Энерготраты в условиях двигательного покоя Метаболизм покоя и структура тела животных

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Энерготраты в условиях двигательного покоя Метаболизм покоя и структура тела животных

Содержание

2. У всех животных вне зависимости от их таксономического положения существует аллометрическая связь БМ с поверхностью тела.
3. Рис. 6. Скорость потребления О2 грызунами (слева) и хищниками (справа) в условиях двигательного покоя натощак при
4. Мт, г мл 02 /(мин х кг) БМ ПМ ПМ / БМ Грызуны 30 24 78
5. Самое интересное, что зависимость минимального окислительного обмена от поверхности тела или от Мт0.75 характерна не только
6. Рис. 7. Скорость энергетических затрат живых организмов в зависимости от их массы тела в состоянии, близком
7. ОКАЗАЛОСЬ, ВЕЛИЧИНА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ, ОТНЕСЕННАЯ К 1 КГ МТ, У ВСЕХ ЖИВЫХ СУЩЕСТВ (ПРИ 1020- КРАТНОЙ
8. Рис. 8. Энергетические затраты живых существ в зависимости от их массы тела [95]. Сплошная линия показывает
9. В ЦЕЛОМ, В РЯДУ ТЕПЛОКРОВНЫХ ПО МЕРЕ УВЕЛИЧЕНИЯ МТ ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МАССА ЛЕГКИХ, СЕРДЦА, ПОЧЕК, ПЕЧЕНИ И,
10. Относительная масса органов у млекопитающих, % к Мт (кг) [73, 102,103] Легкое 1.13 Мт–0.01 Печень 3.33
11. Таблица 8. Структурные параметры сердца у млекопитающих разного размера (Black-Shaffer et al., 1965), по: [75]
12. МТ В КГ ЧАСТОТА ДЫХАНИЯ В МИН 53.5 –0.26 ЧАСТОТА СЕРДЦЕБИЕНИЙ В МИН 241 МТ-0.25 ВРЕМЯ
13. Рис. 9. Три типа кровеносной системы позвоночных, показывающих развитие легочных (или жаберных) сосудов, сосудов большого круга
14. Одной из главных характеристик работы сердечно-сосудистой системы является минутный объем кровообращения МОК- количество крови, которое каждый
15. Рис.10. Зависимость минутного объема кровообращения у млекопитающих от их массы тела в состоянии двигательного покоя, по
16. Величина МОК растет в ряду теплокровных меньше, чем увеличивается их Мт. У млекопитающих в покое величина
17. Рис. 11. Объемная скорость кровотока в органах млекопитающих с массой тела 70, 20, 2, 0.2 и
18. ЧЕМ КРУПНЕЕ ЖИВОТНОЕ, ТЕМ БОЛЬШЕ СНИЖАЕТСЯ КРОВОТОК В ЕГО ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНЫХ СТРУКТУРАХ – КОЖЕ, КОСТЯХ И СКЕЛЕТНОЙ
19. Падение БМ, необходимое при увеличении размера животного и уменьшении относительной поверхности его тела, сопровождается снижением интенсивности
20. Рис. 12. Схематическое строение легких теплокровных. 1, 2, 3 – трахея, легкое, бронх; 4, 5. 6
21. Рис. 13. Зависимость объема легких от массы тела у млекопитающих (Tenney, Remmer, 1963), по: [73]. Объем
22. Рис. 14. Связь альвеолярной поверхности легких его объемом у млекопитающих c разной массой тела [100].
23. Кислород транспортируется в гемоглобине– белковой молекуле с четырьмя протопорфиринами, в каждом из которых имеется двухвалентный ион
24. Рис. 15. Кривые диссоциации оксигемоглобина у млекопитающих с разной массой тела, а - (Филатова, 1944), по
25. Чем мельче млекопитающее, тем слабее связь кислорода с молекулой Hb. При рО2, равном 40 мм рт.
26. Рис. 16. Плотность кровеносных капилляров на поперечных срезах желудочка сердца у диких и домашних видов млекопитающих
27. Печень в ряду «крыса – кролик – овца – бык» Масса печени Мт0.82 Количество МХ Мт0.7
28. Рис. 18. Число ненасыщенных связей в фосфолипидах клеточных мембран скелетных мышц млекопитающих (А) и птиц (В)
29. Таким образом, падение БМ у теплокровного в связи с увеличением Мт и снижением его относительной поверхности,
30. Задача 4 Найти свой базальный метаболизм: БМ = 65.8 Мт0.75∙ [1 – 0.001 (30-А) + 0.018
31. Решение задачи 4 Например, у женщины с Мт - 60 кг (600.75 = 21.6), А -
32. Задача 5. Найти свой идеальный вес по формуле Броке: Мт, кг = (Рост, см х Объем
33. Задача 6 У человека идеальная Мт 60 кг, а избыточная масса жировой ткани 12 кг (
34. Решение задачи 6 БМ у человека с Мт 60-кг 1509 ккал/сут. Вся потребность в энергии 1.5х
35. Задача 7 Найти относительную массу органов,% (Мт в кг) мышь 20 г , человек 60 кг,
36. Решение задачи 7 Относительная масса ,% (Мт в кг) мышь 20 г , человек 60 кг,
37. Задача 8 Найти частоты в минуту (Мт в кг) дыхания 53.5 Мт–0,26 сердцебиения 241 Мт–0,25 мышь
38. Решение задачи 8 Частота дыхания в минуту Частота сердцебиения в минуту мышь 20 г человек 60
39. Задача 9 Найти МОК, мл/мин = 291 Мт0.69, кг у воробья Мт = 30 г (
41. Скачать презентацию

Слайд 2

У всех животных вне зависимости от
их таксономического положения
существует аллометрическая связь

БМ с поверхностью тела.
которую называют «законом поверхности».
Чем крупнее животное
и меньше у него относительная поверхность тела,
тем ниже БМ.
БМ в обычной жизни,
в лучшем случае, протекает во сне.
Поэтому очень важно
оценить затраты энергии животного
в условиях его повседневной жизни.

Слайд 3

Рис. 6. Скорость потребления О2 грызунами (слева) и хищниками (справа) в

условиях двигательного покоя натощак при Т воздуха на 5ОС
ниже Т комфорта [46].

Слайд 4

Мт, г мл 02 /(мин х кг)
БМ ПМ ПМ

/ БМ
Грызуны 30 24 78 3.2
300 14 22 1.6
Хищники 50 21 41 2.0
6000 6.4 9.4 1.5

Слайд 5

Самое интересное,
что зависимость минимального окислительного обмена
от поверхности тела или

от Мт0.75
характерна не только для теплокровных,
но для всего живого, даже для растений [71].

Слайд 6

Рис. 7. Скорость энергетических затрат живых организмов
в зависимости от их

массы тела в состоянии,
близком к базальному метаболизму, (Hemmingsen, 1960), по: [71].

Слайд 7

ОКАЗАЛОСЬ,
ВЕЛИЧИНА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ,
ОТНЕСЕННАЯ К 1 КГ МТ,
У ВСЕХ

ЖИВЫХ СУЩЕСТВ (ПРИ 1020- КРАТНОЙ РАЗНИЦЕ ИХ В МТ), НАХОДИТСЯ В ДОВОЛЬНО УЗКИХ ПРЕДЕЛАХ:
0.5-50 ВТ / КГ,
А ДЛЯ 95% ОРГАНИЗМОВ - ВСЕГО В 30-КРАТНЫХ ПРЕДЕЛАХ :
0.3-9 ВТ / КГ ИЛИ 0.9-27 МЛ О2 / (МИН Х КГ).

Слайд 8

Рис. 8. Энергетические затраты живых существ в зависимости от их массы

тела [95]. Сплошная линия показывает среднюю величину этих затрат, 4.7 вт/кг или 14 мл О2/(мин∙кг). 95% видов, принадлежащих к пяти группам существ, располагаются между верхней и нижней прерывистыми линиями (49 и 0.51 вт/кг). Т тела для пойкилотермных организмов 25ОС.

Слайд 9

В ЦЕЛОМ, В РЯДУ ТЕПЛОКРОВНЫХ
ПО МЕРЕ УВЕЛИЧЕНИЯ МТ ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МАССА

ЛЕГКИХ, СЕРДЦА, ПОЧЕК, ПЕЧЕНИ И, ОСОБЕННО, ГОЛОВНОГО МОЗГА СНИЖАЕТСЯ.
ЭТИ ОРГАНЫ ОБЛАДАЮТ ВЫСОКИМ КИСЛОРОДНЫМ ЗАПРОСОМ,
ЧТО ПРИВОДИТ И К СНИЖЕНИЮ БМ.

Слайд 10

Относительная масса органов у млекопитающих, % к Мт (кг)
[73, 102,103]
Легкое

1.13 Мт–0.01
Печень 3.33 Мт–0.13
Почки 0.73 Мт–0.15
Сердце 0.58 Мт–0.02
Кровь 6.2 Мт–0.02
Головной мозг 1.0 Мт–0.3
Скелетные мышцы ~40 Мт00

Слайд 11

Таблица 8. Структурные параметры сердца у млекопитающих разного размера (Black-Shaffer et

al., 1965), по: [75]

Слайд 12

МТ В КГ
ЧАСТОТА ДЫХАНИЯ В МИН 53.5 –0.26
ЧАСТОТА СЕРДЦЕБИЕНИЙ

В МИН 241 МТ-0.25
ВРЕМЯ ЖИЗНИ, ГОДЫ 7.52 МТ0.29
ЧИСЛО СЕРДЦЕБИЕНИЙ ЗА ЖИЗНЬ 9.5∙108 МТ0.04
У ЖИВОТНОГО С МТ 10 Г
ВСЕГО ЗА ЖИЗНЬ СОКРАЩЕНИЙ СЕРДЦА 8∙108 ,
ВРЕМЯ ЖИЗНИ 2 ГОДА,
ПУЛЬС 760/МИН
У ЖИВОТНОГО С МТ 100 КГ
ВСЕГО ЗА ЖИЗНЬ СОКРАЩЕНИЙ СЕРДЦА 11∙108,
ВРЕМЯ ЖИЗНИ 29 ЛЕТ,
ПУЛЬС 76/МИН

Слайд 13

Рис. 9. Три типа кровеносной системы позвоночных, показывающих развитие легочных (или

жаберных) сосудов, сосудов большого круга и воротных систем почек и печени [13] А – рыба, Б – амфибия, В – млекопитающее. 1 – жабры, 2 – сердце, 3 – печень, 4 – воротная вена печени, 5 – ткани тела, 6 – воротная вена почек, 7 – сосуды к хвосту и от него, 8 – почки, 9 – пищеварительный тракт, 10 – легкие, 11 – спинная аорта, 12 – легочная артерия, 13 – легочная вена, 14 – сосуды к конечностям и от них, 15 – аорта, 16 – сосуды к голове и передним конечностям и от них.

Слайд 14

Одной из главных характеристик работы
сердечно-сосудистой системы
является
минутный объем кровообращения МОК-

количество крови,
которое каждый желудочек
выбрасывает за 1 минуту
в малый и большой круги кровообращения

Слайд 15

Рис.10. Зависимость минутного объема кровообращения
у млекопитающих от их массы тела

в состоянии двигательного покоя,
по [74, 75]. 1, 2, 3 – животные: без наркоза, в наркозе, их состояние
не указано или расчетные данные.

Слайд 16

Величина МОК растет в ряду теплокровных меньше,
чем увеличивается их Мт.

У млекопитающих в покое величина МОК
пропорциональна, примерно, Мт0.75.
Показано на 9 видах птиц
от волнистого попугайчика до страуса Эму
(Мт от 35 г до 38 кг)
МОК меняется согласно уравнению
МОК, мл/мин = 291 Мт0.69, кг

Слайд 17

Рис. 11. Объемная скорость кровотока в органах млекопитающих с массой тела

70, 20, 2, 0.2 и 0.02 кг [74, 75]. Расположение столбиков (слева направо) показывает величину органного кровотока, соответствующую пяти видам млекопитающих от человека до мыши : 0-МОК, 1-кожа, 2-скелет, 3-скелетные мышцы, 4-сердце, 5- органы v. porta, 6-почки.

Слайд 18

ЧЕМ КРУПНЕЕ ЖИВОТНОЕ, ТЕМ БОЛЬШЕ СНИЖАЕТСЯ КРОВОТОК
В ЕГО ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНЫХ СТРУКТУРАХ

–
КОЖЕ, КОСТЯХ И СКЕЛЕТНОЙ МУСКУЛАТУРЕ.
В СЕРДЦЕ И ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОМ ТРАКТЕ С ПЕЧЕНЬЮ
(ОРГАНЫ, ИЗ КОТОРЫХ КРОВЬ ВЫТЕКАЕТ ПО ПЕЧЕНОЧНОЙ ВЕНЕ)
ОН СНИЖАЕТСЯ НЕ СТОЛЬ ЗНАЧИТЕЛЬНО И МЕНЬШЕ,
ЧЕМ СНИЖАЕТСЯ САМ МОК/КГ МТ.
В ПОЧКАХ ОСК, ВОЗМОЖНО, ОСТАЕТСЯ НЕЗАВИСИМОЙ ОТ МТ
И НАИБОЛЕЕ ВЫСОКОЙ.

Слайд 19

Падение БМ,
необходимое при увеличении размера животного
и уменьшении относительной поверхности

его тела,
сопровождается
снижением интенсивности окислительных реакций
в различных органах.
В органах с высокой интенсивностью этих реакций
(как правило, они несут вегетативные функции)
такое снижение меньше,
чем в органах с низкой интенсивностью,
к которым в условиях базального метаболизма
относятся опорно-двигательные структуры.
Одновременно
относительная масса первых органов падает,
а вторых - не меняется или даже растет.

Слайд 20

Рис. 12. Схематическое строение легких теплокровных.
1, 2, 3 – трахея,

легкое, бронх; 4, 5. 6 – альвеолы, сеть капилляров,
аьвеолярные ходы [13]

Слайд 21

Рис. 13. Зависимость объема легких от массы тела у млекопитающих (Tenney,

Remmer, 1963), по: [73]. Объем легких, а большую часть его занимают альвеолы, у млекопитающих растет пропорционально их Мт 1.06

Слайд 22

Рис. 14. Связь альвеолярной поверхности легких
его объемом у млекопитающих

c разной массой тела [100].

Слайд 23

Кислород транспортируется в гемоглобине–
белковой молекуле с четырьмя протопорфиринами,
в каждом

из которых имеется
двухвалентный ион железа (они образуют пигмент гем)
.
М.м. гемоглобина 64500.
Каждая его молекула может присоединить
4 молекулы кислорода (возникает оксигемоглобин).
Средняя концентрация гемоглобина в крови
здоровых мужчины 158 г/л, женщины 140 г/л.
1 г гемоглобина может присоединить 1.36 мл О2.

Слайд 24

Рис. 15. Кривые диссоциации оксигемоглобина у млекопитающих с разной массой тела,

а - (Филатова, 1944), по [47], б - [73].
По оси абсцисс – рО2 в среде, по оси ординат - концентрация HbO2, %. Звери на левом рисунке: 1 - лошадь, 2 - овца, 3 - степной хорек, 4 - кошка, 5 - желтый суслик, 6 - морская свинка; на правом рисунке: 1 - слон, 2 - лошадь, 3 - человек, 4 - овца, 5 - лиса, 6 - кошка, 7 - крыса, 8 – мышь

Слайд 25

Чем мельче млекопитающее,
тем слабее связь кислорода с молекулой Hb.
При рО2,

равном 40 мм рт. ст.
(обычное рО2 в венозной крови млекопитающих), концентрация кислорода в крови
у мелких видов в 2 и более раз ниже, чем у крупных.
Это означает, что чем мельче теплокровное
и выше у него скорость окислительных реакций,
тем больше кислорода покидает его капилляры.

Слайд 26

Рис. 16. Плотность кровеносных капилляров
на поперечных срезах желудочка сердца у

диких и домашних видов млекопитающих с разной массой тела [99].

Слайд 27

Печень
в ряду
«крыса – кролик – овца – бык»
Масса печени

Мт0.82 Количество МХ Мт0.7
Число МХ / г Мт–0.1

Рис. 17. Скорость дыхания изолированных
гепатоцитов у птиц с разной массой тел [87].
При расчете литературных данных принято,
что в гепатоцитах масса воды составляет 70%.

Слайд 28

Рис. 18. Число ненасыщенных связей в фосфолипидах клеточных мембран скелетных мышц

млекопитающих (А)
и птиц (В) с разной массой тела, по: [92].

Слайд 29

Таким образом, падение БМ
у теплокровного в связи с увеличением Мт

и снижением его относительной поверхности, сопровождается падением скоростей органного кровотока и окислительных реакций в органах.

При этом
относительная масса вегетативных органов падает,
а опорно-двигательных структур не меняется или растет;
связь кислорода с Hb укрепляется
и артерио-венозная разница О2 снижается;
альвеолярная поверхность легких увеличивается
почти пропорционально увеличению Мт.

Слайд 30

Задача 4
Найти свой базальный метаболизм:
БМ = 65.8 Мт0.75∙ [1 – 0.001

(30-А) + 0.018 х (В – 42.1)]
БМ – ккал/сут; Мт – кг; А - возраст, годы;
«В – «рост, см / МТ0.33,кг»

Слайд 31

Решение задачи 4
Например, у женщины с 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.

Слайд 32

Задача 5.
Найти свой идеальный вес по формуле Броке:
Мт, кг =

(Рост, см х Объем груди, см) / 240
(или Рост –100 – 10%)

Слайд 33

Задача 6
У человека идеальная Мт 60 кг,
а избыточная масса

жировой ткани 12 кг ( 17% Мт)
всего Мт = 60кг+12кг.
Калорийность жира 9.4 ккал/г,
количество воды в жировой ткани 60%.
Сколько суток этот человек может жить
только за счет избытка жира,
если его суточная потребность в энергии
составляет 1.5 БМ?

Слайд 34

Решение задачи 6
БМ у человека с Мт 60-кг 1509 ккал/сут.
Вся потребность

в энергии
1.5х 1509 = 2264 ккал/сут.
Количество жира без воды 4.8 кг =12 кг ∙ 0.4
При окислении этого жира
выделится 9.4 ккал х 4800 г = 45120 ккал
45120 ккал / 2264 ккал/сут = 20 сут

Слайд 35

Задача 7
Найти относительную массу органов,%
(Мт в кг)
мышь 20

г , человек 60 кг, бык 700 кг
Печень
3.33 Мт–0,13 1.66 0.59 0.43
Почки
0.73 Мт–0,15 1.80 0.54 0.37
Сердце
0.58 Мт–0,02 1.08 0.92 0.88

Слайд 36

Решение задачи 7
Относительная масса ,%
(Мт в кг)
мышь 20 г

, человек 60 кг, бык 700 кг
Печени 5.53 1.96 1.43
Почек 1.31 0.39 0.27
Сердца 0.63 0.53 0.51

Слайд 37

Задача 8
Найти частоты в минуту (Мт в кг)
дыхания 53.5 Мт–0,26

сердцебиения 241 Мт–0,25
мышь 20 г человек 60 кг бык 700 кг
Мт–0.26 2.77 0.34 0.18
Мт–0.25 2.66 0.36 0.19

Слайд 38

Решение задачи 8
Частота дыхания в минуту
Частота сердцебиения в минуту
мышь 20 г

человек 60 кг бык 700 кг 148 18 10
641 87 46

Слайд 39

Задача 9
Найти МОК, мл/мин = 291 Мт0.69, кг
у воробья Мт =

30 г ( 0.089)
у страуса Мт = 40 кг (12.7)
В скобках - Мт0.69, кг

Энерготраты в условиях двигательного покоя Метаболизм покоя и структура тела животных

Содержание

У всех животных вне зависимости отих таксономического положения существует аллометрическая связь

Рис. 6. Скорость потребления О2 грызунами (слева) и хищниками (справа) в

Мт, г мл 02 /(мин х кг) БМ ПМ ПМ

Самое интересное, что зависимость минимального окислительного обмена от поверхности тела или

Рис. 7. Скорость энергетических затрат живых организмов в зависимости от их

ОКАЗАЛОСЬ, ВЕЛИЧИНА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ, ОТНЕСЕННАЯ К 1 КГ МТ, У ВСЕХ

Рис. 8. Энергетические затраты живых существ в зависимости от их массы

В ЦЕЛОМ, В РЯДУ ТЕПЛОКРОВНЫХ ПО МЕРЕ УВЕЛИЧЕНИЯ МТ ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МАССА

Относительная масса органов у млекопитающих, % к Мт (кг)[73, 102,103] Легкое

Таблица 8. Структурные параметры сердца у млекопитающих разного размера (Black-Shaffer et

МТ В КГ ЧАСТОТА ДЫХАНИЯ В МИН 53.5 –0.26 ЧАСТОТА СЕРДЦЕБИЕНИЙ

Рис. 9. Три типа кровеносной системы позвоночных, показывающих развитие легочных (или

Одной из главных характеристик работысердечно-сосудистой системы является минутный объем кровообращения МОК-

Рис.10. Зависимость минутного объема кровообращения у млекопитающих от их массы тела

Величина МОК растет в ряду теплокровных меньше, чем увеличивается их Мт.

Рис. 11. Объемная скорость кровотока в органах млекопитающих с массой тела

ЧЕМ КРУПНЕЕ ЖИВОТНОЕ, ТЕМ БОЛЬШЕ СНИЖАЕТСЯ КРОВОТОК В ЕГО ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНЫХ СТРУКТУРАХ

Падение БМ, необходимое при увеличении размера животного и уменьшении относительной поверхности

Рис. 12. Схематическое строение легких теплокровных. 1, 2, 3 – трахея,

Рис. 13. Зависимость объема легких от массы тела у млекопитающих (Tenney,

Рис. 14. Связь альвеолярной поверхности легких его объемом у млекопитающих

Кислород транспортируется в гемоглобине– белковой молекуле с четырьмя протопорфиринами, в каждом

Рис. 15. Кривые диссоциации оксигемоглобина у млекопитающих с разной массой тела,

Чем мельче млекопитающее, тем слабее связь кислорода с молекулой Hb.При рО2,

Рис. 16. Плотность кровеносных капилляров на поперечных срезах желудочка сердца у

Печень в ряду «крыса – кролик – овца – бык»Масса печени