Определение основного обмена и решение задач по его определению.
Определение основного обмена проводится при соблюдении специальных стандартных условий, в которых мы реально получаем минимальные энергозатраты (этот основной обмен называется фактическим). Это необходимо для того, чтобы получались сопоставимые результаты, которые можно было бы сравнивать у разных людей или у одного и лото же человека в различные периоды его жизни (или болезни). Стандартные условия подразумевают, что исследование проводится:
• в ранние утренние часы, когда интенсивность метаболизма минимальная; согласно суточным биоритмам самый низкий уровень метаболизма отмечается в 5-6 утра, а самый высокий в 17-I6 часов; на практике ранние утренние часы — это время с 8 до 9 утра;
• в состоянии натощак, чтобы исключить специфическое динамическое действие пищи (то есть дополнительные затраты энергии, идущие на секрецию и моторику желудочно-кишечного тракта, всасывание, анаболические процессы в клетках и др.). Наиболее выражено специфическое динамическое действие у белковой пищи (при ее приеме обмен веществ повышается на 30%) в связи с чем испытуемому за 2-3 суток не рекомендуют принимать пищу, богатую белками;
• в состоянии полного физического покоя; испытуемый должен лежать на спине в удобном положении, чтобы избежать дополнительного увеличения мышечного тонуса; например, достаточно испытуемому сесть и обмен веществ повышается на 15%, а в положении стоя он будет повышен на 30%;
• в состоянии психоэмоционального покоя, чтобы не вызывать напряжения симпатоадреналовой системы, активность которой усиливает катаболические процессы, а значит, увеличивает энергозатраты;
• при температуре комфорта в помещении, где проводился исследование (для обнаженного человека это 28°С, а для одетого 2()-22°С); несоблюдение этого условия приводит к тому, что обмен веществ повышается, так как усиливаются или процессы теплопродукции (при более низкой температуре) или процессы теплоотдачи (при более высокой температуре).
В этих условиях для определения основного обмена обычно используют метод непрямой калориметрии с неполным газовым анализом (см. вопрос 12). При этом следует осуществить следующий алгоритм последовательных действий и сопутствующих им размышлений:
1)в стандартных условиях провести у обследуемого спирографию и по спиро-грамме определить количество потребленного им кислорода за I минуту;
2)так как основной обмен чаще выражается в суточных затратах энергии, то следует произвести перерасчет с целью определения количества потребленного испытуемым кислорода за сутки;
3)рассчитать фактический основной обмен, умножив объем кислорода, потребленного испытуемым за сутки, на КЭК (см. вопрос 11):
4)определить по специальным таблицам должный основной обмен (см. «Практикум по нормальной физиологии» под ред. Н.А. Агаджаняна и А.В. Коробкова, 1983, стр. 279-280). Величина должного основного обмена должна быть одинакова у всех людей, имеющих одинаковые: пол, возраст, рост и массу (для этого необходимо знать пол, возраст, рост и массу тела испытуемого);
5) сравнить величины фактического и должного основного обмена: различие между ними не должно превышать 10%. Если различия больше, то делают вывод о повышении или понижении основного обмена;
6) если основной обмен изменен (повышен или понижен), то делают вывод о том, что изменена интенсивность .метаболических процессов (повышена или понижена) в организме испытуемого;
7)на основании изменения интенсивности метаболизма делают предположения о возможных нарушениях его регуляции. Эти нарушения могут быть связаны с изменением активности желез внутренней секреции, вырабатывающих анаболические или катаболические гормоны (см, раздел «Железы внутренней секреции»). Другой возможной причиной может быть патология ЦНС и, прежде всего, гипоталамуса, являющегося высшим центром интеграции нервной и эндокринной регуляции физиологических процессов.
Сокращенная версия:
Работа: Определение основного обмена методом непрямой калориметрии с неполным газовым анализом (по спирограмме).
Цель: Овладеть методикой определения основного обмена методом непрямой калориметрии с неполным газовым анализом (по спирограмме).
Ход работы:
На предложенной спирограмме определяют потребление кислорода в единицу времени по величине наклона записи. Высота наклона соответствует количеству поглощенного кислорода (1 мм соответствует 20 мл потребленного кислорода). Определив количество поглощенного за 1 минуту кислорода, вычисляют его потребление за 1 сутки. Для определения величины расхода энергии объем поглощенного кислорода за сутки умножают на усредненный калорический эквивалент кислорода (4,8 ккал). Используя данные о пациенте, приведенные на спирограмме, определяют по таблицам величину должного основного обмена и сравнивают его с фактическим.
Пример решения задачи по основному обмену:
Источник
Способ определения основного обмена по объему поглощенного кислорода
5. Обмен энергии
Прямая и непрямая калориметрия
Обмен веществ и энергии по существу единый процесс. В итоге сложных превращений, совершающихся в организме, образуется тепло.
Количество энергии, выделяемой организмом за определенный промежуток времени, выражают в единицах тепла — джоулях. Определить количество освобождающейся в организме энергии можно методами прямой и непрямой калориметрии.
Прямую калориметрию производят с помощью специальных аппаратов — калориметрических камер (рис. 59).
В камере стенки не проводят тепло. По потолку камеры проходит система трубок с водой. Человека или животное на определенное время помещают в такую камеру. Тепло, выделяемое организмом, нагревает воду в системе трубок. Измеряют температуру поступающей и вытекающей из камеры воды; определяют разность температур и количество протекшей воды. Это дает возможность получить данные о количестве энергии, выделенной организмом в единицу времени.
Показатели, полученные методом прямой калориметрии, точные. Но метод этот весьма сложен, громоздок, а главное — не дает возможности измерять энергетические затраты организма при различных видах деятельности человека (езда на велосипеде, работа у доменной печи и др.).
Проще производить расчеты расхода энергии методом непрямой калориметрии.
Рис. 59. Схема калориметра. Продуцируемое организмом человека тепло измеряют с помощью термометров (1 и 2) по нагреванию воды, протекающей по трубам в камере (4). Количество протекающей воды измеряют в баке (3). Через окно (5) подают пищу и удаляют экскременты. Посредством насоса (6) воздух извлекают из камеры и прогоняют через баки с серной кислотой (7 и 9) (для поглощения воды) и с натронной известью (8) (для поглощения углекислого газа). Кислород подают в камеру из баллона (10) через газовые часы (11). Давление воздуха в камере поддерживают на постоянном уровне посредством сосуда с резиновой мембраной (12)
Рис. 60. Определение газообмена с помощью мешка Дугласа
Источником энергии в организме служат окислительные процессы, при которых потребляется кислород и выделяется углекислый газ. Чем больше организм освобождает энергии, тем интенсивнее в нем идут окислительные процессы. Следовательно, тем больше организм потребляет кислорода и выделяет углекислого газа. Поэтому об энергетических процессах в организме можно судить не только по количеству тепла, отдаваемого в окружающую среду, как это делают при прямой калориметрии, но и по количеству поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа, т. е. по величине газообмена.
Для определения количества поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа пользуются различными приспособлениями. В производственных и учебных условиях для этой цели используют маски.
Маска через систему клапанов соединяется с мешком из воздухонепроницаемой ткани (рис. 60), укрепляемым на теле испытуемого. Клапаны дают возможность свободно вдыхать атмосферный воздух, а выдыхаемый воздух направляется в мешок. Выдохнутый воздух из мешка пропускают через газовые часы для определения его объема, а затем химическим путем определяют в нем процентное содержание кислорода и углекислого газа. Зная состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, можно рассчитать количество поглощенного кислорода и выдохнутого углекислого газа.
Поглощаемый организмом кислород идет на окисление белков, жиров и углеводов. Для окисления 1 г белков, жиров или углеводов требуется разное количество кислорода, а следовательно, при этом освобождается и разное количество энергии (табл. 14).
Таблица 14. Образование энергии при окислении веществ в организме
Из таблицы 14 видно, что потребление 1 л кислорода и выделение 1 л углекислого газа сопровождаются образованием определенного количества энергии. Однако при этом необходимо знать, какие вещества — белки, жиры или углеводы — окислились в организме. Для этого определяют величину дыхательного коэффициента.
Дыхательным коэффициентом называют отношение объема выделенного организмом углекислого газа к объему поглощенного кислорода. Дыхательный коэффициент различен при окислении белков, жиров и углеводов. Окисление углеводов (глюкозы, например) можно выразить уравнением:
Из уравнения видно, что при окислении глюкозы число молекул образовавшегося углекислого газа и поглощенного кислорода равно. Следовательно, дыхательный коэффициент при окислении углеводов равен единице:
В молекуле жира мало внутримолекулярного кислорода, поэтому на окисление ее требуется больше кислорода. Дыхательный коэффициент в этом случае меньше 1. При окислении белков дыхательный коэффициент равен 0,8. При смешанной пище, которую обычно употребляет человек, дыхательный коэффициент колеблется от 0,85 до 0,9.
При окислении белков, жиров и углеводов (при потреблении 1 л кислорода) освобождается разное количество энергии. Следовательно, при разном дыхательном коэффициенте количество освобождающей энергии при поглощении 1 л кислорода будет различным. Эта зависимость видна из таблицы 15.
Зная величину газообмена, можно вычислить расход энергии в организме. Поступают при этом так.
Таблица 15. Зависимость количества энергии, освобождающейся при окислении, от величины дыхательного коэффициента
По количеству потребленного кислорода и выделенного углекислого газа определяют дыхательный коэффициент. Затем по таблицам устанавливают количество тепла, образующегося при поглощении 1 л кислорода (или при выделении 1 л углекислого газа) при данном дыхательном коэффициенте. Полученную величину умножают на количество литров поглощенного кислорода. Таким образом определяют количество энергии, отданной человеком за определенное время.
Метод назван непрямой калориметрией, потому что о количестве энергии, выделенной организмом, мы судим по количеству поглощенного кислорода (или выделившегося углекислого газа) в единицу времени.
Основной обмен
Даже в условиях полного покоя человек расходует некоторое количество энергии. В организме непрерывно тратится энергия на физиологические процессы, которые не останавливаются ни на минуту. Идут процессы обмена в клетках, поддерживается постоянная температура тела.
Минимальный для организма уровень обмена веществ и энергетических затрат называют основным обменом.
Основной обмен определяют у человека в состоянии мышечного покоя лежа, натощак, т. е. через 12-16 ч после еды, при температуре окружающей среды 18-20°С (температура «комфорта»). У человека среднего возраста основной обмен составляет 4186 дж на 1 кг массы в 1 ч. В среднем это 7 140 000-7 560 000 дж в сутки.
Для каждого человека величина основного обмена относительно постоянна.
Определение величины основного обмена часто имеет диагностическое значение. Повышается основной обмен при избыточной функции щитовидной железы и некоторых других заболеваниях. При недостаточности функции щитовидной железы, гипофиза, половых желез основной обмен снижается.
Расход энергии при мышечной деятельности
Чем тяжелее мышечная работа, тем больше энергии тратит человек. У школьников подготовка к уроку, урок в школе требуют энергии на 20-50% выше, чем энергия основного обмена.
При лабораторных занятиях, ручном труде, несложной гимнастике, играх средней подвижности затраты энергии на 75-125% превышают величины основного обмена.
При ходьбе затраты энергии на 150-170% превышают энергию основного обмена. При беге, подъеме по лестнице затраты энергии в три-четыре раза превышают основной обмен.
У мальчиков расход энергии обычно выше, чем у девочек. Тренировка организма значительно сокращает расход энергии на выполняемую работу. Это связано с уменьшением числа мышц, принимающих участие в работе, а также с изменениями дыхания и кровообращения.
При механизации труда в сельском хозяйстве и промышленности, внедрении машинной техники снижаются затраты энергии работающими людьми. При умственном труде энергетические затраты ниже, чем при физическом.
У людей разных профессий затраты энергии различны.
Источник
Обмен энергии. Ответы на вопросы входного тест–контроля
Ответы на вопросы входного тест–контроля
«Физиология обмена энергии и питание».
К занятию №1.
Вариант 1.
1 – в; 2 – а; 3 – в; 4 – б; 5 – г; 6 – г; 7 – в; 8 – в; 9 – б; 10 – б.
Вариант 2.
1 – в; 2 – г; 3 – в; 4 – г; 5 – г; 6 – в; 7 – в; 8 – г; 9 – г; 10 – в.
Вариант 3.
1 – г; 2 – в; 3 – г; 4 – в; 5 – в; 6 – в; 7 — г; 8 – в; 9 – г; 10 – в.
Вариант 4.
1 – г; 2 – в; 3 – г; 4 – в; 5 — в; 6 – в; 7 – в; 8 – в; 9 – в; 10 – г.
Вариант 5.
1 – а; 2 – а; 3 – б; 4 – в; 5 – в; 6 – г; 7 – а; 8 – б; 9 – б; 10 – г.
Вариант 6.
1 – в; 2 – б; 3 – б; 4 – а; 5 – в; 6 – а; 7 – а; 8 – в; 9 – в; 10 – в.
Вариант 7.
1 – а; 2 – а; 3 – б; 4 – в; 5 – в; 6 – а; 7 – в; 8 – в; 9 – б; 10 – а.
Обмен энергии и питание
Вариант 1.
1. Исходя из соотношения объёмов выделенного углекислого газа и поглощенного кислорода, можно определить величину основного обмена методом:
а) неполного газоанализа;
г) с помощью таблиц.
2. Зная объём поглощенного кислорода, можно определить величину основного обмена методом:
а) неполного газоанализа;
б) прямой калориметрии;
в) с помощью таблиц;
г) полного газоанализа.
3. Отношение объёма выделенного углекислого газа к объёму поглощенного кислорода называется:
а) теплотворным коэффициентом;
в) дыхательным коэффициентом;
г) калорическим коэффициентом питательных веществ.
4. Минимальные затраты организма на работу внутренних органов, измеренные в стандартных условиях — это обмен:
Влияние приёма пищи, усиливающего обмен веществ и энергетические затраты, называется:
а) изодинамией питательных веществ;
б) усвояемостью пищи;
в) основным обменом;
г) специфически – динамическим действием пищи.
6. Ведущая роль в регуляции обмена энергии принадлежит:
б) продолговатому мозгу;
в) ретикулярной формации;
7. Состав и количество продуктов питания, необходимых человеку в сутки, называется:
а) законом изодинамии;
б) специфически – динамическим действие пищи;
в) пищевым рационом;
г) основным обменом.
8. Для определения интенсивности основного обмена неприемлемо:
а) максимальное расслабление мышц;
б) комфортная температура;
в) выполнение дозированной нагрузки за один час до исследования.
г) приём пищи за 12 – 14 часов до исследования.
9. В первые дни белкового голодания может увеличиться секреция гормона:
10. Затраты энергии на выполнение мышечной нагрузки составляют обмен:
в) рабочий плюс основной обмены;
Обмен веществ
Вариант 2.
1. Общие энерготраты организма складываются из следующих компонентов:
а) основной обмен, рабочий обмен;
б) специфически – динамическое действие пищи, рабочий обмен;
в) основной обмен, специфически – динамическое действие пиши, рабочая прибавка;
г) изодинамии питательных веществ.
2. Основной обмен после приёма белковой пищи:
а) уменьшается на 15%;
б) не изменяется;
в) увеличивается на 15%;
г) увеличивается на 30%.
3. Суточная потребность человека среднего возраста в углеводах:
4. Какой гормон оказывает преимущественное действие на углеводный обмен:
5. Количество тепла, выделяемого при сгорании 1 грамма питательного вещества в бомбе Бертло, называется:
а) калорическим эквивалентом кислорода;
б) дыхательным коэффициентом;
в) физиологическим тепловым коэффициентом;
г) физическим тепловым коэффициентом.
6. В калориметре при сгорании белка конечными продуктами являются:
а) углекислый газ, вода;
б) углекислый газ, мочевина, мочевая кислота, креатинин;
в) углекислый газ, вода, аммиак;
г) вода, мочевина, креатинин.
7. По соотношению между количеством выделенного углекислого газа и потреблённого кислорода в единицу времени определяют:
а) калорический эквивалент кислорода;
б) тепловую способность;
в) дыхательный коэффициент;
г) калорический тепловой коэффициент.
8. Увеличивают обмен энергии гормоны:
а) вазопрессин, тироксин;
б) адреналин, тиреотропин;
в) АКТГ, соматотропин;
г) тироксин, трийодтиронин, адреналин.
9. Необходимо знать энергетическую ценность продуктов, пол, возраст и род занятий человека при определении:
а) основного обмена
б) изодинамии питательных веществ;
в) специфически – динамического действия пищи;
г) пищевого рациона.
10. Уровень обмена энергии, характерный для состояния покоя в комфортных условиях, составляет обмен:
г) рабочую прибавку.
Обмен энергии
Вариант 3.
1. Обмен энергии после приёма углеводной пищи:
а) уменьшается на 15%;
б) не изменяется;
в) увеличивается на 30%;
г) увеличивается на 15%.
2. Суточная потребность человека в жирах:
3. Преимущественное действие на белковый обмен оказывает гормон:
4. Физический тепловой коэффициент больше физиологического для:
5. Количество тепла, выделяемое при окислении 1 грамма питательного вещества в организме, называется:
а) калорическим эквивалентом кислорода;
б) дыхательным коэффициентом;
в) калорическим тепловым коэффициентом;
г) изодинамией питательных веществ.
6. Специфически – динамическим действием пищи называется:
а) повышение энерготрат под влиянием содержащихся в продуктах питания витаминов;
б) теплотворный эффект пищевых веществ;
в) повышение энерготрат, обусловленное приёмом и дальнейшим превращением пищевых веществ;
г) максимальное расслабление мышц.
7. Не может быть компонентом общего обмена:
а) основной обмен;
б) «рабочая прибавка»;
в) теплотворный эффект пищевых веществ;
г) повышение энергорасхода при эмоциях действии на организм холода.
8. Повышению энерготрат при умственном труде в наименьшей степени способствует фактор:
а) мышечная нагрузка, сопровождающая умственную деятельность;
б) эмоциональная реакция на результат деятельности;
в) выполнение логических операций, в которых участвуют ассоциативные зоны коры больших полушарий;
г) уменьшение секреции андрогенов.
9. Повышению массы тела и росту детей – акселератов способствует:
а) уменьшение секреции андрогенов;
б) повышение секреции адреналина;
в) уменьшение секреции тироксина;
г) повышение секреции тироксина и соматотропного гормона.
10. Способ определения основного обмена по объёму поглощённого кислорода называется:
Источник
