Характеристика животных Обмен веществами животного с внешней средой. Базальный метаболизм

Характеристика животных Обмен

веществами животного с внешней средой. Базальный метаболизм

энергию с пищей,

2. используют в процессе метаболизма

атмосферный кислород,

3. имеют двигательный (мышечный) аппарат,
обеспечивающий им адаптацию во внешней среде.

0.0000004 г
Свободно живущее простейшее диаметром 50 мкм 0.00002 г

Холоднокровные
Бычок филиппинский длиной 1 см 0.015 г
Акула китовая длиной 33 м 15 000 000 г

Теплокровные
Колибри красная 2 г
Землеройка карликовая белозубка 2.5 г
Слон африканский 7 500 000 г
Кит синий 150 000 000 г

тела.
Форма тела важна, так как от нее зависит величина
его относительной

поверхности Sотн
(ее площадь, приходящаяся на единицу Мт).
Для очень мелких организмов, например, для одноклеточных,
через эту поверхность происходит обмен веществами
с окружающей средой.
Для более крупных животных, особенно, для теплокровных,
потери тепла из крови происходят с поверхностей,
отделяющих животного от внешней среды – с поверхности легкого и, особенно много, с поверхности тела из кожных сосудов.

S и Sотн, равняются:

U = 4/3•π•R3 (см3) S =

4•π•Ŗ2 (см2) Ѕотн = S / М (см2/г),
где М - масса (г), ρ – плотность, равная М / U (г/см3)
Ѕотн = 3∙ρ/ R

Видим, чем больше линейный размер шара (его R),
тем меньше его относительная поверхность (S / М)

У шара наименьшая величина Ѕотн. (при ρ = 1 г/см3)
S = 4.8•М0,67 (см2) S / М = 4.8•М-0,33 (см2/г)

4.8 (см2/г) = k,
коэффициент, учитывающий плотность структуры
и переводящий показания М (г) в показания S (см2 )

у животных, показывая различие их

формы

Для шара k=4.8 см2/г
k, см2/г
Байкальский тюлень с прижатыми ластами 6.5
Еж 7.5
Овца 8.4
Мышь, крыса, свинья, корова 8.4 –9
Кролик, собака, лошадь 10
Обезьяна, человек 11-12
Птицы, рыба, лягушки. черепаха 10
Змея 12
Летучая мышь 58

одинаковы
и конечные продукты одинаковы,
то количество энергии, выделенное при

этих реакциях,
также одинаково
вне зависимости от стадий и скорости этого распада.

белки, жиры и углеводы.

В пищеварительном тракте эти вещества расщепляются на

аминокислоты, глицерин, жирные кислоты и моносахара
и с кровью переносятся к клеткам.

В протоплазме клеток они превращаются в простейшую
2-углеродную форму СН3СО, которая с коферментом А
транспортируется в митохондрии.

В митохондриях из них образуются молекулы СО2
и электроны с протонами,
которые с молекулой кислорода образуют воду.

Основная часть свободной энергии образуется в митохондриях

Таблица 3

Калорийность, Дыхательный Калорический
ккал/г коэффициент эквивалент О2,
ккал/л

Углеводы 4,2 1,00 5,05

Белки 4,6 0,80 4,76

Жиры 9,4 0,71 4,65

Для расчетов при смешанной пище калорийностью 4.8 ккал:
1 л О2 = 4.8 ккал; 1 ккал =208 мл О2

Дыхательный коэффициент ДК – отношение объема выделенного СО2
к объему потребленному О2.
Чем меньше в питательном веществе кислорода, тем ниже его ДК.

определить количество энергии,
потраченной на различные типы деятельности.

Непрямая калориметрия-
-оценка

поступившей и израсходованной
в организме энергии
по количеству потребленного им кислорода

внешней работы
· внешней продукции

При этом большая часть
энергии переходит
·

в тепло (40-50%)

Рис. 1. Схема энергетического обмена животного [66]

в АТФ происходит в местах,
необходимых для жизнедеятельности клетки -

клетка «расплачивается» ею за энергоемкие процессы:
синтез веществ, транспорт веществ в клетке
и через внешнюю мембрану,
мышечное сокращение, электрические потенциалы.

При этом 1 М АТФ при разрыве одной связи выделяет от 7.3 до 3.4 ккал в случае разрыва последней связи в АМФ

Образование фосфатных связей происходит
в протоплазме, но, в основном, в Мх. [29].

примере окисления углеводов (СН2О)n [66]. І – окисление (о),

ІІ – фосфорилирование (р), ІІІ – расщепление, гидролиз (h) АТФ, ІV – физиологическая работа (А); n и р – число молей кислорода и неорганического фосфата (Фн). Подробности о видах энергии, ΔН, ΔGp и TΔS0 в тексте.

и АДФ, расходуется на:

20-25% - обновление ферментов и структур

клетки,

10-12% - осмотическую работу по переносу ионов,

12-15% - работу сердца и дыхательных мышц

комфортных температуры и влажности среды,
при отсутствии работы пищеварительного

тракта
и специфически-динамического действия пищи
потребление энергии в организме животного
становится минимальным.

 Уровень минимальных энерготрат, при котором поддерживается жизнедеятельность клеток и тканей,
называют основным обменом
или базальным метаболизмом (БМ)

теплокровного, [73].

(мл 02/мин) = 10 Мт (кг)0,75

БМ (мл 02

/(мин∙кг) = 10 Мт (кг)-0,25

массой тела [71]

0.4 Со.. у птиц 40-42оС


Таблица 5
Температура тела плацентарных

млекопитающих
с разной массой тела (Morrison, Ryser, 1952), по: [73]

[55]

ряда теплокровных на рис. 4, может оказаться
«статистическим артефактом», в

случае использования данных для разных видов животных
(на рисунке показаны 3 вида от мыши до быка), зависимость метаболизма
каждого из которых соответствует a∙Мт0.67 (Неusner, 1982), по: [73].

БМ.
Привожу формулы, учитывающие этот фактор у человека:

для мужчин

БМ = 71.2 х Мт0.75 х [1 – 0.004 х (30 - А) + 0.010 х (В – 43.4)],
для женщин
БМ = 65.8 х Мт0.75 х [1 – 0.001 х (30 - А) + 0.018 х (В – 42.1)],

где БМ - ккал/сут; Мт - кг; А- возраст, годы; В - рост, см / Мт0.33, кг.

Например, у женщины
Мт 60 кг (600.75 = 21.6), А 25 лет, рост 165 см, В 165/600.33 = 42.7
БМ = 65.8 х 21.6 х [1–0.001 х 5 + 0.018 х (42.7– 42.1)] =1430∙ккал/сут.

Согласно этим уравнениям,
после 30 лет ВМ снижается ежегодно на 0.4%. [62].

г углеводов

Сколько калорий потребили?
Сколько кислорода использовали?

Калорийность, ккал/г:
белков

4.2, жиров 9.4, углеводов 4.6

1 ккал = 208 мл О2 1л О2= 4.8 ккал

• 9.4 = 272.6 ккал
200 • 4.6 = 920 ккал

Всего 1402.6 ккал

Израсходовали кислорода

1402.6 • 208 = 291740.8 мл О2
292 л О2

для Мт
у мыши 30 г (k = 8

см2/г, Мт0.67 = 9.765 г )
у человека 6∙104 г (k = 12 см2/г, Мт0.67 = 1589.9 г)
у слона 3∙106 г (k = 10 см2/г, Мт0.67 = 21861 г)

78 см2 или 78 / 30 = 2.6 см2/г

Человек
12

∙ (60000)0.67 = 19078 см2
19078 / 60000 = 0.32 см2/г

Слон
10 ∙ (3000000)0.67 = 218611 см2
218611 / 3000000 = 0.073 см2/г

= 70 Мт (кг)0.75
БМ (мл 02/(мин∙кг) = 10 Мт (кг)-0.25

Мт

(кг)0.75

у мыши 0.0721 кг, человека 21.56 кг, слона 405.36 кг

= k∙Мт0.67 для Мт
у мыши 30 г (k

= 8 см2/г, Мт0.67 = 9.765 г )
у человека 6∙104 г (k = 12 см2/г, Мт0.67 = 1589.9 г)
у слона 3∙106 г (k = 10 см2/г, Мт0.67 = 21861 г)