Основной обмен PDF Печать E-mail

Когда человек просыпается утром, обменные процессы в его организме протекают замедленно. Если он хорошо отдохнул за ночь, не болен, спал в тепле, не работал предыдущей ночью и если его не разбудил какой-нибудь неприятный звук, раздражающий нервную систему, например звон будильника, то организм использует энергию очень медленно — на уровне, только поддерживающем жизнь в клетках. Частота дыхания в таких условиях низка, так как потребность организма в кислороде сравнительно невелика.

Такой уровень обмена называют основным обменом. Этот уровень зависит от возраста, пола, веса и роста. Его можно измерить, поместив человека в особую камеру и определив количество выделившегося тепла; однако это очень громоздкий и неудобный метод. Гораздо проще определить количество кислорода, использованного за данный отрезок времени. Кислород не накапливается в организме: весь кислород, поглощенный организмом, соединяется с водородом.

Интенсивность обмена веществ в клетках регулируется особым гормоном — тироксином, который выделяется щитовидной железой. Низкий уровень основного обмена свидетельствует о недостатке этого гормона, а высокий — о его избытке. В настоящее время существуют и более точные методы определения количества тироксина. Тироксин — это аминокислота, молекула которой содержит йод. Йод образует прочную связь с определенным белком, причем весь йод крови входит в состав только этого белка. Определяя содержание связанного с белком йода во взятой пробе крови, можно судить об интенсивности процессов обмена.

Количество калорий, необходимое для поддержания процесса обмена на нормальном уровне, меняется в зависимости от возраста, пола, веса тела, роста, физической активности и температуры окружающей среды. Человек среднего роста при средней физической нагрузке расходует около 3000 ккал в день. Лесоруб на севере страны в зимнее время нуждается в удвоенном количестве пищи для удовлетворения потребностей организма. У женщин обмен обычно протекает менее интенсивно, чем у мужчин; в равных условиях женскому организму требуется на 10% меньше пищи, чем мужскому, в расчете на единицу веса.

Если измерять не только поглощение кислорода, но и выделение углекислого газа, то можно определить, какого рода питательные вещества были использованы организмом. Отношение количества выделенного углекислого газа к количеству поглощенного кислорода называется дыхательным коэффициентом. Каждый из основных классов питательных веществ характеризуется определенной величиной этого коэффициента. Мы записываем суммарное уравнение процесса окисления глюкозы следующим образом:
С6Н12О6 + 6О2 -> 6СО2 — 6Н2О +Энергия.
На каждую использованную молекулу кислорода приходится одна молекула выделившегося углекислого газа. Отношение между ними 1:1, т. е. дыхательный коэффициент равен 1,0. Такая величина дыхательного коэффициента характерна не только для глюкозы, но и для всех углеводов. При окислении жиров часть кислорода идет на образование воды, а часть — на образование углекислого газа. Это можно проиллюстрировать на примере окисления жира трипальмитина:
С51Н98О6 -> 51СО2 + 49Н2О +Энергия.
Если разделить число молекул углекислого газа (51) на число молекул кислорода (72,5), то полученная величина дыхательного коэффициента составит 0,70. Таким образом, количество углекислого газа в выдыхаемом воздухе на 30% меньше количества поглощенного кислорода. По величине дыхательного коэффициента белки располагаются между жирами и углеводами (дыхательный коэффициент при использовании белков равен 0,80).

Если человек ест пищу, богатую углеводами, то дыхательный коэффициент увеличивается до единицы, поскольку углеводы окисляются в первую очередь. Если далее в течение 12 часов не принимать пищи, то величина дыхательного коэффициента уменьшится до 0,70. Это свидетельствует об использовании организмом запасов жира для поддержания обменных процессов. При продолжительном голодании происходит постепенное повышение дыхательного коэффициента по мере расходования жиров и переключения организма на использование белков. Через 1- 2 недели в зависимости от величины жировых запасов дыхательный коэффициент станет равным 0,80. При нормальном питании дыхательный коэффициент составляет 0,80-0,90, что указывает на использование всех трех классов питательных веществ.

Интересные статьи по биологии:

1) Функция бактериальных жгутиков

2) Митохондрии