Energiehaushalt Flashcards
Zuviel an Energie = ?
Adipositas
Welche Bedeutung hat die Energiewandlung in
biologischen Systemen?
Leben basiert letztendlich auf der biologischen Konservierung der Strahlungsenergie der Sonne (Sonne = Primärenergiequelle) • Nach stufenweiser Wandlung wird diese Energie wieder als Wärme an die Umwelt abgegeben
Nenne die Stufen der Energieumwandlung
Bruttoenergie ->(Abgabe von) Energie im Kot
wird zu
verdauliche Energie -> Energie in Gärgasen (Fermentationswärme)
weiter zu
resorbierbare Energie -> Energie im Harn
wird zu
(Extrawärme)
Energetische Futterbewertung
Mensch --> Bruttoenergie Monogastrier --> verdauliche Energie Schwein --> umsetzbare Energie mit Kohlenhydratkorrektur Wdk./Geflügel --> umsetzbare Energie Milchproduktion --> Nettoenergie
Erkläre die Korrektur der umsetzbaren Energie
beim Schwein
Korrektur der umsetzbaren Energie
beim Schwein
Bei zuckerreicher Fütterung:
BE von Mono-/Disacchariden ist 1-2 kJ/g geringer als bei Stärke
Korrektur bei Zuckergehalt > 80 g/kg TS: 1,4 kJ/g wird abgezogen
Bei bakteriell fermentierten Substanzen im Dickdarm (BFS):
Energetische Effizienz der bakteriellen Fermentation im Dickdarm
nur ca. 60-70% im Vgl. zur präzäkalen Verdauung
BFS = verdauliche Rohfaser + verdauliche NfE - Stärke - Zucker
Korrektur bei BFS > 100 g/kg TS: 6,8 kJ/g BFS werden abgezogen
Was ist der Physikalische Brennwert?
Physikalischer Brennwert
= Energieinhalt (innere Energie) eines Nährstoffes
= Wärmefreisetzung bei vollständiger Verbrennung
Bestimmung im Bombenkalorimeter
Nenne ein paar Beispiele des Physikalischen Brennwertes
Kohlenhydrate Hexose: 15,6 kJ·g-1
Disaccharid: 16,6 kJ·g-1
Polysaccharid: 17,6 kJ·g-1
Fette (abh. von Zusammensetzung): | 39,8 kJ·g-1
Eiweiße (abh. von Zusammensetzung): | 23,9 kJ·g-1
Erkläre den Physiologischen Brennwert
Physiologischer Brennwert
= Wärmefreisetzung im Körper
| Wärmefreisetzung im Bombenkalorimeter …
wenn gleiche Reaktionsendprodukte!
trifft zu für Kohlenhydrate & Fette (CO2 & H2O)
trifft nicht zu für Eiweiße
Energieverluste:
v.a. durch Harnstoffsynthese (Verlust 3,7 kJ·g-1 Protein)
Ö physiologischer Brennwert: 18,4 kJ·g-1 Protein
Was hat es mit der Rubner´sche Isodynamieregel auf sich?
Rubner´sche Isodynamieregel
Energieträger können sich gegenseitig ersetzen
100 g Fett (á 39,8 kJ·g-1)
= 226 g Kohlenhydrate (á 17,6 kJ·g-1)
= 216 g Protein (á 18,4 kJ·g-1 )
=> isoenergetischer Ersatz einzelner Futterkomponenten gut kalkulierbar
Def. Grundumsatz
Grundumsatz = zur Aufrechterhaltung des Lebens minimal notwendige Energieumsatz für Kreislauf, Atmung, Muskeltonus, Drüsentätigkeit, Zellteilung, u.a.
Was sind die Grundumsatzbedingungen?
Grundumsatzbedingungen
postresorptiver Zustand (nüchtern: ca. 3 – 4 Tage)
indifferente Umgebungstemperatur (ca. 5 – 25°C)
körperliche Ruhe
wach
morgens (da zirkadiane Schwankungen)
Wovon hängt die Höhe des Grundumsatzes ab?
Die Höhe des Grundumsatzes hängt ab von
der Körpermasse
• Jedes kg Körpermasse hat einen Bedarf um am Leben zu bleiben
der Körperoberfläche
• Die Körperoberfläche ist entscheidend für den Wärmeverlust.
• Kleine Tiere haben eine relativ große Oberfläche bezogen auf die Körpermasse
=> Kleine Tiere haben relativ höheren basalen Energiebedarf
Was beschreibt die Korrelation?
Korrelation: Körperoberfläche Körpermasse: M^0,67
Körpermasse Grundumsatz: M^0,75
(= metabolische Körpermasse)
Erhaltungsumsatz=?
Erhaltungsumsatz = Energieumsatz der auf Dauer die Erhaltung der Körpermasse sichert Erhaltungsumsatz = ca. 1,5- bis 2-facher Grundumsatz
Der Erhaltungsumsatz schließt zudem was ein?
Dies schließt ein:
(minimal nötige) Bewegung bei Nahrungssuche/Beutefang
Regulation der Körpertemperatur
spezifisch-dynamischer Effekt der Nahrung
(Aufwand für Ingestion, Aufschluss, Resorption, Nährstoffinduzierte Veränderungen im Stoffwechsel)
Wie errechnet man den Leistungsumsatz?
geleistete Arbeit bzw. Synthese/ aufgewendete Energie = n (Wirkungsgrad)
n berücksichtigt nicht den gleichzeitig anfallenden Erhaltungsbedarf
n bei körperlicher Arbeit ca. 25 %
(n nicht n, sondern Symbol für Wirkungsgrad das die hier nicht akzeptieren, siehe Aufzeichnungen!)
Wie bestimme ich den Energieumsatz (3 Schritte)
Bestimmung des Energieumsatzes
1) Bilanzierung: Stoffwechselenergie = Energieaufnahme - Energieverluste = in Ausscheidungen in Produkten
(umfasst C-Bilanz, N-Bilanz & Erfassung RQ)
2) Direkte Kalorimetrie:
Erfassung der vom Organismus abgegebenen Wärmemenge
Abgegebene Wärme repräsentiert Umsatz, da alle Energie schlussendlich in Wärme umgesetzt wird
3) Indirekte Kalorimetrie:
Erfassung von Sauerstoffverbrauch (und CO2-Abgabe)
Verbrauchter O2 repräsentiert Umsatz, da Energie über schrittweise Oxidationsprozesse freigesetzt wird
Direkte Kalorimetrie, erkläre den ersten, den Isothermen Kalorimeter
Direkte Kalorimetrie
2a) Isotherme Kalorimeter
adiabatischer Mantel (verhindert Wärmeableitung an Umgebung)
Temperatur im System durch “Kühlmittel” konstant gehalten
Wärmeabgabe wird aus Kühlmittelverbrauch errechnet
• Eis als Kühlmittel:
o Wärmeaufnahme als Schmelzwärme
o Nachteil: Phasenwandlung des Eises bei konstant 0 °C
o unphysiologische Versuchstemperatur
• Wasserkreislauf als Kühlmittel:
o Aus Kühlmittelflussrate & Kühlmittelerwärmung wird Wärmeabgabe errechnet
=> Versuchstemperatur variabel einstellbar
Erkläre den zweiten, den Anisothermen Kalorimeter
2b) Anisotherme Kalorimeter
Wärmeabgabe wird aus Temperaturerhöhung im System errechnet
Abgegebene Wärme wird über Kalorimetermantel abgeleitet
(spezifische Wärmeleitfähigkeit (W•m^-1•K^-1)
“Gleichgewichtstemperatur” wenn Wärmeabgabe = Wärmeableitung
“Gleichgewichtstemperatur” ist direkt proportional der Wärmeabgabe
Direkte Kalorimetrie, welche 2 Unterarten gibt es ?
2a) Isotherme Kalorimeter
2b) Anisotherme Kalorimeter
Was macht die Indirekte Kalorimetrie aus?
Indirekte Kalorimetrie
Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße geben bei gleichem O2-Verbrauch ungefähr dieselbe Menge an Energie ab
=> oxykalorisches Äquivalent: ~20 kJ/l O2
Wie kann die geringfügig unterschiedliche Wärmeabgabe der Hauptenergiequellen korrigiert werden?
Die geringfügig unterschiedliche Wärmeabgabe der Hauptenergiequellen (Fette und Kohlenhydrate) kann durch Erfassung der CO2-Bildung korrigiert werden.
=> Respiratorischer Quotient = CO2-Abgabe / O2-Aufnahme
RQ: 0,7 (Fette) … 1,0 (Kohlenhydrate)
entspricht: 19,8 kJ/l O2 … 21,2 kJ/l O2
(Energie aus Protein bleibt dabei unberücksichtigt bzw. wird pauschal korrigiert)
Umsatzbestimmung durch indirekte Kalorimetrie
Frischluft in Respirationskammer (Pferd drin) , Gasuhr für Durchsatz zw. Pumpe die zur Abluft führt sind der CO2 -& O2 - Gasanalysator zum Teilchenstrom unterwegs ggf. zusätzlich Harnstoff und Hippursäureausscheidung im Harn erfassen ggf. zusätzlich Gärgasverluste erfassen (CH4, H2)
