Когато въглехидратите се окисляват, дихателният коефициент е равен. Определяне на респираторния коефициент (РК) на растенията. Индивидуални характеристики на телесната температура

Количеството топлина, отделено след като тялото изразходва 1 литър кислород, се нарича калориен еквиваленткислород.

Познавайки общото количество кислород, използвано от тялото, е възможно да се изчислят енергийните разходи само ако е известно кои вещества - протеини, мазнини или въглехидрати - са били окислени в тялото. Индикатор за това може да бъде респираторният коефициент.

Дихателен коефициент и неговото значение в метаболитните изследвания

Дихателният коефициент е съотношението на обема на отделения въглероден диоксид към обема на абсорбирания кислород. Дихателен коефициентсе различава в окисляването на протеини, мазнини и въглехидрати. Нека разгледаме например какъв ще бъде респираторният коефициент, когато тялото използва глюкоза. Общият резултат от окисляването на глюкозна молекула може да се изрази с формулата:

По време на окисляването на глюкозата броят на образуваните молекули въглероден диоксид и броят на изразходваните (абсорбираните) молекули кислород са равни. Еднакъв брой газови молекули при еднаква температура и едно и също налягане заемат същия обем (закон на Авогадро-Жерар). Следователно респираторният коефициент

съотношение) по време на окисляването на глюкоза и други въглехидрати е равно на единица.

Когато мазнините и протеините се окисляват, респираторният коефициент ще бъде под единица. По време на окисляването на мазнини дихателният коефициент е 0,7. Нека илюстрираме това с примера на окисление на трипалмитин:

Съотношението между обемите въглероден диоксид и кислород в този случай е:

Подобно изчисление може да се направи за протеина; когато се окислява в тялото, респираторният коефициент е 0,8.

При смесена храна дихателният коефициент на човек обикновено е 0,85-0,9. Определен дихателен коефициент съответства на определен калориен еквивалент на кислород, както се вижда от таблицата. 20.

Таблица 20 Съотношение на дихателния коефициент към калоричния еквивалент на кислорода

Дихателен коефициент

Калориен еквивалент

кислород, в килоджаули

Калориен еквивалент

кислород, в килокалории

Определяне на енергийния метаболизъм при хора в покой чрез метод на затворена система с непълен газов анализ. Много относително постоянство на дихателния коефициент (0,85-0,90) при хора с нормално хранене в условия на покой позволява доста точно определяне на енергийния метаболизъм при човек в покой, като се изчисли само количеството консумиран кислород и се вземе неговият калориен еквивалент при среден дихателен коефициент.

Количеството кислород, консумирано от тялото, се изследва с помощта на различни видове спирографи.

Чрез определяне на количеството абсорбиран кислород и приемане на средния дихателен коефициент за 0,85 е възможно да се изчисли производството на енергия в тялото; калорийният еквивалент на 1 литър кислород при даден дихателен коефициент е равен на 20,356 kJ, т.е. 4,862 kcal (виж таблица 20). Методът на непълния газов анализ, поради своята простота, стана широко разпространен.

Дихателен коефициент по време на работа

При интензивна мускулна работа дихателният коефициент се увеличава и в повечето случаи се доближава до единица. Това е така, защото основният източник на енергия по време на напрегната дейност е окисляването на въглехидратите. След приключване на работата дихателният коефициент през първите няколко минути от така наречения възстановителен период рязко се увеличава и може да надхвърли единица. Впоследствие дихателният коефициент рязко намалява до стойности, по-ниски от първоначалните, и само 30-50 минути след тежка работа обикновено се нормализира. Тези промени в респираторния коефициент са показани на фиг. 196.

Промените в респираторния коефициент след приключване на работа не отразяват истинската връзка между използвания в момента кислород и отделения въглероден диоксид. Дихателният коефициент в началото на възстановителния период се увеличава поради следната причина: по време на работа в мускулите се натрупва млечна киселина, за чието окисление не е имало достатъчно кислород по време на работа (това е така нареченият кислороден дълг). Млечната киселина навлиза в кръвта и измества въглеродния диоксид от бикарбонатите, свързвайки основи. Поради това количеството отделен въглероден диоксид е по-голямо от количеството въглероден диоксид, образуван в момента в тъканите. Обратната картина се наблюдава при. освен това, когато млечната киселина е пост-

Ориз. 196. Криви на четири наблюдения (1-4) на промените в дихателния коефициент по време на два часа интензивна работа и след нея.

пяната изчезва от кръвта. Част от него се окислява, част се ресинтезира в гликоген, а част се екскретира в урината и потта. Тъй като млечната киселина намалява, основите, които преди това са били отнети от бикарбонатите, се освобождават. Тези бази отново свързват въглеродния диоксид и образуват бикарбонати. Следователно известно време след работа дихателният коефициент рязко спада поради задържането на въглероден диоксид в кръвта, идващ от тъканите.

Проучване на брутния обмен

Дългосрочното (в продължение на един ден) определяне на газообмена позволява не само да се определи производството на топлина от тялото, но и да се реши въпросът кои източници на хранителни вещества се дължат на окислението на коя топлина се генерира. Нека да разгледаме това с пример.

Да приемем, че изследваното лице е използвало 654,141 литра кислород на ден и е отделило 574,180 литра въглероден диоксид. През същото време с урината се екскретират 16,8 g азот и 9,0191 g въглерод.

Количеството протеин, разграден в тялото, се определя от азота в урината. Тъй като 1 g азот се съдържа в 6,25 g протеин, следва, че 16,8-6,25 = 105 g протеин се е разградил в тялото. Намерете количеството въглерод с протеинов произход. За да направим това, ние определяме количеството въглерод в разградения протеин. Тъй като протеините съдържат около 53% въглерод, следователно, при разграждането

беше катерица. Разликата между

между количеството въглерод в дезинтегрирания протеин и въглерода, освободен в урината, 55,65-9,0191 == 46,63 г. Ние определяме обемните количества въглероден диоксид от протеинов произход, освободен през белите дробове, въз основа на факта, че от 1 грам молекула въглерод (12 g).

22,4 l въглероден диоксид; . Освен това, въз основа на респираторния коефициент,

равно на 0,8 за протеини, намираме количеството кислород, използвано за окисляването на протеини:

. Въз основа на разликата между целия абсорбиран и изгубен кислород

за окисляването на протеините намираме количеството кислород, използвано за окисляването на въглехидрати и мазнини, 654,141 - 108,8 = 545,341 l C>2. От разликата между целия отделен въглероден диоксид и въглеродния диоксид от протеинов произход, отделен от белите дробове, намираме количеството въглероден диоксид, образуван по време на окисляването на въглехидрати и мазнини, 574,18-87,043 == 487,137 l COa. Определяме количеството въглехидрати и мазнини, окислени в тялото на субекта на ден. Въз основа на факта, че при окисляването на 1 g мазнини се изразходват 2,019 литра кислород и се образуват 1,431 литра въглероден диоксид, а при окисляването на 1 g въглехидрати се изразходват 0,829 литра кислород и същото количество ( образува се 0,829 g) въглероден диоксид (DC за въглехидратите е 1), изчисляваме уравнението, приемайки като хколичество мазнини, и за приколичеството въглехидрати, окислени в тялото. След като решихме системата от уравнения с две неизвестни, получаваме:

Намерете количеството въглехидрати, окислени в тялото, като замените стойността хв някое от уравненията:

И така, освобождаването на енергия в тялото се дължи на окисляването на 105 g протеини, 99 g мазнини и 417 g въглехидрати. Знаейки количеството топлина, генерирано по време на окисляването на 1 g от всяко вещество (виж Таблица 19), е лесно да се изчисли общото производство на топлина на тялото на ден:

BX

Интензивността на окислителните процеси и преобразуването на енергия зависи от индивидуалните характеристики на организма (пол, възраст, телесно тегло и ръст, условия и характер на хранене, мускулна работа, състояние на жлезите с вътрешна секреция, нервната система и вътрешните органи - черен дроб, бъбреци. , храносмилателния тракт и др.), както и от условията на околната среда (температура, барометрично налягане, влажност на въздуха и неговия състав, излагане на лъчиста енергия и др.).

За да се определи нивото на окислителните процеси и енергийните разходи, присъщи на даден организъм, се провежда изследване при определени стандартни условия. В същото време те се стремят да изключат влиянието на редица фактори, които значително влияят върху интензивността на енергийните разходи, а именно мускулната работа, приема на храна и влиянието на околната температура. Енергийният разход на тялото при такива стандартни условия се нарича основен метаболизъм.

Енергийните разходи на основния метаболизъм са свързани с поддържането на минималното ниво на окислителни процеси, необходими за живота на клетките и с дейността на постоянно работещи органи и системи - дихателната мускулатура, сърцето, бъбреците и черния дроб. Някои от енергийните разходи на основния метаболизъм са свързани с поддържането на мускулния тонус.Освобождаването на топлинна енергия по време на всички тези процеси осигурява производството на топлина, което е необходимо за поддържане на телесната температура на постоянно ниво, обикновено надвишаващо температурата на външната среда.

За да се определи базалната скорост на метаболизма, субектът трябва да бъде: 1) в състояние на мускулна почивка (легнало положение с отпуснати мускули), без да е изложен на дразнения, които причиняват емоционален стрес; 2) на празен стомах, т.е. 12-16 часа след хранене; 3) при външна температура на „комфорт“ (18-20 ° C), която не предизвиква усещане за студ или топлина.

Основният метаболизъм се определя в състояние на будност. По време на сън нивото на окислителните процеси и, следователно, енергийните разходи на тялото са с 8-10% по-ниски, отколкото в покой, когато сте будни.

Нормални стойности на човешкия основен метаболизъм.Стойността на основния метаболизъм обикновено се изразява като количеството топлина в големи калории на 1 kg телесно тегло или на 1 m 2 телесна повърхност за 1 час или на ден.

За мъж на средна възраст (приблизително 35 години), среден ръст (приблизително 165 cm) и средно телесно тегло (приблизително 70 kg), основната метаболитна скорост е 4,19 kJ (1 kcal) на 1 kg телесно тегло на час, или 7117 kJ (1700 kcal) на ден; При жени със същото тегло то е приблизително с 10% по-ниско.

Основният метаболизъм, изчислен на 1 kg телесно тегло, е значително по-висок при деца, отколкото при възрастни. Основната скорост на метаболизма на човек на възраст между 20 и 40 години остава на сравнително постоянно ниво. В напреднала възраст основният метаболизъм намалява.

Според формулата на Драйер, дневната основна метаболитна скорост в килокалории (//) е:

Където V-телесно тегло в грамове, А - възраст на лицето, /< - константа, равная для муж­чины 0,1015, а для женщины-0,1129.

Формулите и таблиците за базалната скорост на метаболизма представят средни данни, получени от голям брой изследвания на здрави хора от различен пол, възраст, тегло и височина.

Определянето на основния метаболизъм, съгласно тези таблици, при здрави хора с нормално телосложение дава приблизително правилни (грешка „5-8%) стойности на енергийния разход. При прекомерна функция на щитовидната жлеза се наблюдават непропорционално високи стойности на базалната скорост на метаболизма за дадено телесно тегло, височина, възраст и телесна повърхност. Намаляването на основния метаболизъм възниква при недостатъчност на щитовидната жлеза (микседем), хипофизната жлеза и половите жлези.

Повърхностно правило

Ако преизчислим интензивността на основния метаболизъм на 1 kg телесно тегло, тогава при топлокръвни животни различни видове(Таблица 21) и при хора с различно телесно тегло и ръст е много различно. Ако преизчислим интензивността на основния метаболизъм на 1 m 2 телесна повърхност, стойностите, получени от различни животни и хора, не се различават толкова рязко.

Таблица 21

Количеството производство на топлина в хората и другите организми

Производство на топлина за 24 часа kJ (kcal)

IP обект

следното

на 1 кг тегло

1 м отгоре

тяло

Според правилото за телесната повърхност разходът на енергия от топлокръвните животни е пропорционален на размера на телесната повърхност.

Ежедневното производство на топлина на 1 m2 телесна повърхност при хората е 3559-5234 kJ (850-1250 kcal), средната стойност за мъжете е 3969 kJ (948 kcal).

За определяне на повърхността на тялото /? се прилага формулата:

Тази формула е получена въз основа на анализ на резултатите от директни измервания на повърхността на тялото. Константа ДА СЕпри хората е 12,3. По-точна формула е предложена от Дюбоа:

където 1У 7 е телесно тегло в килограми, н - височина в сантиметри.

Резултатът от изчислението се изразява в квадратни сантиметри.

Правилото за повърхността не е абсолютно вярно. Както е показано в горната таблица. 21 представлява само правило, което има определено практическо значение за приблизителни изчисления на освобождаването на енергия в тялото.

Относителността на правилото за повърхността се доказва от факта, че скоростта на метаболизма на два индивида, чиято телесна повърхност е една и съща, може да се различава значително. Нивото на окислителните процеси се определя не толкова от преноса на топлина от повърхността на тялото, а от производството на топлина, в зависимост от биологичните характеристики на животинския вид и състоянието на тялото, което се определя от активността на нервната система. , ендокринна и други системи.

Обмен на енергия по време на физически труд

Мускулната работа значително увеличава разхода на енергия. Следователно дневният разход на енергия е здрав човек, прекарване на част от деня в движение и физическа работа, значително надвишава стойността на основния метаболизъм. Това увеличение на разходите за енергия е увеличаване на работата,което е по-голямо, толкова по-интензивна е мускулната работа.

По време на мускулната работа се отделя топлинна и механична енергия. Съотношението на механичната енергия към общата енергия, изразходвана за работа, изразено в проценти, се нарича ефективност.По време на човешкия физически труд коефициентът на ефективност варира от 16 до 25% и е средно 20%, но в някои случаи може да бъде по-висок.

Ефективността варира в зависимост от редица условия. По този начин при нетренирани хора той е по-нисък, отколкото при тренирани хора, и се увеличава с тренировка.

Колкото по-интензивна е мускулната работа, извършвана от тялото, толкова по-голям е разходът на енергия. Това може да се види от следните данни: ако енергийният разход при основни метаболитни условия е средно 4,2 kJ (1 kcal) на 1 kg телесно тегло на час, тогава при тихо седене енергийният разход е средно 5,9 kJ (1,4 kcal)) на 1 kg телесно тегло на час, когато стоите без напрежение - 6,3 kJ (1,5 kcal), по време на лека работа (офис работници, шивачи, фини механици, учители) -7,5-10,5 kJ (1,8-2,5 kcal), с малка мускулна работа, свързана с ходене (лекари, лаборанти, пощальони, книговезци) - 11,8-13,4 kJ (2,8-3,2 kcal), с труд, свързан с умерена мускулна работа (метали, бояджии, дърводелци), 13,4-16,8 kJ (3,2-4,0 kcal) , с тежък физически труд 21,0-31,5 kJ (5,0-7,5 kcal).

Според разходите за енергия възрастното население се разделя на 4 групи в зависимост от характеристиките на професията (табл. 22).

Таблица 22 Размерът на разходите за енергия в зависимост от характеристиките на професиите

Характеристики на професията

Общ дневен разход на енергия

Лица, чиято работа не изисква физически упражнения

9211 .-13 816 kJ (2200-

технически труд или изисква несъществени физически

физическо усилие

9838-14 654 kJ (2350-

услуги, чийто труд не изисква много

физическо усилие

Механични и индустриални работници

10 467-15 491 kJ (2500-

услуги, чиято работа е свързана със значителни

значителни физически усилия

Четвърто

Немеханизирани или почасови работници

12 142-17 585 kJ (2900-

но механизиран труд голям и среден

Значителните разлики в енергийните нужди между групите зависят от пола (повече при мъжете), възрастта (намалява след 40 години), нивото на развлекателна дейност и нивото на комунални услуги.

Ежедневният енергиен разход на деца и юноши зависи от възрастта и средните стойности:

В напреднала възраст консумацията на енергия намалява и до 80-годишна възраст възлиза на 8373-9211 (2000-2200 kcal).

Обмен на енергия по време на умствена работа

По време на умствена работа разходите за енергия са значително по-ниски, отколкото при физическа работа.

Трудните математически изчисления, работата с книга и други форми на умствена работа, ако не са придружени от движение, причиняват незначително (2-3%) увеличение на енергийния разход в сравнение с пълната почивка. Въпреки това, в повечето случаи различни видове умствена работа са придружени от мускулна дейност, особено когато работникът е емоционално развълнуван (лектор, художник, писател, оратор и др.), Следователно разходите за енергия могат да бъдат сравнително големи. Преживяната емоционална възбуда може да предизвика повишаване на метаболизма с 11-19% през следващите няколко дни. "

Специфичен динамичен ефект на храната

След хранене скоростта на метаболизма и енергийните разходи на тялото се увеличават в сравнение с нивото им при основни метаболитни условия. Увеличаването на метаболизма и енергията започва в рамките на един час, достига максимум 3 часа след приема и продължава няколко часа. Ефектът от приема на храна, който повишава метаболизма и разхода на енергия, се нарича специфична динамикадействия на храната.

При протеиновите храни той е най-голям: метаболизмът се повишава средно с 30%. При прием на мазнини и въглехидрати метаболизмът на човек се увеличава с 14-15%.

Регулиране на енергийния метаболизъм

Нивото на енергийния метаболизъм е в тясна зависимост от физическата активност, емоционалния стрес, естеството на храненето, степента на интензивност на терморегулацията и редица други фактори.

Получени са множество факти, показващи условнорефлекторна промяна в потреблението на кислород и енергийния обмен. Всеки преди това безразличен стимул, свързан във времето с мускулната активност, може да послужи като сигнал за повишаване на метаболизма и енергията.

В предстартовото състояние консумацията на кислород на спортиста се увеличава значително и следователно енергийният обмен. Същото се случва при идване на работа и под въздействието на факторите на работната среда сред работниците, чиято дейност е свързана с мускулни усилия. Ако под хипноза на даден субект се каже, че извършва тежка мускулна работа, неговият метаболизъм може да се увеличи значително, въпреки че в действителност той не извършва никаква работа. Всичко това показва, че нивото на енергийния метаболизъм в тялото може да се промени под въздействието на мозъчната кора.

Хипоталамичната област на мозъка играе специална роля в регулирането на енергийния метаболизъм. Тук се формират регулаторни влияния, които се осъществяват от автономните нерви или хуморалната връзка поради увеличаване на секрецията на редица ендокринни жлези. Експресията се засилва особено от енергийния обмен на хормоните на щитовидната жлеза - тироксин и трийодтиронин и хормона на надбъбречната медула - адреналин.

ХРАНЕНЕ

Задачата на физиолозите при обосноваване на рационалното хранене е да посочат състава и количеството на хранителните продукти, които могат да задоволят нуждите на тялото. Концепцията за „хранителни продукти“ или „хранителни препарати“ не трябва да бъде

объркан с понятието „хранителни вещества“. Хранителните вещества включват определени групи химични съединения: протеини, мазнини, въглехидрати, минерални соли, витамини и вода. Те се съдържат в едно или друго количество във всеки продукт, който в повечето случаи е смес от редица вещества.

Калорични съотношения на хранителни вещества

Познавайки състава на хранителните продукти и тяхната смилаемост, можете да изчислите енергийната стойност на приетата храна, като използвате така наречените калорични коефициенти на хранителни вещества. калоричен,или топлинен коефициент,е количеството топлина, отделена при изгарянето на 1 g вещество. Калорийните коефициенти на основните хранителни вещества при окисляването им в организма са както следва.

Дихателният коефициент (RC) е съотношението на обема освободен въглероден диоксид към обема на абсорбирания кислород за определено време. Ако по време на метаболитния процес в тялото се окисляват само въглехидрати, тогава дихателният коефициент ще бъде равен на 1. Това може да се види от следната формула:

Следователно, за да се образува една молекула CO 2 по време на метаболизма на въглехидратите, е необходима една молекула O 2 . Тъй като според закона на Авогадро-Жерар равен брой молекули при една и съща температура и налягане заемат равни обеми. Следователно дихателният коефициент за окисление на въглехидратите ще бъде равен на 1:

За мазнините ще бъде:

Окисляването на една молекула мазнина изисква 81,5 молекули кислород, а окисляването на 1 грам молекула мазнина изисква 81,5 х 22,4 литра кислород, тоест 1825,6 литра O 2, където 22,4 е обемът на един грам молекула в литри . Грам молекула мазнина е равна на 890 g, тогава 1 литър кислород се окислява 487 г мазнини. 1 g мазнина при пълно окисляване отделя 38,945 kJ (9,3 kcal)*, а 0,487 дава 18,551 kJ. Следователно калорийният еквивалент на 1 литър кислород с респираторен коефициент 0,7 ще бъде равен на 18,551 kJ. При нормални условия дихателни

работа 3. Определяне на респираторния коефициент

Важен показател химическа природа респираторен субстрат– респираторен коефициент ( DK) – отношение на обема отделен въглероден диоксид ( V(CO 2)) към обема на абсорбирания кислород ( V(O 2)). Когато въглехидратите се окисляват, дихателният коефициент е 1; когато мазнините (по-редуцирани съединения) се окисляват, се абсорбира повече кислород, отколкото се отделя въглероден диоксид и DK < 1. При окислении органических кислот (менее восстановленных, чем углеводы соединений) DK > 1.

величина DKзависи от други причини. В някои тъкани, поради затруднения достъп на кислород, наред с аеробното дишане възниква анаеробно дишане, което не е придружено от усвояване на кислород, което води до повишаване на стойността на DK. Стойността на дихателния коефициент също се определя от пълнотата на окисление на респираторния субстрат. Ако в допълнение към крайните продукти в тъканите се натрупват по-малко окислени съединения, тогава DK < 1.

Устройството за определяне на респираторния коефициент (фиг. 8) се състои от епруветка (фиг. 8, а) или друг стъклен съд (фиг. 8, б) с плътно прилягаща запушалка, в която е поставена измервателна епруветка със скала от милиметрова хартия се вмъква.

Материали и оборудване. Покълващи семена от слънчоглед, ечемик, грах, боб, лен, пшеница, 20% разтвор на натриев хидроксид, спринцовка 2 cm 3, цветна течност, петриево блюдо, химическа епруветка, U-образна тръба, еластична тръба, тапа с отвор, анатомични пинсети , ленти от филтърна хартия (1,5-5 см), милиметрова хартия, пясъчен часовник за 3 минути, поставка за епруветки.

Напредък. Добавете 2 g покълнали слънчогледови семки в епруветка. Затворете епруветката плътно със запушалка, свързана с еластична тръба към U-образна стъклена тръба, и използвайте пипета, за да въведете малка капка течност в края на епруветката, създавайки затворена атмосфера вътре в устройството. Не забравяйте да поддържате постоянна температура по време на експеримента. За да направите това, поставете устройството на статив, като по този начин избягвате нагряването му с ръце или дъх. Определете с колко скални деления ще се движи капката в тръбата за 3 минути. За да получите точен резултат, изчислете средната стойност на трите измервания. Получената стойност изразява разликата между обема на абсорбирания кислород по време на дишането и обема на отделения въглероден диоксид.

Отворете уреда със семената и в него с пинсети поставете навита на пръстен лента филтърна хартия, предварително напоена с разтвор на NaOH. Затворете отново епруветката, поставете нова капка оцветена течност в измервателната епруветка и продължете да измервате нейната скорост при същата температура. Новите данни, от които отново изчислявате средната стойност, изразяват обема на абсорбирания кислород по време на дишането, тъй като освободеният въглероден диоксид се абсорбира от основата.

Изчислете респираторния коефициент по формулата: , където DK– респираторен коефициент; IN– обем на погълнат кислород при дишане; А– разликата между обема на абсорбирания кислород по време на дишането и обема на отделения въглероден диоксид.

Сравнете стойностите на респираторните коефициенти на предложените обекти и направете заключение за химическата природа на респираторните субстрати на всеки от обектите.

_________________________________

1 Устройство за наблюдение на газообмена по време на дишането на растения и животни PGD (учебно): ръководство за употреба / изд. Т. С. Чанова. – М.: Образование, 1987. – 8 с.

1. Какъв процес осигурява освобождаването на енергия в тялото? Каква е неговата същност?

Дисимилация (катаболизъм), т.е. разграждане на клетъчните структури и съединения на тялото с освобождаване на енергия и продукти на разпадане.

2. Какви хранителни вещества осигуряват енергия в тялото?

Въглехидрати, мазнини и протеини.

3. Посочете основните методи за определяне на количеството енергия в проба от продукт.

Физическа калориметрия; физикохимични методи за определяне на количеството хранителни вещества в проба с последващо изчисляване на съдържащата се в нея енергия; според таблиците.

4. Опишете същността на метода на физическата калориметрия.

Проба от продукта се изгаря в калориметъра и след това освободената енергия се изчислява въз основа на степента на нагряване на водата и материала на калориметъра.

5. Напишете формула за изчисляване на количеството топлина, отделена при изгаряне на продукт в калориметър. Дешифрирайте символите му.

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

където Q е количеството топлина, M е масата (w - вода, k - калориметър), (t 2 - t 1) е температурната разлика между водата и калориметъра след и преди изгарянето на пробата, C е специфичната топлина капацитет, Qo е количеството топлина, генерирано от окислителя.

6. Какви са физическите и физиологичните калорични коефициенти на едно хранително вещество?

Количеството топлина, отделено при изгарянето на 1 g вещество в калориметър и съответно в тялото.

7. Колко топлина се отделя при изгаряне на 1 g протеини, мазнини и въглехидрати в калориметър?

1g протеин – 5,85 kcal (24,6 kJ), 1g мазнини – 9,3 kcal (38,9 kJ), 1g въглехидрати – 4,1 kcal (17,2 kJ).

8. Формулирайте закона за термодинамиката на Хес, въз основа на който енергията, постъпваща в тялото, се изчислява въз основа на количеството усвоени протеини, мазнини и въглехидрати.

Термодинамичният ефект зависи само от топлинното съдържание на първоначалните и крайните продукти на реакцията и не зависи от междинните трансформации на тези вещества.

9. Колко топлина се отделя при окисляването на 1 g протеини, 1 g мазнини и 1 g въглехидрати в тялото?

1 g протеини – 4,1 kcal (17,2 kJ), 1 g мазнини – 9,3 kcal (38,9 kJ), 1 g въглехидрати – 4,1 kcal (17,2 kJ).

10. Обяснете причината за разликата между физическия и физиологичния калориен коефициент на протеините. В кой случай е по-голяма?

В калориметъра (физичния коефициент) протеинът се разлага до крайните продукти - CO 2, H 2 O и NH 3 с освобождаване на цялата съдържаща се в тях енергия. В тялото (физиологичен коефициент) протеините се разграждат до CO 2, H 2 O, урея и други вещества от протеиновия метаболизъм, които съдържат енергия и се екскретират в урината.

Определя се съдържанието на протеини, мазнини и въглехидрати в хранителните продукти, тяхното количество се умножава по съответните физиологични калорични коефициенти, сумира се и от сумата се изваждат 10%, които не се абсорбират в храносмилателния тракт (загуби в изпражненията).

12. Изчислете (в kcal и kJ) енергийния прием, когато 10 g протеини, мазнини и въглехидрати се приемат в тялото с храната.

Q = 4,110 + 9,310 + 4,110 = 175 kcal. (175 kcal - 17,5 kcal) x 4,2 kJ, където 17,5 kcal е енергията на неусвоените хранителни вещества (загуби в изпражненията - около 10%). Общо: 157,5 kcal (661,5 kJ).

Калориметрия: директна (метод на Atwater-Benedict); косвени или индиректни (методи на Крог, Шатерников, Дъглас - Холдън).

14. На какво се основава принципът на директната калориметрия?

При директно измерване на количеството топлина, генерирано от тялото.

15. Опишете накратко конструкцията и принципа на работа на камерата Atwater-Benedict.

Камерата, в която се поставя изследваното лице, е топлоизолирана от заобикаляща среда, стените му не абсорбират топлина, вътре в тях има радиатори, през които тече вода. Въз основа на степента на нагряване на определена маса вода се изчислява количеството топлина, изразходвано от тялото.

16. На какво се основава принципът на индиректната (непряка) калориметрия?

Чрез изчисляване на количеството освободена енергия според данните за газообмена (абсорбиран O 2 и освободен CO 2 на ден).

17. Защо количеството енергия, освободено от тялото, може да се изчисли въз основа на скоростта на обмен на газ?

Тъй като количеството O 2, изразходвано от тялото, и отделения CO 2 съответства точно на количеството окислени протеини, мазнини и въглехидрати, а следователно и енергията, изразходвана от тялото.

18. Какви коефициенти се използват за изчисляване на потреблението на енергия чрез индиректна калориметрия?

Дихателен коефициент и калориен еквивалент на кислород.

19. Какво се нарича респираторен коефициент?

Съотношението на обема въглероден диоксид, освободен от тялото, към обема на кислорода, изразходван за същото време.

20. Изчислете респираторния коефициент (RC), ако е известно, че вдишаният въздух съдържа 17% кислород и 4% въглероден диоксид.

Тъй като атмосферният въздух съдържа 21% O 2, процентът на абсорбирания кислород е 21% - 17%, т.е. 4%. CO 2 в издишания въздух също е 4%. Оттук

21. От какво зависи дихателният коефициент?

22. Какъв е дихателният коефициент по време на окислението в организма до крайни продукти на протеини, мазнини и въглехидрати?

При окисляване на протеини – 0,8, мазнини – 0,7, въглехидрати – 1,0.

23. Защо респираторният коефициент е по-нисък за мазнините и протеините, отколкото за въглехидратите?

Повече O 2 се изразходва за окисляването на протеини и мазнини, тъй като те съдържат по-малко вътремолекулен кислород от въглехидратите.

24. Каква е стойността на респираторния коефициент на човек в началото на интензивното физическа работа? Защо?

До едно, защото източникът на енергия в случая са основно въглехидратите.

25. Защо дихателният коефициент на човек е по-голям от единица в първите минути след интензивна и продължителна физическа работа?

Тъй като се освобождава повече CO 2, отколкото се консумира O 2, тъй като млечната киселина, натрупана в мускулите, навлиза в кръвта и измества CO 2 от бикарбонатите.

26. Какво се нарича калориен еквивалент на кислорода?

Количеството топлина, отделено от тялото при консумация на 1 литър O2.

27. От какво зависи калорийният еквивалент на кислорода?

От съотношението на протеини, мазнини и въглехидрати, окислени в тялото.

28. Какъв е калорийният еквивалент на кислорода по време на окисляването в тялото (в процеса на дисимилация) на протеини, мазнини и въглехидрати?

За протеини - 4,48 kcal (18,8 kJ), за мазнини - 4,69 kcal (19,6 kJ), за въглехидрати - 5,05 kcal (21,1 kJ).

29. Опишете накратко процеса на определяне на потреблението на енергия по метода на Дъглас-Холден (пълен газов анализ).

В рамките на няколко минути субектът вдишва атмосферен въздух, а издишаният въздух се събира в специална торба, измерва се количеството му и се извършва газов анализ, за ​​да се определи обемът на консумирания кислород и отделения CO2. Изчислява се респираторният коефициент, с помощта на който се намира съответният калориен еквивалент на O 2 от таблицата, който след това се умножава по обема на O 2, консумиран за даден период от време.

30. Опишете накратко метода на М. Н. Шатерников за определяне на разхода на енергия при животни в експеримент.

Животното се поставя в камера, в която се подава кислород, докато се консумира. CO 2, отделен по време на дишането, се абсорбира от алкали. Освободената енергия се изчислява въз основа на количеството консумиран O2 и средния калориен еквивалент на O2: 4,9 kcal (20,6 kJ).

31. Изчислете консумацията на енергия за 1 минута, ако е известно, че субектът е консумирал 300 ml O 2. Дихателният коефициент е 1,0.

DK = 1,0, съответства на калоричния еквивалент на кислород, равен на 5,05 kcal (21,12 kJ). Следователно консумацията на енергия на минута = 5,05 kcal x 0,3 = 1,5 kcal (6,3 kJ).

32. Опишете накратко процеса на определяне на потреблението на енергия по метода на Krogh при хора (непълен газов анализ).

Субектът вдишва кислород от торбата на метаболиметъра, издишаният въздух се връща в същата торба, като преди това е преминал през абсорбатор на CO 2 . Въз основа на показанията на метаболиметъра се определя консумацията на O2 и се умножава по калорийния еквивалент на кислород 4,86 ​​kcal (20,36 kJ).

33. Посочете основните разлики в изчисляването на потреблението на енергия по методите на Дъглас-Холден и Крог.

Методът на Дъглас-Холден включва изчисляване на потреблението на енергия въз основа на данни от пълен газов анализ; Метод на Krogh - само по обема на консумирания кислород, като се използва калорийният еквивалент на кислород, характерен за основните метаболитни състояния.

34. Какво се нарича основен метаболизъм?

Минимална консумация на енергия, която осигурява хомеостаза при стандартни условия: в будно състояние, с максимална мускулна и емоционална почивка, на празен стомах (12 - 16 часа без храна), при комфортна температура (18 - 20C).

35. Защо основният метаболизъм се определя при стандартни условия: максимална мускулна и емоционална почивка, на празен стомах, при комфортна температура?

Тъй като физическата активност, емоционалният стрес, приемът на храна и промените в температурата на околната среда повишават интензивността на метаболитните процеси в организма (консумацията на енергия).

36. Какви процеси изразходват основната метаболитна енергия в тялото?

За осигуряване на жизнените функции на всички органи и тъкани на тялото, клетъчния синтез и поддържане на телесната температура.

37. Какви фактори определят стойността на правилната (средна) основна метаболитна скорост на здрав човек?

Пол, възраст, височина и телесна маса (тегло).

38. Какви фактори, освен пол, тегло, ръст и възраст, определят стойността на истинската (реална) основна метаболитна скорост на здрав човек?

Условия на живот, към които тялото е адаптирано: постоянно пребиваване в студена климатична зона повишава базалния метаболизъм; дългосрочна вегетарианска диета – намалява.

39. Избройте начините за определяне на количеството на правилния основен метаболизъм в дадено лице. Какъв метод се използва за определяне на стойността на истинската базална метаболитна скорост на човек в практическата медицина?

По таблици, по формули, по номограми. Метод на Krogh (непълен газов анализ).

40. Каква е стойността на основния метаболизъм при мъжете и жените на ден, както и на 1 кг телесно тегло на ден?

За мъже 1500 – 1700 kcal (6300 – 7140 kJ), или 21 – 24 kcal (88 – 101 kJ)/kg/ден. Жените имат приблизително 10% по-малко от тази стойност.

41. Еднаква ли е основната метаболитна скорост, изчислена на 1 m 2 телесна повърхност и на 1 kg телесно тегло при топлокръвните животни и хората?

Когато се изчисляват на 1 m 2 телесна повърхност при топлокръвни животни от различни видове и хора, показателите са приблизително еднакви, когато се изчисляват на 1 kg маса, те са много различни.

42. Какво се нарича работеща борса?

Комбинацията от основен метаболизъм и допълнителен енергиен разход, който осигурява функционирането на тялото при различни условия.

43. Избройте факторите, които увеличават потреблението на енергия от тялото. Какво се нарича специфичен динамичен ефект на храната?

Физически и психически стрес, емоционален стрес, промени в температурата и други условия на околната среда, специфични динамични ефекти на храната (повишена консумация на енергия след хранене).

44. С колко процента се увеличава потреблението на енергия на тялото след прием на протеини и смесени храни, мазнини и въглехидрати?

След ядене на протеинови храни - с 20 - 30%, смесени храни - с 10 - 12%.

45. Как температурата на околната среда влияе върху разхода на енергия на тялото?

Промените в температурата от порядъка на 15 – 30C не влияят съществено на енергийната консумация на организма. При температури под 15C и над 30C консумацията на енергия се увеличава.

46. ​​​​Как се променя метаболизмът при околни температури под 15? Какво значение има?

Повишаване на. Това предотвратява охлаждането на тялото.

47. Какво се нарича ефективност на тялото по време на мускулна работа?

Изразено като процент, съотношението на енергията, еквивалентна на полезна механична работа, към общата енергия, изразходвана за извършването на тази работа.

48. Дайте формула за изчисляване на коефициента на ефективност (ефективност) при човек по време на мускулна работа, посочете средната му стойност, дешифрирайте елементите на формулата.

където A е енергийният еквивалент на полезна работа, C е общата консумация на енергия, e е консумацията на енергия за същия период от време в покой. Ефективността е 20%.

49. Кои животни се наричат ​​пойкилотермни и хомеотермни?

Пойкилотермни животни (студенокръвни) - с нестабилна телесна температура, в зависимост от температурата на околната среда; хомеотермични (топлокръвни) - животни с постоянна телесна температура, която не зависи от температурата на околната среда.

50. Какво е значението на постоянството на телесната температура за тялото? В кои органи протича най-интензивно процесът на образуване на топлина?

Осигурява високо ниво на жизнена активност, независимо от температурата на околната среда. В мускулите, белите дробове, черния дроб, бъбреците.

51. Назовете видовете терморегулация. Формулирайте същността на всеки от тях.

Химична терморегулация - регулиране на телесната температура чрез промяна на интензивността на производството на топлина; физическа терморегулация - чрез промяна на интензивността на топлообмена.

52. Какви процеси осигуряват пренос на топлина?

Топлинно излъчване (радиация), топлинно изпарение, топлопроводимост, конвекция.

53. Как се променя лумена на кръвоносните съдове на кожата при понижаване и повишаване на температурата на околната среда? Какво е биологичното значение на това явление?

Когато температурата спадне, кръвоносните съдове в кожата се стесняват. С повишаването на температурата на околната среда кръвоносните съдове в кожата се разширяват. Факт е, че промяната на ширината на лумена на кръвоносните съдове, регулирайки преноса на топлина, помага да се поддържа постоянна телесна температура.

54. Как и защо се променя производството на топлина и преноса на топлина при силно стимулиране на симпатоадреналната система?

Производството на топлина ще се увеличи поради стимулиране на окислителните процеси, а преносът на топлина ще намалее в резултат на стесняване на кожните съдове.

55. Избройте областите на локализация на терморецепторите.

Кожа, кожни и подкожни съдове, вътрешни органи, централна нервна система.

56. В кои части и структури на централната нервна система са разположени терморецепторите?

В хипоталамуса, ретикуларната формация на средния мозък, в гръбначния мозък.

57. В кои части на централната нервна система са разположени центровете за терморегулация? Коя структура на централната нервна система е най-висшият център на терморегулацията?

В хипоталамуса и гръбначния мозък. Хипоталамус.

58. Какви промени ще настъпят в тялото при дългосрочно отсъствие на мазнини и въглехидрати в диетата, но при оптимален прием на протеини от храната (80 - 100 g на ден)? Защо?

Ще има прекомерна консумация на азот от тялото над приема и загуба на тегло, тъй като енергийните разходи ще бъдат покрити главно от протеини и мастни резерви, които не се попълват.

59. В какво количество и в какво съотношение трябва да се съдържат протеини, мазнини и въглехидрати в диетата на възрастен (средна версия)?

Белтъчини – 90 г, мазнини – 110 г, въглехидрати – 410 г. Съотношение 1: 1, 2: 4, 6.

60. Как се променя състоянието на тялото при прекомерен прием на мазнини?

Развиват се (преждевременно) затлъстяване и атеросклероза. Затлъстяването е рисков фактор за развитието на сърдечно-съдови заболявания и техните усложнения (инфаркт на миокарда, инсулт и др.) и намалена продължителност на живота.

1. Какво е съотношението на основните нива на метаболизма при деца от първите 3-4 години от живота, по време на пубертета, на възраст 18-20 години и възрастни (kcal/kg/ден)?

До 3–4-годишна възраст децата имат приблизително 2 пъти повече, през пубертета – 1,5 пъти повече от възрастните. На 18–20 години отговаря на нормата за възрастни.

2. Начертайте графика на промените в базалния метаболизъм при момчета с възрастта (при момичетата основният метаболизъм е с 5% по-нисък).

3. Какво обяснява високата интензивност на окислителните процеси при дете?

По-високо ниво на метаболизъм на младите тъкани, относително голяма повърхност на тялото и, естествено, по-голям разход на енергия за поддържане на постоянна телесна температура, повишена секреция на хормони на щитовидната жлеза и норепинефрин.

4. Как се променят енергийните разходи за растеж в зависимост от възрастта на детето: до 3 месеца от живота, преди началото на пубертета, по време на пубертета?

Те се увеличават през първите 3 месеца след раждането, след това постепенно намаляват и отново се увеличават през пубертета.

5. От какво се състои общият енергиен разход на 1-годишно дете и как се разпределя като процент спрямо възрастен?

При дете: 70% се падат на основния метаболизъм, 20% на движението и поддържането на мускулния тонус, 10% на специфичния динамичен ефект на храната. При възрастен: съответно 50 – 40 – 10%.

6. Възрастни или деца на възраст 3–5 години изразходват ли повече енергия при извършване на мускулна работа, за да постигнат същия полезен резултат, колко пъти и защо?

Деца, 3 до 5 пъти, тъй като имат по-недобра координация, което води до прекомерни движения, което води до значително по-малко полезна работа за децата.

7. Как се променя енергийният разход, когато детето плаче, с колко процента и в резултат на какво?

Увеличава се със 100–200% поради увеличеното производство на топлина в резултат на емоционална възбуда и повишена мускулна активност.

8. Каква част (в проценти) от енергийния разход на бебето се осигурява от протеини, мазнини и въглехидрати? (сравнете с нормата за възрастни).

Поради протеини - 10%, поради мазнини - 50%, поради въглехидрати - 40%. При възрастни – съответно 20 – 30 – 50%.

9. Защо децата, особено в ранна детска възраст, бързо прегряват, когато температурата на околната среда се повиши? Децата понасят ли по-лесно повишаване или понижаване на температурата на околната среда?

Тъй като децата имат повишено производство на топлина, недостатъчно изпотяване и следователно изпаряване на топлина, незрял център за терморегулация. Понижаване в длъжност.

10. Посочете непосредствената причина и обяснете механизма на бързо охлаждане на деца (особено бебета), когато температурата на околната среда спадне.

Повишен топлообмен при деца поради относително голяма телесна повърхност, обилно кръвоснабдяване на кожата, недостатъчна топлоизолация (тънка кожа, липса на подкожна мастна тъкан) и незрялост на центъра за терморегулация; недостатъчна вазоконстрикция.

11. На каква възраст детето започва да изпитва дневни температурни колебания, как се различават от тези при възрастните и на каква възраст достигат нормите за възрастни?

В края на 1 месец от живота; те са незначителни и достигат нормата за възрастни до пет години.

12. Каква е температурната „зона на комфорт“ на детето, в рамките на каква температура е, какъв е този показател за възрастни?

Външната температура, при която индивидуалните колебания в температурата на кожата на детето са най-слабо изразени, е в границите 21 – 22 o C, при възрастен – 18 – 20 o C.

13. Кои механизми на терморегулация са най-готови да функционират по време на раждането? При какви условия могат да се активират механизмите на треперещата термогенеза при новородени?

Повишено генериране на топлина, предимно от произход без треперене (висок метаболизъм), изпотяване. При условия на екстремно излагане на студ.

14. В какво съотношение трябва да се съдържат протеини, мазнини и въглехидрати в диетата на деца на три и шест месеца, 1 година, над една година и възрастни?

До 3 месеца – 1:3:6; на 6 месеца - 1: 2: 4. На възраст от 1 година и повече - 1: 1, 2: 4, 6, т.е. същото като при възрастните.

15. Назовете характеристиките на метаболизма на минералните соли при деца. С какво е свързано това?

Има задържане на соли в организма, особено повишена нужда от калций, фосфор и желязо, което е свързано с растежа на тялото.

11 Обмен на енергия

Незаменимо условие за поддържане на живота е организмите да получават енергия от външната среда и въпреки че основният източник на енергия за всички живи същества е Слънцето, само растенията са способни директно да използват неговата радиация. Чрез фотосинтеза те преобразуват енергията на слънчевата светлина в енергия химически връзки. Животните и хората получават необходимата им енергия, като ядат растителна храна. (За месоядните и отчасти за всеядните други животни - тревопасни - служат като източник на енергия.)

Животните също могат директно да получават енергия от слънчевите лъчи; например пойкилотермните животни поддържат телесната си температура по този начин. Топлината (получена от външната среда и генерирана в самото тяло) обаче не може да се преобразува в друг вид енергия. Живите организми, за разлика от техническите устройства, са фундаментално неспособни на това. Машина, която използва енергията на химическите връзки (например двигател) вътрешно горене), първо я превръща в топлина и едва след това в работа: химическата енергия на горивото → топло → работа (разширяване на газа в цилиндъра и движение на буталото). В живите организми е възможна само тази схема: химическа енергия → работа.

Така че енергията на химичните връзки в молекулите на хранителните вещества е практически единственият източник на енергия за животински организъм, а топлинната енергия може да се използва само за поддържане на телесната температура. В допълнение, топлината, поради бързото разсейване в околната среда, не може да се съхранява в тялото за дълъг период от време. Ако в тялото се появи излишна топлина, тогава за хомеотермичните животни това се превръща в сериозен проблем и понякога дори застрашава живота им (вижте раздел 11.3).

11.1. Източници на енергия и начини за нейната трансформация в организма

Живият организъм е отворена енергийна система: той получава енергия от околната среда (почти изключително под формата на химични връзки), преобразува я в топлина или работа и в тази форма я връща в околната среда.

Компонентите на хранителните вещества, които навлизат в кръвта от стомашно-чревния тракт (например глюкоза, мастни киселини или аминокиселини), сами по себе си не са в състояние директно да прехвърлят енергията на своите химични връзки към своите потребители, например калиево-натриевата помпа или мускулите актин и миозин. Има универсален посредник между хранителните „енергийни носители“ и „консуматорите“ на енергия - аденозин трифосфат (АТФ).Той е този директен източникенергия за всякакви процеси в живите същества

тяло. Молекулата на АТФ е комбинация от аденин, рибоза и три фосфатни групи (фиг. 11.1).

Връзките между киселинните остатъци (фосфати) съдържат значително количество енергия. Чрез отделяне на крайния фосфат под действието на ензима АТФ-аза, АТФ се превръща в аденозин дифосфат (АДФ). Това освобождава 7,3 kcal/mol енергия. Енергията на химичните връзки в хранителните молекули се използва за ресинтеза на АТФ от АДФ. Нека разгледаме този процес, като използваме глюкозата като пример (фиг. 11.2).

Първият етап от усвояването на глюкозата е гликолизаПо време на този процес молекулата на глюкозата първо се превръща в пирогроздена киселина (пируват),като същевременно осигурява енергия за ресинтеза на АТФ. След това пируватът се превръща в ацетил коензим А -първоначален продукт за следващия етап на рециклиране - Цикъл на Кребс.Множеството трансформации на веществата, които съставляват същността на този цикъл, осигуряват допълнителна енергия за ресинтеза на АТФ и завършват с освобождаване на водородни йони. Третият етап започва с прехвърлянето на тези йони в дихателната верига - окислително фосфорилиране,в резултат на което се образува и АТФ.

Взети заедно, всичките три етапа на рециклиране (гликолиза, цикъл на Кребс и окислително фосфорилиране) представляват процеса тъканно дишане.Основно важно е, че първият етап (гликолиза) протича без използване на кислород (анаеробно дишане)и води до образуването само на две АТФ молекули. Двата последващи етапа (цикъл на Кребс и окислително фосфорилиране) могат да се появят само в кислородна среда (аеробно дишане).Пълното използване на една молекула глюкоза води до появата на 38 ATP молекули.

Има организми, които не само не се нуждаят от кислород, но и умират в кислородна (или въздушна) среда - облигатни анаероби.Те включват например бактерии, причиняващи газова гангрена (Clostridium perfringes), тетанус (C. tetani), ботулизъм (C. botulinum) и др.

При животните анаеробните процеси са спомагателен вид дишане. Например, при интензивни и чести мускулни контракции (или при статични контракции), доставката на кислород от кръвта изостава от нуждите на мускулните клетки. По това време Образуване на АТФпротича анаеробно с натрупване на пируват, който се превръща в млечна киселина (лактат).Нарастващ кислороден дълг.Прекратяването или отслабването на мускулната работа елиминира несъответствието между нуждата на тъканта от кислород и възможностите за доставката му; лактатът се превръща в пируват, последният или през етапа на ацетил коензим А се окислява в цикъла на Кребс до въглероден диоксид, или чрез глюконеогенеза се превръща в глюкоза.

Според втория закон на термодинамиката всяко преобразуване на енергия от един вид в друг става със задължителното образуване на значително количество топлина, която след това се разсейва в околното пространство. Следователно синтезът на АТФ и преносът на енергия от АТФ към действителните „потребители на енергия“ се извършват със загубата на приблизително половината от него под формата на топлина. Опростено можем да представим тези процеси по следния начин (фиг. 11.3).

Около половината химична енергия, съдържащ се в храната, веднага се превръща в топлина и се разсейва в пространството, другата половина отива за образуването на АТФ. С последващото разграждане на АТФ половината от освободената енергия отново се превръща в топлина. В резултат на това животно и човек могат да изразходват не повече от 1/4 от цялата енергия, консумирана под формата на храна, за извършване на външна работа (например бягане или преместване на всякакви предмети в пространството). По този начин ефективността на висшите животни и хора (около 25%) е няколко пъти по-висока от, например, ефективността на парната машина.

Цялата вътрешна работа (с изключение на процесите на растеж и натрупване на мазнини) бързо се превръща в топлина. Примери: (а) енергията, произведена от сърцето, се превръща в топлина поради съпротивлението на кръвоносните съдове на потока на кръвта; б) стомахът извършва секрецията на солна киселина, панкреасът отделя бикарбонатни йони, в тънките черва тези вещества си взаимодействат и съдържащата се в тях енергия се превръща в топлина.

Резултатите от външната (полезна) работа, извършена от животно или човек, също в крайна сметка се превръщат в топлина: движението на телата в пространството затопля въздуха, издигнатите конструкции се срутват, предавайки вложената в тях енергия на земята и въздуха под формата на топлина. Египетски пирамиди- рядък пример за това как енергията на мускулната контракция, изразходвана преди почти 5000 години, все още чака неизбежната трансформация в топлина.

Уравнение на енергийния баланс:

E = A + H + S,

Където Е -общото количество енергия, получено от тялото от храната; А - външна (полезна) работа; Н -пренос на топлина; С-съхранена енергия.

Загубите на енергия чрез урина, себум и други секрети са изключително малки и могат да бъдат пренебрегнати.

респираторен коефициент (RK)

съотношението на обема на въглеродния диоксид, отделен през белите дробове, към обема на кислорода, абсорбиран през същото време; стойността на D.c., когато субектът е в покой, зависи от вида на хранителните вещества, окислени в тялото.

Енциклопедичен речник, 1998

дихателен коефициент

съотношението на обема на въглеродния диоксид, отделен по време на дишането за определено време, към обема на кислорода, абсорбиран през същото време. Характеризира особеностите на газообмена и метаболизма при животни и растения. При здрав човек е приблизително 0,85.

Дихателен коефициент

съотношението на обема въглероден диоксид, освободен от тялото, към обема на кислорода, абсорбиран през същото време. Посочва се от:

Определянето на DC е важно за изучаване на характеристиките на газообмена и метаболизма при животните и растителните организми. Когато въглехидратите се окисляват в тялото и кислородът е напълно наличен, DC е 1, мазнините ≈ 0,7, протеините ≈ 0,8. При здрав човек в покой DC е 0,85 ╠ 0,1; при умерена работа, както и при животни, които се хранят предимно с растителна храна, тя се доближава до 1. При хората, при много продължителна работа, на гладно, при месоядни (хищници), както и по време на зимен сън, когато поради ограничените запаси от въглехидрати в тялото, дисимилацията увеличава мазнините, DC е около 0,7. DC надвишава 1 с интензивно отлагане в тялото на мазнини, образувани от въглехидрати, доставени с храна (например при хора при възстановяване на нормалното тегло след гладуване, след продължителни заболявания, както и при животни по време на угояване). DC се повишава до 2 при интензивна работа и хипервентилация на белите дробове, когато от тялото се освобождава допълнителен CO2, който е бил в свързано състояние. DC достига още по-големи стойности при анаероби, при които по-голямата част от освободения CO2 се образува чрез безкислородно окисление (ферментация). ДК под 0,7 се среща при заболявания, свързани с метаболитни нарушения, след тежка физическа работа.

При растенията ДК зависи от химическата природа на дихателния субстрат, съдържанието на CO2 и O2 в атмосферата и други фактори, като по този начин характеризира спецификата и условията на дишане. Когато клетката използва въглехидрати за дишане (зърнени разсад), DC е приблизително 1, мазнини и протеини (покълнали маслодайни семена и бобови растения) ≈ 0,4≈0,7. При липса на O2 и труден достъп (семена с твърда обвивка) DC е 2≈3 или повече; високият DC също е характерен за клетките на растежните точки.