Trao đổi chất và năng lượng 5

Trao đổi chất và năng lượng

Trao doi chat va nang luong CHƯƠNG : TRAO Page of 12 I CH T VÀ NĂNG LƯ NG I Ý NGHĨA SINH H C C A QUÁ TRÌNH TRAO II S TRAO III TRAO I CH T VÀ NĂNG LƯ NG I CH T I NĂNG LƯ NG IV NGUYÊN T C L P KH U PH N I Ý NGHĨA SINH H C C A QÚA TRÌNH TRAO Ð I CH T VÀ NĂNG LƯ NG TOP Khái ni m: Trao i ch t lư ng m t qúa trình mà k t q a cung c p cho th nh ng ch t dinh dư ng c n thi t th c n h p thu kèm theo s bi n i lư ng dư i nhi u d ng: nhi t năng, hóa năng, ng năng, i n Ý nghĩa: Trao i ch t lư ng không ph i sinh v t Qúa trình trao c i m c a th s ng khác b n gi a sinh v t i ch t lư ng: G m qúa trình ng hóa d hóa - Ð ng hóa t ng h p nh ng ch t s ng c trưng t nh ng ch t dinh dư ng c h p thu, ho c t s n ph m phân h y c a ch t s ng Q trình tích lũy lư ng - D hóa qúa trình phân h y m t ph n ch t s ng, nh m thu h i lư ng hóa h c ch a ó s n xu t công ho c t ng h p ch t m i Ð ng hóa d hóa có quan h m t thi t Chúng thay no,b nh không b nh Ch c c a trao i i u ki n: tu i, ói, i ch t lư ng: Hai ch c năng: ki n t o cung c p lư ng Ki n t o: qúa trình xây d ng i m i ch t s ng - Khi th ang l n ho c ang ph c h i sau b nh, ói, lúc hóa, trao i có lãi, th lên cân http://www.ctu.edu.vn/coursewares/supham/sinhlydongvat/chuong5.htm ng hóa vư t d 7/16/2007 Trao doi chat va nang luong Page of 12 - Khi th không thay ch i m i ch t s ng i tr ng lư ng ( ng cân(: ng hóa cân b ng v i d hóa, lúc - Khi th v già ho c ang sút cân, lúc d hóa vư t xu ng cân ng hóa, trao i b l , th Cung c p lư ng: Ch t s ng b phân h y s gi i phóng lư ng s n xu t cơng cho ho t ng s ng II S tiêu dùng vi c t o ch t s ng m i ho c TRAO Ð I CH T TOP Có lo i ch t th trao i v i môi trư ng: - Ch t ki n t o cho lư ng: protid, glucid, lipid - Ch t ch dùng S trao ki n t o: nư c, mu i khoáng, vitamin i protid: Protid ch a: C, H, O, N, S, P Ðơn v c u trúc acid- amin (aa) Cơ th ngư i ng v t b c cao có 20 aa u ch a nhóm amin (-NH2) nhóm cacboxyl (- COOH), aa ch khác m ch bên Trong phân t protid aa n i v i b ng liên k t peptid 1.1 Giá tr sinh h c c a protein: Trong s 20 lo i aa có 15 lo i aa có th thay th l n hoăc th t t ng h p Các aa l i l y t th c ăn hàng ngày, th không t t ng h p g i aa không thay th , g m: lơxin, izolơxin, valin, methionin, lizin, treonin, phenilalanin, histamin, acginin, triptophan M i aa có m t tác d ng c trưng VD: chu t có thai khơng nh n c triptophan sau 14 ngày thai s tiêu bi n Heo thi u valin, m t thăng b ng T t c ng v t thi u lizin ng ng l n sút cân Methionin tăng kh b o v c a gan Protein q có ch a 10 lo i aa không thay th , thư ng protein ng v t thu c lo i (Tr lòng tr ng tr ng keo da, thi u triptophan tirozin) Protein không ch a 10 lo i aa protein không qúi, protein th c v t thu c nhóm (tr khoai tây m t vài lo i u) Tuy nhiên, n u kh u ph n ăn bi t k t h p lo i protein khơng qúi có th thay c protein qúi VD b t mì nghèo lizin ăn v i u tương giàu lizin Giá tr c a protein cịn c tính b ng % h p thu s d ng c a th Protein h p thu 95%, ó protein c a ngơ 60%, protein men bánh mì 67% ng v t Giá tr chung c a protein: - Tham gia xây d ng t ch c m i; - Gi cân b ng v m cho th ; http://www.ctu.edu.vn/coursewares/supham/sinhlydongvat/chuong5.htm 7/16/2007 Trao doi chat va nang luong Page of 12 - Là thành ph n sinh lư ng: 1gram protein cho 4,1 Kcalo; - Là nguyên li u t o Hb, ch t ng m 1.2 Thăng b ng chi thu protein: Ch có protein ch a nitơ, ng sa th i s n ph m phân h y c a protein nư c ti u, nên ngư i ta thư ng ánh giá cư ng trao i protein c a th b ng lư ng nitơ ch a nư c ti u C 6,25 g protein có 1g nitơ, v y ch c n nhân lư ng nitơ nư c ti u m i ngày v i 6,25 s có c lư ng protein trao i ngày ó ngư i trư ng thành bình thư ng, khơng có s tích lũy protein, protein th a không c d tr mà b phân h y thành glucid hay lipid, m t lư ng nh b phân h y gan, v y thăng b ng thu chi protein có d ng: trao i tương ương- N l y vào th i nhau, trao i dương- N l y vào nhi u th i ra, trao i âm- N l y vào th i 1.3 S trao i protein: Lư ng protein t i thi u v i m i kg th 24 c a ngư i, heo, c u 1g; c a trâu , bò 0,8 g, c a ng a 0,7- 0,8 g Protein c t ng h p t t bào, gan, sau ó c thu nh n vào máu Cơ th khơng có kho thu nh n protein, nên protein t bào ch t v a c coi protein ch c protein d tr T ng h p protein: Phân h y protein: X y gan http://www.ctu.edu.vn/coursewares/supham/sinhlydongvat/chuong5.htm 7/16/2007 Trao doi chat va nang luong Page of 12 1.4 Ði u hòa trao Ch i s tác i protein: ng c a hormone n n i ti t - GH c a n yên gây tích lũy protein t ch c - Cortisol ACTH c a n thư ng th n, phân h y aa , tích lũy ng - Insulin c a n t y n i ti t, ngăn c n qúa trình tách amin, tích lũy protein t bào - Thyroxin c a n giáp tăng chuy n hóa aa S trao i glucid 2.1 Giá tr sinh h c c a glucid: - Ngu n cung c p lư ng ch y u cho th : 1g glucid cho 4,1 Kcal - Ðư c d tr v i kh i lư ng l n th dư i d ng glycogen gan - Tham gia vào m t s thành ph n c u t o th như: glycolipid tham gia c u t o t ch c th n kinh ch t c t giao c a xương, t ng h p mucoprotein, glucoprotein 2.2 Trao i ng: Ðư ng c thu nh n vào máu dư i d ng glucoz, máu glucoz chi m 0,08- 0,12%, l i s b bi n i thành glycogen Th c ăn ng c bi n i thành ng ơn ( a s ng v t( acid béo ( ng v t nhai l i( , sau ó c mao m ch ru t non h p thu ưa vào tĩnh m ch c a gan vào gan, 2/3 d tr gan, 1/3 d tr dư i d ng glycogen T i gan: N u ăn qúa nhi u ng ( 100 - 200 g/24 gi ) gan s khơng k p bi n http://www.ctu.edu.vn/coursewares/supham/sinhlydongvat/chuong5.htm i 7/16/2007 Trao doi chat va nang luong Page of 12 glucoz th a thành glycogen , máu s tăng t l ng g i hi n tư ng th a ng ăn u ng T l ng máu lên n 0,15- 0,18% ph n glucoz th a s c th i theo ng th n g i ti u ng ăn u ng S phân h y glucid th ti n hành b ng chu trình Kreps, gi i phóng lư ng cho s n ph m cu i CO2 H2O 2.3 Ði u hịa trao i glucid: - Insulin làm tăng tính th m v i glucoz, gây h ng huy t - Cortisol làm gi m s d ng glucoz, gây tăng ng huy t S trao i lipid: 3.1 Gíá tr sinh h c c a lipid: C, H, O - Là thành ph n quan tr ng c u trúc màng t bào t bào ch t, có nhi u mơ th n kinh n thư ng th n - Là ngu n cung c p lư ng l n, th thi u ng: 1g lipid cho 9,3 Kcal - L p m dư i da có tác d ng ch ng l nh, m quanh ru t th n có tác d ng ch ng va ch m - Hòa tan m t s vitamin A, D, E 3.2 Trao i lipid: Lipid c bi n i qua ng tiêu hóa thành Glycerin acid béo h p thu t ng h p thành m trung tính Nhung mao ru t M ã c t ng h p, ph n l n c ưa vào h b ch huy t ưa vào kho d tr l p m dư i da hay màng b ng M t ph n nh , dư i d ng acid béo c ưa vào máu n gan, t i gan s có c ng : ng hóa t o triglycerid photpholipid, tham gia vào ch c t bào gan ho c c v n chuy n kh i gan; d hóa acid béo ch y u b ng ph n ng (- oxyt hóa, nh ng m u acetyl CoA b thiêu t chu trình acid citric cung c p lư ng cho ho t ng c a t bào gan Các t bào s d ng m máu em n ho c t t ng h p ch t m cho mình, có m t s acid béo th c n mà không t t ng h p c linoleic, v y ng v t không ăn m lâu ngày sinh b nh: ch m l n, khó l loét d dày 3.3 Ði u hịa chuy n hóa lipid: - Insulin: bình thư ng gây tích m , chuy n hóa ng phân h y m - Cortisol: tăng huy Trao ng m i nư c, mu i khoáng vitamin: http://www.ctu.edu.vn/coursewares/supham/sinhlydongvat/chuong5.htm 7/16/2007 Trao doi chat va nang luong 4.1 Trao Page of 12 i nư c: Vai trò c a nư c: - Là dung mơi hịa tan c a nhi u ch t dư i d ng keo, phân t va ìion - Tham gia ph n ng th y phân th - V n chuy n ch t dinh dư ng, s n ph m trung gian qúa trình trao - Ði u hịa nhi t i ch t th Nư c th : Dư i d ng hòa tan ch t khác ho c d ng k t h p Trong th ngư i m i quan có t l nư c khác nhau: men răng- 3%, xương- 20%, t y - 78%, não86%, huy t tương- 92% Cơ th nh n nư c t th c ăn ph n ng oxyt hóa ch t s ng, ngu n nư c ch y u ăn u ng 100g glucid có 55 ml nư c, 10g lipid có 107 ml nư c 4.2 Trao i mu i khống: Vai trị c a khống: - Ki n t o m t s ch t: Fe cho s t o Hb, Ca c n cho t o xương - n nh n i mơi, cân b ng áp xu t th m th u c a máu n i môi - Là ch t xúc tác cho ph n ng hóa h c - Có nh hư ng n qúa trình hưng ph n c a h th n kinh Khoáng th : -Y u t i lư ng: Na+,K+, Ca++, Mg++, Cl-, SO42-, HCO3-, HPO42- - Y u t vi lư ng: Cu, Fe, Zn, I, Br, Cb Vài ví d v trao i khoáng: - Trao i Na+: Na+ vào th ch y u dư i d ng NaCl, Na có nhi u th c ăn v t M i ngày ngư i c n 10- 15g Na; heo - 5- 10g; bò 5- 7g; c u 7- 15g ng Khi ăn nhi u mu i, Na tích lũy dư i da, lư ng mu i qúa dư gây ch ng s t mu i Mu i cịn làm tăng tính hưng ph n c a th n kinh (Cơ s c a bi n pháp u ng nư c m m trư c làm vi c ch l nh( - Trao i K+: Làm tăng hưng tính c a h th n kinh ho t tính c a nhi u lo i men, c n cho ho t ng c a tim,nhưng n u nhi u qúa l i kìm hãm http://www.ctu.edu.vn/coursewares/supham/sinhlydongvat/chuong5.htm 7/16/2007 Trao doi chat va nang luong Page of 12 - Ca P c n cho s t o xương ho t ng c a h th n kinh M i lít s a ng v t có kho ng 1,6g Ca Thai ngư i vào tháng th m i ngày l y c a th m 30g Ca Ngư i l n ngày c n 0,6- 0,8g Ca; 1- 2g P - Fe: ngư i có ch ng 3g Fe thư ng d ng hóa tr th , Fe ch a ch y u huy t c u t , enzym hô h p globin c a gan: Fe t h ng c u ch t c ch t chuyên ch Tranferin ưa t ng h p Hb m i 4.3 Trao nt y c a xương i vitamin: Vai trò c a vitamin: M t ngư i ngày c n vài mg vitamin - Không th thi u enzym tiêu hóa hormone; - Có vai trị quan tr ng i u ti t trao Lo i vitamin: Ngư i nhóm chính: i ch t ng v t c n kho ng 16- 18 lo i vitamin c chia thành - Nhóm hòa tan d u: A, D, E, K - Nhóm hịa tan nư c: B1, B2, B3, B4, B5, B6, B12, C, PP M t s ví d trao i vitamin: H u h t vitamin l y t ngu n th c ăn th c v t, ch có vài lo i c t ng h p th ngư i ng v t VTM A VTM C - Vitamin A: VTM tăng trư ng Ð ng v t thi u VTM A s ng ng l n h ng màng c ng c a m t Ngư i thi u VTM A u tiên khô giác m c, sau ó mơ bì màng nh y ng hô h p,bàng quang ru t s b h y ho i B nh thi u VTM A rõ nh t ch ng quáng gà s c t Rhodopsin c a t bào que không c t o thành y thi u nguyên li u VTM A VTM A có m ng v t, s a, lòng tr ng, gan, th n, rau q a có màu vàng ho c như: cà r t, cà chua, rau d n, t, b p vàng M i ngày m t ngư i c n kho ng 1- mg VTM A (3- mg carotin( - Vitamin D: VTM ch ng còi xương VTM D hình thành t ergosterin c a lúa m ch t cholesterin ch a da ngư i dư i http://www.ctu.edu.vn/coursewares/supham/sinhlydongvat/chuong5.htm 7/16/2007 Trao doi chat va nang luong Page of 12 tác d ng c a tia t ngo i Thi u VTM D, trao i Ca b bi n lo n, Ca b Xương tr nên m m d u n th i kh i xương, gây ch ng còi xương Nhu c u VTM D: ngày tr em ang bú c n 0,01- 0,02 mg, tr 10 tu i c n 0,0150,025 mg, ngư i l n 0,025 - Vitamin E: VTM sinh Ð ng v t thi u nhi u VTM E lúc mang thai thai ch t lưu Ð ng v t c thi u VTM E tinh hồn thối hóa, ting trùng khơng có kh v n ng ch t s m Thi u VTM E tr m tr ng s m t kh sinh thối hóa cơ, s phân h y tơ VTM E có nhi u trong: xà lách, thóc ang n y m m, giá d u th c v t - Vitamin K: VTM ch ng ch y máu VTM K c n cho vi c t ng h p prothrombin gan, v y c n cho s ơng máu VTM K có nhi u trong: xà lách, cà, u tương, rau d n, gan heo vi khu n s ng ru t già có kh t ng h p VTM K - Vitamin B1: Ch ng b nh tê phù Thi u VTM B1 ngư i m t m i, ăn m t ngon, tim c m v n ng, ngư i b nh g y r c ch t tê li t p nhanh, chân tay m t kh nh n Nhu c u VTM B1: ngày ngư i l n c n 2- mg, tr tu i c n 1,5 mg ang bú c n 0,2 mg, tr em 7- 14 VTM B1 có nhi u trong: men rư u, phơi lo i lúa mì, lúa m ch, u tương, cám g o, gan, tim, óc ng v t VTM B1 thành ph n c a Co- carboxidase có tác d ng phân h y glucid não, v y thi u B1 s n ph m trao i trung gian tích t nhi u t bào th n kinh gây r i lo n não - Vitamin B12: ch ng thi u máu VTM B12 tham gia trao i nhi u ch t, c bi t acid nucleic c n cho s t o máu Thi u VTM B12 vi c s n sinh h ng c u b bi n lo n, thi u máu ch c th n kinh b bi n lo n VTM B12 có nhi u gan, th n c a m t mucoprotein n d dày ti t ng v t ch c h p thu d dày, có http://www.ctu.edu.vn/coursewares/supham/sinhlydongvat/chuong5.htm 7/16/2007 Trao doi chat va nang luong Page of 12 - Vitamin C: Ch ng ho i huy t VTM C làm tăng tính mi n d ch kh ch ng b nh truy n nhi m VTM C c n cho s hình thành ch t h u xương, gi cho l i kh i b ch y máu hư h ng, giúp cho s h p thu c a ng ru t ngày ngư i l n c n 50- 65 mg VTM C VTM C có nhi u trái vùng nhi t hành i: chanh, cam, quít, bư i, b p c i, cà chua, III TRAO Ð I NĂNG LƯ NG TOP Các d ng lư ng ch y u: - Hóa năng: ch a nh ng ch t ki n t o protein, ch t d tr glycogen, ch t giàu lư ng GTP, UTP, ATP - Ð ng năng: lư ng c a s chuy n ng co cơ, chuy n v n khí ng hơ h p, v n chuy n th c ăn ng tiêu hóa, v n chuy n v t ch t qua màng t bào - Ði n năng: lư ng phát sinh dòng i n sinh h c - Nhi t năng: ph n ng sinh nhi t Chuy n hóa lư ng: Năng lư ng vào th dư i d ng hóa c ch a th c ăn Chuy n hóa lư ng kèm theo chuy n hóa ch t h p thu di n theo bư c khu v c t bào: t bào ch t, ty th bào quan khác Hóa ch a th c ăn, ph n l n c bi n i thành hóa ch a ch t chuy n hóa trung gian, ph n chuy n thành lư ng ATP v i q trình oxyt hóa hồn tồn t o CO2 H2O Các phương pháp o tính tr s trao i lư ng: 3.1 Ðo tính tr c ti p: cách tính giá tr calo c a th c ăn c h p th Ð tính nhi t lư ng ch a m i lo i th c ăn, ngư i ta t chúng thi t b calo k hay Bom- Berthelot (hình 5.1) Tuy nhiên, s n ph m cu i sau chuy n hóa th c ăn th ng v t khơng gi ng hồn tồn s t th c ăn calo k , ưa n sai s l n tr s tính c Nhi t c tính Kcal, 1Kcal= nhi t lư ng nâng nhi t c a lít nư c lên 1oC ho c tính b ng Kilojun (1 Kcal= 4,185 kj) Tr s tính b ng Kcal c a 1g th c ăn: glucid- 4,1, protein- 4,1, lipid- 9,5 Ð tính tr c ti p lư ng nhi t th gi i phóng, ngư i ta ngư i thí nghi m phịng calo k tính tốn d a trên: Q lư ng c gi i phóng, V kh i lư ng nư c ưa qua http://www.ctu.edu.vn/coursewares/supham/sinhlydongvat/chuong5.htm 7/16/2007 Trao doi chat va nang luong calo k , t1 nhi t Page 10 of 12 nư c lúc ưa vào phòng t2 nhi t nư c lúc phịng Q = V (t2 - t1) Hình 5.1 Sơ phịng Calo k 3.2 Ðo tính gián ti p: Tính b ng tương ương nhi t c a oxy: Ð i tương thí nghi m th vào m t túi (túi Haldane- Douglass) ho c phòng th (phòng saternicov), sau ó phân tích khí th S oxyt hóa khác thích nhi t khác m i lo i th c ăn c n nh ng lư ng oxy khác phóng Ví d oxyt hóa glucoz: C6H12O6 + 6O2 = CO2 + 6H2O + 677 Kcal Theo qui lu t Avogadro, th tích phân t khí 22,4 lít, lít oxy tiêu dùng oxyt hóa glucoz s gi i phóng lư ng là: 677/6 x 22,4 = 5,05 Kcal- Ðây ương lư ng nhi t c a oxy (giá tr sinh nhi t c a oxy( Theo cách tính trên, protein 4,46 Kcal; lipid 4,74 Kcal Ð d tính tốn ngư i ta thư ng l y tr s 4,825 Kcal làm ương lư ng nhi t c a oxy cho m t b a ăn h n h p, lúc ó: Trao i lư ng = S lít oxy ã tiêu dùng x 4,825 Kcal Tính gián ti p qua thương s hơ h p: Ðó th tích khí CO2 b th i O2 l y vào Thương s hô h p ph thu c lo i th c ăn c oxyt hóa http://www.ctu.edu.vn/coursewares/supham/sinhlydongvat/chuong5.htm 7/16/2007 Trao doi chat va nang luong Page 11 of 12 - V i protein thương s hô h p 0,85- 0,9 N u thương s hô h p 0,85, th tích khí O2 l y vào 20 lít, lư ng nhi t trao 4,85 x 20 = 97 Kcal Vài d ng trao 3.1 Trao i i lư ng: i s (TÐCS): M c trao i lư ng t i thi u ng v t tr ng thái ngh ngơi (không v n ng, không suy nghĩ, n m tư th tho i mái); ã c ăn no (12- 24 gi sau ăn(; i u ki n nhi t m áp (nhi t c c thu n 18- 20o C) Chuy n hóa s thay i theo: tu i - già gi m xu ng, gi i tính - n nam, nh p ngày êm-t n gi th p ,13 n 14 gi cao Khi lo l ng, căng th ng trao i s tăng Khi s t b nh, TÐCS tăng - 1883 Rubner tính trao i s = B m t da (mét vng) x 1000 - Cơng th c tính b m t da theo Dubois: 3.2 Trao i lư ng ho t ng: - Lao ng nh = TÐCS + 30% TÐCS - Lao ng n ng = TÐCS + W(kg/m(/425 IV NGUYÊN T C L P KH U PH N TOP Nguyên t c tương ương v lư ng c a Rubner: thay th th c ăn b ng b ng th c ăn khác có lư ng tương ương Ð c trưng c a th c ăn: m i lo i th c ăn c n thêm m t s lư ng tiêu t n thu th c ăn http://www.ctu.edu.vn/coursewares/supham/sinhlydongvat/chuong5.htm h p 7/16/2007 Trao doi chat va nang luong Page 12 of 12 Ð l y vào 100 Kcal dư i d ng protein c n t n thêm 30 Kcal, dư i d ng lipid c n thêm 13 Kcal, dư i d ng glucid c n thêm Kcal T l h p thu th c ăn: Th c ăn ng v t 95%, th c ăn th c v t 70% Năng lư ng tiêu t n: th c ăn thô, lư ng dùng cho tiêu hóa nhi u Nhu c u lư ng ngư i: Theo b ng dư i ây: Giá tr lư ng c a m t s th c ăn g p nư c ta: - D u, m : 900 Kcalo/100g - L , v ng: 600 Kcalo/100g - Ð u h t: 300 n 400 Kcalo/100g - Lương th c: 350 Kcalo/100g - Th t, cá; 100 Nhu c u n 200 Kcalo/100g ch t lư ng: Ngư i ng v t u c n th c ăn ch a : protid, glucid, lipid, nư c, mu i khoáng vitamin M i ngày bình quân 1kg tr ng lư ng th c n 1g protein, n u quen ăn protein lâu ngày, nhu c u protein s t gi m xu n http://www.ctu.edu.vn/coursewares/supham/sinhlydongvat/chuong5.htm 7/16/2007 ... Fe, Zn, I, Br, Cb Vài ví d v trao i khoáng: - Trao i Na+: Na+ vào th ch y u dư i d ng NaCl, Na có nhi u th c ăn v t M i ngày ngư i c n 10- 15g Na; heo - 5- 10g; bò 5- 7g; c u 7- 15g ng Khi ăn nhi... v y thăng b ng thu chi protein có d ng: trao i tương ương- N l y vào th i nhau, trao i dương- N l y vào nhi u th i ra, trao i âm- N l y vào th i 1.3 S trao i protein: Lư ng protein t i thi u... http://www.ctu.edu.vn/coursewares/supham/sinhlydongvat/chuong5.htm 7/16/2007 Trao doi chat va nang luong Page 11 of 12 - V i protein thương s hô h p 0, 85- 0,9 N u thương s hô h p 0, 85, th tích khí O2 l y vào 20 lít, lư ng nhi t trao 4, 85 x 20 =