Физиология человека (том 2) (947486), страница 27
Текст из файла (страница 27)
!0.2. ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ И ОБЩИЙ ОБМЕН ВЕЩЕСТВ В процессе обмена веществ постоянно происходит превращение энерпви: потенциальная энергия сложных органических соединений, поступивших с пищей, превращается в тепловую, механическую и электрическую. Энергия расходуется не только на поддержание температуры тела н выполнение работы, но и на воссоздание структурных элементов клеток, обеспечение их жнзиедеятелыюсти, роста и развития организма. Теплообразование в организме имеет двухфазный характер.
При окислении белков, жиров и углеводов одна часть энергии используется для синтеза АТФ, другая превращается в теплоту, Теплота, вьщеляющаяся непосредственно прн окислении питательных веществ, получила название лереичиой теплоты. Обычно на этом этапе ббльшая часть энергии превращается в тепло (первичная теплота), а меньшая используется на синтез АТФ и вновь аккуму- лируется в ее химических макроэргических связях. Так, при. окислении углеводов 22,7~~ энергии химической связи глюкозы в процессе окисления используется на синтез лтФ, а 77,Щ. в' форме первичной теплоты рассеивается в тканях, Лккумулиррааиная в 'ЛТФ энергия используется в дальнейшем для механической работы, химических, тра~спорт~ы~, электрических процессов .н' а конечном счете тоже превращается в теплоту, обозначаемую вторичной теплотой.
Следовательно, количество тепла, образовавшегося в организме, становится мерой суммарной энергии химических связей, подвергшихся биологическому окислению. Поэтому вся энергия, образовавшаяся в организме, молсет быть выражена в единицах тепла — калориятс или джоулях. Для определения энергообразования в организме используют прямую калориметрию, непрямую калориметрию и исследование валового обмена. $0.2Л.
Метсщн исследования энергообмена 10.2ЛЛ. Прямая калоримегрия Прямая калориметрня основана на непосредственном учете в биокалориметрах количества тепла, выделенного организмом Биокалорнметр предстанпяет собой герметизированную и хорошо теплоизолированную от внешней среды камеру. В камере по трубкам циркулирует вода.
Тепло, выделяемое находящимся в камере человеком или животным, нагревает циркулирующую воду. По коли- Рнс. 1О.1. Бнокалорнметр Эттотера — Бенедикта (схема). Обьнсненне а тексте. 11О честву протекающей воды и изменению ее температуры рассчитывают количество выделенного организмом тепла. Одновременно в биокалориметр подается От и поглощается избыт1ис СОа и водяных паров. Схема биоквлориметра приведена на рис.
10.1. Прадуцируемое организмом человека тепло иэмерпот с помощью термометров (1,2) по нагреванию воды, прогекаквцей по трубкам в камере. Количество протекающей воды измеряют в баке (3). Через окно (4) подают пищу н удаляют экскременты. С немощью насоса (5) воздух извлекают иэ камеры н прогоняют через баки с серной кислотой (б и В) — для поглощении воды и с патронной известью (7) — дла поглощения СОь Оу подают в камеру нз баллона (10) через газовые часы (11).
Давление воздуха в камере поддерживают на постоянном уровне с помощью сосуда с резиновой мембраной (9). 302.!.2. Нелрлмал калоримйтрил Методы прямой калорнмеурии очень громоздки и слолсны. Учнтьюая, что в основе теплообразования в организме лелсат оквслительные процессы, прн которых потребляется Оу и образуется СОх, моукно использовать косвенное, непрямое, определение теплообразовання в организме по его газообмену — учету количества Рнс.
10Л. Респираторный аппарат Шатерпнкона (схемап К вЂ” камера; Б — бил»он с О»; Н вЂ” мотор, вм»»венвввакнй аовдух ив квмврм Э вЂ” внесена длк овакдсииа м»слух»е ٠— сосуд, неполнсиинй раствором нмлесн длл пмлмнева СО»,' П вЂ” баллон длл нопм»кении аодаимх варов хлорндом кальции; т — тсрмомстрм. Слева устройство дла автоматической подави О» е «амеру н ноддсрмвнил посто)»»мпм давлении в ней. 111 Рис. 10.К Ои1млелеиие летооиоа иеити- лиции с помешаю мешка Детлита. Ооъ- исоеиие а тексте. потребленного От и выделенного СОт с последующим расчетом теплопродукции организма.
Для длительных исследований газообмена используют специальные ресннраторные камеры (закрытые способы непрямой калорнметрии) (рис. 10.2). Кратковременное определение газообмена а условиях лечебных учреждений и производства проводят более простыми некамернымн методами (открытые способы калоримегрии). Наиболее распространен способ Д у гласа — Х ол дей на, при котором в течение 10 — 15 мин собирают выдыхаеааый воздух в мешок нз воздухонепроницаемой ткани (мешок Дугласа), укрепляемый иа спине обследуемого (рис. 10.3.). Он дышит через загубиик, взятый в рот, или резиновую маску, надетую на лицо.
В загубнике и маске имеются клапаны, устроенные так, что обследуемый свободно вдыхает атмосферный воздух, а выдыхает воздух в мешок Дугласа. Когда мешок наполнен, измеряют объем выдохнутого воздуха, в котором определяют количество От и СОь Кислород, поглощаемый организмом, используется для окисления белкоц жиров и углеводов.
Окислительиый распад 1 г каждого из этих ~~щ~с~~ требует паолина«ового количества От и сопровождается освобождением различного количества тепла. Как видно из табл. 10.2, ри потреблении организмом 1 л От освобождается разное количество тепла я зависимости от того, иа окисление каких веществ От используется. 112 Табл м на 10.2. Потрсбленме щщлоролв и щюсвабощденне сопла при окислении разщсчнещ всенесез в еэиейнэмй Колнесстко осисбомякенкеесн п)щ окислении ! л Ое енсргим, «дн (нкап) Вещсстно, окаслиощсесе е оргаииеме к потреблнсмого Ое. л Колаеесгео тепле, осесболц)мощсесн при окисееннн ! г веществе, кдм (икал) 17,17 (4,1) З8,94(9,5) 17,17(4,!) 0,966 2,0!9 0.850 19,26 (4,60) 19,64(4,69) 21, 14 (5,05) Белка жщиа Уел евсин Ссп пои + б Ое = б СОе + б Нео.
При окислении глюкозы число молекул образовавшегося СО! равно числу молекул затраченного (поглощенного) О!. Равное количество молекул газа при одной и той же температуре и одном и том л(е давлении занимает один н тот же объем (закон Лжиздро — Жерара). Следователыю, дыхательный коэффициент (отношение СОк/Ок) при окислении глюкозы и других углеводов равен единице При окислении жиров и белков дыхательный коэффициент будет ннл(е единицы. При окислении жиров дыхательный коэффициент равен 0,7. Проиллюстрируем зто на примере окисления трипальмитнна: 2С,Н, (С„Н„СОО)е+ 145ое = )О2СО, + 98 Н,О.
Отношение между объемами углекислого газэ и кислорода составаяет в данном случае: -лбу-~- = 0,702. !02 СОе Лналогичный расчет можно сделать и для белка; при его окислении в организме дыхательный коэффициент равен 0,8. При смешанной пище у человека дыхательный коэффициент обычно равен 0,85 — 089. Определенному дыхательному коэффициенту соот- мз Количество тепла, освобождающегося после потребления организмом ( л Оэ носит название калорическоео экеиеалелга кислорода. Зиэя обпэ)е количест~о Оъ ~с~о~~зова~ное ~рта~изме~, можно вычислить энергетические затраты толы(о в том случае, если известно, какие вещества — белки, жиры или углеводы, окислились в теле.
Показателша этого мол(ет служить дьп(ательный коэффициент. Дыхательным коэ(эфийиенгои (ДК) называется отношение объема выделенного СОе к объему поглощенного Оь Дыхательный коэффициент различен прн окислении беэков, жиров и углеводов. Для примера рассмотрим, каков будет дыхательный коэффициент при использовании организмом глюкозы. Общий итог окисления молекулы глюкозы можно выразить формулой: т а 6 л н ц а 10 3. соотношение лилителыкио коэффициента н келсриеескето екаиеамнта кислорола ди«ее«ление «а«ффнлнснт О.85 аео О,М 1,0 0,70 0,75 0.80 лорио 19,619 19,841 20,101 20,356 2Ц61 б 20,871 21,173 4,686 4,739 4,801 4,862 4,924 4,985 ветствует определенный калорнческий эквивалент кислорода, что видно из табл.
10.3. Определение энергчтического обмена у человека в покое методом закрытой системы с неполным газовым анализом. Отиоснтелыюе постоянство дыхательного коэфФициента (0,35 — 0,90) у людей прн обычном питании в условиях покоя позволяет производить достаточно точное определение энергетического обмена у человека в покое, вычмсляя только количество потребленного кислорода и беря его калорический эквивалент при усредненном дыхательном коэффмшсенте. Количество потребленного организмом кислорода определяют при помощи различных смирографов. Определив количество поглотценного кислорода и приняв усредненный дыхательный коэффициент равным 0,85, можно рассчитать энергоабразование в организме; калорнческий эквивалент 1 л кислорода прм данном дыхательном коэффициенте равен 20,356 кДж„т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
