Ο αναπνευστικός συντελεστής για τις πρωτεΐνες είναι ίσος. Προσδιορισμός αναπνευστικού συντελεστή. Αναπνευστικό πηλίκο κατά την εργασία

Το αναπνευστικό πηλίκο (RC) είναι η αναλογία του όγκου του διοξειδίου του άνθρακα που απελευθερώνεται προς τον όγκο του οξυγόνου που απορροφάται για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα. Εάν κατά τη διάρκεια της μεταβολικής διαδικασίας οξειδώνονται μόνο οι υδατάνθρακες στο σώμα, τότε ο αναπνευστικός συντελεστής θα είναι ίσος με 1. Αυτό φαίνεται από τον ακόλουθο τύπο:

Κατά συνέπεια, για να σχηματιστεί ένα μόριο CO 2 κατά τον μεταβολισμό των υδατανθράκων, απαιτείται ένα μόριο O 2. Δεδομένου ότι, σύμφωνα με το νόμο Avogadro-Gerard, ίσος αριθμός μορίων στην ίδια θερμοκρασία και πίεση καταλαμβάνει ίσους όγκους. Επομένως, ο αναπνευστικός συντελεστής για την οξείδωση των υδατανθράκων θα είναι ίσος με 1:

Για τα λίπη θα είναι:

Η οξείδωση ενός μορίου λίπους απαιτεί 81,5 μόρια οξυγόνου και η οξείδωση 1 γραμμαρίου μορίου λίπους απαιτεί 81,5 x 22,4 λίτρα οξυγόνου, δηλαδή 1825,6 λίτρα O 2, όπου 22,4 είναι ο όγκος ενός μορίου ενός γραμμαρίου . Ένα γραμμάριο μόριο λίπους είναι ίσο με 890 g, τότε 1 λίτρο οξυγόνου οξειδώνεται 487 γρ λίπος. 1 g λίπους, μετά την πλήρη οξείδωση, απελευθερώνει 38,945 kJ (9,3 kcal)* και 0,487 δίνει 18,551 kJ. Επομένως, το θερμιδικό ισοδύναμο 1 λίτρου οξυγόνου με αναπνευστικό συντελεστή 0,7 θα είναι ίσο με 18,551 kJ. Υπό κανονικές συνθήκες, ο αναπνευστικός συντελεστής κυμαίνεται μεταξύ 1 και 0,7. Με DC 0,7, τα λίπη οξειδώνονται στο σώμα και το θερμιδικό ισοδύναμο ή η θερμιδική αξία 1 λίτρου οξυγόνου είναι 18,551 kJ και με DC 1 είναι 21,135.

Αναπνευστικός συντελεστήςονομάζεται η αναλογία μεταξύ του όγκου του διοξειδίου του άνθρακα που απελευθερώνεται και του οξυγόνου που απορροφάται. Ο αναπνευστικός συντελεστής είναι διαφορετικός κατά την οξείδωση πρωτεϊνών, λιπών και υδατανθράκων.

Ας εξετάσουμε πρώτα πώς θα είναι αναπνευστικό πηλίκοόταν το σώμα καταναλώνει υδατάνθρακες. Ας πάρουμε για παράδειγμα τη γλυκόζη. Το συνολικό αποτέλεσμα της οξείδωσης ενός μορίου γλυκόζης μπορεί να εκφραστεί με τον τύπο:

C 6 H 12 O 6 +6O2=6CO 2 +6H 2 O

Όπως φαίνεται από την εξίσωση της αντίδρασης, κατά την οξείδωση της γλυκόζης, ο αριθμός των μορίων διοξειδίου του άνθρακα που σχηματίζεται και καταναλώνεται (απορροφάται) οξυγόνο είναι ίσος. Ίσος αριθμός μορίων αερίου στην ίδια θερμοκρασία και την ίδια πίεση καταλαμβάνει τον ίδιο χώρο (νόμος Avogadro-Gerard). Κατά συνέπεια, ο αναπνευστικός συντελεστής (αναλογία CO 2 / O 2) κατά την οξείδωση της γλυκόζης είναι ίσος με μονάδα. Αυτός ο συντελεστής είναι ο ίδιος για την οξείδωση άλλων υδατανθράκων.

Αναπνευστικός συντελεστήςθα είναι κάτω από τη μονάδα κατά την οξείδωση των πρωτεϊνών. Κατά την οξείδωση του λίπους, ο αναπνευστικός συντελεστής είναι 0,7. Αυτό μπορεί να επαληθευτεί με βάση το αποτέλεσμα της οξείδωσης κάποιου λίπους. Το επεξηγούμε αυτό χρησιμοποιώντας το παράδειγμα οξείδωσης τριπαλμιτίνης:

2C 3 H 5 (C 15 H 31 COO) 3 + 145 O 2 = 102 CO 2 + 98 H 2 O.

Η αναλογία μεταξύ των όγκων διοξειδίου του άνθρακα και οξυγόνου είναι ίση σε αυτή την περίπτωση:

102 CO 2 /145 O 2 = 0,703.

Παρόμοιοι υπολογισμοί μπορούν να γίνουν για τις πρωτεΐνες. όταν οξειδώνονται στο σώμα, ο αναπνευστικός συντελεστής είναι 0,8.

Με ανάμεικτο φαγητό, ο αναπνευστικός συντελεστής ενός ατόμου είναι συνήθως 0,85-0,9.

Δεδομένου ότι ο αριθμός των θερμίδων που απελευθερώνονται όταν καταναλώνεται οξυγόνο διαφέρει ανάλογα με το εάν οι πρωτεΐνες, τα λίπη ή οι υδατάνθρακες οξειδώνονται στο σώμα, είναι σαφές ότι θα πρέπει επίσης να είναι διαφορετικός ανάλογα με την τιμή του αναπνευστικού συντελεστή, ο οποίος είναι δείκτης ποιων ουσιών οξειδώνονται στο σώμα.σώμα.

Ένας συγκεκριμένος αναπνευστικός συντελεστής αντιστοιχεί σε ένα ορισμένο θερμιδικό ισοδύναμο οξυγόνου, όπως φαίνεται από τον ακόλουθο πίνακα:

Σε ορισμένες καταστάσεις, για παράδειγμα στο τέλος της έντονης μυϊκής εργασίας, η τιμή του αναπνευστικού συντελεστή που προσδιορίζεται σε σύντομο χρονικό διάστημα δεν αντικατοπτρίζει την κατανάλωση πρωτεϊνών, λιπών και υδατανθράκων.

Αναπνευστικό πηλίκο στην εργασία

Κατά τη διάρκεια έντονης μυϊκής εργασίας, ο αναπνευστικός συντελεστής αυξάνεται και στις περισσότερες περιπτώσεις πλησιάζει την ενότητα. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η κύρια πηγή ενέργειας κατά τη διάρκεια έντονης εργασίας είναι η οξείδωση των υδατανθράκων. Στο τέλος της εργασίας, ο αναπνευστικός συντελεστής κατά τα πρώτα λεπτά, η λεγόμενη περίοδος ανάρρωσης, αυξάνεται απότομα και μπορεί να ξεπεράσει το ένα. Την επόμενη περίοδο, ο αναπνευστικός συντελεστής μειώνεται απότομα σε τιμές χαμηλότερες από τις αρχικές και μόνο 30-50 λεπτά μετά από δύο ώρες σκληρής δουλειάς μπορεί να επιστρέψει στις κανονικές τιμές. Αυτές οι αλλαγές στο αναπνευστικό πηλίκο δείχνουν ρύζι. 98.

Οι αλλαγές στο αναπνευστικό πηλίκο στο τέλος της εργασίας δεν αντικατοπτρίζουν την πραγματική σχέση μεταξύ του οξυγόνου που χρησιμοποιείται σήμερα και του διοξειδίου του άνθρακα που απελευθερώνεται. Ο αναπνευστικός συντελεστής στην αρχή της περιόδου αποκατάστασης αυξάνεται για τον ακόλουθο λόγο: το γαλακτικό οξύ συσσωρεύεται στους μύες κατά τη διάρκεια της εργασίας, για την οξείδωση του οποίου δεν υπήρχε αρκετό οξυγόνο κατά τη διάρκεια της εργασίας ( ). Αυτό το γαλακτικό οξύ εισέρχεται στο αίμα και εκτοπίζει το διοξείδιο του άνθρακα από τα διττανθρακικά, συνδέοντας βάσεις. Εξαιτίας αυτού, η ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα που απελευθερώνεται είναι μεγαλύτερη από την ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα που σχηματίζεται αυτή τη στιγμή στους ιστούς.

Απέκκριση αζώτουμπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό του μεταβολισμού των πρωτεϊνών. Η πρωτεΐνη περιέχει περίπου 16% άζωτο. Κατά τον μεταβολισμό των πρωτεϊνών, περίπου το 90% του αζώτου που υπάρχει στην πρωτεΐνη απεκκρίνεται στα ούρα με τη μορφή ουρίας, ουρικού οξέος, κρεατινίνης και άλλων λιγότερο σημαντικών ενώσεων που περιέχουν άζωτο.

Το υπόλοιπο 10% απεκκρίνεται με τα κόπραναΕπομένως, ο ρυθμός διάσπασης των πρωτεϊνών στο σώμα μπορεί να υπολογιστεί προσδιορίζοντας την περιεκτικότητα σε άζωτο στα ούρα: σε αυτή την ποσότητα προσθέστε το 10% του αζώτου που εκκρίνεται στα κόπρανα και πολλαπλασιάστε με 6,25 (δηλαδή 100/16). Με αυτόν τον τρόπο, μπορείτε να προσδιορίσετε τη συνολική ποσότητα πρωτεΐνης που διασπάται στο σώμα ανά ημέρα. Για παράδειγμα, η απέκκριση 8 g αζώτου στα ούρα την ημέρα σημαίνει ότι περίπου 55 g πρωτεΐνης έχουν υποστεί διάσπαση. Εάν η ημερήσια πρόσληψη πρωτεΐνης είναι μικρότερη από την ποσότητα της πρωτεϊνικής διάσπασης, μιλούν για αρνητικό ισοζύγιο αζώτου, που σημαίνει ημερήσια μείωση της περιεκτικότητας σε πρωτεΐνη στον οργανισμό.

Αναπνευστικός συντελεστής- η αναλογία του όγκου του CO2 που απελευθερώνεται προς τον όγκο του O2 που καταναλώνεται - μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της κατανάλωσης υδατανθράκων και λιπών. Εάν οι υδατάνθρακες μεταβολίζονται χρησιμοποιώντας οξυγόνο, τότε η οξείδωση κάθε μορίου υδατάνθρακα παράγει 1 μόριο διοξειδίου του άνθρακα και καταναλώνει 1 μόριο οξυγόνου. Στην περίπτωση αυτή, η αναλογία του όγκου του διοξειδίου του άνθρακα που απελευθερώνεται προς τον όγκο του οξυγόνου που καταναλώνεται, που ονομάζεται αναπνευστικός συντελεστής, κατά την οξείδωση των υδατανθράκων θα είναι ίση με 1,0.

Κατά την οξείδωση του λίπουςΚατά μέσο όρο, για κάθε 70 μόρια διοξειδίου του άνθρακα που παράγονται, καταναλώνονται 100 μόρια οξυγόνου. Ο αναπνευστικός συντελεστής για την οξείδωση του λίπους είναι 0,7. Όταν οξειδώνονται μόνο οι πρωτεΐνες, ο αναπνευστικός συντελεστής είναι περίπου 0,8. Το οξυγόνο που δαπανάται για την οξείδωση αυτών των ουσιών αλληλεπιδρά με άτομα υδρογόνου, τα οποία υπάρχουν σε περίσσεια στα μόρια αυτών των ουσιών, επομένως, όταν χρησιμοποιούνται ίσες ποσότητες οξυγόνου, σχηματίζεται λιγότερο διοξείδιο του άνθρακα.
Γι 'αυτό το λόγοο αναπνευστικός συντελεστής κατά την οξείδωση των πρωτεϊνών και των λιπών είναι μικρότερος από ότι κατά την οξείδωση των υδατανθράκων.

Ας δούμε πώς μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αναπνευστικό πηλίκογια τον προσδιορισμό του βαθμού χρήσης ορισμένων θρεπτικών συστατικών στον οργανισμό. Η ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα που απελευθερώνεται από τους πνεύμονες διαιρούμενη με την ποσότητα οξυγόνου που καταναλώνεται την ίδια ώρα ονομάζεται ρυθμός πνευμονικού αερισμού. Εάν αυτός ο δείκτης παρακολουθείται για περίπου μία ώρα, ο δείκτης πνευμονικού αερισμού γίνεται ίσος με τον αναπνευστικό συντελεστή. Όταν η τιμή του αναπνευστικού συντελεστή πλησιάζει το 1,0, σημαίνει ότι οι υδατάνθρακες έχουν οξειδωθεί στο σώμα, επειδή ο αναπνευστικός συντελεστής κατά την οξείδωση πρωτεϊνών και λιπών είναι σημαντικά μικρότερος από 1,0. Εάν ο αναπνευστικός συντελεστής είναι πιο κοντά στο 0,7, τότε μόνο τα λίπη οξειδώνονται στο σώμα.

Τέλος, αν όχι εξετάστε την πιθανότητα οξείδωσηςμια μικρή ποσότητα πρωτεϊνών και, στη συνέχεια, οι τιμές του αναπνευστικού συντελεστή στην περιοχή από 0,7-1,0 μπορεί να υποδηλώνουν περίπου την κυριαρχία της οξείδωσης των λιπών ή των υδατανθράκων. Για πιο ακριβή προσδιορισμό, θα πρέπει να υπολογίσετε την κατανάλωση πρωτεΐνης προσδιορίζοντας την ποσότητα του αζώτου που εκκρίνεται και στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας τους κατάλληλους μαθηματικούς τύπους, να υπολογίσετε σχεδόν με ακρίβεια την ποσότητα λίπους και υδατανθράκων που καταναλώνονται.
Ας απαριθμήσουμε τα περισσότερασημαντικά αποτελέσματα που προέκυψαν από τη μελέτη του αναπνευστικού συντελεστή.

1. Αμέσως μετά το φαγητό, οι υδατάνθρακες γίνονται το πιο σημαντικό υπόστρωμα για την οξείδωση. Ο αναπνευστικός συντελεστής κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου πλησιάζει το 1,0.
2. 8-10 ώρες μετά το γεύμα, όταν ο οργανισμός έχει σχεδόν χρησιμοποιήσει όλους τους διαθέσιμους υδατάνθρακες, ο αναπνευστικός συντελεστής πλησιάζει το 0,7, γεγονός που υποδηλώνει την επικράτηση της χρήσης λιπών.

3. Στην παρουσία σακχαρώδους διαβήτη που δεν έχει υποβληθεί σε θεραπεία, ο οργανισμός μπορεί να χρησιμοποιήσει πολύ μικρή ποσότητα υδατανθράκων υπό οποιεσδήποτε συνθήκες, επειδή η χρήση τους απαιτεί ινσουλίνη, επομένως στον σοβαρό διαβήτη ο αναπνευστικός συντελεστής παραμένει σχεδόν πάντα κοντά στο 0,7, που είναι χαρακτηριστικό για την επικράτηση της οξείδωσης του λίπους.

Ο αναπνευστικός συντελεστής είναι ο λόγος του όγκου του διοξειδίου του άνθρακα που απελευθερώνεται προς τον όγκο του οξυγόνου που απορροφάται. Ο αναπνευστικός συντελεστής είναι διαφορετικός κατά την οξείδωση πρωτεϊνών, λιπών και υδατανθράκων. Ας εξετάσουμε, για παράδειγμα, ποιο θα είναι το αναπνευστικό πηλίκο όταν το σώμα χρησιμοποιεί γλυκόζη. Το συνολικό αποτέλεσμα της οξείδωσης ενός μορίου γλυκόζης μπορεί να εκφραστεί με τον τύπο:

Κατά την οξείδωση της γλυκόζης, ο αριθμός των μορίων του διοξειδίου του άνθρακα που σχηματίζονται και ο αριθμός των μορίων οξυγόνου που δαπανήθηκαν (απορροφήθηκαν) είναι ίσοι. Ίσος αριθμός μορίων αερίου στην ίδια θερμοκρασία και την ίδια πίεση καταλαμβάνει τον ίδιο όγκο (νόμος Avogadro-Gerard). Επομένως, το αναπνευστικό πηλίκο

αναλογία) κατά την οξείδωση της γλυκόζης και άλλων υδατανθράκων ισούται με μονάδα.

Όταν τα λίπη και οι πρωτεΐνες οξειδώνονται, το αναπνευστικό πηλίκο θα είναι κάτω από τη μονάδα. Κατά την οξείδωση του λίπους, ο αναπνευστικός συντελεστής είναι 0,7. Ας το επεξηγήσουμε αυτό χρησιμοποιώντας το παράδειγμα οξείδωσης τριπαλμιτίνης:

Η αναλογία μεταξύ των όγκων διοξειδίου του άνθρακα και οξυγόνου σε αυτή την περίπτωση είναι:

Παρόμοιος υπολογισμός μπορεί να γίνει για την πρωτεΐνη. όταν οξειδώνεται στο σώμα, ο αναπνευστικός συντελεστής είναι 0,8.

Με ανάμεικτο φαγητό, ο αναπνευστικός συντελεστής ενός ατόμου είναι συνήθως 0,85-0,9. Ένας συγκεκριμένος αναπνευστικός συντελεστής αντιστοιχεί σε ένα ορισμένο θερμιδικό ισοδύναμο οξυγόνου, όπως φαίνεται από τον πίνακα. 20.

Πίνακας 20 Αναπνευστικό πηλίκο και αναλογία θερμιδικού ισοδύναμου οξυγόνου

Προσδιορισμός του ενεργειακού μεταβολισμού στον άνθρωπο σε ηρεμία με χρήση μεθόδου κλειστού συστήματος με ελλιπή ανάλυση αερίων. Η πολύ σχετική σταθερότητα του αναπνευστικού συντελεστή (0,85-0,90) σε άτομα με κανονική διατροφή σε συνθήκες ηρεμίας επιτρέπει έναν αρκετά ακριβή προσδιορισμό του ενεργειακού μεταβολισμού σε ένα άτομο σε κατάσταση ηρεμίας, υπολογίζοντας μόνο την ποσότητα οξυγόνου που καταναλώνεται και λαμβάνοντας το θερμιδικό του ισοδύναμο σε μέσος αναπνευστικός συντελεστής.

Η ποσότητα οξυγόνου που καταναλώνεται από το σώμα μελετάται με τη χρήση διαφόρων τύπων σπιρογράφων.

1. Ποια διαδικασία εξασφαλίζει την απελευθέρωση ενέργειας στο σώμα; Ποια είναι η ουσία του;

Αφομοίωση (καταβολισμός), δηλαδή η διάσπαση των κυτταρικών δομών και ενώσεων του σώματος με την απελευθέρωση ενέργειας και προϊόντων αποσύνθεσης.

2. Ποια θρεπτικά συστατικά παρέχουν ενέργεια στο σώμα;

Υδατάνθρακες, λίπη και πρωτεΐνες.

3. Ονομάστε τις κύριες μεθόδους για τον προσδιορισμό της ποσότητας ενέργειας σε ένα δείγμα προϊόντος.

Φυσική θερμιδομετρία; φυσικοχημικές μέθοδοι για τον προσδιορισμό της ποσότητας των θρεπτικών ουσιών σε ένα δείγμα με μετέπειτα υπολογισμό της ενέργειας που περιέχεται σε αυτό· σύμφωνα με τους πίνακες.

4. Περιγράψτε την ουσία της μεθόδου της φυσικής θερμιδομετρίας.

Ένα δείγμα του προϊόντος καίγεται στο θερμιδόμετρο και στη συνέχεια υπολογίζεται η εκλυόμενη ενέργεια με βάση τον βαθμό θέρμανσης του νερού και του θερμιδόμετρου υλικού.

5. Γράψτε έναν τύπο για τον υπολογισμό της ποσότητας θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την καύση ενός προϊόντος σε ένα θερμιδόμετρο. Αποκρυπτογραφήστε τα σύμβολά του.

Q = MvSv (t 2 - t 1) + MkSk (t 2 - t 1) - Qо,

όπου Q είναι η ποσότητα θερμότητας, M είναι η μάζα (w - νερό, k - θερμιδόμετρο), (t 2 - t 1) είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ νερού και θερμιδόμετρου μετά και πριν από την καύση του δείγματος, C είναι η ειδική θερμότητα χωρητικότητα, Qo είναι η ποσότητα θερμότητας που παράγεται από το οξειδωτικό.

6. Ποιοι είναι οι φυσικοί και φυσιολογικοί θερμιδικοί συντελεστές μιας θρεπτικής ουσίας;

Η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την καύση 1 g μιας ουσίας σε ένα θερμιδόμετρο και στο σώμα, αντίστοιχα.

7. Πόση θερμότητα απελευθερώνεται όταν καίγεται 1 g πρωτεϊνών, λιπών και υδατανθράκων σε ένα θερμιδόμετρο;

1g πρωτεΐνης – 5,85 kcal (24,6 kJ), 1 g λίπους – 9,3 kcal (38,9 kJ), 1 g υδατάνθρακες – 4,1 kcal (17,2 kJ).

8. Διατυπώστε τον θερμοδυναμικό νόμο του Hess, βάσει του οποίου υπολογίζεται η ενέργεια που εισέρχεται στο σώμα με βάση την ποσότητα των πρωτεϊνών, των λιπών και των υδατανθράκων που έχουν υποστεί πέψη.

Το θερμοδυναμικό αποτέλεσμα εξαρτάται μόνο από τη θερμική περιεκτικότητα των αρχικών και τελικών προϊόντων αντίδρασης και δεν εξαρτάται από τους ενδιάμεσους μετασχηματισμούς αυτών των ουσιών.

9. Πόση θερμότητα απελευθερώνεται κατά την οξείδωση 1 g πρωτεϊνών, 1 g λιπών και 1 g υδατανθράκων στον οργανισμό;

1 g πρωτεϊνών – 4,1 kcal (17,2 kJ), 1 g λιπών – 9,3 kcal (38,9 kJ), 1 g υδατανθράκων – 4,1 kcal (17,2 kJ).

10. Εξηγήστε το λόγο της διαφοράς μεταξύ των φυσικών και φυσιολογικών θερμιδικών συντελεστών για τις πρωτεΐνες. Σε ποια περίπτωση είναι μεγαλύτερο;

Στο θερμιδόμετρο (φυσικός συντελεστής), η πρωτεΐνη αποσυντίθεται στα τελικά προϊόντα - CO 2, H 2 O και NH 3 με την απελευθέρωση όλης της ενέργειας που περιέχεται σε αυτά. Στον οργανισμό (φυσιολογικός συντελεστής), οι πρωτεΐνες διασπώνται σε CO 2, H 2 O, ουρία και άλλες ουσίες του μεταβολισμού των πρωτεϊνών, οι οποίες περιέχουν ενέργεια και απεκκρίνονται με τα ούρα.

Προσδιορίζεται η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες, λίπη και υδατάνθρακες στα τρόφιμα, η ποσότητα τους πολλαπλασιάζεται με τους αντίστοιχους φυσιολογικούς θερμιδικούς συντελεστές, αθροίζεται και αφαιρείται 10% από το άθροισμα, το οποίο δεν απορροφάται στο πεπτικό σύστημα (απώλειες στα κόπρανα).

12. Υπολογίστε (σε kcal και kJ) την ενεργειακή πρόσληψη όταν 10 g πρωτεϊνών, λιπών και υδατανθράκων εισέρχονται στον οργανισμό με την τροφή.

Q = 4,110 + 9,310 + 4,110 = 175 kcal. (175 kcal - 17,5 kcal) x 4,2 kJ, όπου 17,5 kcal είναι η ενέργεια των άπεπτων θρεπτικών συστατικών (απώλειες στα κόπρανα - περίπου 10%). Σύνολο: 157,5 kcal (661,5 kJ).

Θερμιδομετρία: άμεση (μέθοδος Atwater-Benedict); έμμεσες, ή έμμεσες (μέθοδοι των Krogh, Shaternikov, Douglas - Holden).

14. Σε τι βασίζεται η αρχή της άμεσης θερμιδομετρίας;

Στην άμεση μέτρηση της ποσότητας θερμότητας που παράγεται από το σώμα.

15. Περιγράψτε συνοπτικά τη σχεδίαση και την αρχή λειτουργίας της κάμερας Atwater-Benedict.

Ο θάλαμος στον οποίο τοποθετείται το εξεταζόμενο είναι θερμικά απομονωμένος από το περιβάλλον· τα τοιχώματά του δεν απορροφούν θερμότητα· στο εσωτερικό τους είναι καλοριφέρ μέσα από τα οποία ρέει το νερό. Με βάση τον βαθμό θέρμανσης μιας συγκεκριμένης μάζας νερού, υπολογίζεται η ποσότητα θερμότητας που καταναλώνει το σώμα.

16. Σε τι βασίζεται η αρχή της έμμεσης (έμμεσης) θερμιδομετρίας;

Υπολογίζοντας την ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται σύμφωνα με τα δεδομένα ανταλλαγής αερίων (απορροφημένο O 2 και εκλυόμενο CO 2 ανά ημέρα).

17. Γιατί μπορεί να υπολογιστεί η ποσότητα ενέργειας που εκλύεται από το σώμα με βάση τις συναλλαγματικές ισοτιμίες αερίων;

Επειδή η ποσότητα του O 2 που καταναλώνεται από το σώμα και του CO 2 που απελευθερώνεται αντιστοιχεί ακριβώς στην ποσότητα των οξειδωμένων πρωτεϊνών, λιπών και υδατανθράκων, άρα και στην ενέργεια που καταναλώνει ο οργανισμός.

18. Ποιοι συντελεστές χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της κατανάλωσης ενέργειας με έμμεση θερμιδομετρία;

Αναπνευστικός συντελεστής και θερμιδικό ισοδύναμο οξυγόνου.

19. Τι ονομάζεται αναπνευστικός συντελεστής;

Η αναλογία του όγκου του διοξειδίου του άνθρακα που απελευθερώνεται από το σώμα προς τον όγκο του οξυγόνου που καταναλώνεται την ίδια στιγμή.

20. Υπολογίστε τον αναπνευστικό συντελεστή (RC) εάν είναι γνωστό ότι ο εισπνεόμενος αέρας περιέχει 17% οξυγόνο και 4% διοξείδιο του άνθρακα.

Δεδομένου ότι ο ατμοσφαιρικός αέρας περιέχει 21% O 2, το ποσοστό του απορροφούμενου οξυγόνου είναι 21% - 17%, δηλαδή 4%. Το CO 2 στον εκπνεόμενο αέρα είναι επίσης 4%. Από εδώ

21. Από τι εξαρτάται ο αναπνευστικός συντελεστής;

22. Ποιος είναι ο αναπνευστικός συντελεστής κατά την οξείδωση στον οργανισμό στα τελικά προϊόντα πρωτεϊνών, λιπών και υδατανθράκων;

Κατά την οξείδωση πρωτεϊνών – 0,8, λιπών – 0,7, υδατανθράκων – 1,0.

23. Γιατί το αναπνευστικό πηλίκο είναι χαμηλότερο για τα λίπη και τις πρωτεΐνες από ότι για τους υδατάνθρακες;

Περισσότερο O 2 καταναλώνεται για την οξείδωση των πρωτεϊνών και των λιπών, καθώς περιέχουν λιγότερο ενδομοριακό οξυγόνο από τους υδατάνθρακες.

24. Τι αξία έχει το αναπνευστικό πηλίκο ενός ατόμου στην αρχή της έντονης σωματικής εργασίας; Γιατί;

Στο ένα, γιατί η πηγή ενέργειας σε αυτή την περίπτωση είναι κυρίως οι υδατάνθρακες.

25. Γιατί ο αναπνευστικός συντελεστής ενός ατόμου είναι μεγαλύτερος από ένα στα πρώτα λεπτά μετά από έντονη και παρατεταμένη σωματική εργασία;

Επειδή απελευθερώνεται περισσότερο CO 2 από το O 2 που καταναλώνεται, καθώς το γαλακτικό οξύ που συσσωρεύεται στους μύες εισέρχεται στο αίμα και εκτοπίζει το CO 2 από τα διττανθρακικά άλατα.

26. Τι ονομάζεται θερμιδικό ισοδύναμο του οξυγόνου;

Η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται από το σώμα όταν καταναλώνει 1 λίτρο O 2.

27. Από τι εξαρτάται το θερμιδικό ισοδύναμο του οξυγόνου;

Από την αναλογία πρωτεϊνών, λιπών και υδατανθράκων που οξειδώνονται στον οργανισμό.

28. Ποιο είναι το θερμιδικό ισοδύναμο του οξυγόνου κατά την οξείδωση στον οργανισμό (στη διαδικασία της αφομοίωσης) πρωτεϊνών, λιπών και υδατανθράκων;

Για πρωτεΐνες - 4,48 kcal (18,8 kJ), για λίπη - 4,69 kcal (19,6 kJ), για υδατάνθρακες - 5,05 kcal (21,1 kJ).

29. Περιγράψτε συνοπτικά τη διαδικασία προσδιορισμού της κατανάλωσης ενέργειας με τη μέθοδο Douglas-Holden (πλήρης ανάλυση αερίων).

Μέσα σε λίγα λεπτά, το άτομο εισπνέει ατμοσφαιρικό αέρα και ο εκπνεόμενος αέρας συλλέγεται σε ειδικό σάκο, μετράται η ποσότητα του και πραγματοποιείται ανάλυση αερίου για τον προσδιορισμό του όγκου του οξυγόνου που καταναλώνεται και του CO 2 που απελευθερώνεται. Υπολογίζεται ο αναπνευστικός συντελεστής, με τη βοήθεια του οποίου βρίσκεται το αντίστοιχο θερμιδικό ισοδύναμο του O 2 από τον πίνακα, το οποίο στη συνέχεια πολλαπλασιάζεται με τον όγκο του O 2 που καταναλώνεται σε μια δεδομένη χρονική περίοδο.

30. Περιγράψτε συνοπτικά τη μέθοδο του M. N. Shaternikov για τον προσδιορισμό της ενεργειακής δαπάνης σε ζώα σε ένα πείραμα.

Το ζώο τοποθετείται σε θάλαμο στον οποίο παρέχεται οξυγόνο καθώς καταναλώνεται. Το CO 2 που απελευθερώνεται κατά την αναπνοή απορροφάται από τα αλκάλια. Η ενέργεια που απελευθερώνεται υπολογίζεται με βάση την ποσότητα του O2 που καταναλώνεται και το μέσο θερμιδικό ισοδύναμο του O2: 4,9 kcal (20,6 kJ).

31. Υπολογίστε την κατανάλωση ενέργειας σε 1 λεπτό εάν είναι γνωστό ότι το άτομο κατανάλωσε 300 ml O 2. Ο αναπνευστικός συντελεστής είναι 1,0.

DK = 1,0, αντιστοιχεί στο θερμιδικό ισοδύναμο οξυγόνου ίσο με 5,05 kcal (21,12 kJ). Επομένως, κατανάλωση ενέργειας ανά λεπτό = 5,05 kcal x 0,3 = 1,5 kcal (6,3 kJ).

32. Περιγράψτε συνοπτικά τη διαδικασία προσδιορισμού της κατανάλωσης ενέργειας με τη μέθοδο Krogh στον άνθρωπο (ελλιπής ανάλυση αερίων).

Το άτομο εισπνέει οξυγόνο από τον σάκο του μεταβολόμετρου, ο εκπνεόμενος αέρας επιστρέφει στον ίδιο σάκο, έχοντας προηγουμένως περάσει από έναν απορροφητή CO 2. Με βάση τις μετρήσεις του μεταβολόμετρου, η κατανάλωση Ο2 προσδιορίζεται και πολλαπλασιάζεται με το θερμιδικό ισοδύναμο του οξυγόνου 4,86 ​​kcal (20,36 kJ).

33. Να αναφέρετε τις κύριες διαφορές στον υπολογισμό της κατανάλωσης ενέργειας χρησιμοποιώντας τις μεθόδους Douglas-Holden και Krogh.

Η μέθοδος Douglas–Holden περιλαμβάνει τον υπολογισμό της κατανάλωσης ενέργειας με βάση δεδομένα από μια πλήρη ανάλυση αερίων. Μέθοδος Krogh - μόνο από τον όγκο του οξυγόνου που καταναλώνεται χρησιμοποιώντας το θερμιδικό ισοδύναμο οξυγόνου που είναι χαρακτηριστικό των βασικών μεταβολικών συνθηκών.

34. Τι ονομάζεται βασικός μεταβολισμός;

Ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας που εξασφαλίζει ομοιόσταση υπό τυπικές συνθήκες: όταν είσαι ξύπνιος, με μέγιστη μυϊκή και συναισθηματική ανάπαυση, με άδειο στομάχι (12 - 16 ώρες χωρίς φαγητό), σε άνετη θερμοκρασία (18 - 20 C).

35. Γιατί προσδιορίζεται ο βασικός μεταβολισμός υπό τυπικές συνθήκες: μέγιστη μυϊκή και συναισθηματική ανάπαυση, με άδειο στομάχι, σε άνετη θερμοκρασία;

Επειδή η σωματική δραστηριότητα, το συναισθηματικό στρες, η πρόσληψη τροφής και οι αλλαγές στη θερμοκρασία περιβάλλοντος αυξάνουν την ένταση των μεταβολικών διεργασιών στο σώμα (κατανάλωση ενέργειας).

36. Ποιες διαδικασίες καταναλώνουν βασική μεταβολική ενέργεια στο σώμα;

Για τη διασφάλιση των ζωτικών λειτουργιών όλων των οργάνων και των ιστών του σώματος, την κυτταρική σύνθεση και τη διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος.

37. Ποιοι παράγοντες καθορίζουν την αξία του σωστού (μέσου) βασικού μεταβολικού ρυθμού ενός υγιούς ατόμου;

Φύλο, ηλικία, ύψος και μάζα σώματος (βάρος).

38. Ποιοι παράγοντες, εκτός από το φύλο, το βάρος, το ύψος και την ηλικία, καθορίζουν την αξία του πραγματικού (πραγματικού) βασικού μεταβολικού ρυθμού ενός υγιούς ατόμου;

Συνθήκες διαβίωσης στις οποίες είναι προσαρμοσμένο το σώμα: η μόνιμη διαμονή σε μια ψυχρή κλιματική ζώνη αυξάνει τον βασικό μεταβολισμό. μακροχρόνια χορτοφαγική διατροφή – μειώνει.

39. Καταγράψτε τους τρόπους για να προσδιορίσετε την ποσότητα του σωστού βασικού μεταβολισμού σε ένα άτομο. Ποια μέθοδος χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της αξίας του πραγματικού βασικού μεταβολικού ρυθμού ενός ατόμου στην πρακτική ιατρική;

Σύμφωνα με πίνακες, σύμφωνα με τύπους, σύμφωνα με νομογράμματα. Μέθοδος Krogh (ημιτελής ανάλυση αερίων).

40. Ποια είναι η αξία του βασικού μεταβολισμού σε άνδρες και γυναίκες ανά ημέρα, καθώς και ανά 1 κιλό σωματικού βάρους την ημέρα;

Για τους άνδρες, 1500 – 1700 kcal (6300 – 7140 kJ) ή 21 – 24 kcal (88 – 101 kJ)/kg/ημέρα. Οι γυναίκες έχουν περίπου 10% λιγότερη από αυτή την τιμή.

41. Ο βασικός μεταβολικός ρυθμός υπολογίζεται ανά 1 m 2 επιφάνειας σώματος και ανά 1 kg σωματικού βάρους ο ίδιος στα θερμόαιμα ζώα και στον άνθρωπο;

Όταν υπολογίζονται ανά 1 m 2 επιφάνειας σώματος σε θερμόαιμα ζώα διαφορετικών ειδών και ανθρώπων, οι δείκτες είναι περίπου ίσοι, όταν υπολογίζονται ανά 1 kg μάζας είναι πολύ διαφορετικοί.

42. Τι ονομάζεται ανταλλαγή εργασίας;

Ο συνδυασμός βασικού μεταβολισμού και πρόσθετης ενεργειακής δαπάνης που εξασφαλίζει τη λειτουργία του οργανισμού σε διάφορες συνθήκες.

43. Να αναφέρετε τους παράγοντες που αυξάνουν την κατανάλωση ενέργειας από τον οργανισμό. Τι ονομάζεται η συγκεκριμένη δυναμική επίδραση της τροφής;

Σωματικό και ψυχικό στρες, συναισθηματικό στρες, αλλαγές θερμοκρασίας και άλλες περιβαλλοντικές συνθήκες, συγκεκριμένες δυναμικές επιδράσεις των τροφίμων (αυξημένη κατανάλωση ενέργειας μετά το φαγητό).

44. Κατά πόσο αυξάνεται η κατανάλωση ενέργειας του σώματος μετά την κατανάλωση πρωτεϊνών και μικτών τροφών, λιπών και υδατανθράκων;

Μετά την κατανάλωση πρωτεϊνικών τροφών - κατά 20 - 30%, μικτά τρόφιμα - κατά 10 - 12%.

45. Πώς επηρεάζει η θερμοκρασία του περιβάλλοντος την ενεργειακή δαπάνη του σώματος;

Οι αλλαγές θερμοκρασίας στην περιοχή από 15 – 30 C δεν επηρεάζουν σημαντικά την κατανάλωση ενέργειας του σώματος. Σε θερμοκρασίες κάτω από 15 C και πάνω από 30 C, η κατανάλωση ενέργειας αυξάνεται.

46. ​​Πώς αλλάζει ο μεταβολισμός σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος κάτω από 15; Τι σημασία έχει?

Αυξάνεται. Αυτό εμποδίζει το σώμα να κρυώσει.

47. Τι ονομάζεται η αποτελεσματικότητα του σώματος κατά τη μυϊκή εργασία;

Εκφρασμένος ως ποσοστό, ο λόγος της ενέργειας που ισοδυναμεί με χρήσιμο μηχανικό έργο προς τη συνολική ενέργεια που δαπανάται για την εκτέλεση αυτής της εργασίας.

48. Δώστε έναν τύπο για τον υπολογισμό του συντελεστή απόδοσης (αποτελεσματικότητα) σε ένα άτομο κατά τη διάρκεια της μυϊκής εργασίας, υποδείξτε τη μέση τιμή του, αποκρυπτογραφήστε τα στοιχεία του τύπου.

όπου A είναι ενέργεια που ισοδυναμεί με χρήσιμο έργο, C είναι η συνολική κατανάλωση ενέργειας, e είναι η κατανάλωση ενέργειας για την ίδια χρονική περίοδο σε κατάσταση ηρεμίας. Η απόδοση είναι 20%.

Ποικιλόθερμα ζώα (ψυχρόαιμα) - με ασταθή θερμοκρασία σώματος, ανάλογα με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. ομοιοθερμικά (θερμόαιμα) - ζώα με σταθερή θερμοκρασία σώματος που δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος.

50. Ποια είναι η σημασία της σταθερότητας της θερμοκρασίας του σώματος για το σώμα; Σε ποια όργανα συμβαίνει πιο εντατικά η διαδικασία σχηματισμού θερμότητας;

Παρέχει υψηλό επίπεδο ζωτικής δραστηριότητας σχετικά ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Σε μύες, πνεύμονες, συκώτι, νεφρά.

51. Να αναφέρετε τα είδη της θερμορύθμισης. Διατυπώστε την ουσία καθενός από αυτά.

Χημική θερμορύθμιση - ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματος με αλλαγή της έντασης παραγωγής θερμότητας. φυσική θερμορύθμιση - αλλάζοντας την ένταση της μεταφοράς θερμότητας.

52. Ποιες διαδικασίες παρέχουν μεταφορά θερμότητας;

Θερμική ακτινοβολία (ακτινοβολία), εξάτμιση θερμότητας, αγωγιμότητα θερμότητας, συναγωγή.

53. Πώς αλλάζει ο αυλός των αιμοφόρων αγγείων του δέρματος όταν μειώνεται και αυξάνεται η θερμοκρασία περιβάλλοντος; Ποια είναι η βιολογική σημασία αυτού του φαινομένου;

Όταν η θερμοκρασία πέφτει, τα αιμοφόρα αγγεία στο δέρμα στενεύουν. Καθώς η θερμοκρασία περιβάλλοντος αυξάνεται, τα αιμοφόρα αγγεία στο δέρμα διαστέλλονται. Το γεγονός είναι ότι η αλλαγή του πλάτους του αυλού των αιμοφόρων αγγείων, ρυθμίζοντας τη μεταφορά θερμότητας, βοηθά στη διατήρηση μιας σταθερής θερμοκρασίας του σώματος.

54. Πώς και γιατί αλλάζει η παραγωγή θερμότητας και η μεταφορά θερμότητας με ισχυρή διέγερση του συμπαθοεπινεφριδικού συστήματος;

Η παραγωγή θερμότητας θα αυξηθεί λόγω της διέγερσης των οξειδωτικών διεργασιών και η μεταφορά θερμότητας θα μειωθεί ως αποτέλεσμα της στένωσης των αγγείων του δέρματος.

55. Να αναφέρετε τις περιοχές εντοπισμού των θερμοϋποδοχέων.

Δέρμα, δερματικά και υποδόρια αγγεία, εσωτερικά όργανα, κεντρικό νευρικό σύστημα.

56. Σε ποια μέρη και δομές του κεντρικού νευρικού συστήματος βρίσκονται οι θερμοϋποδοχείς;

Στον υποθάλαμο, δικτυωτός σχηματισμός του μεσεγκεφάλου, στον νωτιαίο μυελό.

57. Σε ποια σημεία του κεντρικού νευρικού συστήματος βρίσκονται τα κέντρα θερμορύθμισης; Ποια δομή του κεντρικού νευρικού συστήματος είναι το υψηλότερο κέντρο θερμορύθμισης;

Στον υποθάλαμο και τον νωτιαίο μυελό. Υποθάλαμος.

58. Ποιες αλλαγές θα συμβούν στον οργανισμό με μακροχρόνια απουσία λιπών και υδατανθράκων στη διατροφή, αλλά με βέλτιστη πρόσληψη πρωτεΐνης από τα τρόφιμα (80 - 100 g την ημέρα); Γιατί;

Θα υπάρξει υπερβολική κατανάλωση αζώτου από τον οργανισμό σε σχέση με την πρόσληψη και απώλεια βάρους, αφού το ενεργειακό κόστος θα καλύπτεται κυρίως από πρωτεΐνες και αποθέματα λίπους που δεν αναπληρώνονται.

59. Σε ποια ποσότητα και σε ποια αναλογία πρέπει να περιέχονται πρωτεΐνες, λίπη και υδατάνθρακες στη διατροφή ενός ενήλικα (μέση έκδοση);

Πρωτεΐνες – 90 g, λίπη – 110 g, υδατάνθρακες – 410 g. Αναλογία 1: 1, 2: 4, 6.

60. Πώς αλλάζει η κατάσταση του σώματος με την υπερβολική πρόσληψη λίπους;

Η παχυσαρκία και η αθηροσκλήρωση αναπτύσσονται (πρόωρα). Η παχυσαρκία αποτελεί παράγοντα κινδύνου για την ανάπτυξη καρδιαγγειακών παθήσεων και των επιπλοκών τους (έμφραγμα του μυοκαρδίου, εγκεφαλικό κ.λπ.), και μειωμένο προσδόκιμο ζωής.

1. Ποια είναι η αναλογία των βασικών μεταβολικών ρυθμών στα παιδιά των πρώτων 3–4 ετών της ζωής, κατά την εφηβεία, στην ηλικία των 18–20 ετών και στους ενήλικες (kcal/kg/ημέρα);

Μέχρι την ηλικία των 3-4 ετών, τα παιδιά έχουν περίπου 2 φορές περισσότερα, κατά την εφηβεία - 1,5 φορές περισσότερα από τους ενήλικες. Σε ηλικία 18-20 ετών αντιστοιχεί στον κανόνα των ενηλίκων.

2. Σχεδιάστε ένα γράφημα των αλλαγών στο βασικό μεταβολικό ρυθμό στα αγόρια με την ηλικία (στα κορίτσια, ο βασικός μεταβολικός ρυθμός είναι 5% χαμηλότερος).

3. Τι εξηγεί την υψηλή ένταση των οξειδωτικών διεργασιών σε ένα παιδί;

Υψηλότερο επίπεδο μεταβολισμού νεαρών ιστών, σχετικά μεγάλη επιφάνεια του σώματος και, φυσικά, μεγαλύτερη ενεργειακή δαπάνη για διατήρηση σταθερής θερμοκρασίας σώματος, αυξημένη έκκριση θυρεοειδικών ορμονών και νορεπινεφρίνης.

4. Πώς αλλάζει το ενεργειακό κόστος για την ανάπτυξη ανάλογα με την ηλικία του παιδιού: έως 3 μήνες ζωής, πριν από την έναρξη της εφηβείας, κατά την εφηβεία;

Αυξάνονται τους πρώτους 3 μήνες μετά τη γέννηση, στη συνέχεια μειώνονται σταδιακά και αυξάνονται ξανά κατά την εφηβεία.

5. Σε τι συνίσταται η συνολική ενεργειακή δαπάνη ενός παιδιού 1 έτους και πώς κατανέμεται ως ποσοστό σε σύγκριση με έναν ενήλικα;

Σε ένα παιδί: το 70% πέφτει στον βασικό μεταβολισμό, το 20% στην κίνηση και τη διατήρηση του μυϊκού τόνου, το 10% στη συγκεκριμένη δυναμική επίδραση της τροφής. Σε ενήλικα: 50 – 40 – 10%, αντίστοιχα.

6. Οι ενήλικες ή τα παιδιά ηλικίας 3–5 ετών ξοδεύουν περισσότερη ενέργεια όταν εκτελούν μυϊκή εργασία για να επιτύχουν το ίδιο ευεργετικό αποτέλεσμα, πόσες φορές και γιατί;

Παιδιά, 3 με 5 φορές, αφού έχουν λιγότερο τέλειο συντονισμό, που οδηγεί σε υπερβολικές κινήσεις, με αποτέλεσμα σημαντικά λιγότερο χρήσιμη εργασία για τα παιδιά.

7. Πώς αλλάζει η ενεργειακή δαπάνη όταν ένα παιδί κλαίει, σε ποιο ποσοστό και ως αποτέλεσμα;

Αυξάνεται κατά 100–200% λόγω της αυξημένης παραγωγής θερμότητας ως αποτέλεσμα της συναισθηματικής διέγερσης και της αυξημένης μυϊκής δραστηριότητας.

8. Ποιο μέρος (σε ποσοστό) της ενεργειακής δαπάνης ενός βρέφους παρέχεται από πρωτεΐνες, λίπη και υδατάνθρακες; (συγκρίνετε με τον κανόνα των ενηλίκων).

Λόγω πρωτεϊνών - 10%, λόγω λιπών - 50%, λόγω υδατανθράκων - 40%. Σε ενήλικες – 20 – 30 – 50%, αντίστοιχα.

9. Γιατί τα παιδιά, ειδικά στη βρεφική ηλικία, υπερθερμαίνονται γρήγορα όταν αυξάνεται η θερμοκρασία του περιβάλλοντος; Τα παιδιά ανέχονται πιο εύκολα τις αυξήσεις ή τις μειώσεις της θερμοκρασίας περιβάλλοντος;

Επειδή τα παιδιά έχουν αυξημένη παραγωγή θερμότητας, ανεπαρκή εφίδρωση και, επομένως, εξάτμιση θερμότητας, ένα ανώριμο κέντρο θερμορύθμισης. Υποβιβασμός.

10. Ονομάστε την άμεση αιτία και εξηγήστε τον μηχανισμό της ταχείας ψύξης των παιδιών (ιδιαίτερα των βρεφών) όταν πέφτει η θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Αυξημένη μεταφορά θερμότητας στα παιδιά λόγω σχετικά μεγάλης επιφάνειας σώματος, άφθονη παροχή αίματος στο δέρμα, ανεπαρκής θερμομόνωση (λεπτό δέρμα, έλλειψη υποδόριου λίπους) και ανωριμότητα του κέντρου θερμορύθμισης. ανεπαρκής αγγειοσύσπαση.

11. Σε ποια ηλικία ένα παιδί αρχίζει να βιώνει καθημερινές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, σε τι διαφέρουν από αυτές των ενηλίκων και σε ποια ηλικία φθάνουν τα πρότυπα των ενηλίκων;

Στο τέλος του 1 μήνα ζωής. είναι ασήμαντες και φτάνουν τον κανόνα των ενηλίκων κατά πέντε χρόνια.

12. Ποια είναι η «ζώνη άνεσης» της θερμοκρασίας ενός παιδιού, σε ποια θερμοκρασία βρίσκεται, ποιος είναι αυτός ο δείκτης για τους ενήλικες;

Η εξωτερική θερμοκρασία στην οποία οι μεμονωμένες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του δέρματος ενός παιδιού είναι λιγότερο έντονες κυμαίνεται από 21 – 22 o C, σε έναν ενήλικα – 18 – 20 o C.

13. Ποιοι μηχανισμοί θερμορύθμισης είναι πιο έτοιμοι να λειτουργήσουν τη στιγμή της γέννησης; Κάτω από ποιες συνθήκες μπορούν να ενεργοποιηθούν οι μηχανισμοί της θερμογένεσης του τρόμου στα νεογνά;

Αυξημένη παραγωγή θερμότητας, κυρίως μη ανατριχιαστικής προέλευσης (υψηλός μεταβολισμός), εφίδρωση. Σε συνθήκες ακραίας έκθεσης στο κρύο.

14. Σε ποια αναλογία πρέπει να περιέχονται πρωτεΐνες, λίπη και υδατάνθρακες στη διατροφή παιδιών τριών και έξι μηνών, 1 έτους, άνω του ενός έτους και ενηλίκων;

Έως 3 μήνες – 1: 3: 6; σε 6 μήνες – 1: 2: 4. Σε ηλικία 1 έτους και άνω – 1: 1, 2: 4, 6, δηλαδή το ίδιο με τους ενήλικες.

15. Να αναφέρετε τα χαρακτηριστικά του μεταβολισμού των μεταλλικών αλάτων στα παιδιά. Με τι συνδέεται αυτό;

Υπάρχει κατακράτηση αλάτων στον οργανισμό, ιδιαίτερα αυξημένη ανάγκη για ασβέστιο, φώσφορο και σίδηρο, που σχετίζεται με την ανάπτυξη του οργανισμού.

11 Ανταλλαγή ενέργειας

Απαραίτητη προϋπόθεση για τη διατήρηση της ζωής είναι οι οργανισμοί να λαμβάνουν ενέργεια από το εξωτερικό περιβάλλον, και παρόλο που η κύρια πηγή ενέργειας για όλα τα έμβια όντα είναι ο Ήλιος, μόνο τα φυτά είναι ικανά να χρησιμοποιούν απευθείας την ακτινοβολία του. Μέσω της φωτοσύνθεσης, μετατρέπουν την ενέργεια του ηλιακού φωτός σε ενέργεια χημικών δεσμών. Τα ζώα και οι άνθρωποι παίρνουν την ενέργεια που χρειάζονται τρώγοντας φυτικές τροφές. (Για τα σαρκοφάγα και εν μέρει για τα παμφάγα, άλλα ζώα - φυτοφάγα - χρησιμεύουν ως πηγή ενέργειας.)

Τα ζώα μπορούν επίσης να λάβουν απευθείας ενέργεια από τις ακτίνες του ήλιου· για παράδειγμα, τα ποικιλοθερμικά ζώα διατηρούν τη θερμοκρασία του σώματός τους με αυτόν τον τρόπο. Ωστόσο, η θερμότητα (που λαμβάνεται από το εξωτερικό περιβάλλον και παράγεται στο ίδιο το σώμα) δεν μπορεί να μετατραπεί σε κανένα άλλο είδος ενέργειας. Οι ζωντανοί οργανισμοί, σε αντίθεση με τις τεχνικές συσκευές, είναι θεμελιωδώς ανίκανοι για αυτό. Μια μηχανή που χρησιμοποιεί την ενέργεια των χημικών δεσμών (για παράδειγμα, μια μηχανή εσωτερικής καύσης) τη μετατρέπει πρώτα σε θερμότητα και μόνο στη συνέχεια σε εργασία: τη χημική ενέργεια του καυσίμου → ζεστός → εργασία (διαστολή αερίου στον κύλινδρο και κίνηση του εμβόλου). Στους ζωντανούς οργανισμούς, μόνο αυτό το σχήμα είναι δυνατό: η χημική ενέργεια → Δουλειά.

Έτσι, η ενέργεια των χημικών δεσμών στα μόρια των ουσιών των τροφίμων είναι πρακτικά η μόνη πηγή ενέργειας για έναν ζωικό οργανισμό και η θερμική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο από αυτόν για να διατηρήσει τη θερμοκρασία του σώματός του. Επιπλέον, η θερμότητα, λόγω της ταχείας διάχυσης στο περιβάλλον, δεν μπορεί να αποθηκευτεί στο σώμα για μεγάλο χρονικό διάστημα. Εάν εμφανιστεί υπερβολική θερμότητα στο σώμα, τότε για τα ομοιοθερμικά ζώα αυτό γίνεται σοβαρό πρόβλημα και μερικές φορές απειλεί ακόμη και τη ζωή τους (βλ. Ενότητα 11.3).

11.1. Πηγές ενέργειας και τρόποι μετασχηματισμού της στο σώμα

Ένας ζωντανός οργανισμός είναι ένα ανοιχτό ενεργειακό σύστημα: λαμβάνει ενέργεια από το περιβάλλον (σχεδόν αποκλειστικά με τη μορφή χημικών δεσμών), τη μετατρέπει σε θερμότητα ή εργασία και με αυτή τη μορφή την επιστρέφει στο περιβάλλον.

Τα συστατικά των θρεπτικών συστατικών που εισέρχονται στο αίμα από τη γαστρεντερική οδό (για παράδειγμα, γλυκόζη, λιπαρά οξέα ή αμινοξέα) δεν είναι από μόνα τους ικανά να μεταφέρουν απευθείας την ενέργεια των χημικών τους δεσμών στους καταναλωτές τους, για παράδειγμα, η αντλία καλίου-νάτριου ή οι μύες ακτίνη και μυοσίνη. Υπάρχει ένας παγκόσμιος ενδιάμεσος μεταξύ των «φορέων ενέργειας» των τροφίμων και των «καταναλωτών» ενέργειας - τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP).Αυτός είναι ο ένας άμεση πηγήενέργεια για οποιεσδήποτε διεργασίες στα έμβια όντα

σώμα. Το μόριο ATP είναι ένας συνδυασμός αδενίνης, ριβόζης και τριών φωσφορικών ομάδων (Εικ. 11.1).

Οι δεσμοί μεταξύ των όξινων υπολειμμάτων (φωσφορικά) περιέχουν σημαντική ποσότητα ενέργειας. Διασπώντας το τελικό φωσφορικό υπό τη δράση του ενζύμου ATPase, το ATP μετατρέπεται σε διφωσφορική αδενοσίνη (ADP). Αυτό απελευθερώνει 7,3 kcal/mol ενέργειας. Η ενέργεια των χημικών δεσμών στα μόρια των τροφίμων χρησιμοποιείται για την επανασύνθεση του ATP από το ADP. Ας εξετάσουμε αυτή τη διαδικασία χρησιμοποιώντας τη γλυκόζη ως παράδειγμα (Εικ. 11.2).

Το πρώτο στάδιο της χρήσης γλυκόζης είναι γλυκόλυσηΚατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, ένα μόριο γλυκόζης μετατρέπεται πρώτα σε πυροσταφυλικό οξύ (pyruvat),ενώ παρέχει ενέργεια για την επανασύνθεση του ATP. Το πυροσταφυλικό στη συνέχεια μετατρέπεται σε ακετυλο συνένζυμο Α -αρχικό προϊόν για το επόμενο στάδιο ανακύκλωσης - Κύκλος Krebs.Οι πολλαπλοί μετασχηματισμοί των ουσιών που αποτελούν την ουσία αυτού του κύκλου παρέχουν πρόσθετη ενέργεια για την επανασύνθεση του ATP και τελειώνουν με την απελευθέρωση ιόντων υδρογόνου. Το τρίτο στάδιο ξεκινά με τη μεταφορά αυτών των ιόντων στην αναπνευστική αλυσίδα - οξειδωτική φωσφορυλίωση,με αποτέλεσμα να σχηματίζεται και ΑΤΡ.

Συνολικά, και τα τρία στάδια της ανακύκλωσης (γλυκόλυση, κύκλος Krebs και οξειδωτική φωσφορυλίωση) αποτελούν τη διαδικασία αναπνοή των ιστών.Είναι θεμελιωδώς σημαντικό το πρώτο στάδιο (γλυκόλυση) να πραγματοποιείται χωρίς τη χρήση οξυγόνου (αναερόβια αναπνοή)και οδηγεί στο σχηματισμό μόνο δύο μορίων ATP. Τα δύο επόμενα στάδια (κύκλος Krebs και οξειδωτική φωσφορυλίωση) μπορούν να συμβούν μόνο σε περιβάλλον οξυγόνου (αερόβια αναπνοή).Η πλήρης χρήση ενός μορίου γλυκόζης έχει ως αποτέλεσμα την εμφάνιση 38 μορίων ATP.

Υπάρχουν οργανισμοί που όχι μόνο δεν χρειάζονται οξυγόνο, αλλά και πεθαίνουν σε περιβάλλον οξυγόνου (ή αέρα) - υποχρεωτικά αναερόβια.Αυτά, για παράδειγμα, περιλαμβάνουν βακτήρια που προκαλούν αέρια γάγγραινα (Clostridium perfringes), τέτανο (C. tetani), αλλαντίαση (C. botulinum) κ.λπ.

Στα ζώα, οι αναερόβιες διεργασίες είναι ένας βοηθητικός τύπος αναπνοής. Για παράδειγμα, με έντονες και συχνές μυϊκές συσπάσεις (ή με στατικές συσπάσεις), η παροχή οξυγόνου από το αίμα υστερεί σε σχέση με τις ανάγκες των μυϊκών κυττάρων. Αυτή τη στιγμή, ο σχηματισμός ATP συμβαίνει αναερόβια με τη συσσώρευση πυροσταφυλικού, το οποίο μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ (γαλακτικό).Μεγαλώνοντας χρέος οξυγόνου.Η διακοπή ή η αποδυνάμωση της μυϊκής εργασίας εξαλείφει τη διαφορά μεταξύ της ανάγκης του ιστού για οξυγόνο και των δυνατοτήτων παροχής του· το γαλακτικό μετατρέπεται σε πυροσταφυλικό, το τελευταίο είτε μέσω του σταδίου του ακετυλοσυνενζύμου Α οξειδώνεται στον κύκλο του Krebs σε διοξείδιο του άνθρακα, ή μέσω της γλυκονεογένεσης μετατρέπεται σε γλυκόζη.

Σύμφωνα με τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο, οποιοσδήποτε μετασχηματισμός ενέργειας από τον έναν τύπο στον άλλο συμβαίνει με τον υποχρεωτικό σχηματισμό σημαντικής ποσότητας θερμότητας, η οποία στη συνέχεια διαχέεται στον περιβάλλοντα χώρο. Επομένως, η σύνθεση του ATP και η μεταφορά ενέργειας από το ATP στους πραγματικούς «καταναλωτές ενέργειας» συμβαίνει με την απώλεια περίπου του μισού από αυτό με τη μορφή θερμότητας. Απλοποιώντας, μπορούμε να αναπαραστήσουμε αυτές τις διαδικασίες ως εξής (Εικ. 11.3).

Περίπου η μισή από τη χημική ενέργεια που περιέχεται στα τρόφιμα μετατρέπεται αμέσως σε θερμότητα και διαχέεται στο διάστημα, η άλλη μισή πηγαίνει στο σχηματισμό του ATP. Με την επακόλουθη διάσπαση του ATP, το ήμισυ της εκλυόμενης ενέργειας μετατρέπεται και πάλι σε θερμότητα. Ως αποτέλεσμα, ένα ζώο και ένα άτομο δεν μπορούν να ξοδέψουν περισσότερο από το 1/4 της ενέργειας που καταναλώνεται με τη μορφή τροφής για να εκτελέσουν εξωτερική εργασία (για παράδειγμα, τρέξιμο ή μετακίνηση οποιωνδήποτε αντικειμένων στο διάστημα). Έτσι, η απόδοση ανώτερων ζώων και ανθρώπων (περίπου 25%) είναι αρκετές φορές υψηλότερη από, για παράδειγμα, την απόδοση μιας ατμομηχανής.

Όλες οι εσωτερικές εργασίες (εκτός από τις διαδικασίες ανάπτυξης και συσσώρευσης λίπους) μετατρέπονται γρήγορα σε θερμότητα. Παραδείγματα: (α) η ενέργεια που παράγεται από την καρδιά μετατρέπεται σε θερμότητα λόγω της αντίστασης των αιμοφόρων αγγείων στη ροή του αίματος. (β) το στομάχι κάνει το έργο της έκκρισης υδροχλωρικού οξέος, το πάγκρεας εκκρίνει διττανθρακικά ιόντα, στο λεπτό έντερο αυτές οι ουσίες αλληλεπιδρούν και η ενέργεια που αποθηκεύεται σε αυτά μετατρέπεται σε θερμότητα.

Τα αποτελέσματα της εξωτερικής (χρήσιμης) εργασίας που εκτελείται από ένα ζώο ή ένα άτομο μετατρέπονται επίσης τελικά σε θερμότητα: η κίνηση των σωμάτων στο διάστημα θερμαίνει τον αέρα, οι κατασκευές καταρρέουν, δίνοντας την ενέργεια που είναι ενσωματωμένη σε αυτά στη γη και τον αέρα με τη μορφή της θερμότητας. Οι αιγυπτιακές πυραμίδες είναι ένα σπάνιο παράδειγμα του πώς η ενέργεια της μυϊκής συστολής, που δαπανήθηκε σχεδόν πριν από 5.000 χρόνια, εξακολουθεί να περιμένει τον αναπόφευκτο μετασχηματισμό σε θερμότητα.

Εξίσωση ενεργειακού ισοζυγίου:

E = A + H + S,

Οπου E -η συνολική ποσότητα ενέργειας που λαμβάνει το σώμα από τα τρόφιμα. Α - εξωτερική (χρήσιμη) εργασία. Ν -μεταφορά θερμότητας; ΜΙΚΡΟ-αποθηκευμένη ενέργεια.

Οι απώλειες ενέργειας μέσω των ούρων, του σμήγματος και άλλων εκκρίσεων είναι εξαιρετικά μικρές και μπορούν να παραμεληθούν.