Материал:

Примером калориметра для химических веществ является калориметрическая бомба, которая заполняется питательными веществами (углеводами, белками или жирами), сжигаемых электрической искрой. Бомба, погруженная в воду, вызывает изменение температуры воды - что является мерой образования тепла. Таким образом измеряли энергетическую ценность основных пищевых веществ. Она составляет для углеводов - 4,1 ккал / г (17,16 кДж / г), для белков с поправкой на окисление до мочевины - 5,3 ккал / г (22,17 кДж / г); для жиров - 9,3 / ккал / ч (38,94 кДж / г) энергии.

Косвенная калориметрия основана на измерении количества кислорода, потребленного организмом за определенное время, которое необходимо для процессов метаболизма (рис. 12.3). Выработка энергии в процессе метаболизма зависит от того, какие вещества преимущественно окисляются, так как при этом образуется разное количество энергии. О том, окисления которых веществ осуществляется в организме, свидетельствует величина дыхательного коэффициента (ДК).

РИС. 12.1. Энергетический обмен организма

РИС. 12.2. Прямая калориметрия

РИС. 12.3. Косвенная калориметрия

ДК - это соотношение объема углекислого газа (Vco2), что выделяется из организма, к объему потребленного кислорода (Vo2) за то же время:

Например, поскольку в реакции окисления глюкозы

количество молекул образованного СО, равно количеству молекул поглощенного 02 то и объемы этих газов одинаковы, а следовательно, ДК равен 1. ДК при окислении белков - 0,801, при окислении жиров - 0,703.

Определенном дыхательном коэффициента соответствует определенный калорический эквивалент кислорода (КЭК). КЭК - это количество энергии, выделяющейся при потреблении 1 л кислорода при окислении определенных питательных веществ. Например, масса моля глюкозы - 180 г, при окислении 1 г глюкозы образуется 4,1 ккал, а при окислении 180 г: 180 • 4,1 = 738 ккал при потреблении кислорода 134,4 л. Таким образом, КЭК = 738 ккал / 134,4 л = 5,49 ккал / л. Этот метод позволяет вычислить энергетические затраты за определенное время, если определить количество потребленного кислорода.

Методом непрямой калориметрии у человека определяют чаще всего следующие величины:

1 Общие суточные энергетические затраты. Чтобы поддержать энергетический баланс организма - рассчитывают. сколько энергии имеет поступать в организм с питательными веществами в соответствии с энергетических затрат организма, потому что организм как открытая термодинамическая система подчиняется законам термодинамики.

2 Суточные энергетические затраты в условиях основного обмена (ОО). Характеризующий интенсивность метаболизма.

Таким образом, прямая и косвенная калориметрия позволяет оценивать интенсивность энергетического обмена, характеризующий уровень обмена веществ в организме. Однако этот показатель зависит от многих факторов и может значительно колебаться в одной и той же человека. Чтобы можно было сравнивать энергетический обмен в человеческой популяции и у разных животных, этот показатель привели к стандартным условиям, то есть нормирующих его и назвали основным обменом.

Основной обмен

Основной обмен (ОО) - это тот минимальный уровень энергетического обмена, расходуется только на поддержание жизни. Он определяется как энергозатраты организма в стандартных условиях: утром после пробуждения, натощак, лежа, в эмоциональном покое, при температуре комфорта - 18-20 ° С. Уровень обмена, определенный в стандартных условиях через 12-14 часов после последнего приема пищи, называют стандартным обменом. У взрослого человека он составляет около 7000 кДж, или 1700 ккал в сутки. Однако этот показатель у разных людей также колеблется в широких пределах, поскольку зависит от роста и массы тела, возраста человека, профессии, места жительства и т.д. (рис. 12.4).

М. Рубнер, изучая энергетический обмен в различных животных, установил, что выделение тепла зависит от поверхности тела. Эта закономерность получила название закон поверхности. Закон построен на чисто физическом явлении - выделение внутренней теплоты через поверхность тела: Q = К • mn, где Q - теплопродукция; m - масса тела степенной показатель n = 0,75 вносит в уравнение поправку на изменение соотношения между поверхностью и

РИС. 12.4. Изменения уровня основного обмена мужчин и женщин в разные возрастные периоды. По вертикали - интенсивность основного обмена, по горизонтали - возраст

массой тела. Точная формула для определения поверхности тела предложена Дюбуа:

где R - поверхность тела

W - его масса в килограммах;

Н - рост в сантиметрах.

Однако правило поверхности является относительным, так как у двух человек с одинаковой поверхностью тела интенсивность обмена веществ может значительно отличаться и эти отмены могут быть связаны с разной теплопродукцией состоянию метаболизма, регуляторных систем организма.

Изменения основного обмена под влиянием физической активности называют рабочим обменом, или максимальным, который может быть значительно больше стандартного. Показатели основного обмена сравнивают с его соответствующими величинами (стандартным 00), который определяют по таблицам, учитывающие массу тела, рост, возраст и пол, поскольку от этих факторов зависит интенсивность метаболизма. При условии, что определенный 00 совпадает со стандартным в пределах ± 10%, его величину считают нормальным, что свидетельствует о нормальной интенсивность метаболизма.

Энергетический обмен в различных условиях

На интенсивность энергетического обмена индивидуума влияет ряд факторов: еды, физические нагрузки, температура окружающей среды и собственного тела, эмоциональное возбуждение, нервная и гормональная системы, антропометрические данные.

После приема пищи энергетический обмен существенно возрастает. Влияние пищи на усиление энергетического обмена называется специфически-динамическим действием пищи Так, при употреблении углеводов и жиров интенсивность энергетического обмена повышается на 10 %, белков - на 30%, смешанной пищи - на 15%, что свидетельствует о главной роли белков в специфической действия пищи . Увеличение энергетического обмена начинается через час и через 3-4 часа достигает максимума. Длительность динамического действия пищи составляет 12-17 часов. Она направлена на замещение отработавших молекул новыми, синтезируемых с усвоенных питательных веществ.

Энергетический обмен при физической нагрузке. Физическая активность значительно повышает интенсивность метаболизма, сопровождается выделением тепла. Даже при поднятии руки в стандартных условиях исследования энергетический объем значительно повышается.

Затраты энергии зависят от интенсивности выполненной работы. Наибольшие энергозатраты оговариваются сокращением скелетных мышц, о чем свидетельствует табл. 12.1.

Энергетический обмен при умственного нагрузки значительно меньше по сравнению с физическим. Он зависит от умственной и эмоциональной компоненты умственной деятельности. При решении задач, чтении и запоминании текста преобладает умственная компонента, которая повышает энергозатраты на 2-4%. Если умственная деятельность сочетается с двигательной активностью и эмоциональной компонентой (чтение лекции, выступление актера, преподавательская работа), ее энергетический обмен возрастает более чем на 20%. Когда к умственной работе прилагаются вегетативные реакции (повышение артериального давления, частоты пульса, потоотделение), то энергетический обмен возрастает еще больше.

При беременности и лактации вследствие дополнительных потребностей плода и кормления грудным молоком основной обмен значительно увеличивается (на 30-40%). во время

ТАБЛИЦА 12.1. Потребности в энергии людей разного возраста и пола в зависимости от интенсивности труда

группа	Возраст, p.	Потребности в энергии (в сутки)
группа	Возраст, p.	Мужчины (кДж	ккал)	Женщины (кДж	ккал)
Преимущественно умственный труд	18-29	11704	2800	11085	2400
	30-39	11286	2700	9623	2296
	40-59	10650	2548	9205	2200
Легкая физическая работа	18-29	12540	3070	16660	2550
	30-39	12122	2920	10935	2448
	40-59	11495	2750	9830	2347
Физический труд средней тяжести	18-29	13398	3200	11293	2691
	30-39	12958	3100	10875	2602
	40-59	12331	2949	10455	2490
Тяжелый физический труд	18-29	15466	3700	13179	4150
	30-39	15048	3600	12760	3040
	40-59	14421	3450	12130	2900
Особенно тяжелый физический труд	18-29	17974	4300
	30-39	17138	4050
	40-59	16302	3920

длительного голодания уровень основного обмена снижается на 40%.

Регуляция интенсивности метаболизма. Поскольку интенсивность энергетического обмена зависит от количества и качества принимаемой пищи, температуры тела и окружающей среды, выполняемой работы и других факторов, которые контролируются гипоталамусом, то интегративным центром регуляции основного обмена может выступать именно гипоталамус. Кроме центров голода, насыщения и жажды, регулирующих обмен углеводов, жиров и белков, в гипоталамусе расположен центр терморегуляции и структуры, следят за поступлением кислорода и выведение углекислого газа и др.

Влияние гипоталамуса осуществляется при участии нейрогуморальных механизмов, среди которых следует назвать следующие: 1) симпатическая система и катехоламины стимулируют интенсивность метаболизма через активацию β-адренорецепторов мембран клеток, в том числе через α-адренорецепторы, - адипоцитов; 2) тиреоидные гормоны также стимулируют интенсивность метаболизма, увеличивая в клетках синтез белков, которые являются (^ адренорецепторами мембран, или увеличивая синтез фермента натрий-калиевой АТФ-азы, следствием чего является увеличение работы натрий-калиевых насосов мембран клеток. Повышение основного обмена (около 15- 20%) также вызывают мужские половые гормоны, в частности тестостерон, обладает анаболическим действием и приводит к наращиванию мышечной ткани, и гормон роста.

Уменьшение указанных воздействий приводит к замедлению интенсивности метаболизма: во время сна, когда преобладает влияние блуждающего нерва на висцеральные системы, величина основного обмена снижается на 10 %, поскольку ослабляется активность симпатоадреналовой системы и уменьшается концентрация тиреоидных гормонов. Отсутствие тироксина в организме уменьшает основной обмен на 50 %.

Возрастные аспекты энергетического обмена

Энергия, поступающая в организм, содержится в пищевых веществах. Они имеют не только энергетическое, но и пластическое значение, так как используются для роста и самообновления тканей.

Питательные вещества плод получает через плаценту из материнской крови, главным субстратом которых является глюкоза. Концентрация глюкозы в крови плода составляет 3,5 ммоль / л. Большую роль в ее обмене играет анаэробный путь окисления, не требующий кислорода. Глюкоза используется и для синтеза гликогена и жиров.

Важным компонентом являются аминокислоты, которые транспортируются путем активного транспорта в кровь плода. Они необходимы для синтеза тканевых белков, ферментов, гормонов белковой природы.

Источник: https://studbooks.net/80586/meditsina/fiziologiya

Смотрите также:





ЦЕНОВАЯ ПОЛИТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ НА ПРИМЕРЕ ООО «ДНС РИТЕЙЛ»
_archivetempпротивовоспалительные
_Роджерс Карл, Брак и его альтернативы
- Обратный порядок следования фаз 4
- Сопротивление изоляции 25
!_Лабораторные_работы_1_сем_ОУТС