164. Основной обмен организма.
Основной обмен (ОО) – минимальные энерготраты, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в стандартных условиях при полном физическом и эмоциональном покое.
Для мужчины с массой тела 70 кг это примерно: 1,1 ккал/мин = 1 ккал/кг/ч = 70 ккал/ч = 1600-1700 ккал/сут = 80 Вт.
Кроме площади поверхности тела основной обмен зависит от пола и возраста. У женщин он в среднем на 5-10% ниже, чем у мужчин. С возрастом величина основного обмена постепенно снижается
Энерготраты повышают: курение, холод, мышечная работа, эмоции и др. У мускульных людей ОО выше, чем у тучных (при одинаковой массе тела). Сильным фактором усиления метаболизма является специфическое динамическое действие пищи: употребление и усвоение смешанной пищи увеличивает основной обмен примерно на 5-20%, белковой – в среднем на 30%.
Мощным влиянием на величину основного обмена организма обладают гормоны щитовидной железы (Т3, Т4). При гиперфункции щитовидной железы (тиреотоксикоз) основной обмен может возрасти на 50% и более. Гипофункция железы (микседема) вызывает снижение основного обмена в среднем на 30%.
Возбуждение симпатического отдела автономной нервной системы также усиливает метаболизм (через высвобождение адреналина из мозгового вещества надпочечников и непосредственным действием симпатических нервов на теплопродукцию).
При измерении величины основного обмена у человека соблюдают следующие условия:
за двое суток до исследования исключают из питания пищу, богатую белками; исследование производят не ранее, чем через 10-12 ч после последнего приема пищи (чтобы свести к минимуму влияние специфического динамического действия пищи);
перед исследованием необходимо воздержаться от курения;
процедуру проводят в термонейтральной среде (для человека в легкой одежде это примерно 20-22 °С);
процедуру проводят рано утром (в 5-6 часов), когда в соответствии с суточным биоритмом интенсивность метаболизма самая низкая;
во время исследования человек должен лежать (но не спать);
в состоянии мышечного покоя и эмоционального комфорта.
Очевидно, что несоблюдение любого из этих условий приведет к ошибке при оценке величины основного обмена.
165. Энерготраты организма. Общий обмен.
Энерготраты- расход энергии организмом за определенный период времени или на выполнение определенного объема работы; выражаются в калориях или джоулях.
Энерготраты организма – тепловая энергия, выделяемая в процессе его жизнедеятельности.
Степень энерготрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности (КФА), который представляет собой отношение общих энерготрат на все виды деятельности за сутки к величине основного обмена. При нормировании очень тяжелого труда КФА у мужчин достигает 2,5, а для женщин не может быть больше 2,2.
ОБЩИЙ ОБМЕН = основной обмен + рабочая прибавка + специфическое динамическое действие пищи
В старости энерготраты снижаются и к 80 годам составляют 2000 - 2200 ккал. При умственном труде энерготраты значительно ниже, чем при физическом. Трудные математические вычисления, работа с книгой и другие формы умственного труда, если они не сопровождаются движением, вызывают ничтожное (2-3 %) повышение энерготрат по сравнению с полным покоем. Пережитое эмоциональное возбуждение может вызвать в течение нескольких последующих дней повышение обмена на 11 - 19 %.
Общие суточные энерготраты представителя каждой профессии необходимо знать для компенсации энерготрат питанием и создания правильных пищевых рационов.
166. Прямая и непрямая калориметрия.
Традиционно энергетический обмен выражают в килокалориях (ккал) на единицу времени, в Международной системе единиц – в джоулях (Дж).
1 ккал = 4187 Дж = 4,187 кДж
Методы, с помощью которых измеряют энерготраты: Прямое измерение(«прямая калориметрия») Данный метод основан на прямом определении тепловых потерь организма («прямая калориметрия»). Еще в 1780 г. А. Лавуазье разработал способ измерения тепла, выделяемого живыми организмами. Его «калориметр» регистрировал количество выделяемого тепла прямым непрерывным способом, хотя и не в стандартных условиях. Для этого человека или животное на определенное время помещают в специальную камеру. В камере стенки не проводят тепло, а по потолку камеры проходит система трубок с водой. 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.
Непрямое измерение энерготрат связано с исследованием газообмена, поскольку в основе теплообразования в организме лежат реакции биологического окисления, при которых потребляется О2 и образуется СО2.
Косвенное определение теплообразования в организме по учету количества поглощенного О2 и выделенного СО2 проводят с помощью респираторных камер или масок
1г белка + 0,966л О2 → 4,1 ккал+0,777л СО2
1г углеводов + 0,833л О2 → 4,1 ккал +0,830л СО2
1г жиров + 2,019л О2 → 9,3 ккал +1,413л СО2
Количество тепла, освобождающегося после потребления организмом 1 л О2, носит название калорического эквивалента кислорода. Зная общее количество О2, использованное организмом, можно вычислить энерготраты только в том случае, если известно, какие вещества (белки, жиры или углеводы) окислились. Показателем этого может служить дыхательный коэффициент.
Дыхательным коэффициентом (ДК) называется отношение объема выделенного СО2 к объему поглощенного О2.
ДК= VCO2/VO2
167. Уравнение теплового баланса гомойотермного организма.
Живой организм – открытая энергетическая система: он получает из окружающей среды энергию (почти исключительно в виде химических связей), преобразует ее в тепло или работу и в таком виде возвращает ее в окружающую среду. Результаты внешней (полезной) работы, произведенной животным или человеком, также в конечном счете превращаются в тепло: перемещение тел в пространстве согревает воздух, возведенные сооружения рушатся, отдавая заложенную в них энергию земле и воздуху в виде тепла.
Поддержание температурного режима гомойотермного (теплокровного) организма на постоянном заданном уровне осуществляется при помощи двух противоположных механизмов терморегуляции организма человека – отдачи и продукции тепла.
Обмен тепловой энергии между организмом и окружающей средой называется теплообменом. Общее содержание тепла в организме животного или человека определяется интенсивностью метаболической теплопродукции и тепловыми потоками между телом и окружающей средой – теплоотдаче. Сказанное можно представить уравнением:
М ± Qт ± Qк ± Qр – Qи = 0
где М – общее количество тепла в организме – метаболический нагрев, Qт – теплообмен путем теплопроведения, Qк – теплообмен путем конвекции, Qр –теплообмен путем излучения (радиации), Qи – теплоотдача путем испарения.
Теплопроводность (кондукция) – передача (проведение) тепла между предметами или веществами, которые соприкасаются друг с другом. Так, при соприкосновении тела человека с другими физическими телами теплота переходит от более нагретого тела к менее нагретому.
Конвекция – перенос тепла перемещающейся средой (движущимися массами газа или жидкости). Конвекция может возникать под действием внешней механической силы (например, ветра) или в результате изменения плотности газа или жидкости во время охлаждения или нагревания
Радиация (излучение) – передача тепла с помощью инфракрасных волн – происходит без прямого контакта участвующих в теплообмене объектов
Излучением человек отдает тепло в случаях, когда температура поверхностей в окружающей человека среде ниже температуры поверхности тела. В часто встречаются поверхности (холодные стены, застекленные поверхности и др.), имеющие температуру значительно ниже температуры тела.