Кількість тепла, що звільняється після споживання організмом 1 л кисню, має назву калоричного еквівалентакисню.

Знаючи загальну кількість кисню, використану організмом, можна обчислити енергетичні витрати лише у тому випадку, якщо відомо, які речовини – білки, жири чи вуглеводи окислялися у тілі. Показником цього може бути дихальний коефіцієнт.

Дихальний коефіцієнт та його значення у дослідженні обміну речовин

Дихальним коефіцієнтом називається відношення обсягу виділеного вуглекислого газу до обсягу поглиненого кисню. Дихальний коефіцієнтрізний при окисленні білків, жирів та вуглеводів. Розглянемо для прикладу, яким буде дихальний коефіцієнт при використанні організмом глюкози. Загальний результат окислення молекули глюкози можна виразити формулою:

При окисленні глюкози кількість молекул вуглекислого газу, що утворився, і кількість молекул витраченого (поглиненого) кисню рівні. Рівна кількість молекул газу при одній і тій же температурі і тому ж тиску займає один і той же обсяг (закон Авогадро - Жерара). Отже, дихальний коефіцієнт

відношення) при окисленні глюкози та інших вуглеводів дорівнює одиниці.

При окисненні жирів і білків дихальний коефіцієнт буде нижчим за одиницю. При окисненні жирів дихальний коефіцієнт дорівнює 0,7. Проілюструємо це з прикладу окислення трипальмітину:

Відношення між обсягами вуглекислого газу та кисню становить у цьому випадку:

Аналогічний розрахунок можна і для білка; при його окисненні в організмі дихальний коефіцієнт дорівнює 0,8.

При змішаній їжі у людини дихальний коефіцієнт зазвичай дорівнює 085-09. Певному дихальному коефіцієнту відповідає певний калоричний еквівалент кисню, що з табл. 20.

Таблиця 20 Співвідношення дихального коефіцієнта та калоричного еквівалента кисню

		Дихальний коефіцієнт
Калорійний еквівалент
кисню, в кілоджоулях
Калорійний еквівалент
кисню, у кілокалоріях

Визначення енергетичного обміну в спокою методом закритої системи з неповним газовим аналізом. Оч носійна сталість дихального коефіцієнта (0,85-0,90) у людей при звичайному харчуванні в умовах спокою дозволяє виробляти досить точне визначення енергетичного обміну у людини у спокої, обчислюючи лише кількість спожитого кисню і беручи його калоричний еквівалент при усередненому дихальному коефіцієнті.

Кількість спожитого організмом кисню досліджується з допомогою різного типу спірографів.

Визначивши кількість поглиненого кисню та прийнявши усереднений дихальний коефіцієнт рівним 0,85, можна розрахувати енергоутворення в організмі; калорійний еквівалент 1 л кисню при даному дихальному коефіцієнті дорівнює 20,356 кДж, тобто 4,862 ккал (див. табл. 20). Спосіб неповного газоаналізу, завдяки своїй простоті, набув широкого поширення.

Дихальний коефіцієнт під час роботи

Під час інтенсивної м'язової роботи дихальний коефіцієнт підвищується і здебільшого наближається до одиниці. Це тим, що головним джерелом енергії під час напруженої діяльності є окислення вуглеводів. Після завершення роботи дихальний коефіцієнт протягом перших хвилин так званого періоду відновлення різко підвищується і може перевищити одиницю. Надалі дихальний коефіцієнт різко знижується до величин менших, ніж вихідні, і лише через 30-50 хв після напруженої роботи зазвичай нормалізується. Ці зміни дихального коефіцієнта показано на рис. 196.

Зміни дихального коефіцієнта після закінчення роботи не відображають справжнього відношення між киснем, що використовується в даний момент, і виділеною вуглекислотою. Дихальний коефіцієнт на початку відновного періоду підвищується з наступної причини: у м'язах під час роботи накопичується молочна кислота, на окислення якої під час роботи не вистачало кисню (це так званий кисневий борг). Молочна кислота надходить у кров і витісняє вуглекислоту з бікарбонатів, приєднуючи основи. Завдяки цьому кількість виділеного вуглекислого газу більша за кількість вуглекислого газу, що утворився в даний момент у тканинах. Зворотна картина спостерігається в. надалі, коли молочна кислота посте-

Рис. 196. Криві чотирьох спостережень (1-4) зміни дихального коефіцієнта під час двогодинної інтенсивної роботи та після неї.

пінно зникає з крові. Частина її окислюється, частина ресинтезується в глікоген, частина виділяється з сечею і потім. У міру втрат молочної кислоти звільняються підстави, які до того були відібрані у бікарбонатів. Ці основи знову пов'язують вуглекислоту та утворюють бікарбонати. Тому через деякий час після роботи дихальний коефіцієнт різко падає внаслідок затримки в крові вуглекислоти, що надходить із тканин.

Дослідження валового обміну

Тривале (протягом доби) визначення газообміну дає можливість не тільки знайти теплопродукцію організму, а й вирішити питання про те, за рахунок окислення яких поживних початків йшло теплоутворення. Розглянемо це з прикладу.

Припустимо, що людина, що обстежується, за добу використовувала 654,141 л кисню і виділила 574,180 л вуглекислого газу. За цей же час із сечею виділилося 16,8 г азоту та 9,0191 г вуглецю.

Кількість білка, що розпався в організмі, визначаємо азотом сечі. Так як 1 г азоту міститься в 6,25 г білка, то, отже, в організмі розпалося 16,8-6,25 = 105 г білка. Знаходимо кількість вуглецю білкового походження. Для цього визначаємо кількість вуглецю в білку, що розпався. Так як у білках міститься близько 53% вуглецю, то, отже, в розпалі

ному білку його було. На утворення ж вуглекислого газу пішла різниця між

ду кількістю вуглецю в білку, що розпався, і вуглецем, що виділився з сечею, 55,65-9,0191 ==46,63 р. Визначаємо об'ємні кількості вуглекислого газу білкового походження, виділеного через легені, виходячи з того, що з 1 грам-молекули вуглецю (12 г) утворюється

22,4 л вуглекислого газу; . Далі, виходячи з дихального коефіцієнта,

рівного для білків 0,8, знаходимо кількість кисню, що пішов на окислення білків:

. По різниці між усім поглиненим киснем і киснем, що пішли

на окиснення білків, знаходимо кількість кисню, що пішла на окиснення вуглеводів і жирів, 654,141 - 108,8 = 545,341 л>2. По різниці між усім вуглекислим газом і вуглекислим газом білкового походження, що виділився легкими, знаходимо кількість вуглекислого газу, що утворилася при окисленні вуглеводів і жирів, 574,18-87,043 ==487,137 л СОа. Визначаємо кількість вуглеводів та жирів, що окислилися в організмі обстежуваного за добу. На підставі того, що при окисленні 1 г жиру споживається 2,019 л кисню і утворюється 1,431 л вуглекислого газу, а при окисленні 1 г вуглеводів споживається 0,829 л кисню і стільки ж (0,829 г) утворюється вуглекислого газу (ДК для угле рівняння, прийнявши за хкількість жиру, а за укількість вуглеводів, окислених в організмі. Розв'язавши систему рівнянь із двома невідомими, отримаємо:

Знаходимо кількість вуглеводів, окислених в організмі, підставляючи значення ху будь-яке з рівнянь:

Отже, визволення енергії в організмі протікало за рахунок окислення 105 г білків, 99 г жирів та 417 г вуглеводів. Знаючи кількість тепла, що утворюється при окисленні 1 г кожної речовини (див. табл. 19), неважко розрахувати загальну теплопродукцію організму за добу:

Основний обмін

Інтенсивність окисних процесів і перетворення енергії залежить від індивідуальних особливостей організму (стаття, вік, маса тіла і зростання, умови і характер харчування, м'язова робота, стан ендокринних залоз, нервової системи та внутрішніх органів - печінки, нирок, травного тракту та ін. ), і навіть від умов довкілля (температура, барометричний тиск, вологість повітря та її склад, вплив променистої енергії тощо. буд.).

Щоб визначити властивий цьому організму рівень окисних процесів та енергетичних витрат, проводиться дослідження у певних стандартних умовах. При цьому прагнуть виключити вплив ряду факторів, які суттєво позначаються на інтенсивності енергетичних витрат, а саме м'язову роботу, їду, вплив температури навколишнього середовища. Енергетичні витрати організму за таких стандартних умов отримали назву основного обміну.

Енергетичні витрати основного обміну пов'язані з підтримкою мінімально необхідного життя клітин рівня окислювальних процесів і з діяльністю постійно діючих органів прокуратури та систем - дихальної мускулатури, серця, нирок, печінки. Деяка частина енергетичних витрат основного обміну пов'язана з підтримкою м'язового "тонусу. Звільнення в ході всіх цих процесів теплової енергії забезпечує ту теплопродукцію, яка необхідна для підтримки температури тіла на постійному рівні, що зазвичай перевищує температуру зовнішнього середовища.

Для визначення основного обміну обстежуваний повинен бути: 1) у стані м'язового спокою (становище лежачи з розслабленою мускулатурою), не піддаючись роздратуванням, що викликає емоційну напругу; 2) натще, тобто через 12-16 год після їди; 3) при зовнішній температурі "комфорту" (18-20 ° С), що не викликає відчуття холоду або спеки.

Основний обмін визначають у стані неспання. Під час сну рівень окисних процесів і, отже, енергетичних витрат організму на 8-10% нижчий, ніж у стані спокою при неспанні.

Нормальні величини основного обміну.Величину основного обміну зазвичай виражають кількістю тепла у великих калоріях на 1 кг маси тіла або на 1 м 2 поверхні тіла за 1 годину або за одну добу.

Для чоловіка середнього віку (приблизно 35 років), середнього зросту (приблизно 165 см) та із середньою масою тіла (приблизно 70 кг) основний обмін дорівнює 4,19 кДж (1 ккал) на 1 кг маси тіла на годину, або 7117 кДж ( 1700 ккал) на добу; У жінок тієї ж маси він приблизно на 10% нижчий.

Інтенсивність основного обміну, перерахована на 1 кг маси тіла, в дітей віком значно вища, ніж в дорослих. Розмір основного обміну людини віком від 20 до 40 років зберігається досить постійному рівні. У похилому віці основний обмін знижується.

Згідно з формулою Дрейєра, добова величина основного обміну в кілокалоріях (//) становить:

де V -маса тіла в грамах, А - вік людини, /< - константа, равная для муж­чины 0,1015, а для женщины-0,1129.

Формули та таблиці основного обміну представляють середні дані, виведені з великої кількості досліджень здорових людей різної статі, віку, маси тіла та зростання.

Визначення основного обміну, згідно з цими таблицями, у здорових людей нормальної статури дають приблизно вірні (помилка «5-8%) величини витрати енергії. Неспівмірно високі для даної маси тіла, росту, віку та поверхні тіла величини основного обміну спостерігаються при надмірній функції щитовидної залози. Зниження основного обміну зустрічається при недостатності щитовидної залози (мікседема), гіпофізу, статевих залоз.

Правило поверхні

Якщо перерахувати інтенсивність основного обміну на 1 кг маси тіла, то у теплокровних тварин різних видів(табл. 21) і в людей з різною масою тіла та зростанням вона дуже різна. Якщо ж зробити перерахунок інтенсивності основного обміну на 1 м 2 поверхні тіла, отримані у різних тварин і людей величини різняться менш різко.

Таблиця 21

Величина теплопродукції у людини та інших організмів

		Теплопродукція за 24 год кДж (ккал)
Об'єкт іс
слідування		на 1 кг маси	на 1 м поверх
			ності тіла

Згідно з правилом поверхні тіла, витрати енергії теплокровними тваринами пропорційні величині поверхні тіла.

Щоденна продукція тепла на 1 м 2 поверхні тіла у людини дорівнює 3559-5234 кДж (850-1250 ккал), середня цифра для чоловіків-3969 кДж (948 ккал).

Для визначення поверхні тіла/? застосовується формула:

Ця формула виведена виходячи з аналізу результатів прямих вимірювань поверхні тіла. Константа Доу людини дорівнює 12,3. Більш точна формула запропонована Дюбуа:

де 1У 7 - маса тіла в кілограмах, Н - зростання у сантиметрах.

Результат обчислення виражений у квадратних сантиметрах.

Правило поверхні правильно неабсолютно. Як показано у наведеній вище табл. 21, воно є лише правило, що має відоме практичне значення для орієнтовних розрахунків звільнення енергії в організмі.

Про відносність правила поверхні свідчить той факт, що інтенсивність обміну речовин у двох індивідуумів, у яких поверхня тіла однакова, може значно відрізнятися. Рівень окислювальних процесів визначається не так тепловіддачею з поверхні тіла, як теплопродукцією, яка залежить від біологічних особливостей виду тварин і стану організму, що зумовлено діяльністю нервової, ендокринної та інших систем.

Обмін енергії при фізичній праці

М'язова робота значно збільшує витрати енергії. Тому добова витрата енергії у здорової людини, що проводить частину доби в русі та фізичній роботі, значно перевищує величину основного обміну. Це збільшення енергетичних витрат становить робочу надбавку,яка тим більше, чим інтенсивніша м'язова робота.

При м'язовій роботі звільняється теплова та механічна енергія. Відношення механічної енергії до всієї енергії, витраченої на роботу, виражене у відсотках, називається коефіцієнт корисної дії.При фізичній праці людини коефіцієнт корисної дії коливається від 16 до 25% і дорівнює в середньому 20%, але в окремих випадках може бути й вищим.

Коефіцієнт корисної дії змінюється в залежності від низки умов. Так, у нетренованих людей він нижчий, ніж у тренованих, і збільшується в міру тренування.

Витрати енергії тим більше, чим інтенсивніше м'язова робота, що здійснюється організмом. Це видно з таких даних: якщо витрати енергії в умовах основного обміну становлять у середньому 4,2 кДж (1 ккал) на 1 кг маси тіла на годину, то при спокійному сидінні витрати енергії в середньому дорівнюють 5,9 кДж (1,4 ккал) ) на 1 кг маси тіла на годину, при стоянні без напруги - 6,3 кДж (1,5 ккал), при легкій роботі (канцелярські службовці, кравці, механіки з тонких робіт, вчителі) -7,5-10,5 кДж (1,8-2,5 ккал), при невеликій м'язовій роботі, пов'язаній з ходьбою (лікарі, лаборанти, листоноші, палітурники)-11,8-13,4 кДж-(2,8-3,2 ккал), при праці, пов'язаної з м'язовою роботою середньої тяжкості (металісти, маляри, столяри), 13,4-16,8 кДж (3,2-4,0 ккал), при тяжкій фізичній праці 21,0-31,5 кДж (5, 0-7,5 ккал).

Доросле населення з енергетичних витрат ділиться на 4 групи залежно від особливостей професії (табл. 22).

Таблиця22 Розмір енергетичних витрат залежно від особливостей професій

	Особливості професії	Загальна добова витрата енергії
	Особи, робота яких не пов'язана з витратою фізи	9211.-13 816 кДж (2200-
	чеської праці або вимагає не суттєвих фі
	зичних зусиль
		9838-14 654 кДж (2350-
	обслуговування, праця яких не потребує великих
	фізичних зусиль
	Працівники механізованої праці та сфери	10 467-15 491 кДж (2500-
	обслуговування, праця яких пов'язана з значущ
	ними фізичними зусиллями
Четверта	Працівники немеханізованої праці чи частинок	12 142-17 585 кДж (2900-
	але механізованої праці великої та середньої

Значні відмінності енергетичної потреби у групах залежать від статі (у чоловіків більше), віку (знижуються після 40 років), ступеня активності відпочинку та рівня комунального обслуговування.

Добова витрата енергії дітей та підлітків залежить від віку та становить у середньому:

На старості енерговитрати знижуються і до 80 років становлять 8373-9211 (2000-2200 ккал).

Обмін енергії при розумовій праці

При розумовій праці енергетичні витрати значно нижчі, ніж при фізичному.

Важкі математичні обчислення, робота з книгою та інші форми розумової праці, якщо вони не супроводжуються рухом, спричиняють мізерне (2-3%) підвищення витрат енергії порівняно з повним спокоєм. Однак у більшості випадків різні види розумової праці супроводжуються м'язовою діяльністю, особливо при емоційному збудженні працюючого (лектор, артист, письменник, оратор тощо), тому й енергетичні витрати можуть бути відносно більшими. Пережите емоційне збудження може викликати протягом наступних днів підвищення обміну на 11-19%. "

Специфічно-динамічна дія їжі

Після прийому їжі інтенсивність обміну речовин та енергетичні витрати організму збільшуються але порівняно з їх рівнем в умовах основного обміну. Збільшення обміну речовин та енергії починається через годину, досягає максимуму через 3 години після прийому їжі і зберігається протягом декількох годин. Вплив прийому їжі, що посилює обмін речовин та енергетичні витрати, отримав назву специфічно-динамічногодії їжі.

При білковій їжі воно найбільше: обмін збільшується в середньому на 30%. При харчуванні жирами та вуглеводами обмін збільшується у людини на 14-15%.

Регулювання обміну енергії

Рівень енергетичного обміну знаходиться в тісній залежності від фізичної активності, емоційної напруги, характеру харчування, ступеня напруженості терморегуляції та інших факторів.

Отримано численні факти, що свідчать про умовнорефлекторну зміну споживання кисню та енергообміну. Будь-який раніше індиферентний подразник, будучи пов'язаний у часі з м'язовою діяльністю, може бути сигналом до збільшення обміну речовин та енергії.

У спортсмена в передстартовому стані значно збільшується споживання кисню, а отже, і енергообмін. Те саме відбувається під час приходу на роботу та при дії факторів робочої обстановки у робітників, діяльність яких пов'язана з м'язовими зусиллями. Якщо під гіпнозом випробуваному навіяти, що він виконує важку м'язову роботу, обмін у нього може значно підвищитися, хоча насправді він не виконує жодної роботи. Все це свідчить про те, що рівень енергетичного обміну в організмі може змінюватись під впливом кори головного мозку.

Особливу роль у регуляції обміну енергії відіграє гіпоталамічна область мозку. Тут формуються регуляторні впливи, які реалізуються вегетативними нервами чи гуморальним ланкою з допомогою збільшення секреції низки ендокринних залоз. Особливо вираз посилюють обмін енергії гормони щитовидної залози – тироксин та трийодтиронін та гормон мозкового шару наднирника – адреналін.

ЖИВЛЕННЯ

Завдання фізіологів в обґрунтуванні раціонального харчування полягає в тому, щоб вказати склад та кількість харчових продуктів, які можуть задовольнити потреби організму. Поняття «харчові продукти», або «харчові засоби» не слідує

змішувати з поняттям «поживні речовини». До поживних речовин належать певні групи хімічних сполук: білки, жири, вуглеводи, мінеральні солі, вітаміни та вода. У тій чи іншій кількості вони містяться в будь-якому продукті, який у більшості випадків є сумішшю ряду речовин.

Калоричні коефіцієнти поживних речовин

Знаючи склад харчових продуктів та їх засвоюваність, можна обчислити енергетичну цінність прийнятої їжі, використовуючи звані калоричні коефіцієнти поживних речовин. Калоричним,або тепловим, коефіцієнтом,називають кількість тепла, що звільняється при згорянні 1 г речовини. Калоричні коефіцієнти основних поживних речовин при окисленні в організмі такі.

Дихальний коефіцієнт (ДК) є відношенням обсягу виділеного вуглекислого газу до обсягу поглиненого кисню за певний час. Якщо в процесі обміну в організмі окислюються тільки вуглеводи, то дихальний коефіцієнт дорівнюватиме 1. Це видно з наступної формули:

Отже, для утворення однієї молекули 2 при обміні вуглеводів знадобиться одна молекула 2 . Оскільки за законом Авогадро-Жерара рівні кількості молекул за однакової температури і тиску займають рівні обсяги. Отже, дихальний коефіцієнт при окисленні вуглеводів дорівнюватиме 1:

Для жирів він буде:

На окислення однієї молекули жиру необхідно 81,5 молекули кисню, але в окислення 1 грам-молекули жиру потрібно 81,5 x 22,4 л кисню, тобто 1825,6 л О 2 , де 22,4 – обсяг однієї грам-молекули у літрах. Грам-молекула жиру дорівнює 890 г, тоді 1 л кисню окислює 487 г жиру. 1 г жиру при повному окисненні виділяє 38,945 кДж (9,3 ккал)*, а 0,487 дає 18,551 кДж. Отже, калоричний еквівалент 1 л кисню при дихальному коефіцієнті 0,7 дорівнюватиме 18,551 кДж. У нормальних умовах дихальний до

Робота 3. Визначення дихального коефіцієнта

Важливий показник хімічної природи дихального субстрату– дихальний коефіцієнт ( ПК) - Відношення обсягу виділеного вуглекислого газу ( V(СО 2)) до обсягу поглиненого кисню ( V(Про 2)). При окисленні вуглеводів дихальний коефіцієнт дорівнює 1, при окисленні жирів (більш відновлених сполук) кисню поглинається більше, ніж виділяється вуглекислого газу ПК < 1. При окислении органических кислот (менее восстановленных, чем углеводы соединений) ПК > 1.

Величина ПКзалежить від інших причин. У деяких тканинах через утруднений доступ кисню поряд з аеробним відбувається анаеробне дихання, що не супроводжується поглинанням кисню, що призводить до підвищення значення ПК. Величина дихального коефіцієнта обумовлена ​​також повнотою окиснення дихального субстрату. Якщо, крім кінцевих продуктів, у тканинах накопичуються менш окислені сполуки, то ПК < 1.

Прилад для визначення дихального коефіцієнта (рис. 8) складається з пробірки (рис. 8, а) або іншої скляної судини (рис. 8 б) з щільно пригнаною пробкою, в яку вставлена ​​вимірювальна трубка зі шкалою з міліметрового паперу.

Матеріали та обладнання. Насіння соняшника, ячменю, гороху, квасолі, льону, пшениці, 20% розчин гідроксиду натрію, шприц на 2 см 3 , кольорова рідина, чашка Петрі, хімічна пробірка, U-подібно вигнута трубка, еластична трубка, пробка з отвори пінцет анатомічний, смужки фільтрувального паперу (1,5 5 см), міліметровий папір, пісочний годинник на 3 хв, штатив для пробірок.

Хід роботи. У пробірку внесіть 2 г насіння соняшника, що проростає. Щільно закрийте пробірку пробкою, з'єднаною еластичною трубкою із вигнутою U-подібно скляною трубкою, і введіть в кінець останньої за допомогою піпетки невелику краплю рідини, створюючи всередині приладу замкнуту атмосферу. Під час досвіду підтримуйте постійну температуру. Для цього поставте прилад у штатив, уникаючи цим нагрівання його руками або диханням. Визначте на скільки поділок шкали просунеться крапля всередину трубки за 3 хв. Для отримання точного результату обчисліть середню величину трьох вимірювань. Отримана величина виражає різницю між обсягом поглиненого при диханні кисню та обсягом виділеного вуглекислого газу.

Відкрийте прилад із насінням і покладіть у нього пінцетом згорнуту в кільце смужку фільтрувального паперу, попередньо просочену розчином NaOH. Знову закрийте пробірку, помістіть у вимірювальну трубку нову краплю кольорової рідини та продовжуйте вимірювання швидкості її руху за тієї ж температури. Нові дані, з яких знову обчисліть середню величину, виражають обсяг поглиненого при диханні кисню, так як вуглекислий газ, що виділився, поглинається лугом.

Розрахуйте дихальний коефіцієнт за формулою: , де ПК– дихальний коефіцієнт; У- Об'єм поглиненого при диханні кисню; А- Різниця між обсягом поглиненого при диханні кисню та обсягом виділеного вуглекислого газу.

Порівняйте величини дихальних коефіцієнтів запропонованих об'єктів та зробіть висновок про хімічну природу дихальних субстратів кожного з об'єктів.

_________________________________

1 Прилад для спостережень газообміну при диханні рослин та тварин ПГД (навчальний): посібник з експлуатації / за ред. Т.С.Чанова. - М.: Просвітництво, 1987. - 8 с.

1. Який процес забезпечує визволення енергії в організмі? У чому його суть?

Дисиміляція (катаболізм), тобто розпад клітинних структур та сполук організму з виділенням енергії та продуктів розпаду.

2. Які поживні речовини є джерелом енергії в організмі?

Вуглеводи, жири та білки.

3. Назвіть основні методи визначення кількості енергії у навішуванні продукту.

Фізична калориметрія; фізико-хімічні методики визначення кількості поживних речовин у навішуванні з подальшим розрахунком енергії, що міститься в ній; за таблицями.

4. Опишіть сутність методу фізичної калориметрії.

У калориметрі спалюють навішення продукту, а потім за ступенем нагрівання води і матеріалу калориметра розраховують енергію, що виділилася.

5. Напишіть формулу розрахунку кількості тепла, що виділилося під час згоряння продукту в калориметрі. Розшифруйте її позначення.

Q = MвСв (t 2 - t 1) + MкСк (t 2 - t 1) - Qо,

де Q - кількість тепла, М - маса (в - води, до - калориметра), (t 2 - t 1) - різниця температур води і калориметра після і до спалювання навішування, С - питома теплоємність, Qо -кількість тепла, що утворюється окислювачем .

6. Що називають фізичним та фізіологічним калоричними коефіцієнтами поживної речовини?

Кількість тепла, що звільняється при згорянні 1 г речовини в калориметрі та в організмі відповідно.

7. Скільки тепла звільняється при згоранні в калориметрі 1 г білків, жирів та вуглеводів?

1г білків – 5, 85 ккал (24, 6 кДж), 1г жирів – 9, 3 ккал (38, 9 кДж), 1г вуглеводів – 4, 1 ккал (17, 2 кДж).

8. Сформулюйте закон термодинаміки Гесса, на підставі якого розраховують надходження енергії в організм за кількістю засвоєних білків, жирів та вуглеводів.

Термодинамічний ефект залежить тільки від вмісту теплових вмісту початкових і кінцевих продуктів реакції і не залежить від проміжних перетворень цих речовин.

9. Скільки тепла звільняється при окисленні в організмі 1 г білків, 1 г жирів та 1 г вуглеводів?

1 г білків – 4, 1 ккал (17, 2 кДж), 1 г жирів – 9, 3 ккал (38, 9 кДж), 1 г вуглеводів – 4, 1 ккал (17, 2 кДж).

10. Поясніть причину відмінності фізичного та фізіологічного калорійних коефіцієнтів для білків. У якому разі він більший?

У калориметрі (фізичний коефіцієнт) білок розпадається до кінцевих продуктів – СО 2 , Н 2 Про і NН 3 зі звільненням усієї ув'язненої в них енергії. В організмі (фізіологічний коефіцієнт) білки розпадаються до СО 2 , Н 2 О, сечовини та ін речовин білкового обміну, які містять енергію і виводяться із сечею.

Визначають вміст білків, жирів та вуглеводів у продуктах харчування, множать їх кількість на відповідні фізіологічні калоричні коефіцієнти, підсумовують та з суми віднімають 10%, що не засвоюється у травному тракті (втрати з калом).

12. Розрахуйте (в ккал та кДж) прихід енергії при надходженні в організм з їжею по 10 г білків, жирів та вуглеводів.

Q = 4,110 + 9,310 + 4,110 = 175 ккал. (175 ккал - 17,5 ккал) х 4,2 кДж, де 17,5 ккал - енергія незасвоєних поживних речовин (втрати з калом - близько 10%). Разом: 157,5 ккал (661,5 кДж).

Калориметрія: пряма (метод Етуотера – Бенедикта); непряма, чи непряма (методи Крога, Шатернікова, Дугласа – Холдена).

14. На чому ґрунтується принцип прямої калориметрії?

На безпосередньому вимірі кількості тепла, виділеного організмом.

15. Опишіть коротко пристрій та принцип роботи камери Етуотера – Бенедикта.

Камера, в яку поміщають випробуваного, термічно ізольована від довкілля, її стінки не поглинають тепло, усередині них знаходяться радіатори, через які тече вода. За рівнем нагріву певної маси води розраховують кількість тепла, витраченого організмом.

16. На чому ґрунтується принцип непрямої (непрямої) калориметрії?

На розрахунку кількості енергії, що виділилася за даними газообміну (поглинений О 2 і що виділився СО 2 за добу).

17. Чому кількість енергії, що виділяється організмом, можна розрахувати за показниками газообміну?

Тому що кількість спожитого організмом Про 2 і виділеного СО 2 точно відповідає кількості окислених білків, жирів та вуглеводів, а отже, і витраченої організмом енергії.

18. Які коефіцієнти використовуються для розрахунку витрати енергії методом непрямої калориметрії?

Дихальний коефіцієнт та калоричний еквівалент кисню.

19. Що називають дихальним коефіцієнтом?

Відношення обсягу виділеного організмом вуглекислого газу до обсягу спожитого за цей час кисню.

20. Розрахуйте дихальний коефіцієнт (ДК), якщо відомо, що у повітрі, що вдихається, міститься 17% кисню і 4% вуглекислого газу.

Так як в атмосферному повітрі міститься 21% 2, відсоток поглиненого кисню становить 21% - 17%, тобто 4%. 2 у видихуваному повітрі також становить 4%. Звідси

21. Від чого залежить величина дихального коефіцієнта?

22. Чому дорівнює дихальний коефіцієнт при окисленні в організмі до кінцевих продуктів білків, жирів та вуглеводів?

При окисненні білків – 0,8, жирів – 0,7, вуглеводів – 1,0.

23. Чому дихальний коефіцієнт для жирів та білків нижчий, ніж для вуглеводів?

На окиснення білків і жирів витрачається більше Про 2, оскільки вони містять менше внутрішньомолекулярного кисню, ніж вуглеводи.

24. До якої величини наближається дихальний коефіцієнт у людини на початку інтенсивної фізичної роботи? Чому?

До одиниці, оскільки джерелом енергії у разі є переважно вуглеводи.

25. Чому в перші хвилини після інтенсивної та тривалої фізичної роботи дихальний коефіцієнт у людини більше одиниці?

Тому що 2 виділяється більше, ніж споживається О 2, так як молочна кислота, що накопичилася в м'язах, надходить в кров і витісняє 2 з бікарбонатів.

26. Що називають калоричним еквівалентом кисню?

Кількість тепла, що звільняється організмом при споживанні 1л 2 .

27. Від чого залежить величина калоричного еквівалента кисню?

Від співвідношення білків, жирів та вуглеводів, що окислюються в організмі.

28. Чому дорівнює калоричний еквівалент кисню при окисленні в організмі (у процесі дисиміляції) білків, жирів та вуглеводів?

Для білків – 4, 48 ккал (18, 8 кДж), для жирів – 4, 69 ккал (19, 6 кДж), для вуглеводів – 5, 05 ккал (21, 1 кДж).

29. Опишіть коротко хід визначення витрати енергії за способом Дугласа – Холден (повний газовий аналіз).

Протягом декількох хвилин випробуваний вдихає атмосферне повітря, а повітря, що видихається, збирають у спеціальний мішок, вимірюють його кількість і проводять аналіз газів з метою визначення обсягу спожитого кисню і виділився СО 2 . Розраховують дихальний коефіцієнт, за допомогою якого по таблиці знаходять відповідний калоричний еквівалент О 2 який потім множать на об'єм О 2 спожитого за даний проміжок часу.

30. Опишіть коротко метод М. Н. Шатернікова визначення витрати енергії у тварин в експерименті.

Тварину поміщають у камеру, яку надходить кисень у міру його витрати. Виділяється при диханні 2 поглинається лугом. Розрахунок виділеної енергії здійснюється за кількістю спожитого О 2 та усередненого калоричного еквіваленту О 2: 4,9 ккал (20,6 кДж).

31. Розрахуйте витрату енергії за 1 хвилину, якщо відомо, що випробуваний споживав 300 мл 2 . Дихальний коефіцієнт дорівнює 1,0.

ДК=1,0 йому відповідає калоричний еквівалент кисню, рівний 5,05 ккал (21,12 кДж). Отже витрата енергії за хвилину = 5,05 ккал х 0,3 = 1,5 ккал (6,3 кДж).

32. Опишіть коротко хід визначення витрати енергії за способом Крога у людини (неповний газовий аналіз).

Випробуваний вдихає кисень з мішка метаболіметра, повітря, що видихається, повертається в той же мішок, попередньо пройшовши через поглинач СО 2 . За показаннями метаболіметра визначають витрату 2 і множать на калоричний еквівалент кисню 4,86 ​​ккал (20,36 кДж).

33. Назвіть основні відмінності у розрахунку витрати енергії за способами Дугласа – Холдена та Крога.

Метод Дугласа – Холден передбачає розрахунок витрати енергії за даними повного газового аналізу; метод Крога – лише за обсягом спожитого кисню з допомогою калоричного еквівалента кисню, властивого умов основного обміну.

34. Що називають основним обміном?

Мінімальна витрата енергії, що забезпечує гомеостазис у стандартних умовах: при неспанні, максимальному м'язовому та емоційному спокої, натще (12 – 16 годин без їжі), при температурі комфорту (18 – 20С).

35. Чому основний обмін визначають у стандартних умовах: максимального м'язового та емоційного спокою, натщесерце, при температурі комфорту?

Тому що фізичне навантаження, емоційна напруга, прийом їжі та зміна температури навколишнього середовища збільшують інтенсивність метаболічних процесів в організмі (витрата енергії).

36. На які процеси витрачається енергія основного обміну організмі?

На забезпечення життєдіяльності всіх органів прокуратури та тканин організму, клітинний синтез, підтримки температури тіла.

37. Які фактори визначають величину належного (середньостатистичного) основного обміну здорової людини?

Підлога, вік, зріст та маса тіла (вага).

38. Які чинники, крім статі, ваги, зростання та віку, визначають величину справжнього (реального) основного обміну здорової людини?

Умови життєдіяльності, до яких організм адаптований: постійне проживання у холодній кліматичній зоні збільшує основний обмін; тривале вегетаріанське харчування – зменшує.

39. Перерахуйте способи визначення величини належного обміну в людини. Який метод використовують визначення величини істинного основного обміну в людини у практичній медицині?

За таблицями, за формулами, за номограмами. Метод Крога (неповний газовий аналіз).

40. Чому дорівнює величина основного обміну у чоловіків та жінок на добу, а також у розрахунку на 1 кг маси на добу?

У чоловіків 1500 – 1700 ккал (6300 – 7140 кДж), або 21 – 24 ккал (88 – 101 кДж)/кг/добу. У жінок приблизно на 10% менше цієї величини.

41. Чи однакова у теплокровних тварин і людини величина основного обміну, розрахована на 1 м 2 поверхні тіла та на 1 кг маси тіла?

При розрахунку на 1м 2 поверхні тіла у теплокровних тварин різних видів та людини показники приблизно рівні, при розрахунку на 1 кг маси сильно відрізняються.

42. Що називають робочим обміном?

Сукупність основного обміну та додаткової витрати енергії, що забезпечують життєдіяльність організму у різних умовах.

43. Перерахуйте чинники, що підвищують витрати енергії організмом. Що називають специфічно-динамічною дією їжі?

Фізичне та розумове навантаження, емоційна напруга, зміна температури та інших умов навколишнього середовища, специфічно-динамічна дія їжі (збільшення витрати енергії після їди).

44. На скільки відсотків збільшується витрата енергії організмом після прийому білкової та змішаної їжі, жирів та вуглеводів?

Після прийому білкової їжі – на 20 – 30%, змішаної їжі – на 10 – 12%.

45. Як впливає температура довкілля на витрату енергії організмом?

Зміна температури в інтервалі 15 – 30С не позначається на енерговитратах організму. При температурі нижче 15С, а також вище 30С витрата енергії збільшується.

46. ​​Як змінюється обмін речовин за температури навколишнього середовища нижче 15? Яке це має значення?

Збільшується. Це запобігає охолодженню організму.

47. Що називають коефіцієнтом корисної дії організму під час м'язової роботи?

Виражене у відсотках ставлення енергії, еквівалентної корисної механічної роботи, до всієї енергії, витраченої виконання цієї работы.

48. Наведіть формулу для розрахунку коефіцієнта корисної дії (ККД) у людини при м'язовій роботі, вкажіть середню її величину, розшифруйте елементи формули.

де А – енергія, еквівалентна корисній роботі, С – загальна витрата енергії, е – витрата енергії за такий самий проміжок часу у стані спокою. ККД дорівнює 20%.

49. Які тварини називаються пойкілотермними та гомойотермними?

Пойкілотермні тварини (холоднокровні) – з непостійною температурою тіла, яка залежить від температури навколишнього середовища; гомойотермні (теплокровні) - тварини з постійною температурою тіла, яка не залежить від температури навколишнього середовища.

50. Яке значення для організму має сталість температури тіла? У яких органах найінтенсивніше йде процес теплоутворення?

Забезпечує високий рівень життєдіяльності незалежно від температури навколишнього середовища. У м'язах, легенях, печінці, нирках.

51. Назвіть типи терморегуляції. Сформулюйте суть кожного їх.

Хімічна терморегуляція – регуляція температури тіла за допомогою зміни інтенсивності теплопродукції; фізична терморегуляція – за допомогою зміни інтенсивності тепловіддачі.

52. Які процеси забезпечують тепловіддачу?

Тепловипромінювання (радіація), тепловипаровування, теплопроведення, конвекція.

53. Як змінюється просвіт судин шкіри при зниженні та при підвищенні температури навколишнього середовища? У чому біологічне значення цього явища?

При зниженні температури судини шкіри звужуються. При підвищенні температури довкілля судини шкіри розширюються. У тому, що зміна ширини просвіту судин, регулюючи тепловіддачу, сприяє підтримці постійної температури тіла.

54. Як і чому зміниться теплопродукція та тепловіддача при сильному збудженні симпатоадреналової системи?

Теплопродукція збільшиться внаслідок стимуляції окислювальних процесів, а тепловіддача зменшиться внаслідок звуження шкірних судин.

55. Перерахуйте області локалізації терморецепторів.

Шкіра, шкірні та підшкірні судини, внутрішні органи, ЦНС.

56. У яких відділах та структурах ЦНС знаходяться терморецептори?

У гіпоталамусі, ретикулярній формації середнього мозку, у спинному мозку.

57. У яких відділах ЦНС розташовані центри терморегуляції? Яка структура ЦНС є найвищим центром терморегуляції?

У гіпоталамусі та спинному мозку. Гіпоталамус.

58. Які зміни виникнуть в організмі за тривалої відсутності в харчовому раціоні жирів та вуглеводів, але при оптимальному надходженні білка з їжею (80 – 100 г на добу)? Чому?

Спостерігатиметься перевищення витрати азоту організмом над приходом, втрата ваги, оскільки енерговитрати покриватимуться в основному за рахунок білків та запасів жиру, які не поповнюються.

59. У якій кількості та у якому співвідношенні повинні міститися білки, жири та вуглеводи у харчовому раціоні дорослої людини (усереднений варіант)?

Білки – 90 г, жири – 110 г, вуглеводи – 410 г. Співвідношення 1: 1, 2: 4, 6.

60. Як змінюється стан організму при надмірному надходженні жирів?

Розвивається ожиріння, атеросклероз (передчасно). Ожиріння є фактором ризику розвитку серцево-судинних захворювань та їх ускладнень (інфаркт міокарда, інсульт та ін.), Зниження тривалості життя.

1. Яке співвідношення величин основного обміну в дітей віком перших 3 – 4 років життя, період статевого дозрівання, у віці 18 – 20 років і дорослих (ккал/кг/сутки)?

До 3 - 4 років у дітей приблизно в 2 рази більше, у період статевого дозрівання - в 1,5 рази більше, ніж у дорослих. У 18 – 20 років – відповідає нормі дорослих.

2. Намалюйте графік зміни основного обміну у хлопчиків з віком (у дівчаток основний обмін на 5% нижче).

3. Чим пояснюється висока інтенсивність окислювальних процесів у дитини?

Більш високим рівнем метаболізму молодих тканин відносно великою поверхнею тіла і, природно, великими витратами енергії для підтримки сталості температури тіла, підвищеною секрецією гормонів щитовидної залози і норадреналіну.

4. Як змінюються енергетичні витрати на зростання залежно від віку дитини: до 3 місяців життя, до початку статевого дозрівання, в період статевого дозрівання?

Збільшуються в перші 3 місяці після народження, потім поступово зменшуються, а період статевого дозрівання знову наростають.

5. З чого складається та як розподіляється у відсотках загальна витрата енергії у дитини у віці 1 року порівняно з дорослою людиною?

У дитини: 70% припадає на основний обмін, 20% – на рухи та підтримку м'язового тонусу, 10% на специфічно-динамічний вплив їжі. У дорослого: 50 – 40 – 10% відповідно.

6. Дорослі або діти 3-5-річного віку витрачають більше енергії при виконанні м'язової роботи для досягнення одного і того ж корисного результату, у скільки разів і чому?

Діти, в 3 – 5 разів, оскільки вони менш досконала координація, що зумовлює надмірним рухам, у результаті корисна робота в дітей віком значно менше.

7. Як змінюється витрата енергії при крику дитини, скільки відсотків, внаслідок чого?

Збільшується на 100 – 200% внаслідок збільшення теплопродукції внаслідок емоційного збудження та збільшення м'язової активності.

8. Яка частина (у відсотках) енерговитрат дитини грудного віку забезпечується за рахунок білків, жирів, вуглеводів? (порівняйте з нормою дорослого).

За рахунок білків – 10%, за рахунок жирів – 50%, за рахунок вуглеводів – 40%. У дорослих – 20 – 30 – 50% відповідно.

9. Чому діти, особливо у грудному віці, швидко перегріваються у разі підвищення температури навколишнього середовища? Підвищення чи зниження температури довкілля діти переносять легше?

Тому що у дітей підвищено теплопродукцію, недостатньо потовиділення і, отже, тепловипаровування, незрілий центр терморегуляції. Зниження.

10. Назвіть безпосередню причину та поясніть механізм швидкого охолодження дітей (особливо грудного віку) у разі зниження температури навколишнього середовища.

Підвищена тепловіддача у дітей внаслідок відносно великої поверхні тіла, рясного кровопостачання шкіри, недостатньої теплоізоляції (тонка шкіра, відсутність підшкірної жирової клітковини) та незрілості центру терморегуляції; недостатнє звуження судин.

11. У якому віці у дитини з'являються добові коливання температури, чим вони відрізняються від дорослих, у якому віці вони досягають норми дорослого?

Наприкінці 1 місяця життя; вони незначні та досягають норми дорослої людини до п'яти років.

12. Що таке температурна "зона комфорту" дитини, в межах якої температури вона знаходиться, чому дорівнює цей показник у дорослих?

Температура довкілля, коли він індивідуальні коливання температури шкіри дитини найменш виражені, перебуває у межах 21 – 22 про З, дорослого – 18 – 20 про З.

13. Які механізми терморегуляції найбільше готові до функціонування до моменту народження? В яких умовах можуть включатися механізми тремтіння термогенезу у новонароджених дітей?

Посилене теплоутворення переважно тремтливого походження (високий обмін речовин), потовиділення. У разі граничного холодового впливу.

14. У якому співвідношенні повинні міститися білки, жири та вуглеводи у харчовому раціоні дітей у віці трьох та шести місяців, 1 року, старше одного року та у дорослих?

До 3 місяців - 1: 3: 6; у 6 місяців - 1: 2: 4. У віці 1 рік і старше - 1: 1, 2: 4, 6, тобто як і у дорослих.

15. Назвіть особливості обміну мінеральних солей у дітей. З чим це пов'язано?

Спостерігається ретенція солей в організмі, особливо підвищена потреба у кальції, фосфорі та залозі, що пов'язано зі зростанням організму.

11 Обмін енергії

Неодмінною умовою підтримки життя є отримання організмами енергії із зовнішнього середовища, і хоча першоджерело енергії для всього живого – Сонце, безпосередньо використовувати його випромінювання здатні лише рослини. За допомогою фотосинтезу вони перетворюють енергію сонячних променів на енергію хімічних зв'язків. Тварини та людина одержують необхідну їм енергію, поїдаючи рослинну їжу. (Для хижих і частково для всеїдних джерелом енергії служать інші тварини - рослиноїдні.)

Пряме отримання енергії сонячних променів тваринами також можливе, наприклад, пойкілотермні таким чином підтримують температуру свого тіла. Однак тепло (одержуване із зовнішнього середовища і що утворюється в самому організмі) не може бути перетворене в будь-який інший вид енергії. Живі організми, на відміну технічних приладів, принципово нездатні до цього. Машина, що використовує енергію хімічних зв'язків (наприклад, двигун внутрішнього згоряння), спочатку перетворює її на тепло і тільки потім - на роботу: хімічна енергія палива → тепло → робота (розширення газу в циліндрі та рух поршня). У живих організмах можлива лише така схема: хімічна енергія → робота.

Отже, енергія хімічних зв'язків у молекулах харчових речовин - практично єдине джерело енергії для тваринного організму, а теплова енергія може бути використана лише для підтримки температури свого тіла. Крім того, тепло через швидке розсіювання в навколишньому середовищі не може бути запасене в організмі на тривалий термін. Якщо виникає надлишок тепла в тілі, то для гомойотермних тварин це стає серйозною проблемою і іноді навіть загрожує їхньому життю (див. 11.3).

11.1. Джерела енергії та шляхи її перетворення в організмі

Живий організм - відкрита енергетична система: він отримує з навколишнього середовища енергію (майже виключно у вигляді хімічних зв'язків), перетворює її на тепло або роботу і в такому вигляді повертає її на навколишнє середовище.

Компоненти харчових речовин, що надходять із шлунково-кишкового тракту в кров (наприклад, глюкоза, жирні кислоти або амінокислоти), самі по собі не здатні безпосередньо передавати енергію своїх хімічних зв'язків її споживачам, наприклад калій-натрієвому насосу або актину і міозину м'язів. Між харчовими «енергоносіями» та «споживачами» енергії є універсальний посередник аденозинтрифосфат (АТФ).Саме він є безпосереднім джереломенергії для будь-яких процесів у живому

організм. Молекула АТФ є сполукою аденіну, рибози та трьох фосфатних груп (рис. 11.1).

Зв'язки між кислотними залишками (фосфатами) містять у собі значну кількість енергії. Відщеплюючи під дією ферменту АТФази кінцевий фосфат, АТФ перетворюється на аденозиндифосфат (АДФ). При цьому вивільняється 7,3 ккал/моль енергії. Енергія хімічних зв'язків у молекулах харчових речовин використовується для ресинтезу АТФ із АДФ. Розглянемо цей процес з прикладу глюкози (рис. 11.2).

Перший етап утилізації глюкози гліколіз.У ході його молекула глюкози спочатку перетворюється на піровиноградну кислоту (піру ват),даючи у своїй енергію для ресинтезу АТФ. Потім піруват перетворюється на ацетилкоензим А -вихідний продукт для наступного етапу утилізації - циклу Кребса.Багаторазові перетворення речовин, що становлять суть цього циклу, дають додаткову енергію для ресинтезу АТФ та закінчуються вивільненням іонів водню. З передачі цих іонів у дихальний ланцюг починається третій етап. окисне фосфорилювання,внаслідок якого також утворюється АТФ.

У сукупності всі три етапи утилізації (гліколіз, цикл Кребса та окисне фосфорилювання) складають процес тканинного дихання.Принципово важливо, перший етап (гліколіз) проходить без використання кисню (Анаеробне дихання)та призводить до утворення лише двох молекул АТФ. Два наступні етапи (цикл Кребса та окисне фосфорилювання) можуть відбуватися тільки в кисневому середовищі (Аеробне дихання).Повна утилізація однієї молекули глюкози приводить до появи 38 молекул АТФ.

Існують організми, які не тільки не потребують кисню, але й гинуть у кисневому (або повітряному) середовищі. облігатні анаероби.До них, наприклад, належать бактерії - збудники газової гангрени (Clostridium perfringes), правця (С. tetani), ботулізму (С. botulinum) та ін.

У тварин анаеробні процеси є допоміжним видом дихання. Наприклад, при інтенсивних та частих скороченнях м'язів (або при статичному їх скороченні) доставка кисню кров'ю відстає від потреб м'язових клітин. В цей час освіта АТФвідбувається анаеробним шляхом з накопиченням пірувату, який перетворюється на молочну кислоту (лактат).Наростає кисневий борг.Припинення або ослаблення м'язової роботи усуває невідповідність між потребою тканини в кисні і можливостями його доставки, лактат перетворюється на піруват, останній або через стадію ацетилкоензиму А окислюється в циклі Кребса до двоокису вуглецю, або глюконеогенезу переходить в глюкозу.

Відповідно до другого початку термодинаміки всяке перетворення енергії з одного виду в інший відбувається з обов'язковим утворенням значної кількості тепла, яке потім розсіюється в навколишньому просторі. Тому синтез АТФ та передача енергії від АТФ до власне «споживачів енергії» відбуваються із втратою приблизно половини її у вигляді тепла. Спрощуючи, можна уявити ці процеси в такий спосіб (рис. 11.3).

Приблизно половина хімічної енергії, що міститься в їжі, відразу ж перетворюється на тепло і розсіюється в просторі, інша половина йде на утворення АТФ. При подальшому розщепленні АТФ половина енергії, що вивільнилася, знову-таки перетворюється на тепло. У результаті виконання зовнішньої роботи (наприклад, біг чи переміщення будь-яких предметів у просторі) тварина і людина можуть витратити трохи більше 1/4 всієї спожитої як їжі енергії. Таким чином, коефіцієнт корисної дії вищих тварин і людини (близько 25%) у кілька разів вищий, ніж, наприклад, коефіцієнт корисної дії (ККД) парової машини.

Вся внутрішня робота (крім процесів росту та накопичення жиру) швидко перетворюється на тепло. Приклади: (а) енергія, що виробляється серцем, перетворюється на тепло завдяки опору судин струму крові; (б) шлунок виконує роботу з секреції соляної кислоти, підшлункова залоза секретує гідрокарбонат-іони, в тонкій кишці ці речовини взаємодіють, і закладена в них енергія перетворюється на тепло.

Результати зовнішньої (корисної) роботи, виробленої твариною або людиною, також зрештою перетворюються на тепло: переміщення тіл у просторі зігріває повітря, зведені споруди руйнуються, віддаючи закладену в них енергію землі та повітрю у вигляді тепла. Єгипетські піраміди- рідкісний приклад того, як енергія м'язового скорочення, витрачена майже 5000 років тому, все ще чекає на неминуче перетворення на тепло.

Рівняння енергетичного балансу:

Е = А + Н + S,

де Е -загальна кількість енергії, одержуваної організмом із їжею; А – зовнішня (корисна) робота; Н -тепловіддача; S -запасена енергія.

Втрати енергії з сечею, шкірним салом та ін. виділеннями вкрай малі, і їх можна знехтувати.

дихальний коефіцієнт (ДК)

відношення обсягу виділеного через легені вуглекислого газу до обсягу поглиненого за цей же час кисню; величина Д. до. при перебування досліджуваного у спокої залежить від виду окислених в організмі харчових речовин.

Енциклопедичний словник, 1998

дихальний коефіцієнт

відношення обсягу вуглекислого газу, виділеного за певний час при диханні, до обсягу поглиненого за той же час кисню. Характеризує особливості газообміну та обміну речовин у тварин та рослин. У здорової людини дорівнює приблизно 0,85.

Дихальний коефіцієнт

відношення обсягу вуглекислого газу, що виділяється з організму, до обсягу поглинається за той же час кисню. Позначається:

Визначення ДК важливе для дослідження особливостей газообміну та обміну речовин у тварин та рослинних організмів. При окисленні в організмі вуглеводів і повному доступі кисню ДК дорівнює 1, жирів 0,7, білків 0,8. У здорової людини у спокої ДК дорівнює 0,85 ╠ 0,1; при помірній роботі, а також у тварин, що харчуються переважно рослинною їжею, наближається до 1. У людини при дуже тривалій роботі, голодуванні, у м'ясоїдних тварин (хижаків), а також при сплячці, коли через обмеженість запасів вуглеводів в організмі посилюється дисиміляція жирів, ДК становить близько 0,7. ДК перевищує 1 при інтенсивному відкладенні в організмі жирів, що утворюються з вуглеводів, що надходять з їжею (наприклад, у людини при відновленні нормальної ваги після голодування, після тривалих захворювань, а також у тварин при відгодівлі). До 2 ДК зростає при посиленій роботі та гіпервентиляції легень, коли з організму виділяється додатково СО2, що знаходився у зв'язаному стані. Ще більших величин ДК досягає у анаеробів, у яких більшість виділяється CO2 утворюється шляхом безкисневого окислення (бродіння). ДК нижче 0,7 буває при захворюваннях, пов'язаних із порушеннями обміну речовин, після важкої фізичної роботи.

У рослин ДК залежить від хімічної природи дихального субстрату, вмісту CO2 та O2 в атмосфері та ін. факторів, характеризуючи, тобто, специфіку та умови дихання. При використанні клітиною для дихання вуглеводів (проростки злаків) ДК дорівнює приблизно 1, жирів і білків (насіння олійних і бобових, що проростає) ≈ 0,4≈0,7. При нестачі О2 і утрудненому його доступі (насіння з твердою оболонкою) ДК дорівнює 23 і більше; Високий ДК характерний також для клітин точок зростання.