Energie přichází ve formě potravinových molekul bílkovin, tuků a sacharidů, kde dochází k její přeměně. Veškerá energie se mění v teplo, které se následně uvolňuje životní prostředí. Teplo je konečným výsledkem přeměny energie a je také měřítkem energie v těle. K uvolňování energie v něm dochází v důsledku oxidace látek v procesu disimilace. Uvolněná energie se přemění na tělu přístupnou formu – chemickou energii vysokoenergetických vazeb molekuly ATP. Kdekoli se pracuje, dochází k hydrolýze vazeb molekuly ATP. Procesy obnovy a restrukturalizace tkání vyžadují energetický výdej; energie se spotřebovává během fungování orgánů; se všemi typy svalové kontrakce, se svalovou prací; energie se vynakládá v procesech syntézy organických sloučenin, včetně enzymů. Energetické potřeby tkání jsou uspokojovány především rozkladem molekuly glukózy – glykolýzou. Glykolýza je vícestupňový enzymatický proces, během kterého se uvolní celkem 56 kcal. Energie se však v procesu glykolýzy neuvolňuje současně, ale ve formě kvant, z nichž každé má přibližně 7,5 kcal, což přispívá k jejímu zařazení do vysokoenergetických vazeb molekuly ATP.
Stanovení výše energetického příjmu a spotřeby
K určení množství energie vstupující do těla je nutné nejprve vědět, chemické složení jídlo, tzn. kolik gramů bílkovin, tuků a sacharidů je obsaženo v potravinářských výrobcích a za druhé, spalné teplo látek. Spalné teplo je množství tepla uvolněného během oxidace 1 gramu látky. Při oxidaci 1 g tuku se v těle uvolní 9,3 kcal; 1 g sacharidů - 4,1 kcal tepla a 1 g bílkovin - 4,1 kcal. Pokud potravina obsahuje např. 400 g sacharidů, pak člověk může přijmout 1600 kcal. Ale sacharidy musí projít dlouhou cestou transformace, než se tato energie stane dostupnou pro buňky. Tělo neustále potřebuje energii a procesy disimilace probíhají nepřetržitě. Neustále okysličuje vlastní látky a uvolňuje energii.
Výdej energie v těle se určuje dvěma způsoby. Jednak se jedná o tzv. přímou kalorimetrii, kdy zvláštní podmínky určit teplo, které tělo uvolňuje do prostředí. Za druhé je to nepřímá kalorimetrie. Spotřeba energie se vypočítává na základě izolace výměny plynů: určuje se množství kyslíku spotřebovaného tělem za určitou dobu a množství oxid uhličitý přidělené během této doby. Jelikož k uvolňování energie dochází v důsledku oxidace látek na konečné produkty – oxid uhličitý, vodu a čpavek, existuje určitý vztah mezi množstvím spotřebovaného kyslíku, uvolněnou energií a oxidem uhličitým. Znáte-li hodnoty výměny plynů a kalorický koeficient kyslíku, můžete vypočítat spotřebu energie těla. Kalorický koeficient kyslíku je množství tepla uvolněného, když tělo spotřebuje 1 litr kyslíku. Pokud uhlohydráty podléhají oxidaci, pak při absorpci 1 litru kyslíku se uvolní 5,05 kcal energie, pokud tuky a bílkoviny - 4,7 a 4,8 kcal. Každá z těchto látek odpovídá určité hodnotě respiračního koeficientu, tzn. poměr objemu oxidu uhličitého uvolněného během daného časového období k objemu kyslíku absorbovaného tělem během tohoto časového období. Při oxidaci sacharidů dýchacího kvocientu rovná se 1, tuk - 0,7, bílkoviny - 0,8. Protože k odbourávání různých živin v těle dochází současně, může se hodnota respiračního kvocientu lišit. Jeho průměrná hodnota u lidí se běžně pohybuje v rozmezí 0,83-0,87. Znáte-li hodnotu respiračního koeficientu, můžete pomocí speciálních tabulek určit množství energie uvolněné v kaloriích. Velikost respiračního koeficientu lze také použít k posouzení intenzity metabolických procesů obecně.
BX
V klinické praxi porovnat rychlost metabolismu a energii v odlišní lidé a identifikace jeho odchylek od normy určují hodnotu „základního“ metabolismu, tzn. minimální množství energie vynaložené pouze na udržení funkce nervový systém, činnost srdce, dýchacích svalů, ledvin a jater ve stavu úplného klidu. Bazální metabolismus se zjišťuje v zvláštní podmínky- ráno nalačno vleže s úplným fyzickým a duševním klidem, nejdříve 12-15 hodin po posledním jídle, při teplotě 18-20°C. Bazální metabolismus je nejdůležitější fyziologickou konstantou těla. Bazální metabolismus je přibližně 1100-1700 kcal za den a na 1 metr čtvereční tělesného povrchu je to asi 900 kcal za den. Porušením některého z těchto stavů se mění hodnota bazálního metabolismu, zpravidla ve směru jeho zvýšení. Individuální fyziologické rozdíly v hodnotě bazálního metabolismu u různých lidí jsou dány hmotností, věkem, výškou a pohlavím – to jsou faktory, které určují hodnotu bazálního metabolismu. Bazální metabolismus charakterizuje počáteční úroveň spotřeby energie, ale nelze jej považovat za „minimální“, protože hodnota bazálního metabolismu v bdělém stavu je o něco vyšší než ve spánku.
Princip měření bazálního metabolismu
Na základě četných definic bazálního metabolismu u lidí byly sestaveny tabulky normálních hodnot tohoto ukazatele v závislosti na věku, pohlaví a celkovém povrchu těla. V těchto tabulkách jsou hodnoty bazálního metabolismu uvedeny v kilokaloriích (kcal) na 1 m 2 tělesného povrchu za 1 hodinu. Velký vliv změny v hormonálním systému těla, zejména štítné žlázy, ovlivňují bazální metabolismus: svou hyperfunkcí může bazální metabolismus překročit normální úroveň o 80 %, při hypofunkci může být bazální metabolismus o 40 % nižší než normálně. Ztráta funkce předního laloku hypofýzy nebo kůry nadledvin má za následek snížení bazálního metabolismu. Excitace sympatiku, zvýšená tvorba nebo zevní podání adrenalinu zvyšuje bazální metabolismus.
Spotřeba energie během provozu
Zvýšení energetického výdeje během práce se nazývá pracovní nárůst. Čím intenzivnější a obtížnější je vykonávaná práce, tím větší je spotřeba energie. Duševní práce není doprovázena nárůstem nákladů na energie. Například řešení složitých matematických problémů v hlavě vede ke zvýšení spotřeby energie jen o pár procent. Proto je energetický výdej za den u lidí zapojených do duševní práce nižší než u lidí zapojených do fyzické práce.
Prosím, pomozte mi upravit 2 díla, je to velmi naléhavé. Doufám ve vaši pomoc, protože nejsem příliš silný v biologii. A1. Buňky podobné strukturou avykonávané funkce, forma 1) Tkáně; 2) orgány; 3) orgánové systémy; 4) jeden organismus. A2. Během procesu fotosyntézy rostliny 1) Zabezpečují samy sebe organické látky 2) oxidovat složité organické látky na jednoduché 3) Absorbovat kyslík a uvolňovat oxid uhličitý 4) Spotřebovávat energii organických látek. A3. V buňce dochází k syntéze a rozkladu organických látek, proto se nazývá jednotka 1) Struktura 2) vitální činnost 3) růst 4) reprodukce. A4. Jaké buněčné struktury jsou během mitózy distribuovány přísně rovnoměrně mezi dceřinými buňkami? 1) ribozomy; 2) mitochondrie; 3) chloroplasty; 4) chromozomy. A5. Deoxyribóza je nedílná součást 1) Aminokyseliny 2) proteiny 3) a RNA 4) DNA. A6. Viry, pronikající do hostitelské buňky, 1) Živí se ribozomy; 2) usadit se v mitochondriích; 3) reprodukovat jejich genetický materiál; 4) Otravují ho škodlivinami vzniklými při jejich metabolismu. A7. Jaký význam má vegetativní množení? 1) přispívá k rychlému nárůstu počtu jedinců druhu; 2) vede ke vzniku vegetativní variability; 3) zvyšuje počet jedinců s mutacemi; 4) vede k diverzitě jedinců v populaci. A8. Které buněčné struktury, které uchovávají živiny, nejsou klasifikovány jako organely? 1) vakuoly; 2) leukoplasty; 3) chromoplasty; 4) inkluze. A9. Protein se skládá z 300 aminokyselin. Kolik nukleotidů je v genu, který slouží jako templát pro syntézu proteinů? 1) 300 2) 600 3) 900 4) 1500 A10. Složení virů, jako jsou bakterie, zahrnuje 1) nukleové kyseliny a proteiny 2) glukózu a tuky 3) škrob a ATP 4) vodu a minerální soli A11. V molekule DNA tvoří nukleotidy s thyminem 10 %. celkový počet nukleotidy. Kolik nukleotidů s cytosinem je v této molekule? 1) 10 % 2) 40 % 3) 80 % 4) 90 % A12. Největší množství energie se uvolňuje při štěpení jedné vazby v molekule 1) polysacharidu 2) bílkoviny 3) glukózy 4) ATP 2 Možnost A1. Díky vlastnosti molekul DNA se samoduplikovat 1) dochází k mutacím 2) dochází u jedinců k modifikacím 3) objevují se nové kombinace genů 4) dědičná informace se přenáší do dceřiných buněk. A2. Jaký je význam mitochondrií v buňce: 1) transportovat a odstraňovat konečné produkty biosyntézy 2) přeměňovat energii organických látek na ATP 3) provádět proces fotosyntézy 4) syntetizovat sacharidy A3. Mitóza v mnohobuněčném organismu tvoří základ 1) gametogeneze 2) růstu a vývoje 3) metabolismu 4) autoregulačních procesů A4. Jaké jsou cytologické základy sexuální reprodukce organismu: 1) schopnost replikace DNA 2) proces tvorby spor 3) akumulace energie molekulou ATP 4) syntéza matrice mRNA A5. Při reverzibilní denaturaci proteinu dochází 1) k porušení jeho primární struktury, 2) tvorbě vodíkových vazeb, 3) porušení jeho terciární struktury, 4) tvorbě peptidových vazeb A6. V procesu biosyntézy proteinů molekuly mRNA přenášejí dědičnou informaci 1) z cytoplazmy do jádra 2) z jedné buňky do druhé 3) z jader do mitochondrií 4) z jader do ribozomů. A7. U zvířat se při procesu mitózy na rozdíl od meiózy tvoří buňky: 1) somatické 2) s poloviční sadou chromozomů 3) pohlavní 4) buňky spór. A8. V rostlinných buňkách na rozdíl od lidských buněk, zvířat a hub probíhá A) vylučování 2) výživa 3) dýchání 4) fotosyntéza A9. Fáze dělení, ve které se chromatidy rozcházejí na různé póly buňky 1) anafáze 2) metafáze 3) profáze 4) telofáze A10. Nastává připojení vřetenových závitů k chromozomům 1) Interfáze; 2) profáze; 3) metafáze; 4) anafáze. A11. Oxidace organických látek s uvolňováním energie v buňce probíhá v procesu 1) biosyntézy 2) dýchání 3) vylučování 4) fotosyntézy. A12. Během procesu meiózy se dceřiné chromatidy rozbíhají k buněčným pólům v 1) Metafázi prvního dělení 2) Profázi druhého dělení 3) Anafázi druhého dělení 4) Telofáze prvního dělení
To je záslužná práce! Existuje mnoho otázek... Pomoc, prosím! Hodil jsem sem jen polovinu. Odpověz prosím! Prokaryota na rozdíl od eukaryot majíVyberte jednu odpověď: a. mitochondrie a plastidy b. plazmatická membrána c. jaderná látka bez obalu d. mnoho velkých lysozomů se účastní vstupu a pohybu látek v buňce Vyberte jednu nebo více odpovědí: a. endoplazmatické retikulum b. ribozomy c. kapalná část cytoplazmy d. plazmatická membrána e. Centrioly buněčného centra Ribozomy jsou Vyberte jednu odpověď: a. dva membránové válce b. kulatá membránová tělíska c. mikrotubulový komplex d. dvě nemembránové podjednotky Rostlinná buňka, na rozdíl od živočišné buňky, má Vyberte jednu odpověď: a. mitochondrie b. plastidy c. plazmatická membrána d. Golgiho aparát Velké molekuly biopolymerů vstupují do buňky přes membránu Vyberte jednu odpověď: a. pinocytózou b. osmózou c. fagocytózou d. difúzí Při narušení terciární a kvartérní struktury molekul bílkovin v buňce přestanou fungovat Vyberte jednu odpověď: a. enzymy b. sacharidy c. ATP d. lipidy Text otázky
Jaký je vztah mezi plastem a energetický metabolismus
Vyberte jednu odpověď: a. energetický metabolismus dodává plastům kyslík b. b. metabolismus plastů dodává organické látky pro energii c. metabolismus plastů dodává molekuly ATP pro energii d. metabolismus plastů dodává minerály pro energii
Kolik molekul ATP se ukládá během glykolýzy?
Vyberte jednu odpověď: a. 38 b. 36 c. 4 d. 2
Reakce temné fáze fotosyntézy zahrnují
Vyberte jednu odpověď: a. molekulární kyslík, chlorofyl a DNA b. oxid uhličitý, ATP a NADPH2 c. voda, vodík a tRNA d. oxid uhelnatý, atomární kyslík a NADP+
Podobnost mezi chemosyntézou a fotosyntézou je v obou procesech
Vyberte jednu odpověď: a. Sluneční energie se využívá k tvorbě organické hmoty b. Energie uvolněná při oxidaci anorganických látek se využívá ke vzniku organických látek. organické látky vznikají z anorganických látek d. vznikají stejné metabolické produkty
Informace o sekvenci aminokyselin v molekule proteinu se v jádře zkopírují z molekuly DNA do molekuly
Vyberte jednu odpověď: a. rRNA b. mRNA c. ATP d. tRNA Která sekvence správně odráží cestu implementace genetické informace Vyberte jednu odpověď: a. vlastnost --> protein --> mRNA --> gen --> DNA b. gen --> DNA --> vlastnost --> protein c. gen --> mRNA --> protein --> vlastnost d. mRNA --> gen --> protein --> vlastnost
Celá sada chemické reakce v kleci se nazývá
Vyberte jednu odpověď: a. fermentace b. metabolismus c. chemosyntéza d. fotosyntéza
Biologický význam heterotrofní výživy je
Vyberte jednu odpověď: a. spotřeba anorganických sloučenin b. c. syntéza ADP a ATP. získávání stavebních materiálů a energie pro buňky d. syntéza organických sloučenin z anorganických
Všechny živé organismy v procesu života využívají energii, která je uložena v organických látkách vytvořených z anorganických
Vyberte jednu odpověď: a. rostliny b. zvířata c. houby d. viry
Během procesu výměny plastů
Vyberte jednu odpověď: a. složitější sacharidy se syntetizují z méně složitých b. tuky se přeměňují na glycerol a mastné kyseliny c. bílkoviny se oxidují za vzniku oxidu uhličitého, vody, látek obsahujících dusík d. uvolňuje se energie a Syntéza ATP
Základem interakce je princip komplementarity
Vyberte jednu odpověď: a. nukleotidy a vznik molekuly dvouvláknové DNA b. c. aminokyseliny a tvorba primární proteinové struktury. glukóza a tvorba molekuly vláknitého polysacharidu d. glycerolu a mastných kyselin a tvorbu molekuly tuku
Význam energetického metabolismu v buněčném metabolismu spočívá v tom, že zajišťuje syntézní reakce
Vyberte jednu odpověď: a. nukleové kyseliny b. vitamíny c. enzymy d. molekuly ATP
Enzymatické štěpení glukózy bez kyslíku je
Vyberte jednu odpověď: a. výměna plastu b. glykolýza c. přípravná fáze výměna d. biologická oxidace
Rozklad lipidů na glycerol a mastné kyseliny probíhá v
Vyberte jednu odpověď: a. kyslíkové stadium energetického metabolismu b. proces glykolýzy c. při výměně plastů d. přípravná fáze energetického metabolismu
Z navrhovaných odpovědí vyberte jedno z ustanovení buněčné teorie:A) organismy všech říší živé přírody se skládají z buněk
B) buněčná stěna houby se skládá z chitinu, jako je exoskelet členovců
C) buňky živočišných organismů neobsahují plastidy
D) bakteriální spora je jedna specializovaná buňka
Voda v buňce plní funkci: A) transportní, rozpouštědlo
B) energie C) katalytické D) informace
RNA je:
A) polynukleotidový řetězec ve formě dvojité šroubovice, jehož řetězce jsou spojeny Vodíkové vazby B) nukleotid obsahující dvě energeticky bohaté vazby
B) polynukleotidové vlákno ve formě jednovláknové šroubovice
D) polynukleotidový řetězec sestávající z různých aminokyselin
K syntéze molekul ATP dochází v:
A) ribozomy B) mitochondrie C) Golgiho aparát D) ER
Prokaryotické buňky se liší od eukaryotických buněk:
A) větší velikosti B) absence jádra
C) přítomnost pláště D) přítomnost nukleové kyseliny
Mitochondrie jsou považovány za elektrárnu buňky, protože:
A) rozkládají organické látky za účelem uvolnění energie
B) ukládají se v nich živiny
C) vznikají v nich organické látky D) přeměňují světelnou energii
Důležitost metabolismu v buňce je:
A) poskytnutí buňky stavební materiál a energie
B) přenos dědičné informace z mateřského organismu na dceru
B) rovnoměrná distribuce chromozomů mezi dceřinými buňkami
D) zajištění vzájemného propojení buněk v těle
Role mRNA v syntéze proteinů je:
A) zajištění uložení dědičné informace B) zásobení buňky energií
C) zajištění přenosu genetické informace z jádra do cytoplazmy
Obnova diploidní sady chromozomů v zygotě - první buňce nového organismu - nastává v důsledku:
A) meióza B) mitóza C) oplodnění D) metabolismus
„Geny umístěné na stejném chromozomu se dědí společně“ je formulace:
A) Pravidla dominance G. Mendela B) Zákon spojené dědičnosti T. Morgana
C) G. Mendelův zákon o segregaci D) G. Mendelův zákon nezávislé dědičnosti vlastností
Genetický kód je:
A) segment molekuly DNA obsahující informace o primární struktuře jednoho proteinu
B) sekvence aminokyselinových zbytků v molekule proteinu
C) sekvence nukleotidů v molekule DNA, která určuje primární strukturu všech molekul bílkovin
D) informace o primární struktuře proteinu zašifrovaného v tRNA
Soubor genů populace, druhu nebo jiné systematické skupiny se nazývá:
A) genotyp B) fenotyp C) genetický kód D) genofond
Variabilita, ke které dochází pod vlivem faktorů prostředí a neovlivňuje chromozomy a geny, se nazývá: A) dědičná B) kombinativní
C) modifikace D) mutace
K tvorbě nových druhů v přírodě dochází v důsledku:
A) touha jednotlivců po sebezdokonalování
B) přednostní zachování jako výsledek boje o existenci a přirozený výběr jedinců s užitečnými dědičnými změnami:
C) výběr a uchování jedinců s užitečnými dědičnými změnami lidmi
D) přežití jedinců s různými dědičnými změnami
Proces zachování z generace na generaci jedinců s dědičnými změnami prospěšnými pro člověka se nazývá: A) přírodní výběr
b) dědičná variabilita C) boj o existenci D) umělý výběr
Identifikujte aromorfózy mezi pojmenovanými evolučními změnami:
A) tvorba končetin typu kopání u krtka
B) výskyt ochranného zbarvení u housenky
C) výskyt plicního dýchání u obojživelníků D) ztráta končetin u velryb
Mezi vyjmenované faktory lidské evoluce patří biologické:
A) přírodní výběr B) řeč C) společenský životní styl D) práce
Zapište písmena v pořadí, které odráží etapy lidské evoluce: A) Cro-Magnons B) Pithecanthropus C) Neandrtálci D) Australopithecus
Všechny složky neživé přírody (světlo, teplota, vlhkost, chemické a fyzikální složení prostředí) ovlivňující organismy, populace, společenstva se nazývají faktory:
A) antropogenní B) abiotické C) limitující D) biotické
Zvířata a houby patří do skupiny heterotrofů, protože:
A) sami vytvářejí organické látky z anorganických B) využívají energii sluneční světlo C) krmit hotovými organickými látkami D) krmit minerálními látkami
Biogeocenóza je:
A) v důsledku toho vytvořená umělá komunita ekonomická aktivita osoba
B) komplex vzájemně souvisejících druhů žijících na určitém území s homogen přírodní podmínky
C) souhrn všech živých organismů na planetě
D) geologický obal obývaný živými organismy
Forma existence druhu, která zajišťuje jeho adaptabilitu na život v určitých podmínkách, je reprezentována:
A) jedinec B) stádo C) kolonie D) populace
hromadí se v
A
– chloroplasty B – jádro C – leukoplasty D – chromoplasty
2. Cytoplazma nefunguje
funkce
A
– pohyb látek B – interakce všech organel
V
– napájení G – ochranné
3. Náhradní díly
živiny a produkty rozkladu se hromadí v rostlinných buňkách v
A
– lysozomy B – chloroplasty C – vakuoly D – jádro
4. Bílkoviny,
tuky a sacharidy se oxidují, aby se uvolnila energie
A
– mitochondrie B – leukoplasty
V
– endoplazmatické retikulum G – Golgiho komplex
5. "Montáž"
ribozom se vyskytuje v
A
– endoplazmatické retikulum B - Golgiho komplex
V
– cytoplazma D – jadérka
6. Na povrchu hladkého endoplazmatického retikula se syntetizují molekuly: A – minerální soli B – nukleotidy C – sacharidy, lipidy D – bílkoviny
7. Na povrchu drsného endoplazmatického retikula jsou umístěny A – lysozomy B – mikrotubuly C – mitochondrie D – ribozomy
8. Eukaryota jsou organismy, které mají A – plastidy B – bičíky C – buněčnou stěnu D – vytvořené jádro
9. Buňka je základní stavební jednotkou všech organismů, jelikož A - rozmnožování organismů je založeno na buněčném dělení B - v buňce probíhají metabolické reakce C - buněčné dělení je základem růstu organismu D - všechny organismy se skládají z buněk
10. A – cytoplazma B – centrum buňky C – endoplazmatické retikulum D – vakuola se podílí na tvorbě dělicího vřeténka
Výměnalátek a energií- základ životně důležitých procesů v těle. V lidském těle se neustále tvoří, ničí a obnovují jeho orgány, tkáně, buňky, buněčné struktury a různé složité chemické sloučeniny. K výstavbě nových buněk v těle, jejich neustálé obnově, k fungování orgánů jako je mozek, srdce, trávicí trakt, dýchací ústrojí, ledviny atd., ale i k výkonu práce je potřeba energie. Člověk přijímá tuto energii procesem metabolismu. Zdrojem energie nezbytné pro život jsou živiny vstupující do těla.
9.7.2. Anabolismus a katabolismus.
V procesu metabolismu probíhají dva protichůdné a vzájemně související procesy: anabolismus a katabolismus.
Anabolismus je základem pro budování struktur sloužících k obnově odumírajících buněk, tvorbě nových tkání při růstu těla, k syntéze buněčných sloučenin nezbytných pro život buněk. Anabolismus vyžaduje výdej energie.
Energii pro anabolické procesy dodávají reakce katabolismus.
Z těla jsou odstraněny konečné produkty katabolismu – voda, oxid uhličitý, amoniak, močovina, kyselina močová.
Vztah mezi procesy anabolismu a katabolismu určuje tři různé stavy: dynamickou rovnováhu, růst a částečnou destrukci tělesných struktur. Na dynamicky se rovnatzprávy Když jsou procesy anabolismu a katabolismu v rovnováze, celkové množství tkáně se nemění. Prevalence anabolestivé procesy vede k hromadění tkáně, dochází k růstu těla; převaha katabolismu nad anabolismem vede k destrukci tkáně, poklesu tělesné hmotnosti – jejímu vyčerpání. U dospělých, obvykle v normálním stavu těla, jsou anabolické a katabolické procesy ve stavu rovnováhy.
9.7.3. Hlavní fáze metabolismu v těle.
Chemické přeměny potravinových látek začínají v trávicím traktu. Zde se složité potravinové látky štěpí na jednodušší, které se mohou vstřebat do krve nebo lymfy. Podstatou jsou přeměny látek probíhající uvnitř buněk vnutříbuněčný nebo středně pokročilí výměna. Rozhodující roli v intracelulárním metabolismu mají četné buněčné enzymy. Enzymy jsou proteiny, které působí jako organické katalyzátory; Enzymy se samy o sobě reakcí neúčastní, ale díky jejich aktivitě dochází ke složitým přeměnám s buněčnými látkami, dochází v nich k přerušení intramolekulárních chemických vazeb, což vede k uvolnění energie. Zvláštní význam zde mají oxidační a redukční reakce. Za účasti speciálních enzymů probíhají v buňce další typy chemických reakcí: jedná se o reakce přenosu zbytku kyseliny fosforečné (fosforylace), aminoskupiny NH 2 (transaminace), methylové skupiny CH 3 (transmetylace), atd. Energie uvolněná při těchto reakcích se využívá k budování nových látek v buňce, k udržení životních funkcí těla. Konečné produkty intracelulárního metabolismu se částečně využívají pro stavbu nových buněčných látek a buňkou nevyužité látky jsou z těla odstraňovány v důsledku činnosti vylučovacích orgánů. Energetický metabolismus buněk (výroba a přeměna energie) probíhá především v mitochondriích. V tekuté části buňky – cytoplazmě – se rozpouštějí látky, které slouží jako zdroj metabolických procesů. Hlavní baterií a nosičem energie využívaným při syntetických procesech je kyselina adenosintrifosforečná (ATP). Většina energie uvolněné při katabolických procesech vzniká PROTI mitochondrie za účasti kyslíku je aerobní reakce. Kromě aerobních reakcí v těle, anaerobní reakce, nevyžadují kyslík, nejčastěji se vyskytují v cytoplazmě buněk. Anaerobní procesy jsou nejcharakterističtější pro svalovou tkáň.
Volná energie pro tělo může pocházet pouze z potravy. Je akumulován v komplexu chemické vazby bílkovin, tuků a sacharidů. Aby se tato energie uvolnila, živiny nejprve podstoupí hydrolýzu a poté oxidaci za anaerobních nebo aerobních podmínek.
Během procesu hydrolýzy, který probíhá v gastrointestinálním traktu, se uvolňuje malá část volné energie (méně než 0,5 %). Nemůže být použit pro potřeby bioenergie, protože není akumulován makroergy, jako je ATP. Přeměňuje se pouze na tepelnou energii (primární teplo), kterou tělo využívá k udržení teplotní homeostázy,
2. stupeň uvolňování energie je proces anaerobní oxidace. Konkrétně se takto při oxidaci na kyselinu mléčnou uvolní asi 5 % celkové volné energie z glukózy. Tato energie je však akumulována makroergem ATP a je využívána k vykonávání užitečné práce, například pro svalovou kontrakci, pro práci sodno-draselná pumpa, ale nakonec se také mění v teplo, které se nazývá sekundární teplo.
Fáze 3 je hlavní fází uvolňování energie – až 94,5 % veškeré energie, která může být uvolněna za podmínek těla. Tento proces se provádí v Krebsově cyklu: v něm dochází k oxidaci kyseliny pyrohroznové (produkt oxidace glukózy) a acetylkoenzymu A (produkt oxidace aminokyselin a mastných kyselin). V procesu aerobní oxidace se uvolňuje volná energie v důsledku abstrakce vodíku a přenosu jeho elektronů a protonů podél řetězce respiračních enzymů na kyslík. V tomto případě nedochází k uvolňování energie současně, ale postupně, takže většinu této volné energie (cca 52-55 %) lze akumulovat do energie makroergu (ATP). Zbytek se v důsledku „nedokonalosti“ biologické oxidace ztrácí ve formě primárního tepla. Po využití volné energie uložené v ATP k užitečné práci se tato přemění na sekundární teplo.
Veškerá volná energie, která se uvolní při oxidaci živin, se tedy nakonec přemění na energii tepelnou. Proto je měření množství tepelné energie uvolněné tělem metodou pro stanovení energetického výdeje těla,
V důsledku oxidace se glukóza, aminokyseliny a mastné kyseliny v těle přeměňují na oxid uhličitý a vodu. Pokud se bílkoviny, sacharidy a tuky spalují ve speciální nádobě (kalorimetrická bomba Berthelot) v kyslíkové atmosféře na stejné konečné produkty, pak
uvolňuje se následující množství energie: při spalování 1 g bílkovin - 5,4 kcal, při spalování 1 g tuku - 9,3 kcal, při spalování 1 g sacharidů - 4,1 kcal. Tato množství se nazývají „kalorické ekvivalenty“. V tělesných podmínkách jsou kalorické ekvivalenty 1 g sacharidů a 1 g tuku stejné jako v kalorimetrické bombě, protože ke spalování dochází ke stejným konečným produktům, tedy k CO 2 a H 2 O.
Termodynamický efekt reakce vedoucí ke vzniku stejných produktů je podle Hessova zákona stejný a nezávisí na mezistupních přeměn. U bílkovin v těle je kalorický ekvivalent nižší než v bombě - 4,1, nikoliv 5,4 kcal/g, jelikož bílkoviny v těle nejsou zcela oxidovány, část z nich odchází z těla ve formě močoviny, amoniaku, amonia.
V tělesných podmínkách se tedy oxidací 1g bílkovin uvolní 4,1 kcal, zatímco na oxidaci se spotřebuje 0,966 litrů kyslíku a uvolní se 0,777 litrů CO2:
1g bílkovin + 0,966 l O 2 = 4,1 kcal + 0,777 l CO 2
Z této reakce vyplývá, že pokud se v těle okysličí bílkovina a spotřebuje se k tomu 1 litr kyslíku, tak by se mělo uvolnit 4,6 kcal. Tato hodnota se nazývá kalorický kyslíkový koeficient nebo kalorický kyslíkový ekvivalent (CEC). Pokud spočítáte poměr objemu oxidu uhličitého k objemu kyslíku, pak se rovná 0,777 / 0,966 = 0,8. Tato hodnota se nazývá respirační koeficient (RK).
Pokud se za tělesných podmínek oxiduje 1 g sacharidů, lze reakci zapsat takto:
1g sacharidů + 0,833l Og= 4,1 kcal + 0,833 l CO 2
Pokud se tedy oxidují pouze sacharidy, pak při spotřebě 1 litru kyslíku se uvolní 5,05 kcal a respirační koeficient je 0,833/0,833 = 1.
Při oxidaci 1g tuku:
1 g tuku + 2,019 l O 2 - 9,3 kcal + 1,413 l COg
Pokud se tedy v těle oxidují pouze tuky a použije se 1 litr kyslíku, pak se uvolní 4,69 kcal. Hodnota DC pro oxidaci tuku je 1,413/2,019=0,7.
Při současné oxidaci tuků, bílkovin a sacharidů v těle se DC může pohybovat od 0,7 (samotná oxidace tuků) do 1,0 (samotná oxidace sacharidů) a v průměru 0,85. Při DC 0,85 se při spalování 1 litru kyslíku uvolní 4,862 kcal.
Výše uvedené výpočty ukazují, že znalost objemu spotřebovaného kyslíku a vydechnutého oxidu uhličitého (např. za 1 minutu) umožňuje na základě výpočtu DC určit, co se oxiduje (bílkoviny? tuky? sacharidy?) a tím určit kalorický ekvivalent kyslíku a na jeho základě vypočítat množství uvolněné energie. Například za 1 minutu člověk absorboval 0,250 litru kyslíku a vydechl 0,212 litru oxidu uhličitého. Proto DC = 0,212/0,250 = 0,85. Kalorický ekvivalent kyslíku při DC 0,85 je podle výpočtů a experimentálních dat 4,862 kcal/l kyslíku. Poté se při spotřebě 0,250 litrů kyslíku uvolní 0,250 x 4,862 = 1,22 kcal. Protože v našem příkladu byla měření prováděna za 1 minutu, rychlost uvolňování energie je v tomto případě 1,22 kcal/min. Pokud předpokládáme, že v průběhu hodiny (dne) bude spotřeba kyslíku stejná a hodnota DC bude na úrovni 0,85, pak lze tento výpočet extrapolovat na hodinu (60 x 1,22 kcal = 73,2 kcal/ hodinu) nebo za den (24 x 60 x 1,22 = 1756,8 kcal/den).
METODY POSOUZENÍ SPOTŘEBY ENERGIE
Existují dvě varianty metod: přímá a nepřímá biokalorimetrie. Druhá metoda se zase dělí na dva podtypy: metoda úplné a neúplné analýzy plynů.
Rovný biokalorimetrie spočívá v měření toku tepelné energie, kterou tělo uvolňuje do prostředí (například za 1 hodinu nebo za den). Za tímto účelem
používají se kalorimetry - speciální komory (kabiny), ve kterých je umístěn člověk nebo zvíře. Stěny kalorimetru jsou omývány vodou. Množství uvolněné energie se posuzuje podle množství ohřevu této vody.
Metoda je přesná, ale nepohodlná k použití. Tím, že splnila svou úlohu průkopnické metody, umožnila využít metodu nepřímé biokalorimetrie.
Nepřímá biokalorimetrie je založena na principech nastíněných výše - na základě údajů o množství spotřebovaného kyslíku a uvolněného oxidu uhličitého, výpočtu hodnoty DC a odpovídajícího kalorického ekvivalentu kyslíku. Pokud existují informace o objemech absorbovaného kyslíku a vydechovaného oxidu uhličitého, metoda nepřímé biokalorimetrie se nazývá „analýza plného plynu“. K tomu potřebujete zařízení, které vám umožní určit objem kyslíku a objem oxidu uhličitého. V klasické bioenergii se používá Douglasův vak, plynové hodiny (pro určení objemu vydechovaného vzduchu za určitou dobu) a také analyzátor plynů Holden, ve kterém jsou absorbéry oxidu uhličitého (KOH) a kyslíku (pirogalol). ), byly k tomuto účelu použity, což umožňuje odhadnout procento O 2 a CO 2 ve zkoumaném vzorku vzduchu. Na základě výpočtů se odhadne objem absorbovaného kyslíku a vydechovaného oxidu uhličitého.
Například subjekt vydechl 8 litrů vzduchu do sáčku Douglas za 1 minutu. V atmosférickém vzduchu je obsah kyslíku 20,9%, ve vydechovaném vzduchu - 15,9%. V důsledku toho subjekt absorboval 8 x (20,9 %-15,9 %)/100 x 0,4 litrů kyslíku za 1 minutu. Procento oxidu uhličitého bylo 0,3 % a 4,73 %. Poté byl objem vydechovaného oxidu uhličitého 8 x (4,73 - 0,03) / 100 = 0,376 l CO 2 .
Na základě těchto údajů získáme: DC „0,376 / 0,400 = 0,94.
V tomto případě je kalorický ekvivalent kyslíku (CEC) 4,9 kcal/l. Proto za 1 minutu subjekt vyloučil (nebo strávil) 0,4 litru (l x 4,9 kcal = 1,96 kcal).
V minulé roky Technologie analýzy obsahu kyslíku a oxidu uhličitého doznala změn a objevily se automatické analyzátory plynů. Například zařízení „Spirolite“ umožňuje současně automaticky určit objem spotřebovaného kyslíku a objem vydechovaného oxidu uhličitého.
Přístroje dostupné v medicíně však ve většině případů neumožňovaly odhadnout objem vydechovaného oxidu uhličitého, zatímco objem absorbovaného kyslíku se zjišťoval pomocí těchto přístrojů. Například zařízení Metatest. Proto je v klinické a fyziologické praxi široce používána druhá verze metody nepřímé biokalorimetrie - neúplná analýza plynů. V tomto případě se stanoví pouze objem absorbovaného kyslíku. Proto je výpočet DC nemožný. Konvenčně se uznává, že sacharidy, bílkoviny a tuky jsou v těle oxidovány. Proto DC = 0,85, pro což je kalorický ekvivalent kyslíku 4,862 kcal/l.
