Kako v telesu nastaja energija?
Pri oksidacijskih procesih ( oksidacija hranilnih snovi)
Kaj se zgodi pri oksidacijskih procesih?
- nastaja energija, ki se skladišči v energetsko bogatih spojinah
- energija se sprošča kot toplota, ali pa se porablja pri delu.
- nastaja tudi CO2, H2O in drugi končni, energetsko brezvredni produkti razgradnje.
Katere vrste kalorimetrije poznaš?
- direktna
- mejenje toplote, ki se sprošča iz organizma - indiretktna
- izračun produkcije toplote iz razmerja respiratornih plinov
Kako lahko izmerimo in izračunamo energetsko vrednost snovi?
- Energetsko vrednost snovi lahko izmerimo s sežigom v kalorimetru.
- razlika v temperaturi vode pred sežigom in po njem
Kako je zgrajen kalorimeter?
- iz masivne kovinske bombi
- iz vžigalnega sistema, ki se nahaja v kisikovi atmosferi v bombi
- iz snovi kateri merimo energetsko vrednost
- druga kovinska posoda napolnjena z vodo, v katero je potopljena bomba.
Povej definicijo za kalorijo.
1 kalorija, je tista količina toplote, ki segreje 1g vode za 1 C
Katera enota je po SI določena za izražanje energetske vrednosti?
Joule.
Kaj pravi Hessov zakon?
Osvobojena energija pri kateremkoli oksidacijskem procesu je odvisna od:
- substanc, ki reagirajo
- končnih produktov, ki nastanejo.
Ni pa odvisna od:
- okolja
- vmesnih reakcij
Zato so energetske vrednosti hranilnih snovi ( razen beljakovin!) enake pri meritvah v fizioloških razmerah in v kalorimetrični bombi.
Pri beljakovinah pride do razlike predvsem na račun:
- UREE
- drugih produktov metabolizma beljakovin, ki se izločajo iz organizma, ne da bi se dokončno oksidirali
Kako se lahko določi intenzivnost energetskega metabolizma?
- direktna kalorimetrija
- z merjenjem toplote, ki se iz organizma sprošča - indirektna kalorimetrija
- izračun produkcije toplote iz razmerja respiratornih plinov.
Na kakšne načine se lahko sprošča toplota iz organizma?
- s sevanjem
- s kondukcijo
- s konvekcijo
- z evaporacijo
Kja je kondukcija?
Kondukcija je neposreden prenos toplote s predmeta na predmet zaradi razlik v temperaturi.
stoječa žival: majhna- večinoma z zrakov
ležeča žival: velika
Kaj je radiacija?
Raadiacija je oddajanje toplote v obliki elektromagnetnih valov.
Kaj je konvekcija?
Konvekcija je oddajanje toplote v zrak okoli telesa.
Okoli organizma nastajajo tokovi zraka, ki odnašajo toploto, ker se ogreti zrak okoli telesa dviga, nadomešča pa ga hladnejši.
Kaj zmanjšuje in kaj pospešuje konvekcijo?
zmanjšuje: dlaka oz. oblačila
pospešuje: veter
Kaj je evporacija (izparevanje)
Evporacija je oddajanje toplotne energije na račun izhlapevanje vode s površine telesa. porablja se energija.
glavni način oddajanja toplote pri toplokrvnih živalih
Ločimo:
a) nevidno perspiracijo = izparevanje majhnih količin vode, ki izpari takoj ko se izloči
b) znojenje = pojavi se pri višjih temperaturah okolja
Katerim zahtevam mora zadovoliti fiziološki kalorimeter?
- možnost merjenja oddane toplote pri različnih temperaturah okolja
- ne sme biti akumolacije CO2
- omogočeno mora biti merjenje vpliva hrane in dela oziroma gibanja na metabolične procese.
opiši prve poskuse v zvezi z merjenjem produkcije toplotne energije pri žialih.
- Lavoisierin Laplace
- merjenje količine vode, nastale ob topljenju ledu okoli posode v kateri je bila poskusna žival
- ta kalorimeter ima omejeno uporabo -> meri oddajo toplote ob temperaturi okolja okoli 0C
- s tem kalorimetrom lahko izačunamo količino toplote, ki jo odda žival na osnovi fizikalnih zakonitosti.:
1. Specifična toplota
2. specifična talilna toplota
Kaj je specifična toplota?
specifična toplota je tista količina toplote, ki jo je potrebno dovajati nekemu telesu ali snovi, da se njegova temperatura spremeni za 1 C.
Kolikšna je specifična toplota ledu?
specifična toplota ledu je 2,093 kJ/KgK
Kaj je specifična talilna toplota?
Specifična talilna toplota je količina toplote, ki jo moramo na tališče segretemu telesu dovajati, da se stali.
Kolikšna je specifična talilna toplota ledu?
specifična talilna toplota ledu je 334,880 kJ/kg
Kolikšna je količina toplote, ki se porabi za taljenje ledu?
je vsota specifične toplote in specifične talilne toplote.
enačba:
Q=m(ledu) x c (specifična toplota) X dT (temperatura ledu v okolici poskusne živali oz. razliak md tmeperaturo ledu in 0 C) + m(ledu) x qt (specifična talilna toplota
Q= m x c x dT + m x qt
Opiši adiabatni kalorimeter.
- je toplotno izoliran prostor
- toplota, ki jo odda organizem se zbira tako, da ogreva vodo, ki kroži znotraj prostora
- količino toplote ki jo odda organizem izračunamo iz razlike v temperaturi vode pred vstopom v kalorimeter in po izstopu iz njega.
- izparjeno vodo zbiramo v posebni posodi s H2SO4,ki veže higroskopsko vodo.
- tehnično zahtevna, draga metoda.
Opiši gradientni kalorimeter.
- temelji na merjenju oddaje toplote iz termalnega vira
-termalni vir je zaprt v oklep in je obdan z gradientno plastjo, ki meri tok toplote
-če gradientna plast v celoti pokriva komoro, meri celotno toploto oddano iz notranjsoti komore, ne glede na:
položaj živali
velikost komore
oblike komore - poznani so razlika v temperaturi plasti, njena debelina in toplotna kondukcija
-izralunana vrednsot je tok toplote ( J/s)
-enostavnejši kot adiabatni kalorimeter
-rezultate dobimo hitreje.
Kako se lahko določi obseg energetskega metabolizma in zakaj?
- iz razmerja izmenjave respiratornih plinov. In sicer z ugotavljanjem porabe kisika in nastajanjem CO2 v določenem času.
zakaj?: ker živalski organizem zagotavlja vse svoje energetske potrebe iz oksidacije.
kako lahko merimo porabo 02 in nastanek CO2?
- izvajanje v komorah v katere namestimo žival
- s pomočjo maske, povezane z napravo za merjenje
- s pomočjo trahealne kanile, povezana z napravo za merjenje
Kako se opravi analiza plinov?
-kemijsko
-volumetrijsko
ali
- monometrijsko
katere so metode direktne kalorimetrije?
- so zapletene in težje izvedljive
1. adiabatni kalorimeter
2. gradientni kalorimeter
3. kalorimeter po Lavoisierju in Laplacu (prvi poskusi)
Opiši metode indirektne kalorimetrije.
- enostavnejše
- se na široko uporabljajo
- warburgov aparat: uporablja pri tkivih, celicah in celičnih organelih
- imamo metode zaprtega in metode odprtega kroga
Naštej metode indirektne respiratorne kalorimetrije
- komora po Lavoisierju.
- za manjše živali in krajše poskuse
- poraba 02 in nastanek CO2 začne motit normalne funkcije organizma - komora po Regnaultu in Reisetu
- Je metoda zaprtega kroga
- zaprt prostor, v njem se nahaj poskusni osebek
- meri se poraba kisika, ki se oddaja v komoro iz rezervoarja.
- CO2 in H20 se vežeta na adsorbentno snov - Atwer-Rosa-Benedictov respiratorni kalorimeter
- je metoda zaprtega kroga
- je videti kot opremljena soba.
- merjenje energetsakega metabolizma pri ljudeh - Benedict- Rothov spirometer
- metoda zaprtega kroga
- Meritve pri ljudeh
- kisik se skozi amsko ali trahealno aknilo pri živalih vdihuje iz spirometra
- sistem zaklopk usmerja izdihani zrak do adsorbensa za CO2.
- poskus traja 6 min - metode odprtega kroga
- zrak ali kiIsk se vdihuje iz atmosfere ali tanka
- izdihani zrak se analizira in izpusti v atmosfero.
- Douglasova vreča: namesti se na hrbet poskusne osebe ali živali. V njej zbiramo zrak v različnih fizioloških razmerah. Vzorec zraka iz vreče analiziramo (koliko O2 in koliko CO2). Iz razlik med sestavo atmosferskega zraka in zraka v vreči izračunamo porabo 02 in CO2
Opiši komoro po Lavoisierju.
- je indirektna metoda respiratorne kalorimetrije
- za manjše živali in krajše poskuse
- poraba 02 in nastanek CO2 začne motit normalne funkcije organizma
Opiši komoro po Regnaultu in Reisetu
- je metoda indirektne respiratornekalorimetrije
- Je metoda zaprtega kroga
- zaprt prostor, v njem se nahaj poskusni osebek
- meri se poraba kisika, ki se oddaja v komoro iz rezervoarja.
- CO2 in H20 se vežeta na adsorbentno snov
Opiši Atwer-Rosa-Benedictov respiratorni kalorimeter ?
- je metoda indirektne respiratorne kalorimetrije
- je metoda zaprtega kroga
- je videti kot opremljena soba.
- merjenje energetskega metabolizma pri ljudeh
Opiši Benedict- Rothov spirometer
- je metoda indirektne respiratorne kalorimetrije
- metoda zaprtega kroga
- Meritve pri ljudeh
- kisik se skozi amsko ali trahealno aknilo pri živalih vdihuje iz spirometra
- sistem zaklopk usmerja izdihani zrak do adsorbensa za CO2.
- poskus traja 6 min
opiši metode odprtega kroga pri indirektni respiratorni kalorimetirji.
- je metoda indirektne respiratorne kalorimetrije
- zrak ali kiIsk se vdihuje iz atmosfere ali tanka
- izdihani zrak se analizira in izpusti v atmosfero.
- Douglasova vreča: namesti se na hrbet poskusne osebe ali živali. V njej zbiramo zrak v različnih fizioloških razmerah. Vzorec zraka iz vreče analiziramo (koliko O2 in koliko CO2). Iz razlik med sestavo atmosferskega zraka in zraka v vreči izračunamo porabo 02 in CO2
Kaj pomeni, da so kemične reakcije energetskega metabolizma stehiometrijske?
substrata in O2 reagirata v določenem razmerju. Pri čemer se sprošča energija in nastanejo količine vode in CO2.
Kaj je respiratorni količnik?
je razemrje med izločenim CO2 in porabljenim O2 v določeni časovni enoti.
RQ = V (CO2) / V (O2)
kaj nam omogoča RQ in kaj nam pove oz. pokaže ?
- pove nam podatek o intenzivnosti metabolizma v organizmu.
- omogoča nam, da lahko ugotovimo delež ogljikovih hidratov in maščob porabljenih za tvorbo določene količine energije.
- pokaže nam katere snovi so se oksidirale v organizmu
- RQ he rezultat različnih kemičnih procesov. Nikoli se v organizmu ne oksidira samo ena snov.
- če bi v organizmu izgorevali samo ogljikovi hidrati bi bil RQ=1
Če bi izgorevale samo maščobe bi bil RQ=0,7
Tako je vrednost RQ med 0,7 in 1. –> RQ je odvisen od vrste hranilnih snovi.
Na osnovi česa lahko ugotovimo delež beljakovin za tvorbo določene količine energije.?
- na osnovi izmerjene količine dušika v urinu.
Kaj je potrebno upoštevat pri oksidaciji proteinov?
Da se nekateri končni produkt izločijo z urinom in blatom, ne da bi se dokončno oksidirali.
Koliko je RQ za ogljikove hidrate?
1
koliko je RQ za maščobe?
0,7
Koliko je RQ za proteine?
0,83
Kaj lahko preberemo iz tabele po Lusku?
Na osnovi podatkov o vrednosti RQ, lahko ugotovimo delež ogljikovih hidratov in maščob, ki se oksidirajo.
Tabela ne upošteva deleža beljakovin
Kdaj dobimo podatke o količini porabe kisika, tvorbi CO2 in energetski vrednosti procesov pri metabolizmu proteinov dobimo, če..?
če v gramih izmerjeno vrednost dušika v urinu, pomnožimo s faktorji.
Katere 4 faktorje poznamo, ko računamo metabolizem proteinov iz gramov izmerjene vrednosti dušika v urinu?
- količina oksidiranih proteinov
- količina CO2 (L), ki nastaja pri oksidaciji proteinov
- količina O2 (L), porabljena za oksidacijo proteinov
- količina toplote kJ, sproščena pri oksidaciji proteinov.
kaj je kalorična vrednost kisika oz. kalorični ekvivalent kisika?
Je količina energije, nastala pri metabolizmu posameznih hranilnih snovi, izražena v litrih porabe kisika
Od česa je odvisna količina energije, ki nastane pri oksidaciji 1L O2 ?
Koliko znaša ta energija?
- odvisna je od snovi:
ogljikovi hidrati= 21,2 kJ
maščobe = 19, 6 kJ
beljakovine = 18,8 kJ
Kako poteka princip izračuna količino energije, ki se sprosti ob porabi 1 L O2 za samo 1 snov.
križni račun
Kaj je bazalni metabolizem?
- omogoča osnovno delovanje organizma
- je najmanjša količina energije, ki je potrebna, da v organizmu potekajo osnovni fiziološki procesi
Naštej osnovne fiziološke procese.
- delo srca
- dihanje
- sinteza encimov, hormonov in drugih katalitičnih snovi
- eksekrecija
- prehod skozi membrane
Čemu služi večina energije, sproščene v organizmu v bazalnih razmerah?
Služi za vzdrževanje toplote.
Kdaj ne poteka bazalni metabolizem?
- pri normalnem gibanju
- pri prehranjevanju
- pri opravljanju dela
Kako dosežemo bazalni metabolizem?
- dosežemo ga, če je organizem v:
popolnem mirovanju
postresorptivnem stanju
termično nevtralnem okolju
Drži ali ne drži. V postresorptivnem stanju v prebavilih potekajo procesi prebave.
Ne drži.
Kaj predstavlja termično nevtralno okolje?
Predstavlja temperaturo okolice, ki pri poskusnem osebku ne povzroča reakcij termogeneze ali termolize
pri odraslih živalih znaša okoli 20 C, pri mladičih pa je višja
Predvsem pri katerih živalih je opažena soodvisnost med temperaturo termične nevtralnosti in telesno maso?
Pri pujsih.
Zakaj je neposredna kalorimetrija pri prežvekovalcih otežena in moramo opraviti nekatere opravke?
Ker pri procesih fermentacije v vampu nastaja toplota, ki ni dejanski produkt metaboličnih procesov v telesu.
Kaj se upošteva kot korekcijski faktor pri kalorimetriji pri prežvekovalcih=
Upošteva se količina nastalega metana.
Produkcijo toplote v vampu ocenjujemo s približno 9, 42 kJ na liter nastalega metana.
Kako naredimo izračun telesne metabolične toplote pri prežvekovalcih z direktno kalorimetrijo ??
Od celotne toplotne produkcije moramo odšteti v vampu nastalo toploto in tako dobimo vrednost telesne metabolične toplote
Kaj moarmo upoštevati pri indirektni kalorimetriji pri prežvekovalcih?
Moramo upoštevati v vampu nastali CO2, ki se z izrigavanjem odstranjuje skopaj z izdihanim zrakom
Kaj je korekcijski faktor za CO2 pri indirektni kalorimetriji pri prežvekovalcih=
količina nastalega metana
Kakšno je razmerje med CO2 in metanom po hranjenju in kakšno po 24h ?
2,6 : 1
1 : 1
Tako izračunani CO2 odštejemo od celotnega CO2 in dobimo emtabolično vrednost CO2. Skupaj s porabo 02 izračunamo RQ
Kje nastaja metana pri prežvekovalcih?
Samo v vampu
Zakaj bazalno stanje pri živalih težko dosežemo?
- živali težko preprečimo vsaj minimalno gibanje
- hrana se dolgo časa zadržuje v prebavilih –> težko vzpostavimo postresorptivno stanje
Kaj je omogočeno pri merjenju vzdrževalnega metabolizma?
- normalno prehranjevanje
- vse gibanje, ki je povezano s hranjenjem
DRŽI ali ne drži. V običajnih razmerah pri sesalcih razlika med bazalnim in vzdrževalnim metabolizmom ni velika.
drži.
s kakšno enoto izražamo vrednost bazalnega ali vzdrževalnega metabolizma?
v kJ na enoto telesne mase ali telesne površine.
Kateri hormon je najpomembnejši za vzdrževanje metabolizma in telesne temperature? in na kaj vpliva?
-ščitnični hormon tiroksin (T4) in trijodtironin (T3)
- vplivata na:
a) rast in razvoj telesa (skelet in živčni sistem)
b) oksidativni metabolizem in metabolizem ogljikovih hidratov, maščob in beljakovin.
Kaj stimulira tiroksin?
Stimulira oksidacijske procese v celici,
Kdo uravnava izločanje tiroksina?
hipofizni hormon TSH (tiroideo stimulirajoči hormon)
Kaj vse vsebuje poskus kjer smo prikazali delovanje T4 in TSH?
- steklena komora za poskusno žival
- iz zamaška komore izhajata 2 cevi
- na levi cevi je prižema, ki jo lahko odpremo (spustimo atmosferski zrak v komoro) ali zapremo
- desna cev je povezana s polkrožnim manometrom, ki je napolnjen s tekočino.
- ko žival porablja kisik v zaprtem sistemu,se tekočina v levem kraku manometra dviga, v desnem pa spušča.
- Drugi krak desne cevi vodi v inekcijsko brizgo, napolnjeno z zrakom, s katero merimo volumen med poskusom porabljenega kisika
- apno na dnu komore absorbira oddani CO2
- i volumna porabljenega kisika in mase živali lahko izračunamo stopnjo metabolizma živali
Kaj se dogaja s podgano ki nima ščitnice.
- Nima ščitničnih hormonov –> sprememba v metabolizmu
Kaj se dogaja s podgano, ki nima hipofize?
Nima hormona TSH –> ne nadzoruje delovanja ščitnice in jo ne stimulira k tvorbi ščitničnih hormonov
Pri kateri podgani je osnovni bazalni metabolizem višji ?
- pri tisti brez ščitnice
- pri tisti brez hipofize
- pri tisti z intaktnim hormonalnim sistemom
- pri tisti z intaktnim hormonalnim sistemom
Na koliko čas moramo injicirat tiroksin (ali katerikoli drug hormon) poskusnim živalim?
- vsakodnevno vsaj 1-2 tedna
Kakšen je bil učinek tiroksina na raven metabolizma normalne podgane, tiste brez ščitnice (tireoidektomirane) in tiste brez hipofize (hipofizektomirane)
normalna:
- dodatni tiroksin je vplival na bolj intenzivno oksidacijo –> večja poraba kisika
brez ščitnice, brez hipofize:
- poraba kisika je večja
kakšen je bil učinek TSH na raven metabolizma normalne podgane, tiste brez ščitnice (tireoidektomirane) in tiste brez hipofize (hipofizektomirane)
normalna:
- spodbuja k delovanju ščitnice
brez ščitnice:
- ni bilo ciljnih celic za TSH, ker podgana nima ščitnice.
brez hipofize:
- TSH vpliva na ščitnico in ji poveča delovanje
Kaj počne propiltiouracil?
Propiltiouracil zavira produkcijo tiroksina
Kakšen je bil učinek propiltiouracila na raven metabolizma normalne podgane, tiste brez ščitnice (tireoidektomirane) in tiste brez hipofize (hipofizektomirane)
normalna:
- zmanjšal se je metabolizem
brez ščitnice
- ne deluje ker nima ciljnih celic
brez hipofize:
- ne deluje ker že tako ali tako ni proizvodnje ščitničnih hormonov, ker ni TSHaja ki bi stimuliral ščitnico, da bi proizvedla tiroksin.
Kako deluje propiltiouracil?
- Je tirostatik.
- z njim zdravimo povečano delovanje ščitnice –> zmanjšamo produkcijo ščitničnih hormonov
