Дихателният коефициент е съотношението на обема на отделения въглероден диоксид към обема на абсорбирания кислород. Дихателен коефициентразлични в окисляването на протеини, мазнини и въглехидрати. Помислете например какъв ще бъде дихателният коефициент, когато тялото използва глюкоза. Общият резултат от окисляването на глюкозна молекула може да се изрази с формулата:
Когато глюкозата се окислява, броят на образуваните молекули въглероден диоксид и броят на консумираните (абсорбирани) 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.
При окисляването на мазнини и протеини дихателният коефициент ще бъде под единица. Когато мазнините се окисляват, респираторният 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 при хората дихателният коефициент обикновено е 0,85-0,9. Определен калориен еквивалент на кислород съответства на определен респираторен коефициент, както се вижда от табл. 20.
Таблица 20 Връзка между респираторния коефициент и калоричния кислороден еквивалент
Определяне на енергийния метаболизъм при човек в покой по метода на затворена система с непълен газов анализ. Много постоянният респираторен коефициент (0,85-0,90) при хора с нормално хранене в покой позволява сравнително точно определяне на енергийния метаболизъм при човек в покой, като се изчисли само количеството консумиран кислород и се вземе неговия калориен еквивалент при средния дихателен коефициент.
Количеството кислород, консумирано от тялото, се изследва с помощта на различни видове спирографи.
Екскреция на азотможе да се използва за определяне на протеиновия метаболизъм. Протеинът съдържа приблизително 16% азот. В процеса на протеинов метаболизъм около 90% от азота, присъстващ в протеина, се екскретира в урината под формата на урея, пикочна киселина, креатинин и други по-малко важни връзкисъдържащи азот.
Остават 10% отделя се с изпражненията, следователно скоростта на разграждане на протеини в тялото може да се изчисли чрез определяне на съдържанието на азот в урината: добавете 10% от азота, отделен с изпражненията към това количество и умножете по 6,25 (т.е. 100/16). По този начин е възможно да се определи общото количество протеин, разграден в тялото на ден. Така например, отделянето на 8 g азот в урината на ден означава, че около 55 g протеин е претърпял разпад. Ако дневният прием на протеин е по-малък от количеството на разграждането му, се говори за отрицателен азотен баланс, което означава ежедневно намаляване на съдържанието на протеин в тялото.
Дихателен коефициент- съотношението на обема на отделения CO2 към обема на консумирания O2 - може да се използва за определяне на консумацията на въглехидрати и мазнини. Ако въглехидратите се метаболизират с помощта на кислород, тогава окислението на всяка молекула въглехидрати произвежда 1 молекула въглероден диоксид и изразходва 1 молекула кислород. В този случай съотношението на обема на отделения въглероден диоксид към обема на консумирания кислород, наречен дихателен коефициент, по време на окисляването на въглехидратите ще бъде равно на 1,0.
Когато мазнините се окисляватСредно за всеки 70 образувани молекули въглероден диоксид се консумират 100 молекули кислород. Дихателният коефициент за окисляване на мазнини е 0,7. Когато се окисляват само протеини, респираторният коефициент е приблизително 0,8. Кислородът, използван за окисляване на тези вещества, взаимодейства с водородните атоми, присъстващи в излишък в молекулите на тези вещества, така че се образува по-малко въглероден диоксид, когато се използват равни количества кислород.
Поради тази причинакоефициентът на дишане при окисление на протеини и мазнини е по-малък от този при окисление на въглехидрати.
Да видим как можем да използваме респираторен коефициентза определяне на степента на използване на определени хранителни вещества в организма. Количеството въглероден диоксид, освободен от белите дробове, разделено на количеството кислород, изразходван за същото време, се нарича индекс на белодробна вентилация. Ако този показател се наблюдава за около час, показателят за белодробна вентилация става равен на респираторния коефициент. Приближаването на стойността на дихателния коефициент до 1,0 показва, че въглехидратите са били окислени в тялото, т.к. респираторният коефициент по време на окисляването на протеини и мазнини е значително по-малък от 1,0. Ако респираторният коефициент е по-близо до 0,7, тогава в тялото се окисляват само мазнини.
Накрая, ако не вземете предвид възможността за окислениемалко количество протеини, тогава стойностите на дихателния коефициент в диапазона от 0,7-1,0 могат приблизително да показват преобладаването на окисляването на мазнини или въглехидрати. За по-точно определяне консумацията на протеини трябва да се изчисли, като се определи количеството на екскретирания азот и след това, като се използват съответните математически формули, почти точно се изчисли количеството консумирани мазнини и въглехидрати.
Изброяваме най-многозначителни резултати, получени при изследването на респираторния коефициент.
1. Веднага след хранене въглехидратите стават най-значимият субстрат за окисляване. Дихателният коефициент през този период се доближава до 1,0.
2. След 8-10 часа след хранене, когато тялото почти е използвало всички налични въглехидрати, дихателният коефициент се доближава до 0,7, което показва преобладаването на употребата на мазнини.
3. При наличие на нелекуван диабет много малко количество въглехидрати може да се използва от организма при всякакви условия, т.к. тяхното използване изисква инсулин, така че при тежък диабет респираторният коефициент почти винаги остава близо до 0,7, което е типично за преобладаването на окисляването на мазнините.
Нарича се количеството топлина, отделена след консумацията на 1 литър кислород от тялото 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. Като показател за това може да служи респираторният коефициент.
Дихателен коефициент и неговото значение в изследването на метаболизма
Дихателният коефициент е съотношението на обема на отделения въглероден диоксид към обема на абсорбирания кислород. Дихателният коефициент е различен за окисляването на протеини, мазнини и въглехидрати. Помислете например какъв ще бъде дихателният коефициент, когато тялото използва глюкоза. Общият резултат от окисляването на глюкозна молекула може да се изрази с формулата:
Когато глюкозата се окислява, броят на образуваните молекули въглероден диоксид и броят на консумираните (абсорбирани) 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.
При окисляването на мазнини и протеини дихателният коефициент ще бъде под единица. Когато мазнините се окисляват, респираторният 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 при хората дихателният коефициент обикновено е 0,85-0,9. Определен калориен еквивалент на кислород съответства на определен респираторен коефициент, както се вижда от табл. 20.
Таблица 20 Съотношението на дихателния коефициент и калорийния еквивалент на кислорода
|
Дихателен коефициент |
||||||||
|
Калориен еквивалент | ||||||||
|
кислород, в килоджаули | ||||||||
|
Калориен еквивалент | ||||||||
|
кислород, в килокалории | ||||||||
Определяне на енергийния метаболизъм при човек в покой по метода на затворена система с непълен газов анализ. Много постоянният респираторен коефициент (0,85-0,90) при хора с нормално хранене в покой позволява сравнително точно определяне на енергийния метаболизъм при човек в покой, като се изчисли само количеството консумиран кислород и се вземе неговия калориен еквивалент при средния 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 респираторен коефициент, равен на 0,85, е възможно да се изчисли производството на енергия в тялото; калорийният еквивалент на 1 литър кислород при даден дихателен коефициент е 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 повишава и може да надхвърли единица. В бъдеще дихателният коефициент рязко намалява до стойности, по-ниски от първоначалните, и само след 30-50 минути след тежка работа обикновено се връща към нормалното. Тези промени в респираторния коефициент са показани на фиг. 196.
Промените в респираторния коефициент след края на работа не отразяват истинската връзка между използвания в момента кислород и отделения въглероден диоксид. Дихателният коефициент в началото на периода на възстановяване 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, добавяйки 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 млечна киселина
Ориз. 196. Криви на четири наблюдения (1-4) на промени в респираторния коефициент по време и след двучасова интензивна работа.
пяната изчезва от кръвта. Част от него се окислява, част се ресинтезира в гликоген, а част се екскретира в урината и потта. С намаляването на млечната киселина се освобождават основи, които преди това са били отнети от бикарбонатите. Тези основи свързват повторно въглеродния диоксид и образуват бикарбонати. Следователно, след известно време след работа, дихателният коефициент рязко спада поради задържането в кръвта на въглероден диоксид, идващ от тъканите.
Изследване на брутния обмен
Дългосрочното (в продължение на един ден) определяне на газообмена позволява не само да се установи производството на топлина от тялото, но и да се реши въпросът кои хранителни вещества са били окислени, за да се образува топлина. 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, следователно 16,8-6,25 = 105 g протеин се е разложил в тялото. Намираме количеството въглерод от протеинов произход. За да направим това, ние определяме количеството въглерод в разпадналия се протеин. Тъй като протеините съдържат около 53% въглерод, тогава, следователно, в гниене 
от количеството въглерод в разградения протеин и въглерода, отделен в урината, 55,65-9,0191 == 46,63 г. Определяме обемните количества въглероден диоксид от протеинов произход, отделен през белите дробове, въз основа на факта, че от 1 грам- образува се молекула въглерод (12 g).
равно на 0,8 за протеини, намираме количеството кислород, използвано за окисляване на протеини:
за окисляване на протеини, откриваме количеството кислород, използвано за окисляване на въглехидрати и мазнини, 654.141 - 108.8 \u003d 545.341 l C\u003e 2. Според разликата между целия отделен въглероден диоксид и въглеродния диоксид от белтъчен произход, отделен от белите дробове, намираме количеството въглероден диоксид, образуван по време на окисляването на въглехидратите и мазнините, 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 по време на окисляването на 1 g мазнини се изразходват 2,019 литра кислород и се образуват 1,431 литра въглероден диоксид, а когато се окисляват 1 g въглехидрати, се изразходват 0,829 литра кислород и същото количество (0,829 g) се образува въглероден диоксид (DC за въглехидратите е 1), правим уравнение, като вземем хколичеството мазнини и приколичеството въглехидрати, окислени в тялото. Решавайки системата от уравнения с две неизвестни, получаваме:
Намираме количеството въглехидрати, окислени в тялото, като заместваме стойността хкъм някое от уравненията:
И така, освобождаването на енергия в тялото се извършва поради окисляването на 105 g протеини, 99 g мазнини и 417 g въглехидрати. Познавайки количеството топлина, генерирано по време на окисляването на 1 g от всяко от веществата (вижте 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 - черния дроб). , бъбреците, храносмилателния тракт и др.), както и от условията на околната среда (температура, барометрично налягане, влажност и състав на въздуха, 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 температурата на околната среда. Енергийните разходи на тялото при такива стандартни условия се наричат основна борса.
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 по-високо от температурата на околната среда.
За определяне на основния метаболизъм субектът трябва да бъде: 1) в състояние на мускулна почивка (легнало положение с отпуснати мускули), да не е изложен на стимули, 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 будно състояние. По време на сън нивото на окислителните процеси и, следователно, енергийните разходи на тялото са с 8-10% по-ниски, отколкото в покой по време на будност.
Нормални стойности на основния обмен на човек.Стойността на основния метаболизъм обикновено се изразява като количеството топлина във високи калории на 1 kg телесно тегло или на 1 m 2 телесна повърхност за 1 час или за един ден.
За мъж на средна възраст (приблизително 35 години), със среден ръст (приблизително 165 cm) и със средно телесно тегло (приблизително 70 kg), основният метаболизъм 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 с около 10% по-ниско.
Интензивността на основния метаболизъм, преизчислена на 1 kg телесно тегло, е много по-висока 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 основен метаболизъм представляват средни данни, получени от голям брой изследвания на здрави хора от различен пол, възраст, телесно тегло и височина.
Дефиницията на основния метаболизъм, според тези таблици, при здрави хора с нормална конструкция дава приблизително правилни (грешка "5-8%) стойности на енергийния разход. При прекомерна функция на щитовидната жлеза се наблюдават непропорционално високи стойности на основния метаболизъм за дадено телесно тегло, височина, възраст и телесна повърхност. Намаляване 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), а 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 при различни животни и хора, не се различават толкова рязко.
Таблица 21
Стойността на производството на топлина при хората и другите организми
|
Производство на топлина за 24 часа kJ (kcal) |
|||
|
Обектът е | |||
|
следното |
на 1 кг маса |
1 м отгоре |
|
|
тяло |
|||
Според правилото за повърхността на тялото, топлокръвните животни консумират енергия пропорционално на размера на повърхността на тялото.
Ежедневното производство на топлина на 1 m 2 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 анализа на резултатите от директни измервания на повърхността на тялото. Константа ДА СЕпри хората е 12,3. По-точна формула предлага Дюбоа:
където 1U 7 - телесно тегло в килограми, з - 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, това е само правило с известно практическо значение за приблизителни изчисления на освобождаването на енергия в тялото.
Относителността на правилото за повърхността се доказва от факта, че интензивността на метаболизма при двама индивиди, 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, което зависи от биологичните характеристики на животинския вид и състоянието на тялото, което се дължи на активността на нервна, ендокринна и други системи.
Обмен на енергия по време на физически труд
Мускулната работа значително увеличава разхода на енергия. Следователно дневната консумация на енергия на 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 надбавка за работа,което е толкова по-голямо, колкото 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 коефициент на ефективност.При физическия труд на човек ефективността варира от 16 до 25% и е средно 20%, но в някои случаи може да бъде и по-висока.
Коефициентът на ефективност варира в зависимост от редица условия. Така че, 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 разходите за енергия при основни метаболитни условия са средно 4,2 kJ (1 kcal) на 1 kg телесно тегло на час, тогава при тихо седене разходите за енергия са средно 5,9 kJ (1,4 kcal). ) на 1 кг телесно тегло на час, когато стоите без напрежение - 6,3 kJ (1,5 kcal), с лека работа (служители, шивачи, механици за фина работа, учители) -7,5-10,5 kJ (1,8-2,5 kcal), с малко мускули 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 (металисти, бояджии, дърводелци), 13,4-16,8 kJ (3,2-4,0) kcal), при тежък физически труд 21,0-31,5 kJ (5, 0-7,5 kcal).
Възрастното население е разделено на 4 групи според енергийните разходи 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 е свързана с разходите за физ |
9211 .-13 816 kJ (2200- |
|
|
cal труд или изисква несъществени фи | ||
|
физически усилия | ||
|
9838-14 654 kJ (2350- |
||
|
услуги, чиято работа не изисква големи | ||
|
физическо усилие | ||
|
Работници на механизирания труд и сферата |
10 467-15 491 kJ (2500- |
|
|
услуги, чиято работа е свързана със значителни | ||
|
тежки физически усилия | ||
|
Четвърто |
Немеханизирани работници или работници на непълно работно време |
12 142-17 585 kJ (2900- |
|
но механизираният труд е голям и среден | ||
Значителни разлики в енергийните нужди в групите зависят от пола (повече за мъжете), възрастта (намалява след 40 години), степента на развлекателна дейност и нивото на обществените 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 е 8373-9211 (2000-2200 kcal).
Обмен на енергия по време на умствена работа
При умствения труд разходите за енергия са много по-ниски, отколкото при физическия труд.
Трудните математически изчисления, работата с книга и други форми на умствена работа, ако не са придружени с движение, причиняват незначително (2-3%) увеличение на енергийния разход в сравнение с пълната почивка. Но в повечето случаи различните видове умствен труд са придружени от мускулна дейност, особено когато работникът е емоционално възбуден (лектор, художник, писател, оратор и др.), Поради което разходите за енергия могат да бъдат сравнително големи. Преживяната емоционална възбуда може да предизвика повишаване на метаболизма с 11-19% през следващите няколко дни. "
Специфично динамично действие на храната
След хранене интензивността на метаболизма и енергийните разходи на тялото се увеличават в сравнение с нивото им при условия на основен метаболизъм. Увеличаването на метаболизма и енергията започва след един час, достига максимум 3 часа след хранене и продължава няколко часа. Ефектът от приема на храна, който повишава метаболизма и разходите за енергия, се нарича специфична динамикадействие на храната.
При протеиновата храна той е най-голям: обменът се увеличава средно с 30%. При приемане на мазнини и въглехидрати метаболизмът при хората се увеличава с 14-15%.
Регулиране на енергийния обмен
Нивото на енергийния метаболизъм е в тясна зависимост от физическата активност, емоционалния стрес, естеството на храненето, степента на напрежение на терморегулацията и редица други фактори.
Получени са много факти, които свидетелстват за условнорефлекторна промяна в консумацията 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.
При спортист в предстартово състояние консумацията на кислород се увеличава значително и следователно енергийният обмен. Същото се случва по време на идването на работа и под въздействието на факторите на работната среда за работници, чиято дейност е свързана с мускулни усилия. Ако под хипноза на субекта се внуши, 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 чрез увеличаване на секрецията на редица жлези с вътрешна секреция. Особено експресията се засилва от енергийния метаболизъм 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. Терминът "хранителни продукти" или "хранителни продукти" не трябва да бъде
се бърка с понятието „хранителни вещества“. Хранителните вещества включват определени групи химични съединения: протеини, мазнини, въглехидрати, минерални соли, витамини и вода. В едно или друго количество те се съдържат във всеки продукт, който в повечето случаи е смес от редица вещества.
Хранителни калорични фактори
Познавайки състава на храните и тяхната смилаемост, е възможно да се изчисли енергийната стойност на приетата храна, като се използват така наречените калорични коефициенти на хранителни вещества. калоричен,или топлинен коефициент,се нарича 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 е 18,10:24,70 = 0,73.[ ...]
Дихателният коефициент при нормално узряване на плодовете не остава постоянен. В етапа на пременопауза той е приблизително 1 и, когато узрее, достига стойности от 1,2 ... 1,5. При отклонения ± 0,25 от единица в плодовете все още не се наблюдават аномалии в метаболизма и само при големи отклонения могат да се предполагат физиологични нарушения. Интензивността на дишането на отделните слоеве тъкани на всеки плод не е еднаква. В съответствие с по-голямата активност на ензимите в кожата, в нея се отбелязва многократно по-голяма интензивност на дишане, отколкото в паренхимната тъкан (Hulme and Rhodes, 1939). С намаляване на съдържанието на кислород и увеличаване на концентрацията на въглероден диоксид в паренхимните клетки, тъй като разстоянието от кожата до сърцевината на плода се увеличава, честотата на дишане намалява.[...]
Инструмент за респираторен коефициент, пинсети, ленти от филтърна хартия, пясъчен часовник за 2 минути, стъклени чаши, пипети, стъклени пръчици, конични колби от 250 ml.[ ...]
Устройството за респираторен коефициент се състои от голяма епруветка с плътно прилягаща гумена запушалка, в която е вкарана измервателна тръба, огъната под прав ъгъл със скала, направена от милиметрова хартия.[...]
Консумацията на кислород и коефициентът на неговото използване са постоянни, когато p02 се намалява до 60 и 20% от първоначалната стойност (в зависимост от скоростта на течението). При концентрация на кислород, малко по-висока от критичната, максималният вентилационен обем се поддържа дълго време (няколко часа). В същото време обемът на вентилация се увеличава 5,5 пъти, но за разлика от шарана, той намалява, започвайки от 22% от нивото на насищане на водата с кислород. Авторите смятат, че намаляването на обема на вентилация при рибите по време на екстремна хипоксия е следствие от кислородния дефицит на дихателните мускули. Съотношенията на дихателната честота и сърдечната честота бяха равни на 1,4 при нормални условия и 4,2 при недостиг на кислород.[...]
Уводни пояснения. Предимства на метода: висока чувствителност, която дава възможност за работа с малки проби от експериментален материал; способността да се наблюдава динамиката на обмена на газ и едновременно да се вземе предвид обменът на газ на 02 и CO2, което ви позволява да зададете дихателния коефициент.[ ...]
Следователно стойността на рН в окситеина пада до почти 6,0, докато в аератора pH>7D аератор (фиг. 26.9) трябва да бъде по-малък от мощността на аератора за аерационния резервоар. Това се дължи на високата концентрация на кислород (над 60%) на всички етапи на оксигенацията.[...]
Динамика на отделяне на въглероден диоксид (С?СО2), поглъщане на кислород ([ ...]
Морските и сладководните риби при тези експериментални условия имат приблизително еднакъв дихателен коефициент (RC). Недостатъкът на тези данни е, че авторът е взел за сравнение златна рибка, която по принцип консумира малко кислород и трудно може да служи като еталон за сравнение.[ ...]
По отношение на газообмена на зимуващите насекоми трябва да се каже, че дихателният коефициент в този случай също намалява1. Например, Драйър (1932) установява, че в активно състояние на мравката Formica ulkei Emery респираторният коефициент е 0,874; когато мравките станаха неактивни преди зимния хибернация, респираторният коефициент намаля до 0,782, а по време на хибернация спадът достигна 0,509-0,504. Колорадският бръмбар Leptinotarsa decemlineata Say. през зимния период дихателният коефициент намалява до 0,492-0,596, докато през лятото е 0,819-0,822 (Ushatinskaya, 1957). Това се обяснява с факта, че в активно състояние насекомите се хранят предимно с протеинови и въглехидратни храни, докато в хибернация се консумират предимно мазнини, които изискват по-малко кислород за окисляване.[ ...]
В херметични резервоари, предназначени за налягане в GP RK. d = 1962 Pa (200 mm воден стълб), при високи коефициенти на оборот, времето на празен ход на резервоара с „мъртвия“ остатък преди пълнене може да бъде толкова малко, че дихателният клапан няма време да се отвори за „издишване“. Тогава няма загуби от "обратно.издишване".[ ...]
За да разберете биохимичните процеси, протичащи в тялото, голямо значениеима респираторен коефициент. Респираторен коефициент (RC) - съотношението на издишаната въглена киселина към консумирания кислород.[ ...]
За да се прецени влиянието на температурата върху всеки процес, обикновено се работи със стойността на температурния коефициент. Температурният коефициент (t > u) на процеса на дишане зависи от вида на растенията и от температурните градации. Така че, с повишаване на температурата от 5 до 15 ° C, 0 o може да се увеличи до 3, докато повишаването на температурата от 30 до 40 ° C увеличава интензивността на дишането по-малко значително (Fu около 1,5). Фазата на развитие на растенията е от голямо значение. Според B, A. Rubin във всяка фаза на развитие на растенията най-благоприятните температури за процеса на дишане са температурите, срещу които тази фаза обикновено преминава дихателни пътища. Междувременно различните температури са най-благоприятни за различните ензимни системи. В тази връзка е интересно, че в по-късните фази на развитие на растенията се наблюдават случаи, когато флавин дехидрогеназите действат като крайни оксидази, пренасяйки водород директно към кислород от въздуха.[...]
Всички изследвани риби в плен консумират по-малко кислород, отколкото в природни условия. Леко увеличение на дихателния коефициент при риби, отглеждани в аквариуми, показва промяна в качествената страна на метаболизма към по-голямо участие на въглехидрати и протеини в него. Авторът обяснява това с най-лошия кислороден режим на аквариума в сравнение с естествените условия; освен това в аквариума рибите са неактивни.[ ...]
За намаляване на емисиите на пари от вредни вещества се използват и светлоотразителни дискове, монтирани под монтажната тръба на дихателния клапан. При висок процент на оборот на атмосферни резервоари, ефективността на рефлекторните дискове може да достигне 20-30%. [ ...]
Допълнително насищане на HP може да настъпи след пълнене, ако газовото пространство не е напълно наситено с пари. В този случай дихателният клапан не се затваря след напълване на контейнера и веднага започва допълнително издишване. Това явление се среща в резервоари с високо съотношениеоборотни или частично запълнени, не до максималната височина на преливника, както и в резервоари с бавни процеси на насищане на ГП (резервоари с понтони и вкопани). Допълнителното насищане на HP е особено характерно за резервоари, напълнени за първи път след стрипинг и вентилация. Този тип загуба понякога се нарича загуба от насищане или повторно насищане на HP.[ ...]
С известно и u0, Acjcs може също да се определи от графики, подобни на тези, показани на фиг. 14. В методите за изчисляване на загубите са дадени подобни графики за типични резервоари RVS, различни видовереспираторни клапи и техния брой. Стойността на Ac/cs означава нарастването на концентрацията в HP за общото време на престой (tp) и запълване на резервоара (te), т.е. t = tn + t3; определя се приблизително от графиките (виж фиг. 3). Когато се използва формула (! 9), трябва да се има предвид, че когато HP е напълно наситен, ccp / cs = 1 и че времето за пълно насищане на HP на наземните резервоари е ограничено до 2-4 дни (в зависимост от състоянието на времето и други условия), и графикът за " приблизително Фиг. 3. Следователно, след получаване на стойностите ccp/cs>l по формула (19), което означава началото на пълното насищане на HP преди край на престой или край на пълнене на резервоара, е необходимо да се замени ccp/cs = 1.[ . ..]
Нека оценим количествените връзки между тези два газови потока. Първо, съотношението на обема отделен въглероден диоксид към обема на консумирания кислород (респираторен коефициент) за повечето Отпадъчни водии активната утайка е по-малка от единица. Второ, коефициентите на обемен масов трансфер за кислород и въглероден диоксид са близки един до друг. Трето, константата на фазовото равновесие на въглеродния диоксид е почти 30 пъти по-малка от тази на кислорода. Четвърто, въглеродният диоксид не само присъства в сместа от алкохол в разтворено състояние, но също така влиза в химично взаимодействие с водата.[...]
При сравняване на двата вида дишане, неравното съотношение на поемането на кислород към отделянето на въглероден диоксид е поразително. Съотношението CO2/O2 се нарича респираторен коефициент KO[...]
Ако по време на дишането се окисляват органични вещества с относително по-високо съдържание на кислород от въглехидратите, например органични киселини - оксалова, винена и техните соли, тогава дихателният коефициент ще бъде значително по-голям от 1. По-голям от 1 ще бъде и в случая когато част от кислорода, използван за дишане на микроби, е взет от въглехидрати; или по време на дишането на онези дрожди, при които алкохолната ферментация протича едновременно с аеробното дишане. Ако наред с аеробното дишане протичат други процеси, които използват допълнителен кислород, тогава дихателният коефициент ще бъде по-малък от 1. Той ще бъде по-малък от 1, дори когато вещества с относително ниско съдържание на кислород, като протеини, въглеводороди и др. се окисляват по време на дишане. , знаейки стойността на дихателния коефициент, е възможно да се определи кои вещества се окисляват по време на дишането.[...]
Най-често срещаният показател за скоростта на окисление е скоростта на дишане, която може да се съди по поглъщането на кислород, отделянето на въглероден диоксид и окисляването. органична материя. Други показатели на респираторния метаболизъм: стойността на респираторния коефициент, съотношението на гликолитичния и пентозофосфатния път за разграждане на захарите, активността на редокс ензимите. Енергийната ефективност на дишането може да се съди по интензивността на окислителното фосфорилиране на митохондриите.[...]
Тенденциите, показани за ябълките от сорта Koks orange по отношение на ефекта от концентрациите на кислород и въглероден диоксид във въздуха в камерата, са валидни за всички останали сортове ябълки, с изключение на случаите на по-силно увеличение на респираторния коефициент с понижаване на температурата.[ .. .]
Стойността на DC зависи и от други фактори. В някои тъкани, поради затруднения достъп на кислород, наред с аеробното дишане възниква анаеробно дишане, което не е придружено от поглъщане на кислород, което води до повишаване на стойността на ДК. Стойността на коефициента се определя и от пълнотата на окисление на дихателния субстрат. Ако в допълнение към крайните продукти в тъканите се натрупват по-малко окислени съединения (органични киселини), тогава DC[ ...]
Количествени определения на зависимостта на газообмена в рибите от температурата са извършени от много изследователи. В повечето случаи изследването на този въпрос беше ограничено главно до количествената страна на дишането - стойността на дихателната честота, стойността на консумацията на кислород и след това изчислението температурни коефициентипри различни температури.[...]
За да се намалят загубите от изпарение и замърсяване на въздуха, резервоарите за бензин са оборудвани с газопровод, който свързва въздушните пространства на резервоарите, в които се съхраняват продукти от същата марка, а също така е монтиран общ дихателен клапан. Описаните по-горе „големи и малки вдишвания“, вентилация на газовото пространство, също са причина за замърсяване на въздуха по време на съхранение на петролни продукти в селскостопански съоръжения, тъй като при коефициент на оборот на резервоарния парк от 4-6, коефициентът на оборот на запасите от гориво е 10-20, което означава намаляване на коефициента на използване на резервоарите 0,4-0,6. За да се предотврати замърсяването на въздуха в нефтените депа, са предвидени почистващи устройства и маслоотделители.[ ...]
Получените досега данни показват, че екстремните температури причиняват инхибиране на активността на физиологичната система, по-специално транспорта на газове в рибите. В същото време се развива брадикардия, аритмията се увеличава, консумацията на кислород и коефициентът на неговото използване намаляват. След тези промени във функционирането на сърдечно-респираторния апарат вентилацията на хрилете постепенно престава и най-накрая спира да функционира миокардът. Очевидно аноксията на дихателните мускули и общият недостиг на кислород е една от причините за смъртта на рибите поради прегряване. Повишаването на температурата води до ускоряване на усвояването на кислорода и в резултат на това до спадане на напрежението му в дорзалната аорта, което от своя страна служи като сигнал за повишена вентилация на хрилете.[...]
Преди да приложите модела, е необходимо да проверите неговите кинетични параметри. Валидиране на модел на система с чист кислород за пречистване на битови и промишлени отпадъчни води е направено от Müller и др. (1).В валидирането на модела за пречистване на битови отпадъчни води е използван дихателен коефициент R.C от 1,0, докато за промишлени отпадъчни води е 0,85 и дори 0,60. химични взаимодействияе направено съвсем наскоро при изследване на отпадъчни води от целулозно-хартиена фабрика (фиг. 26.6). За да се оценят получените данни, респираторният коефициент се приема равен на 0,90. Въпреки че няма много данни за съдържанието на амониев азот, беше отбелязано, че необходимостта от него за растежа на микроорганизмите е по-ниска от традиционно наблюдаваната в биологични системи.[ ...]
За да се реши въпросът за същността на ефекта на температурата върху метаболизма на рибите, трябва да се знае не само степента на увеличаване или намаляване на метаболизма с температурни промени, но и качествени промени в отделните връзки, които съставляват метаболизма. До известна степен качествената страна на обмяната може да се характеризира с такива коефициенти като респираторен и амоняк (съотношението на освободения амоняк като краен продукт от метаболизма на азота към консумирания кислород) (фиг. 89).[ ...]
От горното уравнение (4) следва, че съотношението на константите за 02 и CO2 е равно на 1,15, т.е. използването на техниката за измерване на баланса на CO2, изглежда, прави възможно извършването на наблюдения при малко по-високи стойности от 2 и съответно по-високи скорости на потока. Но това очевидно предимство изчезва, ако приемем, че респираторният коефициент е по-малък от 1. В допълнение, както е показано от Tulling 32], точността на определяне на CO2 в естествени водине може да бъде по-добро от ± 1 µmol/l (0,044 mg/l), а кислородът - ±0,3 µmol/l (0,01 mg/l). Следователно, дори ако вземем дихателния коефициент равен на 1, точността на метода на баланса, основан на отчитане на баланса на кислорода, се оказва най-малко три пъти по-висока, отколкото при определяне на въглеродния диоксид.[...]
Морфо-физиологичният метод беше използван в нашите изследвания с някои допълнения. Това даде възможност да се определи с достатъчна точност (±3,5%) количеството на абсорбирания кислород, освободения въглероден диоксид и респираторния коефициент (RC) върху цели разсад на възраст 10–12 дни и листа от растения от полеви експерименти. Принципът на тази техника е, че растенията, поставени в затворен съд (газова пипета със специален дизайн) с атмосферен въздух, в резултат на дишането променят състава на въздуха. По този начин, знаейки обема на съда и определяйки процентния състав на въздуха в началото и в края на експеримента, не е трудно да се изчисли количеството CO2, абсорбирано и CO2, освободено от растенията.[...]
Различните органи и тъкани на растението се различават значително по отношение на снабдяването им с кислород. В листата кислородът се доставя свободно до почти всяка клетка. Сочните плодове, кореноплодите, грудките са много слабо вентилирани; те са слабо пропускливи за газове, не само за кислород, но и за въглероден диоксид. Естествено, в тези органи процесът на дишане се измества към анаеробната страна, дихателният коефициент се увеличава. В меристемните тъкани се наблюдава увеличение на дихателния коефициент и изместване на процеса на дишане към анаеробната страна. Така различните органи се характеризират не само с различна интензивност, но и с различно качество на дихателния процес.[ ...]
Въпросът за веществата, използвани в процеса на дишане, отдавна е животно на физиолозите. Още в трудовете на И. П. Бородин е показано, че интензивността на дихателния процес е правопропорционална на съдържанието на въглехидрати в растителните тъкани. Това даде основание да се предположи, че въглехидратите са основното вещество, консумирано по време на дишането. При изясняването на този въпрос голямо значение има определянето на респираторния коефициент. Дихателният коефициент е обемното или моларно съотношение на CO2, отделен по време на дишането, към абсорбирания кислород за същия период от време.При нормален достъп до кислород стойността на дихателния коефициент зависи от субстрата на дишането. Ако в процеса на дишане се използват въглехидрати, тогава процесът протича съгласно уравнението CeH) 2O5 + 6O2 \u003d 6CO2 + 6H2O, в този случай дихателният коефициент е равен на единица! = 1. Въпреки това, ако повече окислени съединения, като органични киселини, се разлагат по време на дишането, поглъщането на кислород намалява и дихателният коефициент става по-голям от единица. Когато по-редуцирани съединения, като мазнини или протеини, се окисляват по време на дишането, е необходим повече кислород и дихателният коефициент става по-малък от единица.[...]
И така, най-простият процес на аеробно дишане е представен в следната форма. Молекулярният кислород, консумиран по време на дишането, се използва главно за свързване на водород, образуван по време на окисляването на субстрата. Водородът от субстрата се прехвърля в кислород чрез серия от междинни реакции, които протичат последователно с участието на ензими и носители. Определена представа за естеството на дихателния процес се дава от така наречения респираторен коефициент. Това се разбира като съотношение на обема на освободения въглероден диоксид към обема на кислорода, абсорбиран по време на дишането (С02:02).[ ...]
Ефективността на кардиореспираторния апарат на рибата, нейните резервни възможности, лабилността на честотните и амплитудните показатели зависят от вида и екологичните характеристики на рибата. При повишаване на температурата със същата стойност (от 5 до 20 ° C) честотата на дишане при судака се увеличава от 25 на 50 в минута, в щука от 46 на 75, в яде от 63 на 112 в минута. Консумацията на кислород се увеличава успоредно с увеличаването на честотата, но не и на дълбочината на дишането. Най-голямо число дихателни движенияза изпомпване на единица обем вода се произвежда подвижен яз, а най-малкият е по-малко активен оксифилен щука, което положително корелира с интензивността на газообмена в изследвания вид. Според авторите съотношението на максималния обем на вентилация и съответния коефициент на използване на кислород определя максималния енергиен потенциал на организма. В покой най-голямата интензивност на газообмена и обемът на вентилация са в оксифилния зандър, а при функционално натоварване (моторна активност, хипоксия) - в яде. При ниски температури увеличението на обема на вентилация в яде в отговор на хипоксия е по-голямо, отколкото при високи температури, а именно: 20 пъти при 5 ° C и 8 пъти при 20 ° C. При Orbitolon typhoidurosis, при хипоксия (40% насищане), обемът на водата, изпомпвана през хрилете, се променя в по-малка степен: при 12 ° C се увеличава 5 пъти, а при 28 ° C - 4,3 пъти.[ ... ]
Значително по-малко проучени показатели на въглехидратния метаболизъм при адаптивна екзогенна хипоксия, т.е. с лек и умерен дефицит на кислород в заобикаляща среда. Въпреки това малкото налични експериментални данни показват, че в този случай има повишено използване на гликоген в мускулите, повишаване на съдържанието на млечна киселина и захар в кръвта. Както се очаква, нивото на насищане на водата с кислород, при което се отбелязват тези промени, не е еднакво за различните видове. Например, при минога се наблюдава хипергликемия с намаляване на съдържанието на кислород само с 20% от първоначалното, а при 1 абео карепвк концентрацията на кръвната захар остава постоянно ниска дори при 40% насищане на водата с кислород и само по-нататъшното намаляване на насищането доведе до бързо повишаване на нивата на кръвната захар. По време на хипоксия на лин се наблюдава повишаване на кръвната захар и млечната киселина. Подобна реакция на хипоксия е отбелязана при каналния сом. В първата от тези работи, при 50% насищане на водата с кислород, рибата разкри повишаване на съдържанието на млечна киселина, което продължи през първия час на нормоксия, т.е. след връщането на рибата към нормални условия на кислород . Възстановяването на биохимичните параметри до нормата се извършва в рамките на 2-6 часа, а повишаването на лактата и респираторния коефициент от 0,8 до 2,0 показва повишаване на анаеробната гликолиза.
Дихателният коефициент (RC) е съотношението на обема на отделения 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 образуването на една молекула CO 2 по време на обмяната на въглехидрати 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 граммолекула мазнина изисква 81,5 х 22,4 литра кислород, тоест 1825,6 литра O 2, където 22,4 е обемът на една граммолекула в литри. Грам-молекула мазнина е 890 g, тогава 1 литър кислород се окислява 
487 г мазнини. 1 g мазнина при пълно окисление освобождава 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 респираторният коефициент е между 1 и 0,7. При DC 0,7 мазнините се окисляват в тялото и калорийният еквивалент, или топлинната стойност на 1 литър кислород е 18,551 kJ, а при DC = 1 - 21,135.
