Лекция 6 часть 2 к занятию

Лекция № 6 часть 2 (к занятию № 10) Тема: Обмен веществ и энергии. Терморегуляция. Часть II. Обмен энергии • Фармацевтический факультет • 2011 / 2012 учебный год март 2012 г.

Литература основная Физиология человека Под редакцией В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько Медицина, 2003 (2007) г. С. 461 -470

Вопрос 1. Энергетический баланс организма

Уравнение энергетического баланса Е = А + Н + S Е – общее количество энергии, получаемой организмом с пищей А – полезная (внешняя) работа Н – теплоотдача S – запасённая энергия

Е = А + Н, S = const • Если количество энергии, получаемой организмом с пищей, равно количеству энергии расходуемой, количество запасённой энергии не изменяется. А это значит • МТ остаётся стабильной.

Е > А + Н, S - растёт • Если количество энергии, получаемой организмом с пищей, больше количества энергии расходуемой, количество запасённой энергии увеличивается. • МТ увеличивается.

Е < А + Н, S - снижается • Если количество энергии, получаемой организмом с пищей, меньше количества энергии расходуемой (работа плюс теплоотдача), количество запасённой энергии уменьшается. • МТ уменьшается.

Е = А + Н, при увеличении Е, А, Н. S - const • Если при увеличении физической нагрузки, соответственно растет количество энергии, получаемой организмом с пищей, количество запасённой энергии не изменяется. • МТ не изменяется

• Таким образом масса тела (МТ) является показателем энергетического баланса, но не характеризует его полностью.

Теплоотдача как показатель уровня энергетического обмена

Единицы измерения энергии в физиологии • Килокалория (большая калория) - ккал • Калория (малая калория) - кал • Джоуль – Дж 1 к. Дж = 0, 24 ккал 1 ккал = 4, 19 к. Дж

Единицы измерения энергии в физиологии Килокалория (большая калория) – количество энергии, необходимое, чтобы нагреть 1 кг чистой воды на 1ºС (от 14, 5 до 15, 5 ºС)

Вопрос 2. Методы исследования энергообмена

Е = А + Н + S • По количеству энергии, полученной организмом с пищей • По уровню выполненной полезной работе • По теплоотдаче (калориметрия) • По уровню запасаемой энергии (МТ).

Первые калориметры 1775 г. – прямая калориметрия (А. Лавуазье, П. Лаплас) 1779 г. – непрямая калориметрия (респираторная, газоанализ) (А. Лавуазье)

• Антуан Лоран Лавуазье — (1743 — 1794), французский химик, один из основоположнико в современной химии.

• Пьер-Симо н Лапла с (Pierre-Simon Laplace; 23 марта 1749 — 5 марта 1827) — французский математик и астроном; известен работами в области небесной механики, дифференциальных уравнений, один из создателей теории вероятностей.

Вопрос 3. Прямая калориметрия

Прямая калориметрия • основана на непосредственном учете (измерении) в биокалориметрах количества тепла, выделенного организмом.

Первые калориметры

Первые калориметры

Прямая калориметрия

Вопрос 4. Непрямая калориметрия

Непрямая калориметрия основана на учете количества и качества веществ, участвующих в процессах образования тепла.

Непрямая калориметрия Может быть основана на учёте: 1. количества потреблённого кислорода 2. КЭК (калорического эквивалента кислорода)

КЭК - количество энергии образующееся при использовании в окислении 1 литра О 2

КЭК - имеет непостоянное значение

КЭК зависит от - качества субстрата, его калорического коэффициента - количества субстрата, окисляемого 1 л О 2

Калорический коэффициент питательных веществ (тепловой коэффициент) ― количество тепла, освобождаемое при сгорании 1 г вещества

Субстраты и их калорические коэффициенты Компоненты пищи В калориметре (бомбе Бертло) В организме Белки 5, 3 4, 1 Жиры 9, 5 9, 3 Углеводы 4, 3 4, 1

Бомба Бертло • специальный калориметр, в котором сжигают пищу (питательные вещества) под высоким давлением в среде чистого кислорода

Пьер-Эжен-Марселен БЕРТЛО (Бертело) (Berthelot) • (25. 10. 1827 - 18. 3. 1907) - французский химик и общественный деятель.

Несоответствие калорических коэффициентов в бомбе Бертло и в организме связано с преобразованием в организме белков только до мочевины, которая содержит ещё значительное количество энергии химических связей.

Калорическая ценность алкоголя • 7 ккал/г

Потребление О 2 и выделение Е разными компонентами пищи Потребление О 2 Компоненты пищи при окислении 1 г вещества, л КЭК Белки 0, 966 4, 80 Жиры 2, 019 4, 69 Углеводы 0, 830 5, 05

Как узнать что «сжигается» в организме? По дыхательному коэффициенту (ДК).

Дыхательный коэффициент (ДК) отношение объёма выделенного CO 2 к объему поглощенного O 2.

Дыхательный коэффициент (ДК) при окислении ДК Белков 0, 85— 089 жиров углеводов 0, 70 1, 00

Почему ДК для углеводов = 1 ? • Общий итог окисления молекулы глюкозы можно выразить формулой: • C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 = 6 СО 2 + 6 H 2 O. • При окислении глюкозы число молекул образовавшегося СО 2 равно числу молекул затраченного (поглощенного) O 2.

Почему ДК для углеводов = 1 ? • Равное количество молекул газа при одной и той же температуре и одном и том же давлении занимает один и тот же объем (закон Авогадро— Жерара). Следовательно, дыхательный коэффициент (отношение СO 2 / O 2) при окислении глюкозы и других углеводов равен единице.

Почему ДК для жиров < 1 ? • окисления трипальмитина: • 2 C 3 H 5 (C 15 H 31 COO)3 + 145 O 2 = 102 CO 2 + 98 H 2 O. • Отношение между объемами углекислого газа и кислорода составляет в данном случае: • 102 CO 2 / 145 O 2 = 0, 703.

При смешанной пище у человека ДК 0, 85

Соотношение ДК и КЭК ДК КЭК 0, 70 4, 686 0, 75 4, 739 0, 80 4, 801 0, 85 4, 862 0, 90 4, 924 0, 95 4, 985 1, 00 5, 057

• Способ Дугласа. Холдейна

Респираторный аппарат Шатерникова

Внешний вид типичных капнометров

Внешний вид типичных капнографов

Сравнение полного и неполного газового анализа Полный Определяется количество потреблённого О 2 Определяется количество выделенного СО 2 Вычисляется ДК Вычисляется КЭК Неполный Определяется количество потреблённого О 2 ДК принимается равным 0, 85 ДК принимается равным 4, 862

Вопрос 5. ОСНОВНОЙ ОБМЕН

Основной обмен • энерготраты организма в условиях физиологического покоя

Условия определения основного обмена • бодрствование • натощак (через 12 – 16 ч после приема пищи) • при внешней температуре «комфорта» (18 – 20 °С), не вызывающей ощущения холода или жары. • мышечный покой (положение лежа с расслабленной мускулатурой) • эмоциональный покой

Нормальные значения ОО • Учебник С. 466 • У мужчин – 1700 ккал/сутки • У женщин – на 10% меньше

Нормальные значения основного обмена человека 10% ДОО – должный основной обмен

ДОО зависит от • Пола • Возраста • Массы тела • Поверхности тела ? ? ?

Правило поверхности тела Затраты энергии теплокровными животными пропорциональны значению площади поверхности тела

Вопрос 6. Рабочий ОБМЕН Учебник : С. 468 -469

Коэффициент физической активности

Вопрос 7. Масса тела как показатель баланса энергетического обмена

Должная масса тела • у людей в возрасте от 20 до 60 лет • Характеризуется индексом массы тела (ИМТ) = индекс Кетле • ИМТ = Масса тела (кг) / рост2 (м) • Норма ИМТ = 18, 5 – 25, 0

Вопрос 8. Расчетные методы оценки энергетического баланса

По калорийности рациона питания

По затратам энергии