Energiehaushalt Flashcards

1
Q

Zuviel an Energie = ?

A

Adipositas

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Q

Welche Bedeutung hat die Energiewandlung in

biologischen Systemen?

A
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
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3
Q

Nenne die Stufen der Energieumwandlung

A

Bruttoenergie ->(Abgabe von) Energie im Kot
wird zu
verdauliche Energie -> Energie in Gärgasen (Fermentationswärme)
weiter zu
resorbierbare Energie -> Energie im Harn
wird zu
(Extrawärme)

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4
Q

Energetische Futterbewertung

A
Mensch --> Bruttoenergie
Monogastrier --> verdauliche Energie
Schwein --> umsetzbare Energie mit Kohlenhydratkorrektur
Wdk./Geflügel --> umsetzbare Energie
Milchproduktion --> Nettoenergie
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5
Q

Erkläre die Korrektur der umsetzbaren Energie

beim Schwein

A

Korrektur der umsetzbaren Energie
beim Schwein
Bei zuckerreicher Fütterung:
Š BE von Mono-/Disacchariden ist 1-2 kJ/g geringer als bei Stärke
Š Korrektur bei Zuckergehalt > 80 g/kg TS: 1,4 kJ/g wird abgezogen
Bei bakteriell fermentierten Substanzen im Dickdarm (BFS):
Š Energetische Effizienz der bakteriellen Fermentation im Dickdarm
nur ca. 60-70% im Vgl. zur präzäkalen Verdauung
Š BFS = verdauliche Rohfaser + verdauliche NfE - Stärke - Zucker
Š Korrektur bei BFS > 100 g/kg TS: 6,8 kJ/g BFS werden abgezogen

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6
Q

Was ist der Physikalische Brennwert?

A

Physikalischer Brennwert
= Energieinhalt (innere Energie) eines Nährstoffes
= Wärmefreisetzung bei vollständiger Verbrennung
Š Bestimmung im Bombenkalorimeter

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7
Q

Nenne ein paar Beispiele des Physikalischen Brennwertes

A

Kohlenhydrate Hexose: 15,6 kJ·g-1
Disaccharid: 16,6 kJ·g-1
Polysaccharid: 17,6 kJ·g-1
Š Fette (abh. von Zusammensetzung): | 39,8 kJ·g-1
Š Eiweiße (abh. von Zusammensetzung): | 23,9 kJ·g-1

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8
Q

Erkläre den Physiologischen Brennwert

A

Physiologischer Brennwert
= Wärmefreisetzung im Körper
| Wärmefreisetzung im Bombenkalorimeter …
wenn gleiche Reaktionsendprodukte!
Š trifft zu für Kohlenhydrate & Fette (CO2 & H2O)
Š 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

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9
Q

Was hat es mit der Rubner´sche Isodynamieregel auf sich?

A

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

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10
Q

Def. Grundumsatz

A

Grundumsatz = zur Aufrechterhaltung des Lebens minimal notwendige Energieumsatz für Kreislauf, Atmung, Muskeltonus, Drüsentätigkeit, Zellteilung, u.a.

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11
Q

Was sind die Grundumsatzbedingungen?

A

Grundumsatzbedingungen
Š postresorptiver Zustand (nüchtern: ca. 3 – 4 Tage)
Š indifferente Umgebungstemperatur (ca. 5 – 25°C)
Š körperliche Ruhe
Š wach
Š morgens (da zirkadiane Schwankungen)

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12
Q

Wovon hängt die Höhe des Grundumsatzes ab?

A

Die Höhe des Grundumsatzes hängt ab von
Š der Körpermasse
• Jedes kg Körpermasse hat einen Bedarf um am Leben zu bleiben
Š 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

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13
Q

Was beschreibt die Korrelation?

A

Korrelation: Körperoberfläche Körpermasse: M^0,67
Körpermasse Grundumsatz: M^0,75
(= metabolische Körpermasse)

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14
Q

Erhaltungsumsatz=?

A
Erhaltungsumsatz = Energieumsatz der auf Dauer die Erhaltung der Körpermasse sichert
Erhaltungsumsatz = ca. 1,5- bis 2-facher Grundumsatz
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15
Q

Der Erhaltungsumsatz schließt zudem was ein?

A

Dies schließt ein:
Š (minimal nötige) Bewegung bei Nahrungssuche/Beutefang
Š Regulation der Körpertemperatur
Š spezifisch-dynamischer Effekt der Nahrung
(Aufwand für Ingestion, Aufschluss, Resorption, Nährstoffinduzierte Veränderungen im Stoffwechsel)

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16
Q

Wie errechnet man den Leistungsumsatz?

A

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!)

17
Q

Wie bestimme ich den Energieumsatz (3 Schritte)

A

Bestimmung des Energieumsatzes
1) Bilanzierung: Stoffwechselenergie = Energieaufnahme - Energieverluste = in Ausscheidungen in Produkten
(umfasst C-Bilanz, N-Bilanz & Erfassung RQ)
2) Direkte Kalorimetrie:
Š Erfassung der vom Organismus abgegebenen Wärmemenge
Š Abgegebene Wärme repräsentiert Umsatz, da alle Energie schlussendlich in Wärme umgesetzt wird
3) Indirekte Kalorimetrie:
Š Erfassung von Sauerstoffverbrauch (und CO2-Abgabe)
Š Verbrauchter O2 repräsentiert Umsatz, da Energie über schrittweise Oxidationsprozesse freigesetzt wird

18
Q

Direkte Kalorimetrie, erkläre den ersten, den Isothermen Kalorimeter

A

Direkte Kalorimetrie
2a) Isotherme Kalorimeter
Š adiabatischer Mantel (verhindert Wärmeableitung an Umgebung)
Š Temperatur im System durch “Kühlmittel” konstant gehalten
Š 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

19
Q

Erkläre den zweiten, den Anisothermen Kalorimeter

A

2b) Anisotherme Kalorimeter
Š Wärmeabgabe wird aus Temperaturerhöhung im System errechnet
Š Abgegebene Wärme wird über Kalorimetermantel abgeleitet
(spezifische Wärmeleitfähigkeit (W•m^-1•K^-1)
Š “Gleichgewichtstemperatur” wenn Wärmeabgabe = Wärmeableitung
Š “Gleichgewichtstemperatur” ist direkt proportional der Wärmeabgabe

20
Q

Direkte Kalorimetrie, welche 2 Unterarten gibt es ?

A

2a) Isotherme Kalorimeter

2b) Anisotherme Kalorimeter

21
Q

Was macht die Indirekte Kalorimetrie aus?

A

Indirekte Kalorimetrie
Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße geben bei gleichem O2-Verbrauch ungefähr dieselbe Menge an Energie ab
=> oxykalorisches Äquivalent: ~20 kJ/l O2

22
Q

Wie kann die geringfügig unterschiedliche Wärmeabgabe der Hauptenergiequellen korrigiert werden?

A

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)

23
Q

Umsatzbestimmung durch indirekte Kalorimetrie

A
Frischluft in Respirationskammer (Pferd drin) , Gasuhr für Durchsatz zw. Pumpe die zur Abluft führt sind der CO2 -& O2 - Gasanalysator zum Teilchenstrom unterwegs
Š ggf. zusätzlich Harnstoff und
Hippursäureausscheidung
im Harn erfassen
Š ggf. zusätzlich Gärgasverluste
erfassen (CH4, H2)