beträgt 1700 ml. Bei Wassermangel kommt es zur Dehydrierung und wenn die Wassermenge im Körper um 20 % abnimmt, kommt es zum Tod. Überschüssiges Wasser geht mit einer Wasservergiftung mit Stimulation des Zentralnervensystems und Krämpfen einher.

Natrium, Kalium, Kalzium und Chlor sind für die normale Funktion aller Zellen notwendig und stellen insbesondere Mechanismen für die Bildung von Membranpotentialen und Aktionspotentialen bereit. Der Tagesbedarf an Natrium und Kalium beträgt 2-3 g, an Kalzium 0,8 g, an Chlor 3-5 g. Eine große Menge Kalzium kommt in den Knochen vor. Darüber hinaus wird es für die Blutgerinnung und die Regulierung des Zellstoffwechsels benötigt. Der Großteil des Phosphors ist auch in den Knochen konzentriert. Gleichzeitig ist es Bestandteil der Membranphospholipide und an Stoffwechselprozessen beteiligt. Der Tagesbedarf dafür beträgt 0,8 g. Der größte Teil des Eisens ist in Hämoglobin und Myoglobin enthalten. Es sorgt für die Bindung von Sauerstoff. Fluorid ist Bestandteil des Zahnschmelzes. Schwefel in Proteinen und Vitaminen. Zink ist Bestandteil zahlreicher Enzyme. Kobalt und Kupfer sind für die Erythropoese essentiell. Der Bedarf an all diesen Mikroelementen liegt bei mehreren zehn bis hunderten mg pro Tag.

Regulierung von Stoffwechsel und Energie

Im Hypothalamus befinden sich die höchsten Nervenzentren zur Regulierung des Energiestoffwechsels und Stoffwechsels. Sie beeinflussen diese Prozesse über das autonome Nervensystem und das Hypothalamus-Hypophysen-System. Der sympathische Teil des ANS stimuliert die Prozesse der Dissimilation und parasympathischen Assimilation. Es enthält auch Zentren zur Regulierung des Wasser-Salz-Stoffwechsels. Die Hauptrolle bei der Regulierung dieser Grundprozesse kommt jedoch den endokrinen Drüsen zu. Insbesondere Insulin und Glucagon regulieren den Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel. Darüber hinaus hemmt Insulin die Freisetzung von Fett aus dem Depot. Nebennierenglukokortikoide regen den Proteinabbau an. Somatotropin hingegen steigert die Proteinsynthese. Mineralokortikoide Natrium-Kalium. Die Hauptrolle bei der Regulierung des Energiestoffwechsels kommt den Schilddrüsenhormonen zu. Sie intensivieren es stark. Sie sind auch die Hauptregulatoren des Proteinstoffwechsels. Erhöht den Energiestoffwechsel und das Adrenalin deutlich. Beim Fasten wird eine große Menge davon freigesetzt.

THERMOREGULIERUNG

Phylogenetisch haben sich zwei Arten der Regulierung der Körpertemperatur herausgebildet. Bei kaltblütigen oder poikilothermen Organismen ist die Stoffwechselrate niedrig und daher die Wärmeproduktion gering. Sie sind nicht in der Lage, eine konstante Körpertemperatur aufrechtzuerhalten, und diese hängt von der Umgebungstemperatur ab. Schädliche Temperaturveränderungen werden durch Verhaltensänderungen (Winterschlaf) ausgeglichen. Bei Warmblütern ist die Intensität der Stoffwechselprozesse sehr hoch und es gibt spezielle Mechanismen der Thermoregulation. Daher weisen sie ein von der Umgebungstemperatur unabhängiges Aktivitätsniveau auf. Isothermie sorgt für eine hohe Anpassungsfähigkeit warmblütiger Tiere. Beim Menschen betragen die täglichen Temperaturschwankungen 36,5–36,9 °C. Die höchste menschliche Körpertemperatur liegt um 16:00 Uhr. Am niedrigsten bei 4 Uhr. Sein Körper reagiert sehr empfindlich auf Veränderungen der Körpertemperatur. Wenn die Temperatur auf 27-3 0°C sinkt, schwerwiegend

Beeinträchtigung aller Funktionen und bei 25 °C kommt es zum Tod (es gibt Berichte über den Erhalt der Lebensfähigkeit bei 18 °C). Für Ratten beträgt die tödliche Temperatur 12° C (spezielle Methoden 1° C). Bei einem Anstieg der Körpertemperatur auf 40° kommt es ebenfalls zu starken Störungen. Bei 42° Hitze kann es zum Tod kommen. Für den Menschen liegt die Temperaturkomfortzone bei 18-20°. Es gibt auch heterotherme Lebewesen, die ihre Körpertemperatur vorübergehend senken können (Winterschlaftiere).

Thermoregulation ist eine Reihe physiologischer Prozesse der Wärmeerzeugung und Wärmeübertragung, die die Aufrechterhaltung einer normalen Körpertemperatur gewährleisten. Die Thermoregulation basiert auf dem Gleichgewicht dieser Prozesse. Die Regulierung der Körpertemperatur durch Veränderung der Stoffwechselrate wird als chemische Thermoregulation bezeichnet. Die Thermogenese steigert die unwillkürliche Muskelaktivität in Form von Zittern und willkürlicher motorischer Aktivität. Die aktivste Wärmeerzeugung findet in der arbeitenden Muskulatur statt. Bei schwerer körperlicher Arbeit steigt sie um 500 %. Mit der Intensivierung der Stoffwechselprozesse steigt die Wärmebildung, dies nennt man zitternde Thermogenese und wird durch braunes Fett bereitgestellt. Seine Zellen enthalten viele Mitochondrien und ein spezielles Peptid, das den Lipidabbau unter Freisetzung von Wärme anregt. Diese. die Prozesse Oxidation und Phosphorylierung werden getrennt.

Die Wärmeübertragung dient der Abgabe überschüssiger erzeugter Wärme und wird als physikalische Thermoregulation bezeichnet. >"0na erfolgt durch Wärmestrahlung, durch die 60 % der Wärme abgegeben werden, Konvektion (15 %),

Wärmeleitfähigkeit (3 °/o), Verdunstung von Wasser von der Körperoberfläche und aus der Lunge (20 %). Das Gleichgewicht der Prozesse der Wärmeerzeugung und Wärmeübertragung wird durch nervöse und humorale Mechanismen sichergestellt. Wenn die Körpertemperatur vom Normalwert abweicht, werden Thermorezeptoren in der Haut, den Blutgefäßen, den inneren Organen und den oberen Atemwegen erregt. Bei diesen Rezeptoren handelt es sich um Prozesse sensorischer Neuronen sowie dünner Fasern vom Typ C. In der Haut gibt es mehr Kälterezeptoren als Wärmerezeptoren und sie befinden sich eher oberflächlich. Nervenimpulse von diesen Neuronen wandern durch die spinothalamischen Bahnen zum Hypothalamus und zur Großhirnrinde. Es entsteht ein Gefühl von Kälte oder Wärme. Das Thermoregulationszentrum befindet sich im hinteren Hypothalamus und im präpoptischen Bereich des vorderen Hypothalamus. Die hinteren Neuronen sorgen hauptsächlich für die chemische Thermoregulation. Vordere körperliche Untersuchung. In diesem Zentrum gibt es drei Arten von Neuronen. Die ersten sind temperaturempfindliche Neuronen. Sie befinden sich im präpoptischen Bereich und reagieren auf Veränderungen der Temperatur des durch das Gehirn fließenden Blutes. Die gleichen Neuronen sind im Rückenmark und in der Medulla oblongata vorhanden. Die zweite Gruppe sind Interneurone, die Informationen von Temperaturrezeptoren und Thermorezeptorneuronen erhalten. Diese Neuronen dienen der Aufrechterhaltung des Sollwertes, d.h. eine bestimmte Körpertemperatur. Ein Teil dieser Neuronen erhält Informationen von kalten, der andere von thermischen peripheren Rezeptoren und Thermorezeptor-Neuronen. Die dritte Art von Neuronen ist efferent. Sie befinden sich im hinteren Hypothalamus und regulieren die Mechanismen der Wärmeerzeugung. Das Thermoregulationszentrum übt seinen Einfluss auf Effektormechanismen über das sympathische und somatische Nervensystem sowie endokrine Drüsen aus. Wenn die Körpertemperatur steigt, werden Thermorezeptoren der Haut, der inneren Organe, der Blutgefäße und Thermorezeptorneuronen des Hypothalamus erregt. Impulse von ihnen wandern zu Interneuronen und dann zu Effektorneuronen. Effektorneuronen sind die sympathischen Zentren des Hypothalamus. Durch ihre Erregung werden sympathische Nerven aktiviert, die die Blutgefäße der Haut erweitern und das Schwitzen anregen. Bei Erregung von Kälterezeptoren ergibt sich das gegenteilige Bild. Die Frequenz der Nervenimpulse, die zu den Hautgefäßen und Schweißdrüsen gelangen, nimmt ab, die Gefäße verengen sich und das Schwitzen wird gehemmt. Gleichzeitig erweitern sich die Blutgefäße der inneren Organe. Führt dies nicht zur Wiederherstellung der Temperaturhomöostase, werden andere Mechanismen aktiviert. Erstens fördert das sympathische Nervensystem katabolische Prozesse und damit die Wärmeproduktion. Aus den Enden sympathischer Nerven freigesetztes Noradrenalin stimuliert Lipolyseprozesse. Dabei spielt braunes Fett eine besondere Rolle. Dieses Phänomen wird als nicht-zitternde Thermogenese bezeichnet. Zweitens beginnen Nervenimpulse von den Neuronen des hinteren Hypothalamus zu den motorischen Zentren des Mittelhirns und der Medulla oblongata zu wandern. Sie werden erregt und aktivieren A-Motoneuronen des Rückenmarks. Unwillkürliche Muskelaktivität tritt in Form von Kältezittern auf. Der dritte Weg besteht darin, die willkürliche motorische Aktivität zu stärken. Von großer Bedeutung ist die entsprechende Verhaltensänderung, die durch den Kortex bewirkt wird. Von den humoralen Faktoren sind Adrenalin, Noradrenalin und Schilddrüsenhormone von größter Bedeutung. Die ersten beiden Hormone bewirken durch eine erhöhte Lipolyse und Glykolyse eine kurzfristige Steigerung der Wärmeproduktion. Bei der Anpassung an eine Langzeitkühlung steigt die Synthese von Thyroxin und Trijodthyronin. Sie steigern den Energiestoffwechsel und die Wärmeproduktion deutlich, indem sie die Anzahl der Enzyme in den Mitochondrien erhöhen.

Ein Absinken der Körpertemperatur wird als Hypothermie bezeichnet, ein Anstieg als Hyperthermie. Unterkühlung tritt auf, wenn Sie unterkühlt sind. Die Hypothermie des Körpers oder Gehirns wird klinisch eingesetzt, um die Lebensfähigkeit des menschlichen Körpers oder Gehirns bei Reanimationsmaßnahmen zu verlängern. Hyperthermie tritt bei einem Hitzschlag auf, wenn die Temperatur auf 40–41° ansteigt. Eine der Störungen der Thermoregulationsmechanismen ist Fieber. Es entsteht durch erhöhte Wärmeerzeugung und verminderte Wärmeübertragung. Die Wärmeübertragung nimmt aufgrund der Verengung der peripheren Blutgefäße und des verminderten Schwitzens ab. Die Wärmeerzeugung nimmt aufgrund der Wirkung von Bakterien- und Leukozytenpyrogenen, bei denen es sich um Lipopolysaccharide handelt, auf das Thermoregulationszentrum des Hypothalamus zu. Dieser Effekt geht mit fieberhaftem Zittern einher. Während der Erholungsphase wird durch die Erweiterung der Blutgefäße in der Haut und starkes Schwitzen die normale Temperatur wiederhergestellt.

Physiologie der Ausscheidungsvorgänge

Nierenfunktionen. Mechanismen der Urinbildung Das Nierenparenchym sondert die Rinde und das Mark ab. Die Struktureinheit der Niere ist das Nephron. Jede Niere hat etwa eine Million Nephrone. Jedes Nephron besteht aus einem Gefäßglomerulus, der sich in der Shumlyansky-Bowman-Kapsel befindet, und einem Nierentubulus, der sich den Kapillaren des Glomerulus nähert und von dem die efferente Arteriole abweicht Die efferenten Glomeruli werden als kortikale und tief in der Nierenschicht klassifiziert. Von der Shumlyansky-Bowman-Kapsel geht sie in die Henle-Schleife über distaler gewundener Harnkanal, der in den Sammelkanal mündet. Die Urinbildung erfolgt über mehrere Mechanismen.

1. Glomeruläre Ultrafiltration. Der in der Kapselhöhle befindliche Kapillarglomerulus besteht aus 20–40 Kapillarschlingen. Die Filtration erfolgt durch die Kapillarendothelschicht, die Basalmembran und die innere Schicht des Kapselepithels. Die Hauptrolle kommt der Basalmembran zu. Es handelt sich um ein Netzwerk aus dünnen Kollagenfasern, die als Molekularsieb wirken. Die Ultrafiltration wird aufgrund des hohen Blutdrucks in den Kapillaren des Glomerulus durchgeführt – 70 – 80 mmHg. Sein großer Wert ist auf den unterschiedlichen Durchmesser der afferenten und efferenten Arteriolen zurückzuführen. Blutplasma mit allen darin gelösten niedermolekularen Substanzen, einschließlich niedermolekularer Proteine, wird in die Kapselhöhle gefiltert. Unter physiologischen Bedingungen werden große Proteine ​​und andere große kolloidale Plasmapartikel nicht gefiltert. Die im Plasma verbleibenden Proteine ​​erzeugen einen onkotischen Druck von 25–30 mmHg, der verhindert, dass ein Teil des Wassers in die Kapselhöhle gelangt. Darüber hinaus wird es durch den hydrostatischen Druck des in der Kapsel befindlichen Filtrats von 10-20 mmHg behindert. Daher wird die Filtrationsrate durch den effektiven Filtrationsdruck bestimmt. Normalerweise ist es: Reff.=Rdk. -(Roem.- Rhydr.)= 70 - (25 + 10) = 35 mmHg. Die glomeruläre Filtrationsrate beträgt 110-120 ml/min. Pro Tag fallen also 180 Liter Filtrat bzw. Primärharn an. 2. Tubulare Reabsorption. Der gesamte entstehende Primärharn gelangt in die Henle-Tubuli und die Henle-Schleife, wo 178 Liter Wasser und darin gelöste Stoffe resorbiert werden. Nicht alle davon kehren mit dem Wasser ins Blut zurück. Alle Substanzen im Primärharn werden aufgrund ihrer Resorptionsfähigkeit in drei Gruppen eingeteilt:

1. Schwelle. Normalerweise werden sie vollständig resorbiert. Dies sind Glukose und Aminosäuren.

2. Niedrige Schwelle. Teilweise resorbiert. Zum Beispiel Harnstoff.

3. Nicht-Schwellenwert. Sie werden nicht resorbiert. Kreatinin, Sulfate. Die letzten beiden Gruppen erzeugen osmotischen Druck und sorgen für tubuläre Diurese, d.h. Die Resorption von Glukose und Aminosäuren erfolgt im proximalen Tubulus und erfolgt über das Natriumtransportsystem. Der Transport erfolgt gegen einen Konzentrationsgradienten. Bei Diabetes mellitus steigt der Blutzuckerspiegel über die Ausscheidungsschwelle und Glukose erscheint im Urin. Beim Nierendiabetes ist das Glukosetransportsystem im Tubulusepithel gestört und die Glukose wird trotz normaler Blutwerte mit dem Urin ausgeschieden. Die Rückresorption anderer Schwellen- und Nichtschwellenstoffe erfolgt durch Diffusion. Im proximalen Tubulus, der Henle-Schleife, findet eine obligate Rückresorption essentieller Ionen und Wasser statt. Optional im distalen Tubulus. Sie bilden ein Rotations-Gegenstrom-System, da in ihnen ein gegenseitiger Ionenaustausch stattfindet. Im proximalen Tubulus und im absteigenden Teil der Henle-Schleife findet ein aktiver Transport großer Mengen an Natriumionen statt. Es wird durch Natrium-Kalium-ATPase durchgeführt. Nach Natrium werden große Mengen Wasser passiv in den Interzellularraum resorbiert. Dieses Wasser wiederum fördert zusätzlich die passive Rückresorption von Natrium ins Blut. Gleichzeitig werden auch Bicarbonat-Anionen resorbiert. Im absteigenden Teil der Schleife und im distalen Tubulus wird eine relativ geringe Menge Natrium resorbiert, gefolgt von Wasser. In diesem Teil des Nephrons werden Natriumionen durch gekoppelten Natrium-Protonen- und Natrium-Kalium-Austausch resorbiert. Hier werden Chlorionen mittels aktivem Chlortransport vom Urin in die Gewebeflüssigkeit übertragen. Proteine ​​mit niedrigem Molekulargewicht werden im proximalen gewundenen Tubulus resorbiert.

3. Tubulare Sekretion und Ausscheidung. Sie kommen im proximalen Teil der Tubuli vor. Dabei handelt es sich um den Transport von Stoffen aus dem Blut und den tubulären Epithelzellen in den Urin, die nicht gefiltert werden können. Die aktive Sekretion erfolgt durch drei Transportsysteme. Ersteres transportiert organische Säuren, zum Beispiel para-Aminohippursäure. Das zweite sind organische Böden. Das dritte ist Ethylendiamintetraacetat (EDTA). Die Ausscheidung schwacher Säuren und Basen erfolgt durch nichtionische Diffusion. Dies ist ihre Übertragung in einem undissoziierten Zustand. Um die Ausscheidung schwacher Säuren durchzuführen, ist es notwendig, dass die Reaktion des tubulären Urins alkalisch und die Ausscheidung von Alkalien sauer ist. Unter diesen Bedingungen befinden sie sich in einem nicht dissoziierten Zustand und die Geschwindigkeit ihrer Freisetzung nimmt zu. Auf diese Weise werden auch Protonen und Ammoniumkationen abgesondert. Die tägliche Diurese beträgt 1,5-2 Liter. Der Endurin reagiert leicht sauer mit einem pH-Wert von 5,0 bis 7,0. Spezifisches Gewicht nicht weniger als 1,018. Protein nicht mehr als 0,033 g/l. Zucker, Ketonkörper, Urobilin, Bilirubin fehlen. Rote Blutkörperchen, Leukozyten und Epithel sind einzelne Zellen im Sichtfeld. Zylinderepithel 1. Bakterien nicht mehr als 50.000 pro ml. Regulierung der Urinbildung.

Die Nieren verfügen über eine hohe Fähigkeit zur Selbstregulation. Je niedriger der osmotische Druck des Blutes ist, desto ausgeprägter sind die Filtrationsprozesse und desto schwächer ist die Rückresorption und umgekehrt. Die Nervenregulation erfolgt über sympathische Nerven, die die Nierenarteriolen innervieren. Wenn sie erregt werden, verengen sich die efferenten Arteriolen, der Blutdruck in den glomerulären Kapillaren steigt und dadurch steigt der effektive Filtrationsdruck und die glomeruläre Filtration beschleunigt sich. Außerdem fördern sympathische Nerven die Rückresorption von Glukose, Natrium und Wasser. Die humorale Regulierung erfolgt durch eine Gruppe von Faktoren.

1. Antidiuretisches Hormon (ADH). Die Freisetzung beginnt aus dem Hypophysenhinterlappen, wenn der osmotische Druck des Blutes ansteigt und die Osmorezeptorneuronen des Hypothalamus erregt werden. ADH interagiert mit Rezeptoren im Epithel der Sammelrohre, die den Gehalt an zyklischem Adenosinmonophosphat in ihnen erhöhen; cAMP aktiviert Proteinkinasen, die die Durchlässigkeit des Epithels der distalen Tubuli und Sammelrohre für Wasser erhöhen. Dadurch erhöht sich die Rückresorption von Wasser und es wird im Gefäßbett gespeichert.

2. Aldosteron. Stimuliert die Aktivität der Natrium-Kalium-ATPase und erhöht dadurch die Rückresorption von Natrium, gleichzeitig aber auch die Ausscheidung von Kalium und Protonen in den Tubuli. Dadurch steigt der Gehalt an Kalium und Protonen im Urin. Bei einem Mangel an Adosteron verliert der Körper Natrium und Wasser.

3. Natriuretisches Hormon oder Atriopeptid. Es wird hauptsächlich im linken Vorhof gebildet, wenn dieser gedehnt wird, sowie im Vorderlappen der Hypophyse und in chromaffinen Zellen der Nebennieren. Es verbessert die Filtration und reduziert die Natriumrückresorption. Dadurch steigt die Ausscheidung von Natrium und Chlor über die Nieren und die tägliche Diurese nimmt zu.

4. Parathormon und Calcitonin. Parathormon fördert die Rückresorption von Kalzium und Magnesium und verringert die Rückresorption von Phosphat. Calcitonin reduziert die Rückresorption dieser Ionen.

5. Renin-Angiotensin-Aldosteron-System. Renin ist eine Protease, die von den juxtaglomerulären Zellen der Arteriolen der Nieren produziert wird. Unter dem Einfluss von Renin wird Angiotensin I aus dem Blutplasmaprotein a2-Globulin abgespalten. Angiotensin I wird dann durch Renin in Angiotensin II umgewandelt. Dies ist der stärkste Vasokonstriktor. Die Bildung und Freisetzung von Renin durch die Nieren wird durch folgende Faktoren verursacht:

a) Verminderter Blutdruck.

b) Abnahme des zirkulierenden Blutvolumens.

c) bei Stimulation der sympathischen Nerven, die die Nierengefäße innervieren. Unter dem Einfluss von Renin verengen sich die Arteriolen der Nieren und die Durchlässigkeit der glomerulären Kapillarwand nimmt ab. Dadurch sinkt die Filtrationsrate. Gleichzeitig stimuliert Angiotensin II die Freisetzung von Aldosteron durch die Nebennieren. Aldosteron fördert die tubuläre Natrium-Reabsorption und die Wasser-Reabsorption. Im Körper kommt es zu Wasser- und Natriumretention. Die Wirkung von Angiotensin geht mit einer erhöhten Synthese des antidiuretischen Hormons der Hypophyse einher. Ein Anstieg von Wasser und Natriumchlorid im Gefäßbett führt bei gleichem Gehalt an Plasmaproteinen zur Freisetzung von Wasser in das Gewebe. Es entwickelt sich ein Nierenödem. Dies geschieht vor dem Hintergrund eines hohen Blutdrucks.

6. Kallikrein-Kinin-System. Es ist ein Renin-Angiotensin-Antagonist. Mit einer Abnahme der Nierendurchblutung beginnt im Epithel der distalen Tubuli das Enzym Kallikrein zu produzieren. Es wandelt inaktive Plasmaproteine, Kininogene, in aktive Kinine um. Insbesondere Bradykinin. Kinine erweitern die Nierengefäße, erhöhen die Geschwindigkeit der glomerulären Ultrafiltration und verringern die Intensität von Reabsorptionsprozessen. Die Diurese nimmt zu.

7. Prostaglandine. Sie werden im Nierenmark durch Prostaglandinsynthetasen synthetisiert und regen die Ausscheidung von Natrium und Wasser an. Störungen der Ausscheidungsfunktion der Nieren treten bei akutem oder chronischem Nierenversagen auf. Im Blut reichern sich stickstoffhaltige Stoffwechselprodukte an – Harnsäure, Harnstoff, Kreatinin. Der Inhalt darin nimmt zu

Kalium und Natrium nehmen ab. Es kommt zu einer Azidose. Dies geschieht vor dem Hintergrund eines erhöhten Blutdrucks, Ödemen und einer verminderten täglichen Diurese. Das Endergebnis eines Nierenversagens ist Urämie. Eine ihrer Erscheinungsformen ist das Aufhören der Urinbildung bei Anurie. Nichtausscheidungsfunktionen der Nieren:

1. Regulierung der Konstanz der Ionenzusammensetzung und des Volumens der Interzellularflüssigkeit des Körpers. Der grundlegende Mechanismus zur Regulierung des Blutvolumens und der Interzellularflüssigkeit ist eine Veränderung des Natriumgehalts. Mit zunehmender Menge im Blut nimmt die Wasseraufnahme zu und es kommt zu Wassereinlagerungen im Körper. Diese. Es wird eine positive Natrium- und Wasserbilanz beobachtet. In diesem Fall bleibt die Isotonie der Körperflüssigkeiten erhalten. Bei einem niedrigen Natriumchloridgehalt in der Nahrung überwiegt die Natriumausscheidung aus dem Körper, d. h. es liegt eine negative Natriumbilanz vor. Aber dank der Nieren stellt sich ein negativer Wasserhaushalt ein und die Wasserausscheidung beginnt, den Verbrauch zu übersteigen. In diesen Fällen stellt sich nach 2-3 Wochen ein neues Natrium-Wasser-Gleichgewicht ein. Aber die Ausscheidung von Natrium und Wasser durch die Nieren wird entweder mehr oder weniger als ursprünglich sein. Mit einem Anstieg des zirkulierenden Blutvolumens (CBV) oder einer Hypervolämie steigt der arterielle und effektive Filtrationsdruck. Gleichzeitig beginnt die Ausschüttung des natriuretischen Hormons in den Vorhöfen. Dadurch erhöht sich die Natrium- und Wasserausscheidung über die Nieren. Mit einer Abnahme des zirkulierenden Blutvolumens oder einer Hypovolämie sinkt der Blutdruck, der effektive Filterdruck nimmt ab und eine Reihe zusätzlicher Mechanismen werden aktiviert, um die Erhaltung von Natrium und Wasser im Körper sicherzustellen. Es gibt periphere Osmorezeptoren in den Gefäßen der Leber, der Nieren, des Herzens und der Halsschlagader sowie Osmorezeptorneuronen im Hypothalamus. Sie reagieren auf Veränderungen des osmotischen Blutdrucks. Impulse von ihnen gehen zum Zentrum der Osmoregulation, das sich im Bereich der supraoptischen und paraventrikulären Kerne befindet. Das sympathische Nervensystem wird aktiviert. Die Blutgefäße, auch die der Nieren, verengen sich. Gleichzeitig beginnt die Bildung und Freisetzung des antidiuretischen Hormons durch die Hypophyse. Adrenalin und Noradrenalin, die von den Nebennieren freigesetzt werden, verengen ebenfalls die afferenten Arteriolen. Dadurch nimmt die Filtration in den Nieren ab und die Rückresorption nimmt zu. Gleichzeitig wird das Renin-Angiotensin-System aktiviert. Im gleichen Zeitraum entwickelt sich ein Durstgefühl. Das Verhältnis von Natrium- und Kaliumionen wird durch Mineralokortikoide, Kalzium und Phosphor, Parthormon und Calcitonin reguliert.

2. Beteiligung an der Regulierung des systemischen Blutdrucks. Sie erfüllen diese Funktion, indem sie ein konstantes Volumen des zirkulierenden Blutes sowie des Renin-Angiotensin- und Kallikrein-Kinin-Systems aufrechterhalten.

3. Aufrechterhaltung des Säure-Basen-Gleichgewichts. Wenn sich die Blutreaktion auf die saure Seite verschiebt, werden Säureanionen und Protonen in den Tubuli ausgeschieden, aber gleichzeitig werden Natriumionen und Bicarbonat-Anionen resorbiert. Bei der Alkalose werden Alkalikationen und Bicarbonatanionen ausgeschieden.

1. Regulierung der Hämatopoese. Sie produzieren Erythropoetin. Es ist ein saures Glykoprotein, das aus Protein und Heterosaccharid besteht. Die Produktion von Erythropoetin wird durch eine niedrige Sauerstoffspannung im Blut angeregt.

2. Urinausscheidung

In den Nieren wird ständig Urin produziert und fließt durch die Sammelrohre in das Becken und dann durch die Harnleiter in die Blase. Die Füllgeschwindigkeit der Blase beträgt etwa 50 ml/Stunde. Während dieser Zeit, der Füllperiode genannt, ist das Wasserlassen entweder schwierig oder unmöglich. Wenn sich 200-300 ml Urin in der Blase ansammeln, kommt es zu einem Urinreflex. In der Blasenwand befinden sich Dehnungsrezeptoren. Sie sind erregt und Impulse von ihnen wandern durch die afferenten Fasern der parasympathischen Beckennerven zum Zentrum des Urinierens. Es befindet sich in den 2-4 Sakralsegmenten des Rückenmarks. Die Impulse wandern zum Thalamus und dann zum Kortex. Es entsteht Harndrang und die Phase der Blasenentleerung beginnt. Vom Zentrum des Wasserlassens beginnen Impulse entlang der ableitenden parasympathischen Beckennerven zu den glatten Muskeln der Blasenwand zu fließen. Sie ziehen sich zusammen und der Druck in der Blase steigt. An der Basis der Blase bilden diese Muskeln den inneren Schließmuskel. Aufgrund der besonderen Ausrichtung der darin befindlichen glatten Muskelfasern führt deren Kontraktion zu einer passiven Öffnung des Schließmuskels. Gleichzeitig öffnet sich der äußere Harnschließmuskel, der von der quergestreiften Dammmuskulatur gebildet wird. Sie werden von den Ästen des Nervus pudendus innerviert. Die Blase entleert sich. Mit Hilfe der Rinde wird der Beginn und Verlauf des Harndrangs reguliert. Gleichzeitig kann es beobachtet werden

psychogene Harninkontinenz. Wenn sich mehr als 500 ml Urin in der Blase ansammeln, kann es zu einer Schutzreaktion des unwillkürlichen Wasserlassens kommen. Störungen, Blasenentzündung, Harnverhalt.

PHYSIOLOGIE DES STOFFWECHSELS UND DER ENERGIE. AUSGEWOGENE ERNÄHRUNG.

Vorlesungsplan.

1. Das Konzept des Stoffwechsels im Körper von Tieren und Menschen. Energiequellen im Körper.

Der menschliche Körper ist ein offenes thermodynamisches System, das durch das Vorhandensein von Stoffwechsel und Energie gekennzeichnet ist.

Stoffwechsel und EnergieHierbei handelt es sich um eine Reihe physikalischer, biochemischer und physiologischer Prozesse der Stoff- und Energieumwandlung im menschlichen Körper und des Stoff- und Energieaustauschs zwischen dem Körper und der Umwelt. Diese im menschlichen Körper ablaufenden Prozesse werden von vielen Wissenschaften untersucht: Biophysik, Biochemie, Molekularbiologie, Endokrinologie und natürlich Physiologie.

Stoffwechsel und Energiestoffwechsel hängen eng zusammen, werden jedoch zur Vereinfachung der Konzepte getrennt betrachtet.

Stoffwechsel (Metabolismus)eine Reihe chemischer und physikalischer Umwandlungen, die im Körper stattfinden und seine lebenswichtige Aktivität in Verbindung mit der äußeren Umgebung sicherstellen.

Im Stoffwechsel gibt es zwei Prozessrichtungen in Bezug auf die Körperstrukturen: Assimilation oder Anabolismus und Dissimilation oder Katabolismus.

Assimilation (Anabolismus) eine Reihe von Prozessen zur Schaffung lebender Materie. Diese Prozesse verbrauchen Energie.

Dissimilation (Katabolismus) eine Reihe von Zerfallsprozessen lebender Materie. Durch die Dissimilation wird Energie reproduziert.

Das Leben von Tieren und Menschen ist eine Einheit der Prozesse der Assimilation und Dissimilation. Die Faktoren, die diese Prozesse verbinden, sind zwei Systeme:

• ATP ADP (ATP – Adenosintriphosphat, ADP Adenosindiphosphat;
• NADP (oxidiert) NADP (reduziert), wobei NADP Nikotinamiddiphosphat ist.

Die Vermittlung dieser Zusammenhänge zwischen den Prozessen der Assimilation und Dissimilation wird dadurch gewährleistet, dass die ATP- und NADP-Moleküle als universelle biologische Energiespeicher, ihr Träger, eine Art „Energiewährung“ des Körpers fungieren. Bevor jedoch Energie in den Molekülen ATP und NADP gespeichert wird, muss sie den Nährstoffen entzogen werden, die mit der Nahrung in den Körper gelangen. Diese Nährstoffe sind die Proteine, Fette und Kohlenhydrate, die Sie kennen. Hinzu kommt, dass Nährstoffe nicht nur die Funktion von Energielieferanten, sondern auch die Funktion von Baustofflieferanten (plastische Funktion) für Zellen, Gewebe und Organe erfüllen. Die Rolle verschiedener Nährstoffe bei der Deckung des Plastik- und Energiebedarfs des Körpers ist nicht dieselbe. Kohlenhydrate erfüllen in erster Linie eine Energiefunktion; die plastische Funktion von Kohlenhydraten ist unbedeutend. Fette erfüllen gleichermaßen Energie- und Kunststofffunktionen. Proteine ​​sind der Hauptbaustoff des Körpers, können aber unter bestimmten Voraussetzungen auch Energielieferanten sein.

Energiequellen im Körper.

Wie oben erwähnt, sind die Hauptenergiequellen des Körpers Nährstoffe: Kohlenhydrate, Fette und Proteine. Die Freisetzung der in Nährstoffen enthaltenen Energie im menschlichen Körper erfolgt in drei Schritten:

Bühne 1. Proteine ​​werden in Aminosäuren, Kohlenhydrate in Hexosen, beispielsweise Glucose oder Fructose, Fette in Glycerin und Fettsäuren zerlegt. In dieser Phase verbraucht der Körper hauptsächlich Energie für den Abbau von Stoffen.

Stufe 2. Aminosäuren, Hexosen und Fettsäuren werden bei biochemischen Reaktionen in Milch- und Brenztraubensäure sowie Acetyl-Coenzym A umgewandelt. In diesem Stadium werden bis zu 30 % der potenziellen Energie aus Nährstoffen freigesetzt.

Stufe 3. Bei vollständiger Oxidation werden alle Stoffe zu CO abgebaut 2 und N 2 A. In diesem Stadium wird im Krebs-Stoffwechselkessel die verbleibende Energie freigesetzt, etwa 70 %.Allerdings wird nicht die gesamte freigesetzte Energie in die chemische Energie von ATP umgewandelt. Ein Teil der Energie wird an die Umgebung abgegeben. Diese Wärme wird Primärwärme genannt ( F 1) . Die von ATP angesammelte Energie wird anschließend für verschiedene Arten von Arbeiten im Körper aufgewendet: mechanische, elektrische, chemische und aktive Transportarbeit. Dabei geht ein Teil der Energie in Form sogenannter Sekundärwärme verloren Q2. Siehe Diagramm 1.

H 2 O + CO 2 + Q 1 + ATP

Schema 1. Energiequellen im Körper, Ergebnisse der vollständigen Oxidation von Nährstoffen und Arten der im Körper erzeugten Wärme.

Es sollte hinzugefügt werden, dass die Menge der bei der Oxidation freigesetzten Nahrungsstoffe nicht von der Anzahl der Zwischenreaktionen abhängt, sondern vom Anfangs- und Endzustand des chemischen Systems. Diese Position wurde erstmals von Hess formuliert (Hess-Gesetz).

Diese Prozesse werden Sie in Vorlesungen und Lehrveranstaltungen, die Ihnen von Lehrenden des Fachbereichs Biochemie vermittelt werden, näher beleuchten.

Energiewert von Nährstoffen.

Der Energiewert von Nährstoffen wird mit speziellen Geräten – Oxykalorimetern – beurteilt. Es wurde festgestellt, dass bei vollständiger Oxidation von 1 g Kohlenhydraten 4,1 kcal freigesetzt werden (1 kcal = 4187 J), 1 g Fett – 9,45 kcal, 1 g Protein – 5,65 kcal. Hinzu kommt, dass einige der in den Körper gelangenden Nährstoffe nicht absorbiert werden. Beispielsweise werden im Durchschnitt etwa 2 % der Kohlenhydrate, 5 % der Fette und bis zu 8 % der Proteine ​​nicht verdaut. Zudem werden nicht alle Nährstoffe im Körper in die Endprodukte Kohlendioxid (Kohlendioxid) und Wasser zerlegt. Beispielsweise wird ein Teil der Produkte des unvollständigen Proteinabbaus in Form von Harnstoff mit dem Urin ausgeschieden.

Unter Berücksichtigung des oben Gesagten kann festgestellt werden, dass der tatsächliche Energiewert von Nährstoffen etwas niedriger ist als der unter experimentellen Bedingungen ermittelte. Der tatsächliche Energiewert von 1 g Kohlenhydraten beträgt 4,0 kcal, 1 g Fett beträgt 9,0 kcal, 1 g Protein beträgt 4,0 kcal.

1. Grundbegriffe und Definitionen der Physiologie des Stoffwechsels und der Energie.

Ein integrales (allgemeines) Merkmal des Energiestoffwechsels des menschlichen Körpers ist der Gesamtenergieverbrauch oder Bruttoenergieverbrauch.

Bruttoenergieaufwand Körper - die Gesamtheit des Energieverbrauchs des Körpers während des Tages unter den Bedingungen seiner normalen (natürlichen) Existenz. Der Bruttoenergieverbrauch umfasst drei Komponenten: den Grundumsatz, die spezifische dynamische Wirkung der Nahrung und den Arbeitsgewinn. Der Bruttoenergieverbrauch wird in kJ/kg/Tag oder kcal/kg/Tag (1 kJ=0,239 kcal) geschätzt.

BX.

Die Erforschung des Grundstoffwechsels begann mit der Arbeit der Wissenschaftler der Universität Tartu Bidder und Schmidt ( Bidder und Schmidt, 1852).

BX der minimale Energieverbrauch, der zur Aufrechterhaltung der lebenswichtigen Funktionen des Körpers erforderlich ist.

Die Vorstellung vom Grundstoffwechsel als minimalem Energieverbrauch des Körpers stellt auch eine Reihe von Anforderungen an die Bedingungen, unter denen dieser Indikator bewertet werden sollte.

Bedingungen, unter denen der Grundumsatz beurteilt werden sollte:

1. ein Zustand völliger körperlicher und geistiger Ruhe (vorzugsweise im Liegen);
2. Umgebungskomforttemperatur (18–20 Grad Celsius);
3. 10 12 Stunden nach der letzten Mahlzeit, um eine mit der Nahrungsaufnahme verbundene Steigerung des Energiestoffwechsels zu vermeiden.

Faktoren, die den Grundstoffwechsel beeinflussen.

Der Grundumsatz hängt von Alter, Größe, Körpergewicht und Geschlecht ab.

Auswirkung des Alters zur Hauptbörse.

Der höchste Grundumsatz pro 1 kg. Körpergewicht bei Neugeborenen (50-54 kcal/kg/Tag), am niedrigsten bei älteren Menschen (nach 70 Jahren beträgt der Grundumsatz durchschnittlich 30 kcal/kg/Tag). Der Grundstoffwechsel erreicht zum Zeitpunkt der Pubertät im Alter von 12–14 Jahren ein konstantes Niveau und bleibt bis zum 30.–35. Lebensjahr stabil (ca. 40 kcal/kg/Tag).

Einfluss von Größe und Gewicht Körper für den Grundstoffwechsel.

Es besteht ein nahezu linearer, direkter Zusammenhang zwischen Körpergewicht und Grundumsatz – je größer das Körpergewicht, desto höher ist der Grundumsatz. Allerdings ist diese Abhängigkeit nicht absolut. Bei einer Zunahme des Körpergewichts durch Muskelgewebe ist dieser Zusammenhang nahezu linear, wenn die Zunahme des Körpergewichts jedoch mit einer Zunahme der Menge an Fettgewebe einhergeht, wird dieser Zusammenhang nichtlinear.

Da das Körpergewicht unter sonst gleichen Bedingungen von der Körpergröße abhängt (je größer die Körpergröße, desto größer das Körpergewicht), besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Körpergröße und dem Grundumsatz.

In Anbetracht der Tatsache, dass Größe und Körpergewicht die gesamte Körperfläche beeinflussen, hat M. Rubner ( M. Rubner) formulierte ein Gesetz, nach dem der Grundumsatz von der Körperfläche abhängt: Je größer die Körperfläche, desto größer der Grundumsatz. Dieses Gesetz funktioniert jedoch praktisch nicht mehr, wenn die Umgebungstemperatur der Körpertemperatur entspricht. Darüber hinaus verändert eine ungleiche Behaarung der Haut den Wärmeaustausch zwischen Körper und Umgebung erheblich, weshalb auch das Rubnersche Gesetz unter diesen Bedingungen Einschränkungen aufweist.

Beeinflussen Geschlechtauf die Ebene des Grundstoffwechsels.

Bei Männern ist der Grundumsatz um 5-6 % höher als bei Frauen. Dies erklärt sich durch das unterschiedliche Verhältnis von Fett- und Muskelgewebe pro 1 kg Körpergewicht sowie durch unterschiedliche Stoffwechselniveaus aufgrund von Unterschieden in der chemischen Struktur der Sexualhormone und ihren physiologischen Wirkungen.

Spezifische dynamische Wirkung von Lebensmitteln.

Der Begriff spezifische dynamische Wirkung von Lebensmitteln wurde erstmals 1902 von M. Rubner in die wissenschaftliche Verwendung eingeführt.

Die spezifische dynamische Wirkung von Nahrungsmitteln ist eine mit der Nahrungsaufnahme verbundene Steigerung des Energiestoffwechsels des menschlichen Körpers. Die spezifische dynamische Wirkung der Nahrung ist der Energieaufwand des Körpers auf die Verwertungsmechanismen der aufgenommenen Nahrung. Dieser Effekt auf die Veränderung des Energiestoffwechsels wird ab dem Zeitpunkt der Zubereitung der Mahlzeiten während der Mahlzeiten beobachtet und hält 10 bis 12 Stunden nach den Mahlzeiten an. Der maximale Anstieg des Energiestoffwechsels nach dem Essen wird nach 3 bis 3,5 Stunden beobachtet. Spezielle Studien haben gezeigt, dass 6 bis 10 % des Energiewertes für die Lebensmittelentsorgung aufgewendet werden.

Arbeitssteigerung.

Der Arbeitsgewinn ist die dritte Komponente des Bruttoenergieverbrauchs des Körpers.Der Arbeitsgewinn ist Teil des Energieaufwands des Körpers für Muskelaktivität in der Umgebung. Bei schwerer körperlicher Arbeit kann sich der Energieverbrauch des Körpers im Vergleich zum Grundstoffwechsel um das Zweifache erhöhen.

1. Methoden zur Untersuchung des Energiestoffwechsels beim Menschen.

Um den Energiestoffwechsel beim Menschen zu untersuchen, wurden unter dem Oberbegriff Kalorimetrie eine Reihe von Methoden entwickelt.

METHODEN DER KALORIMETRIE

Direkt Indirekt

Direkte KalorimetriemethodenMethoden zur direkten Messung der vom Körper unter bestimmten Bedingungen erzeugten Wärme. Das Prinzip der Methode beruht auf der Tatsache, dass je höher der Energiestoffwechsel im Körper ist, desto mehr Wärme wird an die Umgebung abgegeben. Befindet sich das zu untersuchende biologische Objekt in diesem Zusammenhang in einem wärmeisolierenden Raum, der eine wärmeabsorbierende Substanz enthält, werden die Anfangstemperatur und nach einer bestimmten Zeit die Endtemperatur gemessen und außerdem die spezifische Wärmekapazität bekannt aus dem wärmeabsorbierenden Stoff und seiner Masse lässt sich die vom Körper abgegebene Wärmemenge berechnen ( Q) nach einer bekannten Formel.

Q = c x m x  t, wobei

C spezifische Wärmekapazität des wärmeabsorbierenden Stoffes;

M Masse einer wärmeabsorbierenden Substanz;

 t Temperaturverschiebung.

Die Nachteile der Methode sind ihre Komplexität, die relativ lange Umsetzungszeit und die Unmöglichkeit der Anwendung unter natürlichen Bedingungen, inkl. unter realen Produktionsbedingungen.

Methoden der indirekten Kalorimetrie.

Indirekte Kalorimetriemethoden basieren auf einer indirekten Messung des Energieverbrauchs des Körpers. Zu den Methoden der indirekten Kalorimetrie gehören die Methode der Lebensmittelrationen, die Zeittabellenmethode und die Analyse von Gasen der ein- und ausgeatmeten Luft.

Lebensmittelrationsmethodebasiert auf der Annahme, dass der Energiestoffwechsel durch Kenntnis des Nährstoffverhältnisses in verzehrten Lebensmitteln und ihres Energiewerts beurteilt werden kann. Diese Methode ist sehr ungenau, da sie die individuelle Verdaulichkeit der Nährstoffe, den Grad ihres Abbaus im Körper und damit ihre energetische Wirkung nicht berücksichtigt.

Zeitlich tabellarische Methodebasiert auf der Messung menschlicher Aktivitäten während eines bestimmten Zeitraums, um den Anteil bestimmter Aktionen zu ermitteln, die einen bestimmten Energiepreis haben. Der Energie-„Preis“ bestimmter Handlungen wird anhand spezieller Tabellen geschätzt, die auf der Grundlage einer Vielzahl von Studien zum Energiestoffwechsel menschlicher Aktivitäten erstellt werden.

Methoden zur Analyse von Gasen der eingeatmeten und ausgeatmeten Luft.

Der Hauptteil der Energie im Körper von Tieren und Menschen wird bei der Oxidation von Nährstoffen unter Beteiligung von Sauerstoff (O) reproduziert 2 ) zu Endprodukten Kohlendioxid (CO 2) und Wasser (H 2 UM). Gleichzeitig wird bei der Oxidation bestimmter Nährstoffe aufgrund ihres unterschiedlichen Energiewerts eine ungleiche Energiemenge freigesetzt. Wenn man also die Menge an verbrauchtem Sauerstoff und freigesetztem Kohlendioxid kennt, kann man den Energiestoffwechsel des Körpers beurteilen. Um den Energiestoffwechsel durch Analyse der Gaskonzentration in der ausgeatmeten Luft zu beurteilen, wird im ersten Schritt der Atemkoeffizient berechnet. Der Atmungskoeffizient (RK) ist das Verhältnis des freigesetzten Kohlendioxidvolumens zum gleichzeitig aufgenommenen Sauerstoffvolumen.

DK = V CO 2 / VO 2

Studien haben gezeigt, dass DC typischerweise zwischen 0,7 und 1,0 liegt. DC erreicht seinen maximalen Wert bei der Oxidation von Kohlenhydraten:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 = 6CO 2 + 6H 2 0 + Q

Da das Volumen eines Gramms eines Moleküls eines beliebigen Gases gleich ist, ist DC in diesem Fall gleich:

DK = 6СО 2 / 6О 2 = 1,0

DC von Fetten beträgt 0,7; DC von Proteinen beträgt etwa 0,8; Der DC von Mischfutter beträgt 0,85.

Ein bestimmter Atemkoeffizient entspricht einem bestimmten Kalorienäquivalent von Sauerstoff (CEO 2). KEO 2 für das entsprechende Freizeitzentrum finden Sie anhand spezieller Tabellen.

Das kalorische Sauerstoffäquivalent ist die Energiemenge, die bei der Oxidation von Nährstoffen in 1,0 Liter Sauerstoff freigesetzt wird. Wenn Sie KEO2 und die verbrauchte Sauerstoffmenge kennen, können Sie leicht die Gesamtenergiemenge berechnen, die unter bestimmten Bedingungen freigesetzt wird

A = KEO 2 x V O 2 / 1000

Diese Methode ist recht einfach, zuverlässig und wird daher in der Medizin häufig zur Beurteilung des menschlichen Energiestoffwechsels eingesetzt.

5. Das Konzept der rationalen Ernährung. Regeln für die Zubereitung von Essensrationen.

Der Begriff ausgewogene Ernährung bedeutet wörtlich übersetzt intelligente Ernährung. Da der Ernährungsfaktor maßgeblich den Grad der individuellen Gesundheit bestimmt, werden wir in der heutigen Vorlesung auf einige Prinzipien einer rationalen menschlichen Ernährung eingehen.

Erstes Prinzip rationelle Ernährung das Prinzip der Energieangemessenheit.

Nach diesem Grundsatz muss der Energiewert der in der aufgenommenen Nahrung enthaltenen Nährstoffe dem Bruttoenergieverbrauch des Körpers entsprechen. Mit einer Erhöhung des Bruttoenergieverbrauchs des Körpers im Zusammenhang mit Produktionsaktivitäten (Erhöhung des Arbeitsgewinns) muss zwangsläufig der Energiewert der aufgenommenen Nahrung steigen.

Zweiter Grundsatz Rationale Ernährung ist das Prinzip des optimalen Gleichgewichts der in der Nahrungsaufnahme enthaltenen Nährstoffe. Heute ist es in der russischen Schule der Ernährungsphysiologie allgemein anerkannt, dass das optimale Verhältnis zwischen Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten aus der Nahrung das Verhältnis 1:1:4 beträgt. Dieses Verhältnis zeigt an, dass Proteine ​​quantitativ gesehen in einem rationalen Verhältnis stehen Die Ernährung sollte 1 Teil, Fette 1 Teil und Kohlenhydrate 4 Teile umfassen.

Drittes Prinzip Rationale Ernährung besagt, dass die aufgenommene Nahrung biologisch vollständig sein soll, d. h. Essentielle Aminosäuren, gesättigte und ungesättigte Fettsäuren, Vitamine, Ballaststoffe und alle notwendigen Mineralsalze müssen vollständig mit der Nahrung zugeführt werden. In der Praxis lässt sich dieses Problem wie folgt lösen: Proteine ​​müssen nicht nur tierischen, sondern auch pflanzlichen Ursprungs sein (55 % sollten Proteine ​​tierischen Ursprungs sein, 45 % Proteine ​​pflanzlichen Ursprungs). Proteine ​​pflanzlichen Ursprungs kommen in den Früchten von Hülsenfrüchten vor. Es ist notwendig, dass 60 % der Fette in der Nahrung aus pflanzlichen Fetten (Sonnenblumen-, Oliven- und anderen Pflanzenölen) und 40 % aus tierischen Fetten stammen. Diese Anforderung ist darauf zurückzuführen, dass pflanzliche Fette ungesättigte Fettsäuren enthalten. Um die Ernährung mit Vitaminen und Mineralsalzen zu versorgen, ist es notwendig, ausreichend rohes Obst und Gemüse aufzunehmen.

Viertes PrinzipEine rationelle Ernährung erfordert eine optimale Häufigkeit der Mahlzeiten und eine optimale Verteilung der aufgenommenen Nahrungsmenge über den Tag. Als optimal gelten vier Mahlzeiten am Tag, bestehend aus Frühstück, Mittagessen, Nachmittagssnack und Abendessen. Gleichzeitig sollten 20–25 % der Gesamtnahrungsmenge bezogen auf den Kaloriengehalt beim Frühstück verzehrt werden, 40–45 % beim Mittagessen, 5–10 % beim Nachmittagssnack, 15–20 % beim Abendessen.

Fünfter Grundsatz Eine rationelle Ernährung erfordert die Berücksichtigung der nationalen, kulturellen und religiösen Traditionen der Bevölkerung, für die ein Spezialist auf dem Gebiet der rationellen Ernährung eine Diät entwickelt.

Stoffwechsel und Energie oder Stoffwechsel ist eine Reihe chemischer und physikalischer Umwandlungen von Stoffen und Energie, die in einem lebenden Organismus stattfinden und seine lebenswichtige Aktivität sicherstellen. Der Stoffwechsel von Materie und Energie bildet ein Ganzes und unterliegt dem Gesetz der Erhaltung von Materie und Energie.

Der Stoffwechsel besteht aus den Prozessen der Assimilation und Dissimilation. Assimilation (Anabolismus)- der Prozess der Aufnahme von Stoffen durch den Körper, bei dem Energie verbraucht wird. Dissimilation (Katabolismus)- der Prozess der Zersetzung komplexer organischer Verbindungen, der unter Freisetzung von Energie abläuft.

Die einzige Energiequelle für den menschlichen Körper ist die Oxidation der mit der Nahrung zugeführten organischen Stoffe. Bei der Zerlegung von Nahrungsmitteln in ihre Endbestandteile – Kohlendioxid und Wasser – wird Energie freigesetzt, von der ein Teil in die mechanische Arbeit der Muskeln fließt, der andere Teil für die Synthese komplexerer Verbindungen verwendet wird oder sich in speziellen Hochenergieprodukten ansammelt Verbindungen.

Makroerge Verbindungen sind Stoffe, deren Abbau mit der Freisetzung großer Energiemengen einhergeht. Im menschlichen Körper übernehmen Adenosintriphosphorsäure (ATP) und Kreatinphosphat (CP) die Rolle energiereicher Verbindungen.

PROTEINMETABOLISMUS.

Proteine(Proteine) sind hochmolekulare Verbindungen, die aus Aminosäuren aufgebaut sind. Funktionen:

Strukturelle oder plastische Funktion ist, dass Proteine ​​der Hauptbestandteil aller Zellen und interzellulären Strukturen sind. Katalytisch oder enzymatisch Die Funktion von Proteinen besteht in ihrer Fähigkeit, biochemische Reaktionen im Körper zu beschleunigen.

Schutzfunktion Proteine ​​äußert sich in der Bildung von Immunkörpern (Antikörpern), wenn ein fremdes Protein (z. B. Bakterien) in den Körper gelangt. Darüber hinaus binden Proteine ​​in den Körper gelangende Giftstoffe und sorgen für die Blutgerinnung und Blutstillung bei Wunden.

Transportfunktion beinhaltet die Übertragung vieler Stoffe. Die wichtigste Funktion von Proteinen ist die Übertragung erbliche Eigenschaften , bei dem Nukleoproteine ​​eine führende Rolle spielen. Es gibt zwei Haupttypen von Nukleinsäuren: Ribonukleinsäuren (RNA) und Desoxyribonukleinsäuren (DNA).

Regulierungsfunktion Proteine ​​zielen darauf ab, biologische Konstanten im Körper aufrechtzuerhalten.

Energierolle Proteine ​​sind für die Energiebereitstellung aller Lebensprozesse im Körper von Tieren und Menschen verantwortlich. Wenn 1 g Protein oxidiert wird, wird im Durchschnitt gleich viel Energie freigesetzt 16,7 kJ (4,0 kcal).

Proteinbedarf. Der Körper baut ständig Proteine ​​ab und synthetisiert sie. Die einzige Quelle für die Synthese neuer Proteine ​​sind Nahrungsproteine. Im Verdauungstrakt werden Proteine ​​durch Enzyme in Aminosäuren zerlegt und im Dünndarm aufgenommen. Aus Aminosäuren und einfachen Peptiden synthetisieren Zellen ihr eigenes Protein, das nur für einen bestimmten Organismus charakteristisch ist. Proteine ​​können nicht durch andere Nährstoffe ersetzt werden, da ihre Synthese im Körper nur aus Aminosäuren möglich ist. Gleichzeitig kann Protein Fette und Kohlenhydrate ersetzen, d. h. für die Synthese dieser Verbindungen verwendet werden.

Biologische Wertigkeit von Proteinen. Einige Aminosäuren können im menschlichen Körper nicht synthetisiert werden und müssen in fertiger Form mit der Nahrung zugeführt werden. Diese Aminosäuren werden allgemein als bezeichnet unersetzlich oder lebenswichtig notwendig. Dazu gehören: Valin, Methionin, Threonin, Leucin, Isoleucin, Phenylalanin, Tryptophan und Lysin, bei Kindern auch Arginin und Histidin. Ein Mangel an essentiellen Säuren in der Nahrung führt zu Störungen im Eiweißstoffwechsel im Körper. Nichtessentielle Aminosäuren werden hauptsächlich im Körper synthetisiert.

Als Proteine ​​werden Proteine ​​bezeichnet, die alle notwendigen Aminosäuren enthalten biologisch vollständig. Den höchsten biologischen Wert haben Proteine ​​in Milch, Eiern, Fisch und Fleisch. Biologisch defiziente Proteine ​​sind solche, denen mindestens eine Aminosäure fehlt, die im Körper nicht synthetisiert werden kann. Unvollständige Proteine ​​sind Proteine ​​aus Mais, Weizen und Gerste.

Stickstoffbilanz. Die Stickstoffbilanz ist die Differenz zwischen der in der menschlichen Nahrung enthaltenen Stickstoffmenge und ihrem Gehalt in den Ausscheidungen.

Stickstoffbilanz- ein Zustand, bei dem die ausgeschiedene Stickstoffmenge der in den Körper aufgenommenen Menge entspricht. Bei einem gesunden Erwachsenen wird ein Stickstoffgleichgewicht beobachtet.

Positive Stickstoffbilanz- ein Zustand, bei dem die Stickstoffmenge in den Körpersekreten deutlich geringer ist als der Gehalt in der Nahrung, d. h. es wird eine Stickstoffretention im Körper beobachtet. Eine positive Stickstoffbilanz wird bei Kindern durch gesteigertes Wachstum, bei Frauen während der Schwangerschaft, bei intensivem Sporttraining, das zu einer Zunahme des Muskelgewebes führt, bei der Heilung massiver Wunden oder bei der Genesung nach schweren Krankheiten beobachtet.

Stickstoffmangel(negative Stickstoffbilanz) wird beobachtet, wenn die freigesetzte Stickstoffmenge größer ist als der Gehalt in der Nahrung, die in den Körper gelangt. Negativer StickstoffEin Gleichgewicht wird bei Proteinmangel, Fieberzuständen und Störungen der neuroendokrinen Regulation des Proteinstoffwechsels beobachtet.

Proteinabbau und Harnstoffsynthese. Die wichtigsten stickstoffhaltigen Eiweißabbauprodukte, die über Urin und Schweiß ausgeschieden werden, sind Harnstoff, Harnsäure und Ammoniak.

FETTSTOFFWECHSEL.

Fette werden geteilt An einfache Lipide(Neutralfette, Wachse), komplexe Lipide(Phospholipide,Glykolipide, Sulfolipide) und Steroide(Cholesterin undusw.). Der Großteil der Lipide im menschlichen Körper besteht aus Neutralfetten. Neutrale Fette Die menschliche Nahrung ist eine wichtige Energiequelle. Bei der Oxidation von 1 g Fett werden 37,7 kJ (9,0 kcal) Energie freigesetzt.

Der Tagesbedarf eines Erwachsenen an Neutralfett beträgt 70–80 g, für Kinder im Alter von 3–10 Jahren 26–30 g.

Energieneutrale Fette können durch Kohlenhydrate ersetzt werden. Allerdings gibt es ungesättigte Fettsäuren – Linolsäure, Linolensäure und Arachidonsäure –, die unbedingt in der menschlichen Ernährung enthalten sein müssen, nennt man sie Nicht austauschbarer Fettdruck Säuren.

Neutrale Fette, aus denen Nahrung und menschliches Gewebe bestehen, werden hauptsächlich durch Triglyceride repräsentiert, die Fettsäuren enthalten – Palmitinsäure,Stearinsäure, Ölsäure, Linolsäure und Linolensäure.

Die Leber spielt eine wichtige Rolle im Fettstoffwechsel. Die Leber ist das Hauptorgan, in dem die Bildung von Ketonkörpern (Beta-Hydroxybuttersäure, Acetessigsäure, Aceton) stattfindet. Ketonkörper werden als Energiequelle genutzt.

Phospho- und Glykolipide kommen in allen Zellen vor, vor allem aber in Nervenzellen. Die Leber ist praktisch das einzige Organ, das den Phospholipidspiegel im Blut aufrechterhält. Cholesterin und andere Steroide können über die Nahrung aufgenommen oder im Körper synthetisiert werden. Der Hauptstandort der Cholesterinsynthese ist die Leber.

Im Fettgewebe lagert sich Neutralfett in Form von Triglyceriden ab.

Bildung von Fetten aus Kohlenhydraten. Eine übermäßige Aufnahme von Kohlenhydraten aus der Nahrung führt zur Ablagerung von Fett im Körper. Normalerweise werden beim Menschen 25–30 % der Kohlenhydrate in der Nahrung in Fette umgewandelt.

Bildung von Fetten aus Proteinen. Proteine ​​sind plastische Materialien. Nur unter extremen Umständen werden Proteine ​​zur Energiegewinnung genutzt. Die Umwandlung von Protein in Fettsäuren erfolgt höchstwahrscheinlich durch die Bildung von Kohlenhydraten.

KOHLENHYDRATSTOFFWECHSEL.

Die biologische Rolle von Kohlenhydraten für den menschlichen Körper wird hauptsächlich durch ihre Energiefunktion bestimmt. Der Energiewert von 1 g Kohlenhydraten beträgt 16,7 kJ (4,0 kcal). Kohlenhydrate sind eine direkte Energiequelle für alle Körperzellen und erfüllen plastische und unterstützende Funktionen.

Der tägliche Kohlenhydratbedarf eines Erwachsenen beträgt ca 0,5 kg. Der Großteil davon (ca. 70 %) wird im Gewebe zu Wasser und Kohlendioxid oxidiert. Etwa 25–28 % der Glukose aus der Nahrung werden in Fett umgewandelt und nur 2–5 % davon werden in Glykogen – das Reservekohlenhydrat des Körpers – synthetisiert.

Die einzigen Kohlenhydrate, die aufgenommen werden können, sind Monosaccharide. Sie werden hauptsächlich im Dünndarm aufgenommen und über die Blutbahn zur Leber und zum Gewebe transportiert. Glykogen wird in der Leber aus Glukose synthetisiert. Dieser Vorgang wird aufgerufen Glykogenese. Glykogen kann in Glukose zerlegt werden. Dieses Phänomen nennt man Glykogenolyse. In der Leber ist eine Neubildung von Kohlenhydraten aus deren Abbauprodukten (Brenztraubensäure oder Milchsäure) sowie aus den Abbauprodukten von Fetten und Proteinen (Ketosäuren) möglich, die als bezeichnet wird Glykoneogenese. Glykogenese, Glykogenolyse und Glykoneogenese sind eng miteinander verbundene Prozesse in der Leber, die für einen optimalen Blutzuckerspiegel sorgen.

In den Muskeln, genau wieIn der Leber wird Glykogen synthetisiert. Der Abbau von Glykogen ist eine der Energiequellen für die Muskelkontraktion. Beim Abbau von Muskelglykogen kommt es zur Bildung von Brenztraubensäure und Milchsäure. Dieser Vorgang wird aufgerufen Glykolyse. Während der Ruhephase erfolgt die Glykogen-Resynthese aus Milchsäure im Muskelgewebe.

Gehirn enthält geringe Kohlenhydratreserven und benötigt eine konstante Zufuhr von Glukose. Glukose wird im Gehirngewebe überwiegend oxidiert und zu einem kleinen Teil in Milchsäure umgewandelt. Der Energieaufwand des Gehirns wird ausschließlich durch Kohlenhydrate gedeckt. Eine verminderte Glukoseversorgung des Gehirns geht mit Veränderungen der Stoffwechselvorgänge im Nervengewebe und einer Beeinträchtigung der Gehirnfunktion einher.

Bildung von Kohlenhydraten aus Proteinen und Fetten (Glykoneogenese). Durch die Umwandlung von Aminosäuren entsteht Brenztraubensäure; bei der Oxidation von Fettsäuren entsteht Acetyl-Coenzym A, das in Brenztraubensäure, eine Vorstufe von Glucose, umgewandelt werden kann. Dies ist der wichtigste allgemeine Weg für die Kohlenhydratbiosynthese.

Zwischen den beiden Hauptenergiequellen Kohlenhydraten und Fetten besteht ein enger physiologischer Zusammenhang. Ein Anstieg des Blutzuckers erhöht die Biosynthese von Triglyceriden und verringert den Fettabbau im Fettgewebe. Es gelangen weniger freie Fettsäuren ins Blut. Tritt eine Hypoglykämie auf, wird der Prozess der Triglyceridsynthese gehemmt, der Fettabbau beschleunigt und freie Fettsäuren gelangen in großen Mengen ins Blut.

WASSER-SALZ-AUSTAUSCH.

Alle im Körper ablaufenden chemischen und physikalisch-chemischen Prozesse finden in einer aquatischen Umgebung statt. Wasser erfüllt im Körper folgende wichtige Funktionen: Funktionen: 1) dient als Lösungsmittel für Nahrung und Stoffwechsel; 2) transportiert darin gelöste Stoffe; 3) reduziert die Reibung zwischen sich berührenden Oberflächen im menschlichen Körper; 4) ist aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit und der hohen Verdunstungswärme an der Regulierung der Körpertemperatur beteiligt.

Der Gesamtwassergehalt im erwachsenen menschlichen Körper beträgt 50 —60% aus seiner Masse, also Reichweite 40—45 l.

Es ist üblich, Wasser in intrazellulär, intrazellulär (72 %) und extrazellulär, extrazellulär (28 %) zu unterteilen. Extrazelluläres Wasser befindet sich im Gefäßbett (als Teil von Blut, Lymphe, Liquor cerebrospinalis) und im Interzellularraum.

Wasser gelangt über den Verdauungstrakt in Form von Flüssigkeit oder dichtem Wasser in den KörperLebensmittel. Ein Teil des Wassers entsteht im Körper selbst während des Stoffwechselprozesses.

Wenn im Körper ein Überschuss an Wasser vorhanden ist, ist dies der Fall allgemeine Überwässerung(Wasservergiftung): Bei Wassermangel kommt es zu einer Störung des Stoffwechsels. Ein Wasserverlust von 10 % führt zu dieser Erkrankung Dehydrierung(Dehydrierung), der Tod tritt ein, wenn 20 % des Wassers verloren gehen.

Neben Wasser gelangen auch Mineralien (Salze) in den Körper. Nahe 4% Die Trockenmasse des Futters sollte aus Mineralstoffen bestehen.

Eine wichtige Funktion von Elektrolyten ist ihre Beteiligung an enzymatischen Reaktionen.

Natrium sorgt für die Konstanz des osmotischen Drucks der extrazellulären Flüssigkeit, ist an der Bildung des bioelektrischen Membranpotentials und an der Regulierung des Säure-Basen-Zustands beteiligt.

Kalium sorgt für den osmotischen Druck der intrazellulären Flüssigkeit und stimuliert die Bildung von Acetylcholin. Ein Mangel an Kaliumionen hemmt anabole Prozesse im Körper.

Chlor ist außerdem das wichtigste Anion in der extrazellulären Flüssigkeit und sorgt für einen konstanten osmotischen Druck.

Kalzium und Phosphor kommen hauptsächlich im Knochengewebe vor (über 90 %). Der Kalziumgehalt in Plasma und Blut ist eine der biologischen Konstanten, da bereits geringfügige Veränderungen des Spiegels dieses Ions schwerwiegende Folgen für den Körper haben können. Eine Abnahme des Kalziumspiegels im Blut führt zu unwillkürlichen Muskelkontraktionen und Krämpfen und kann zum Tod durch Atemstillstand führen. Ein Anstieg des Kalziumgehalts im Blut geht mit einer Abnahme der Erregbarkeit des Nerven- und Muskelgewebes, dem Auftreten von Paresen, Lähmungen und der Bildung von Nierensteinen einher. Calcium ist für den Knochenaufbau notwendig und muss dem Körper daher in ausreichender Menge über die Nahrung zugeführt werden.

Phosphor ist am Stoffwechsel vieler Stoffe beteiligt, da es Teil energiereicher Verbindungen (z. B. ATP) ist. Die Ablagerung von Phosphor in den Knochen ist von großer Bedeutung.

Eisen ist Teil von Hämoglobin und Myoglobin, die für die Gewebeatmung verantwortlich sind, sowie von Enzymen, die an Redoxreaktionen beteiligt sind. Eine unzureichende Eisenzufuhr in den Körper stört die Hämoglobinsynthese. Eine verminderte Hämoglobinsynthese führt zu Anämie (Anämie). Der tägliche Eisenbedarf eines Erwachsenen beträgt 10-30 µg.

Jod kommt in geringen Mengen im Körper vor. Seine Bedeutung ist jedoch groß. Dies liegt daran, dass Jod zu den Schilddrüsenhormonen gehört, die einen ausgeprägten Einfluss auf alle Stoffwechselprozesse und das Wachstum habenund Entwicklung des Organismus.

Bildung und Energieverbrauch.

Die beim Abbau organischer Stoffe freigesetzte Energie reichert sich in Form von ATP an, dessen Menge im Körpergewebe auf einem hohen Niveau gehalten wird. ATP kommt in jeder Zelle des Körpers vor. Die größte Menge findet sich in der Skelettmuskulatur – 0,2–0,5 %. Jede Zellaktivität fällt immer zeitlich genau mit dem Abbau von ATP zusammen.

Die zerstörten ATP-Moleküle müssen wiederhergestellt werden. Dies geschieht aufgrund der Energie, die beim Abbau von Kohlenhydraten und anderen Stoffen freigesetzt wird.

Wie viel Energie der Körper verbraucht, lässt sich anhand der Wärmemenge beurteilen, die er an die äußere Umgebung abgibt.

Methoden zur Messung des Energieverbrauchs (direkte und indirekte Kalorimetrie).

Atmungskoeffizient.

Direkte Kalorimetrie basiert auf der direkten Bestimmung der im Laufe des Lebens vom Körper abgegebenen Wärme. Eine Person wird in eine spezielle kalorimetrische Kammer gebracht, in der die gesamte vom menschlichen Körper abgegebene Wärmemenge berücksichtigt wird. Die vom Körper erzeugte Wärme wird vom Wasser absorbiert, das durch ein zwischen den Wänden der Kammer verlegtes Rohrsystem fließt. Die Methode ist sehr aufwendig und kann in speziellen wissenschaftlichen Einrichtungen eingesetzt werden. Daher finden sie in der praktischen Medizin breite Anwendung. indirekte Methode Kalorimetrie. Der Kern dieser Methode besteht darin, dass zunächst das Volumen der Lungenbeatmung und dann die Menge an absorbiertem Sauerstoff und freigesetztem Kohlendioxid bestimmt wird. Man nennt das Verhältnis des freigesetzten Kohlendioxidvolumens zum aufgenommenen Sauerstoffvolumen respiratorischer Quotient . Der Wert des Atmungskoeffizienten kann zur Beurteilung der Beschaffenheit oxidierter Substanzen im Körper herangezogen werden.

Bei Oxidation Der Kohlenhydrat-Atmungsquotient beträgt 1 als zur vollständigen Oxidation eines Moleküls Glucose Um zu Kohlendioxid und Wasser zu gelangen, sind 6 Moleküle Sauerstoff erforderlich, dabei werden 6 Moleküle Kohlendioxid freigesetzt:

С 6 Н12О 6 +60 2 =6С0 2 +6Н 2 0

Der Atmungskoeffizient für die Proteinoxidation beträgt 0,8, für die Fettoxidation 0,7.

Ermittlung des Energieverbrauchs durch Gasaustausch. MengeWärme, die im Körper freigesetzt wird, wenn 1 Liter Sauerstoff verbraucht wird - Kalorienäquivalent von Sauerstoff - hängt von der Oxidation der verwendeten Stoffe Sauerstoff ab. Kalorienäquivalent Sauerstoff während der Oxidation von Kohlenhydraten ist gleich 21,13 kJ (5,05 kcal), Proteine— 20,1 kJ (4,8 kcal), Fett - 19,62 kJ (4,686 kcal).

Energieverbrauch beim Menschen wird wie folgt bestimmt. Die Person atmet 5 Minuten lang durch ein Mundstück im Mund. Das Mundstück, verbunden mit einer Tasche aus gummiertem Stoff, hat Ventile Sie sind so angeordnet Was Der Mensch atmet frei atmosphärisch Luft und atmet Luft in den Beutel aus. Verwendung von Gas Std. Messen Sie das Volumen der ausgeatmeten Luft Luft. Die Indikatoren des Gasanalysators bestimmen den Anteil von Sauerstoff und Kohlendioxid in der von einer Person ein- und ausgeatmeten Luft. Anschließend werden die aufgenommene Sauerstoffmenge und das freigesetzte Kohlendioxid sowie der Atmungsquotient berechnet. Anhand der entsprechenden Tabelle wird das Kalorienäquivalent von Sauerstoff anhand des Atemkoeffizienten ermittelt und der Energieverbrauch ermittelt.

Grundstoffwechsel und seine Bedeutung.

BX- die minimale Energiemenge, die erforderlich ist, um die normale Funktion des Körpers in einem Zustand völliger Ruhe aufrechtzuerhalten, unter Ausschluss aller inneren und äußeren Einflüsse, die das Niveau der Stoffwechselprozesse erhöhen könnten. Der Grundstoffwechsel wird morgens auf nüchternen Magen (12-14 Stunden nach der letzten Mahlzeit), in Rückenlage, bei völliger Muskelentspannung, bei angenehmen Temperaturbedingungen (18-20 °C) bestimmt. Der Grundstoffwechsel wird durch die vom Körper freigesetzte Energiemenge (kJ/Tag) ausgedrückt.

In einem Zustand völliger körperlicher und geistiger Ruhe der Körper verbraucht Energie zu: 1) ständig ablaufenden chemischen Prozessen; 2) mechanische Arbeit einzelner Organe (Herz, Atemmuskulatur, Blutgefäße, Darm usw.); 3) ständige Aktivität des Drüsen-Sekretionsapparates.

Der Grundstoffwechsel hängt von Alter, Größe, Körpergewicht und Geschlecht ab. Der intensivste Grundstoffwechsel pro 1 kg Körpergewicht wird bei Kindern beobachtet. Mit zunehmendem Körpergewicht steigt der Grundstoffwechsel. Der durchschnittliche Grundumsatz eines gesunden Menschen liegt bei ca 4,2 kJ (1 kcal) pro 1 Stunde pro 1 kg Gewicht Körper.

Im Hinblick auf den Energieverbrauch im Ruhezustand sind Körpergewebe heterogen. Innere Organe verbrauchen aktiver Energie, Muskelgewebe weniger aktiv.

Die Intensität des Grundstoffwechsels im Fettgewebe ist dreimal geringer als im Rest der Zellmasse des Körpers. Dünne Menschen produzieren mehr Wärme pro kgKörpergewicht als satt.

Frauen haben einen geringeren Grundumsatz als Männer. Dies liegt daran, dass Frauen weniger Masse und Körperoberfläche haben. Nach der Rubner-Regel ist der Grundstoffwechsel ungefähr proportional zur Körperoberfläche.

Es wurden saisonale Schwankungen im Wert des Grundstoffwechsels festgestellt – er stieg im Frühjahr an und nahm im Winter ab. Muskelaktivität führt zu einer Steigerung des Stoffwechsels im Verhältnis zur Schwere der geleisteten Arbeit.

Erhebliche Veränderungen im Grundstoffwechsel werden durch Funktionsstörungen von Organen und Körpersystemen verursacht. Bei erhöhter Schilddrüsenfunktion, Malaria, Typhus, Tuberkulose, begleitet von Fieber, steigt der Grundstoffwechsel.

Energieverbrauch bei körperlicher Aktivität.

Bei Muskelarbeit erhöht sich der Energieaufwand des Körpers deutlich. Dieser Anstieg der Energiekosten stellt einen Arbeitszuwachs dar, der umso größer ist, je intensiver die Arbeit ist.

Im Vergleich zum Schlaf erhöht sich der Energieverbrauch beim langsamen Gehen um das Dreifache und beim Laufen kurzer Distanzen im Wettkampf um mehr als das 40-fache.

Bei kurzzeitigem Training wird Energie durch die Oxidation von Kohlenhydraten verbraucht. Bei längerem Muskeltraining baut der Körper hauptsächlich Fette ab (80 % der gesamten benötigten Energie). Bei trainierten Sportlern wird die Energie der Muskelkontraktionen ausschließlich durch Fettoxidation bereitgestellt. Für eine körperlich arbeitende Person steigen die Energiekosten proportional zur Arbeitsintensität.

ERNÄHRUNG.

Die Auffüllung der Energiekosten des Körpers erfolgt durch Nährstoffe. Lebensmittel sollten Proteine, Kohlenhydrate, Fette, Mineralsalze und Vitamine in kleinen Mengen und im richtigen Verhältnis enthalten. VerdaulichkeitNährstoffe abhängigvon den individuellen Eigenschaften und dem Zustand des Körpers, von der Menge und Qualität der Nahrung, dem Verhältnis ihrer verschiedenen Bestandteile und der Art der Zubereitung. Pflanzliche Lebensmittel sind schlechter verdaulich als tierische Produkte, da pflanzliche Lebensmittel mehr Ballaststoffe enthalten.

Eine Proteindiät fördert die Aufnahme und Verdaulichkeit von Nährstoffen. Wenn in der Nahrung Kohlenhydrate überwiegen, wird die Aufnahme von Proteinen und Fetten verringert. Der Ersatz pflanzlicher Produkte durch Produkte tierischen Ursprungs fördert die Stoffwechselprozesse im Körper. Wenn Sie Proteine ​​aus Fleisch oder Milchprodukten anstelle von pflanzlichen und Weizenbrot anstelle von Roggenbrot verabreichen, erhöht sich die Verdaulichkeit von Lebensmitteln erheblich.

Um die richtige Ernährung eines Menschen sicherzustellen, muss daher der Grad der Aufnahme von Nahrungsmitteln durch den Körper berücksichtigt werden. Darüber hinaus müssen Lebensmittel unbedingt alle essentiellen (essentiellen) Nährstoffe enthalten: Proteine ​​und essentielle Aminosäuren, Vitamine,hochungesättigte Fettsäuren, Mineralien und Wasser.

Der Großteil der Nahrung (75-80 %) besteht aus Kohlenhydraten und Fetten.

Diät- die Menge und Zusammensetzung der Lebensmittel, die ein Mensch pro Tag benötigt. Es muss den täglichen Energiebedarf des Körpers decken und alle Nährstoffe in ausreichender Menge enthalten.

Um Lebensmittelrationen zusammenzustellen, ist es notwendig, den Gehalt an Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten in Lebensmitteln sowie deren Energiewert zu kennen. Anhand dieser Daten ist es möglich, eine wissenschaftlich fundierte Ernährung für Menschen unterschiedlichen Alters, Geschlechts und Berufs zu erstellen.

Ernährung und ihre physiologische Bedeutung. Es ist notwendig, eine bestimmte Diät einzuhalten und diese richtig zu organisieren: konstante Essenszeiten, angemessene Abstände zwischen ihnen, Verteilung der täglichen Ernährung über den Tag. Sie sollten immer zu einer bestimmten Zeit essen, mindestens dreimal am Tag: Frühstück, Mittag- und Abendessen. Der Energiewert des Frühstücks sollte etwa 30 % der Gesamtnahrung ausmachen, das Mittagessen 40–50 % und das Abendessen 20–25 %. Es wird empfohlen, 3 Stunden vor dem Schlafengehen zu Abend zu essen.

Die richtige Ernährung sorgt für eine normale körperliche Entwicklung und geistige Aktivität, erhöht die Leistungsfähigkeit, Reaktionsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit des Körpers gegenüber Umwelteinflüssen.

Nach den Lehren von I.P. Pavlov über konditionierte Reflexe passt sich der menschliche Körper an einen bestimmten Zeitpunkt des Essens an: Appetit entsteht und Verdauungssäfte werden freigesetzt. Richtige Abstände zwischen den Mahlzeiten sorgen in dieser Zeit für ein Sättigungsgefühl.

Dreimal am Tag zu essen ist im Allgemeinen physiologisch. Vorzuziehen sind jedoch vier Mahlzeiten am Tag, wodurch die Aufnahme von Nährstoffen, insbesondere Proteinen, erhöht wird, zwischen den einzelnen Mahlzeiten kein Hungergefühl auftritt und ein guter Appetit erhalten bleibt. In diesem Fall beträgt der Energiewert des Frühstücks 20 %, des Mittagessens 35 %, des Nachmittagssnacks 15 % und des Abendessens 25 %.

Ausgewogene Ernährung. Eine rationale Ernährung liegt dann vor, wenn der Nahrungsbedarf quantitativ und qualitativ vollständig gedeckt wird und sämtliche Energiekosten erstattet werden. Es fördert das richtige Wachstum und die Entwicklung des Körpers, erhöht seine Widerstandsfähigkeit gegen schädliche Einflüsse der äußeren Umgebung, fördert die Entwicklung der funktionellen Fähigkeiten des Körpers und erhöht die Arbeitsintensität. Rationale Ernährung umfasst die Entwicklung von Nahrungsmittelrationen und Diäten in Bezug auf verschiedene Bevölkerungsgruppen und Lebensbedingungen.

Wie bereits angedeutet, basiert die Ernährung eines gesunden Menschen auf täglichen Lebensmittelrationen. Als Diät bezeichnet man die Diät und Diät des Patienten. Jede Diät hat bestimmte Bestandteile der Ernährung und zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus: 1) Energiewert; 2) chemische Zusammensetzung; 3) physikalische Eigenschaften (Volumen, Temperatur, Konsistenz); 4) Power-Modus.

Regulierung von Stoffwechsel und Energie.

Bedingte Reflexveränderungen im Stoffwechsel und in der Energie werden beim Menschen im Vorstart- und Vorarbeitszustand beobachtet. Sportler vor Wettkampfbeginn und Arbeiter vor der Arbeit erleben einen Anstieg des Stoffwechsels und der Körpertemperatur, einen Anstieg des Sauerstoffverbrauchs und die Freisetzung von Kohlendioxid. Kann bedingte Reflexveränderungen im Stoffwechsel verursachen, Energie und thermische Prozesse Leute haben verbale Anregung.

Nervöser Einfluss Stoffwechsel- und Energiesysteme Prozesse im Körper auf verschiedene Arten durchgeführt:

Direkter Einfluss des Nervensystems (über den Hypothalamus, efferente Nerven) auf Gewebe und Organe;

Indirekte Beeinflussung des Nervensystems durchHypophyse (Somatotropin);

IndirektEinfluss des Nervensystems durch Tropen Hormone Hypophyse und periphere Drüsen des Inneren Sekretion;

Direkter Einflussnervös System (Hypothalamus) auf die Aktivität der endokrinen Drüsen und über diese auf Stoffwechselvorgänge in Geweben und Organen.

Der Hauptteil des Zentralnervensystems, der alle Arten von Stoffwechsel- und Energieprozessen reguliert, ist Hypothalamus. Einen ausgeprägten Einfluss auf Stoffwechselprozesse und die Wärmeerzeugung hat innere Drüsen Sekretion. Hormone der Nebennierenrinde und der Schilddrüse steigern in großen Mengen den Katabolismus, also den Abbau von Proteinen.

Der Körper zeigt deutlich den eng miteinander verbundenen Einfluss des Nerven- und Hormonsystems auf Stoffwechsel- und Energieprozesse. So wirkt sich die Erregung des sympathischen Nervensystems nicht nur direkt stimulierend auf Stoffwechselvorgänge aus, sondern erhöht auch die Ausschüttung von Schilddrüsen- und Nebennierenhormonen (Thyroxin und Adrenalin). Dadurch werden Stoffwechsel und Energie weiter gefördert. Darüber hinaus erhöhen diese Hormone selbst den Tonus des sympathischen Nervensystems. Signifikante Veränderungen im Stoffwechsel Und Wärmeaustausch findet statt, wenn im Körper ein Mangel an endokrinen Drüsenhormonen vorliegt. Beispielsweise führt ein Mangel an Thyroxin zu einer Verringerung des Grundstoffwechsels. Dies ist auf einen geringeren Sauerstoffverbrauch des Gewebes und eine geringere Wärmeerzeugung zurückzuführen. Dadurch sinkt die Körpertemperatur.

Hormone der endokrinen Drüsen sind an der Regulierung des Stoffwechsels beteiligt Und Energie, Veränderung der Durchlässigkeit von Zellmembranen (Insulin), Aktivierung der körpereigenen Enzymsysteme (Adrenalin, Glucagon usw.) und Beeinflussung über ihre Biosynthese (Glukokortikoide).

Somit erfolgt die Regulierung des Stoffwechsels und der Energie durch das Nerven- und Hormonsystem, das die Anpassung des Körpers an die sich ändernden Bedingungen seiner Umgebung gewährleistet.

Stoffwechsel im Körper. Rolle der HF-Energie aus Kunststoff

Nährstoffe

Der ständige Austausch von Stoffen und Energie zwischen dem Organismus und der Umwelt ist eine notwendige Voraussetzung für seine Existenz und spiegelt diese wider

Einheit. Der Kern dieses Austauschs besteht darin, dass die Nährstoffe, die nach der Verdauung in den Körper gelangen, als plastisches Material verwendet werden. Die dabei erzeugte Energie gleicht die Energiekosten des Körpers aus. Die Synthese komplexer körperspezifischer Substanzen aus einfachen, ins Blut aufgenommenen Verbindungen wird Assimilation oder Anabolismus genannt. Der Abbau von Körpersubstanzen in Endprodukte unter Freisetzung von Energie wird als Dissimilation oder Katabolismus bezeichnet. Diese Prozesse sind untrennbar miteinander verbunden. Die Assimilation sorgt für die Ansammlung von Energie und die bei der Dissimilation freigesetzte Energie ist für die Stoffsynthese notwendig. Anabolismus und Katabolismus werden mit Hilfe von ATP und NADP zu einem einzigen Prozess zusammengefasst. Durch sie wird die durch die Dissimilation entstehende Energie auf Assimilationsprozesse übertragen.

Proteine ​​sind grundsätzlich Kunststoffe. Sie sind Teil von Zellmembranen und Organellen. Proteinmoleküle werden ständig erneuert. Diese Erneuerung erfolgt aber nicht nur durch Nahrungsproteine, sondern auch durch die Wiederverwertung eigener Proteine. Allerdings sind von den 20 Aminosäuren, die Proteine ​​bilden, 10 essentiell. Diese. Sie können im Körper nicht gebildet werden. Die Endprodukte des Proteinabbaus sind stickstoffhaltige Verbindungen wie Harnstoff, Harnsäure und Kreatinin. Daher kann der Zustand des Proteinstoffwechsels anhand der Stickstoffbilanz bestimmt werden. Dabei handelt es sich um das Verhältnis der mit Nahrungsproteinen zugeführten und mit stickstoffhaltigen Stoffwechselprodukten aus dem Körper ausgeschiedenen Stickstoffmenge. 100 g Protein enthalten etwa 16 g Stickstoff. Daher bedeutet die Freisetzung von 1 g Stickstoff den Abbau von 6,25 g Protein im Körper. Wenn die freigesetzte Stickstoffmenge der vom Körper aufgenommenen Menge entspricht, stellt sich ein Stickstoffgleichgewicht ein. Wird mehr Stickstoff aufgenommen als ausgeschieden, spricht man von einer positiven Stickstoffbilanz. Im Körper kommt es zu einer Stickstoffretention. Eine positive Stickstoffbilanz wird während des Wachstums des Körpers, während der Genesung von einer schweren Krankheit und nach längerem Fasten beobachtet. Wenn der Körper mehr Stickstoff ausscheidet als er aufnimmt, entsteht eine negative Stickstoffbilanz. Sein Auftreten wird durch den überwiegenden Abbau körpereigener Proteine ​​erklärt. Es tritt während des Fastens, bei einem Mangel an essentiellen Aminosäuren in der Nahrung, bei einer gestörten Verdauung und Aufnahme von Proteinen sowie bei schweren Krankheiten auf. Die Menge an Protein, die den Bedarf des Körpers vollständig deckt, wird als Proteinoptimum bezeichnet. Das Minimum, das nur die Erhaltung des Stickstoffgleichgewichts gewährleistet – ein Proteinminimum. Die WHO empfiehlt eine Proteinzufuhr von mindestens 0,75 g pro kg Körpergewicht und Tag. Die Energierolle von Proteinen ist relativ gering.

Körperfette bestehen aus Triglyceriden und Phospholipiden. und Sterole. Ihre Hauptaufgabe ist die Energie. Bei der Oxidation von Lipiden wird die größte Energiemenge freigesetzt, sodass etwa die Hälfte des Energieverbrauchs des Körpers durch Lipide gedeckt wird. Sie sind außerdem ein Energiespeicher im Körper, da sie in Fettdepots abgelegt und bei Bedarf genutzt werden. Fettdepots machen etwa 15 % des Körpergewichts aus. Fette spielen eine gewisse plastische Rolle, da Phospholipide, Cholesterin und Fettsäuren Teil der Zellmembranen und Organellen sind. Darüber hinaus bedecken sie die inneren Organe. Perinephrisches Fett hilft beispielsweise, die Nieren zu reparieren und vor mechanischer Belastung zu schützen. Lipide sind auch Quellen für körpereigenes Wasser. Bei der Oxidation von 100 g Fett entstehen etwa 100 g Wasser. Eine besondere Funktion übernimmt braunes Fett, das sich entlang großer Gefäße und zwischen den Schulterblättern befindet. Das in seinen Fettzellen enthaltene Polypeptid hemmt beim Abkühlen des Körpers die Resynthese von ATP durch Lipide. Dadurch steigt die Wärmeproduktion stark an. Essentielle Fettsäuren – Linolsäure, Linolensäure und Arachidonsäure – sind von großer Bedeutung. Ohne sie ist die Synthese von Zellphospholipiden, die Bildung von Prostaglandinen usw. nicht möglich. Fehlen sie, verzögert sich das Wachstum und die Entwicklung des Körpers.

Kohlenhydrate spielen hauptsächlich eine Energierolle, da sie als Hauptenergiequelle für die Zellen dienen. Beispielsweise wird der Energiebedarf von Neuronen ausschließlich durch Glukose gedeckt. Sie reichern sich als Glykogen in der Leber und den Muskeln an. Kohlenhydrate haben eine gewisse plastische Bedeutung, da Glukose für die Bildung von Nukleotiden und die Synthese bestimmter Aminosäuren notwendig ist.

H Methoden zur Messung der Energiebilanz des Körpers

Das Verhältnis zwischen der aus der Nahrung aufgenommenen Energiemenge und der an die äußere Umgebung abgegebenen Energie wird als Energiebilanz des Körpers bezeichnet. Es gibt zwei Methoden zur Bestimmung der vom Körper abgegebenen Energie.

1. Direkte Kalorimetrie. Sein Prinzip basiert auf der Tatsache, dass alle Arten von Energie letztendlich in Wärme umgewandelt werden. Daher wird bei der direkten Kalorimetrie die vom Körper pro Zeiteinheit an die Umgebung abgegebene Wärmemenge ermittelt. Zu diesem Zweck werden spezielle Kammern mit guter Wärmedämmung und einem System von Wärmeaustauschrohren verwendet, durch die Wasser zirkuliert und erhitzt wird.

2.Indirekte Kalorimetrie. Es besteht darin, das Verhältnis von freigesetztem Kohlendioxid und aufgenommenem Sauerstoff pro Zeiteinheit zu bestimmen. Dies ist eine vollständige Gasanalyse. Dieses Verhältnis wird als Atemkoeffizient (RQ) bezeichnet.

Beschreibung der Präsentation Physiologie des Stoffwechsels und der Energie. Physiologie der Thermoregulation auf Objektträgern

Physiologie des Stoffwechsels und der Energie. Physiologie der Thermoregulation VORBEREITET VON: ALIMZHAN SERZHAN (39 -01)

Der Stoffwechsel (Stoffwechsel) ist eine Reihe chemischer Reaktionen in lebenden Organismen, die ihr Wachstum, ihre Entwicklung und ihre lebenswichtigen Prozesse sicherstellen. Der plastische Stoffwechsel oder Anabolismus (Assimilation) ist die Synthese organischer Substanzen (Kohlenhydrate, Fette, Proteine) unter Energieaufwand . Unter Energiestoffwechsel oder Katabolismus (Dissimilation) versteht man den Abbau organischer Stoffe unter Freisetzung von Energie. Die letzten Abbauprodukte sind Kohlenstoff, Wasser und ATP.

Es gibt 4 Stoffwechselstufen: 1. Hydrolyse von Nährstoffen im Verdauungstrakt – enzymatischer Abbau von Nährstoffen. 2. Aufnahme der Endprodukte der Hydrolyse in Blut und Lymphe. 3. Transport von Nährstoffen und O2 in die Zelle – intrazellulärer Stoffwechsel und Energie. 4. Isolierung von Stoffwechselendprodukten.

Die zelluläre Regulation basiert auf den Eigenschaften der Wechselwirkung zwischen dem Enzym und dem Substrat. Ein Enzym verändert als biologischer Katalysator die Geschwindigkeit einer Reaktion, indem es sich mit einem Substrat verbindet und einen Enzym-Substrat-Komplex bildet. Nach Veränderungen im Substrat lässt das Enzym diesen Komplex intakt und beginnt einen neuen Zyklus.

Humorale Regulierung Einige Hormone regulieren direkt die Synthese oder den Abbau von Enzymen und die Permeabilität von Zellmembranen und verändern den Gehalt an Substraten, Cofaktoren und die Ionenzusammensetzung in der Zelle.

Die Nervenregulation erfolgt auf verschiedene Weise: - Veränderung der Funktionsintensität der endokrinen Drüsen; Das Zentralnervensystem, das auf zelluläre und humorale Regulierungsmechanismen einwirkt, verändert den Trophismus der Zellen angemessen

Proteine ​​(80–100 g) Die Hauptproteinquelle für den Körper ist Nahrungsprotein. Die Bedeutung von Proteinen: plastische Rolle, energetische motorische Funktion (Aktin, Myosin). Enzymatische Funktion (Enzyme sind Proteine, die die Grundfunktionen des Körpers bereitstellen: Atmung, Verdauung, Ausscheidung. Regulierung des Proteinstoffwechsels – Regulierungszentren in den Kernen des Hypothalamus. Das sympathische Nervensystem fördert die Proteindissimilation. Das parasympathische Nervensystem fördert die Proteinsynthese . Verbessert die Proteinsynthese – Wachstumshormon, Triiodthyroxin, Thyroxin

Essentielle Aminosäuren Valin (Fleisch, Pilze, Milch- und Getreideprodukte) Isoleucin (Hühnerfleisch, Leber, Eier, Fisch) Leucin (Fleisch, Fisch, Nüsse) Lysin (Fisch, Eier, Fleisch, Bohnen) Methionin (Milch, Bohnen, Fisch , Bohnen) Threonin (Milchprodukte, Eier, Nüsse) Tryptophan (Bananen, Datteln, Huhn, Milchprodukte) Phenylalanin (Rindfleisch, Fisch, Eier, Milch) Arginin (Kürbiskerne, Rindfleisch, Schweinefleisch, Sesam) Histidin (Rindfleisch, Huhn, Linsen) , Lachs)

Umwandlung von Proteinen im Körper, Nahrungsproteine, Verdauungstrakt, Blutaminosäuren, Zellen verschiedener Gewebe, Leber, Transaminierung, Desaminierung von Aminosäuren. Leber-Aminosäuren, Ammoniak, Ketosäuren, Harnstoffoxidation, Glycerinsynthese, Fettsäuresynthese. Reststickstoff im Blut. Nieren. Urinstickstoff Leberenzyme Leberproteine. Blutplasmaproteine

Regulierung des Proteinstoffwechsels Zentrale Regulationsmechanismen Hypothalamus Hypophyse Bauchspeicheldrüse Nebennieren. Parasympathische Einflüsse Sympathische Einflüsse Somatotrope Hormone Glukokortikoide In der Leber Muskeln, Lymphgewebe Anabolismus Katabolismus Schilddrüsenhormone Insulin. Schilddrüse

Fette (80–100 g) Kunststoff, Energierolle. Fette werden in Form von Glycerin und Fettsäuren aus dem Darm in die Lymphe und das Blut aufgenommen (bilden mit Gallensäuren Mizellen). Die Regulierung erfolgt durch den Hypothalamus. Der Fettabbau erfolgt unter dem Einfluss von Adrenalin, Noradrenalin, Wachstumshormon und Thyroxin. Eine Reizung des sympathischen Nervensystems beschleunigt den Fettabbau. Parasympathikus – fördert die Fettablagerung.

Umwandlung von Fetten im Körper. Nahrungsfett (Triglyceride). Kurzkettige Fettsäuren Glycerin Langkettige Fettsäuren

Kohlenhydrate (400–500 g) Die Hauptenergiequelle sind Dipolysaccharide, die in Form von Monosacchariden absorbiert werden. Glykogen wird in der Leber aus Glukose synthetisiert. Wenn der Blutzucker sinkt, nimmt der Abbau von Leberglukogen zu. Regulierung des Kohlenhydratstoffwechsels: Hyperglykämie führt zu einer Reizung des Hypothalamus und der Großhirnrinde, die Wirkung wird über die autonomen Nerven realisiert. Das sympathische Nervensystem fördert den Abbau von Glykogen – die Glykolyse. Das parasympathische Nervensystem fördert die Synthese von Glykogen aus Glukose – Glykogenese.

Nahrungskohlenhydrate Nahrungskanal Blutkohlenhydrate Gehirn LEBERMUSKEL IN RUHE ARBEITSMUSKEL H 2 O + CO 2 Blutlaktat. Stoffwechsel von Kohlenhydraten im Körper Glykogen Brenztraubensäure Milchsäure H 2 O + CO

Vorausgesetzt, dass der gesamte Energieaufwand durch Kohlenhydrate und Fette ersetzt wird, also bei einer proteinfreien Ernährung, werden pro Tag etwa 331 mg Protein pro 1 kg Körpergewicht zerstört. Bei einem 70 kg schweren Menschen sind es 23,2 g. M. Rubner nannte diesen Wert „Verschleißkoeffizient“.

STICKSTOFFBILANZ Das Verhältnis der über die Nahrung aufgenommenen und über Urin und Schweiß ausgeschiedenen Stickstoffmenge wird als Stickstoffbilanz bezeichnet. Der Proteinkoeffizient ist die Proteinmenge, die beim Abbau 1 Gramm Stickstoff produziert. Es entspricht 6,25 g. Positive Stickstoffbilanz – wenn mehr Protein zugeführt als ausgeschieden wird. Von einer negativen Stickstoffbilanz spricht man, wenn weniger Protein aufgenommen als ausgeschieden wird. Stickstoffbilanz – wenn mit Proteinen die gleiche Menge Stickstoff aufgenommen wird, wie ausgeschieden wird.

STANDARDBEDINGUNGEN FÜR DIE BESTIMMUNG DES BASISSTOFFWECHSELS: Der Grundstoffwechsel ist der minimale Energieaufwand zur Aufrechterhaltung der lebenswichtigen Funktionen des Körpers unter Bedingungen relativ vollständiger körperlicher und emotionaler Ruhe. Morgens auf nüchternen Magen. Bei einer Temperatur von 25 -28 Grad Celsius. In einem Zustand völliger körperlicher und geistiger Ruhe, auf dem Rücken liegend.

Methoden zur Bestimmung des Grundumsatzes Direktkalorimetrie-Methode mit vollständiger Gasanalyse. Methode der indirekten Kalorimetrie mit unvollständiger Gasanalyse.

Die Bedeutung von Wasser für den Körper. Beteiligung an Stoffwechselprozessen (Hydrolyse, Oxidationsreaktionen usw.); Fördert den Abtransport von Endprodukten des Stoffwechsels; Unterstützt die Temperaturhomöostase; Mechanische Rolle (reduziert die Reibung zwischen inneren Organen, Gelenkflächen usw.); Universelles Lösungsmittel.

Thermoregulation THERMOREGULATION ist ein physiologischer Prozess, der die Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur im Körper von Warmblütern und Menschen gewährleistet. Die Temperaturkonstanz ist das Ergebnis der Selbstregulierung des Körpers, die für eine normale Funktion notwendig ist. Die Körpertemperatur hängt von der Wärmeproduktion und Wärmeübertragung ab.

Arten der Thermoregulation Unter Homöothermie versteht man die Fähigkeit eines Lebewesens, unabhängig von der Umgebungstemperatur eine konstante Körpertemperatur aufrechtzuerhalten. Poikilothermie ist eine evolutionäre Anpassung einer Art oder (in der Medizin und Physiologie) ein Zustand eines Organismus, bei dem die Körpertemperatur eines Lebewesens in Abhängigkeit von der Temperatur der äußeren Umgebung stark schwankt. Heterotherme, homöotherme Tiere, deren Körpertemperatur während des Winterschlafs oder der Erstarrung sinken kann

Mechanismen der Thermoregulation Chemische Thermoregulation 1) Steigerung der Gewebestoffwechselprozesse, intensive Oxidation von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten unter Bildung von Wärme 2) Erhöhung des Spiegels von Schilddrüsen- und Nebennierenhormonen, Verbesserung des Grundstoffwechsels und der Wärmebildung Physikalische Thermoregulation 1) Erweiterung von Blutgefäße der Haut 2) Erhöhung der Durchblutung der Hautgefäße 3) vermehrtes Schwitzen 4) verstärkte Atmung und Verdunstung von Wasser durch die Lunge, wodurch der Körper überschüssige Wärme abgeben kann

Chemische Thermoregulation Die Wärmebildung ist mit dem Stoffwechsel verbunden, mit der Oxidation von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten. Es handelt sich um exotherme Reaktionen. Wärmebildung in verschiedenen Organen: In den Muskeln – 60-70 %. In der Leber, im Magen-Darm-Trakt – 20–30 %. In den Nieren und anderen Organen – 10-20 %.

Physikalische Thermoregulation Wege der Wärmeübertragung: Wärmeleitung (in Kontakt mit anderen Objekten). Konvektion ist die Übertragung von Wärme durch zirkulierende Luft. Unter Wärmestrahlung (Strahlung) versteht man die Abgabe von Wärme im Infrarotbereich. Verdunstung (aus Schleimhäuten, durch die Lunge, Schwitzen)

Isothermie ist die Konstanz der Körpertemperatur und der inneren Umgebung des Körpers. Isothermie ist einer der wichtigsten Indikatoren für die Homöostase. Die Konstanz der Körpertemperatur wird durch ein funktionelles System gewährleistet, das eine Reihe wärmeerzeugender Organe sowie Strukturen zur Wärmeübertragung sowie Mechanismen zur Regulierung ihrer Aktivität umfasst .

Regulierung der Isothermie Thermorezeptoren: Peripherie (Haut, Schleimhäute, Magen-Darm-Trakt). - Kälterezeptoren (Krause-Zapfen) - Wärmerezeptoren (Ruffini-Körperchen) Zentral (Hypothalamus, Mittelhirn, Großhirnrinde) Die vorderen Kerne des Hypothalamus steuern die physikalische Thermoregulation. Die hinteren Kerne des Hypothalamus steuern die chemische Thermoregulation.

Menschliche Körpertemperatur Die Temperatur einzelner Teile des menschlichen Körpers ist unterschiedlich. Die niedrigste Hauttemperatur wird an Händen und Füßen beobachtet, die höchste in der Achselhöhle. Bei einem gesunden Menschen beträgt die Temperatur in diesem Bereich 36–37 °C. Tagsüber sind leichte Anstiege und Abfälle der menschlichen Körpertemperatur entsprechend dem täglichen Biorhythmus zu beobachten: Die Mindesttemperatur wird bei 2–4 °C beobachtet. Die Temperatur des Muskelgewebes kann in Ruhe und bei der Arbeit um 7° C schwanken. Die Temperatur der inneren Organe hängt von der Intensität der Stoffwechselvorgänge ab. Die intensivsten Stoffwechselvorgänge finden in der Leber statt, die Temperatur im Lebergewebe beträgt 38–38,5 °C. Die Temperatur im Enddarm beträgt 37–37,5 °C. Sie kann jedoch je nach Vorliegen innerhalb von 4–5 °C schwanken in ihrem Kot, Blutversorgung ihrer Schleimhaut und andere Gründe.