Определение энергозатрат организма.

Вся энергия, выделяемая при распаде питательных веществ до конечных продуктов зависит только от состояния исходного вещества и конечных продуктов и не зависит от того, через какие промежуточные стадии или пути обмена идет их распад.

Когда физическая работа не совершается, вся химическая энергия переходит в тепло, что дает возможность использовать теплопродукцию в качестве показателя интенсивности энергетического обмена.

Количество тепла, выделяемого или поглощаемого в ходе различных физических и химических процессов, рассчитывают методами прямой и непрямой калориметрии.

В физиологии и медицине калориметрия используется для изучения тепловых эффектов в покое, при различных видах деятельности и при заболеваниях.

Прямая калориметрия.

Прямая калориметрия основана на непосредственном и полном учете количества выделенного организмом тепла. Измерения проводят в специальных камерах — биокалориметрах, хорошо герметизированных и теплоизолированных от окружающей среды. Для расчета количества выделенного тепла учитывают разность температур поступающей в камеру и оттекающей от нее воды.

Непрямая калориметрия.

Для расчета энергообразования у человека применяют метод непрямой калориметрии. Метод основан на определении количества потребленного кислорода и выделенной двуокиси углерода за определенный отрезок времени (полный газовый анализ) или в условиях относительного покоя — только количества поглощенного кислорода (неполный газовый анализ) с последующим расчетом теплопродукции.

Полный газовый анализ.

В настоящее время полный газовый анализ проводят открытым респираторным методом Дуглас а— X олдейна. Метод основан на сборе выдыхаемого воздуха в специальный приемник (воздухонепроницаемый мешок) с последующим определением общего его количества и содержания в нем кислорода и двуокиси углерода при помощи газоанализаторов.

Схема определения энергетических затрат.

1. Зная содержание газов в атмосферном воздухе, можно вычислить, насколько уменьшилось содержание кислорода и насколько увеличилось содержание двуокиси углерода в выдыхаемом воздухе, а затем на основании этих данных определить дыхательный коэффициент.

Дыхательный коэффициент. Отношение объема выделенной двуокиси углерода к объему поглощенного кислорода называется дыхательным коэффициентом.                                                                                 

ДК = С0₂ (л) / 0₂ (л)

Для углеводов: ДК =1            Для жиров: ДК = 0,7        Для белков: ДК = 0,80

При смешанной пище дыхательный коэффициент составляет 0,8 - 0,9.

2. Определенному дыхательному коэффициенту соответствует определенный калорический эквивалент кислорода, т.е. количество тепла, которое освобождается при полном окислении 1 г питательного вещества (до конечных продуктов) в присутствии 1 л кислорода.

3.Найденный калорический эквивалент кислорода умножают на количество потребленного кислорода и находят количество энергии необходимое для выполнения определенного вида деятельности.

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.

Основной обмен это минимальное количество энергии, необходимое для обеспечения нормальной жизнедеятельности в условиях относительного физи­ческого и психического покоя. Эта энергия расходуется на процессы клеточ­ного метаболизма, кровообращение, дыхание, выделение, поддержание температуры тела, функционирование жизненно важных нервных центров мозга, постоянную секрецию эндокринных желез. Печень потребляет 27% энергии основного обмена, мозг — 19%, мышцы — 18%, почки — 10%, сердце — 7%, все остальные органы и ткани — 19%. Любая работа — физическая или умственная, а также прием пищи, колебания температуры окружающей среды и другие внешние и внутренние факторы, изменяющие уровень обменных процессов, влекут за собой увеличение энергозатрат. Основной обмен определяют в строго контролируемых, искусственно создаваемых условиях: утром, натощак (через 12—14 ч после последнего приема пищи), в положении лежа на спине, при полном расслаблении мышц, в состоянии спокойного бодрствования, в условиях температурного комфорта (18—20 °С).

Факторы, которые могут влиять на интенсивность обмена веществ у человека:

1. Интенсивность процессов обмена подвергается суточным колебаниям. Она возрастает утром и снижается в ночной период.

2. В условиях физической и умственной нагрузки интенсивность обменных процессов возрастает. Это связано с увеличением числа мышечных клеток участвующих в работе. При умственной работе происходит рефлекторное увеличение мышечного тонуса.

3. Потребление питательных веществ. Увеличение интенсивности обмена веществ после принятия пищи может продолжаться в течении 12 ч, а после потребления белка этот период может достигать 18 ч. Повышение энергообмена начинается через 1-2 часа, достигает максимума через 3 ч и продолжается в течении 7-8 ч после приема пищи.

4. Температура «комфорта» (18-20^о) не вызывающей ощущения холода и жары.

Величину основного обмена для мужчины среднего возраста (35 лет), среднего роста (165 см), средней массы (70 кг) составляет 4,19 кДж на 1 кг массы тела в час или 7117 кДж в сутки у женщин на 10% ниже.