Энергия алмасуын зерттеу әдістері

Зат алмасу процесі кезінде босанған энергия организмнен жылу түрінде бөлінеді, сондықтан организмдегі жылу алмасуына қарап энергия алмасуын анықтауға болады. Бұл үшін негізінен екі түрлі әдіс қолданылады: тікелей колориметрия және жанама колориметрия.

7-сурет. Этуотер-Бенедикт колориметрінің схемасы:

1,2 - термометрлер; 3 - суды жинап өлшеуге арналған бак; 4- азық беріп, мал бөлген заттарды шығаратын терезе; 5 - малды бақылайтын терезе; 6 - желдеткіш; 7,9 - суды сіңіру үшін күкірт қышқылы құйылған бактар; 8 - көмір қышқыл газын сіңіретін қондырғы; 10 – камерадағы қысымды тұрақты деңгейде ұстауға арналған құрал; 11 - газ сағаты; 12 - оттегімен толтырылған баллон.

Аталған колориметриялық камералардың көптеген кемшіліктері бар және бұл әдіс өте күрделі. Сол себепті практика жағдайында көбінесе басқа - жанама колориметрия әдісі қолданылады.

8-сурет. Тұйық айналымды респирациялық аппарат схемасы:

1. 
   камера; 2 - сорап; 3 - су мен газдарды сіңіргіш; 4 - қақпақша; 5- оттегі беретін қондырғы.
   

Осылай организмдегі газ алмасуды зерттеп, оның энергия шығынын анықтауға болады. Бір ескерер жайт, газдардың калориялық коэффициенті организмде тотыққан органикалық заттардың табиғатына байланысты өзгеріп отырады. Мысалы, белок тотыққанда организм сіңірген оттегінің әр литріне 4,8 ккал энергия, май тотыққанда - 4,7 ккал, ал көмірсулар тотыққанда - 5,05 ккал энергия бөлінеді. Демек, организмнің энергия шығынын анықтау үшін денеде тотыққан заттың табиғатын білу керек. Оны тыныс коэффициенті (ТК) арқылы анықтайды.

Көмірсулар тотыққанда организм қанша оттегі сіңірсе, сонша мөлшерде көмір қышқыл газын бөледі, сондықтан тыныс коэффициенті 1-ге тең, болады. Оны мына формуламен көрсетуге болады:

С₆Н₁₂О₆= 6 СО₂+ 6 О₂ , демек, 6 СО₂: 6 О₂ =1, осыдан ТК=1

Майлардың құрамында молекулалық оттегі аз болады, сол себепті организм сіңірген оттегі тек көміртегі молекуласын ғана емес, сонымен қатар сутегіні тотықтыру үшін де жұмсалады. Сондықтан қабылданған оттегінің мөлшері организмнен бөлінген көмір қышқыл газдың мөлшерінен артық болады. Мысалы,

2 С₅₁Н₉₈О₆ +145 О₂ = 102 СО₂ + 98 Н₂О

немесе ТК = 102 СО₂ : 145 О₂ = 0,7

Белок тотыққан кезде тыныс коэффициентін анықтау жолы күрделірек, себебі бұл процесте ыдырау өнімі ретінде тек су мен көмір қышқыл газы ғана бөлініп қоймай, бойына біршама энергия сақтайтын кейбір аралық өнімдер (несепнәр т.б.) түзіледі.

4 кесте - Тыныс коэффициентінің мағынасына сәйкес газдардың калориялық коэффициентінің өзгеруі

Аралас азықпен қоректенген жағдайда (малда) тыныс коэффициенті 0,7-1 аралығында, көбіне 1-ге жақын, ал жыртқыш аңдарда - 0,75 шамасында қалыптасады. Организмде көмірсулардың майға айналу процесі жүрсе, тыныс коэффициенті 1-ден артып кетеді. Оның себебі көмірсулар құрамында маймен салыстырғанда оттегі көп, сондықтан майларды түзуден артылған оттегі тотығу процесінде пайдаланылады да, ауадан сіңірілетін оттегі мөлшері азаяды, организмнен бөлінген көмір қышқыл газының мөлшері қабылданған оттегіден артып кетеді.

Ашығу кезінде, организмде майдың көмірсуға айналу процесі жүреді де, тыныс коэффициенті 0,7-ден төмендеп кетеді. Бұл жағдайда ауадан сіңірілген оттегі тек майларды тотықтыру үшін ғана емес, көмірсулар молекуласын түзу үшін де жаратылады. Осы себепті ауадан оттегі көп мөлшерде қабылданады.

Сонымен, организмнің энергия шығынын жанама жолмен анықтау үшін алдымен тыныс коэффициентін есептеп шығарады да, арнаулы кестеден сол коэффициентке сай оттегінің немесе көмір қышқыл газының калориялық коэффициентін табады. Осы санды организм қабылдаған оттегі немесе бөлген көмір қышқыл газы мөлшеріне көбейту арқылы белгілі бір уақыт ішіндегі энергия шығынын анықтайды.

Организмде қалыпты жағдайда жүретін күрделі биохимиялық процестер жиынтығын жалпы зат алмасу деп атайды. Ол көптеген сыртқы және ішкі факторларға байланысты өзгеріп отырады.

Организмдегі маңызды физиологиялық процестер (органикалық заттардың түзілуі, тыныс алу, қан айналым, ет тонусы, дене жылуын сақтау т.б.) мен тіршіліктік мәні жоғары ағзалардың мұқтаждығын салыстырмалы тыныштық пен ашқарын жағдайында қамтамасыз ететін зат алмасу деңгейін (энергия шығынын) негізгі алмасу дейді. Оны дене массасының кг не дене беткейінің м² шақтап анықтайды.

Негізгі зат алмасу процесін зерттеу үшін үш шартты сақтау керек. Олар: 1) салыстырмалы тыныштық; 2) қоршаған ортаның бейтарап температурасы (мал үшін жағымды - оптимальды деңгей); 3) ашқарын жағдайы (ас қорыту жолында азық қалдығының болмауы). Аталған шарттардың соңғысын сақтау жануарларды зерттегенде мүмкін емес. Осы себепті оларда жалпы зат алмасуды зерттейді.

Қоректік заттардың ас қорыту ағзаларынан сіңгеннен кейінгі күрделі химиялық өзгерістерінің жиынтығын аралық зат алмасу деп атайды. Бұл процестің арқасында организм өзінің тіршілік әрекетін қамтамасыз ететін және әр түрлі өнімдерді өндіруге қажетті заттар мен энергияны алады, пайдаланады. Қоректік заттардың организмде түрленуін қамтамасыз ететін химиялық өзгерістер тіркесін алмасу (метаболизм) жолы, ал оның нәтижесінде түзілген заттарды - аралық не соңғы алмасу өнімдері, немесе метаболиттер деп атайды.

Аралық зат алмасу белоктардың, көмірсулардың, майлардың, су мен минералды заттардың алмасуы болып бөлінеді.