Вырабатываемая энергия

При физическом труде человека КПД колеблется от 16 до 25 % и в среднем составляет 20 %. При мышечном сокращении, например, 80% энергии теряется в виде теплоты и только 20 % превращается в механическую работу. КПД изменяется в зависимости от ряда условий. Так, у нетренированных людей он ниже, чем у тренированных, и увеличивается по мере тренировки.

Первичная и вторичная теплота.

Теплоту, выделяемую организмом, условно делят на два типа.

Теплообразование в организме имеет 2-х фазный характер. При окислении белка, жира, углеводов одна часть используется для синтеза АТФ, другая превращается в теплоту – это первичная теплота.

Первичная теплота постоянно высвобождается в ходе клеточного метаболизма при окислении веществ вне зависимости от того, совершается внешняя работа или нет. Ее количество является показателем интенсивности основного обмена, обеспечивающего клеточный метаболизм и функционирование жизненно важных органов.

В нормальных условиях клетки получают энергию главным образом путем окислительного (аэробного) распада питательных веществ. Так при окислении углеродов 22,7 % идет на синтез АТФ, 77,3 % в форме первичной теплоты рассеивается в тканях.

При распаде АТФ тоже выделяется теплота - это вторичная теплота.

Вторичная теплота выделяется при совершении организмом любой работы за счет резерва аккумулированной энергии АТФ, образующегося в результате метаболических превращений питательных веществ.

В физиологических условиях оба вида теплоты находятся в относительном равновесии. Первичная теплота непрерывно рассеивается в окружающую среду, даже если температура последней превышает температуру тела. Это возможно благодаря механизмам саморегуляции, в частности потоотделению и испарению, предотвращающим перегревание организма.

При переохлаждении же оптимальное для метаболизма количество первичной теплоты обеспечивается за счет увеличения доли вторичной теплоты вследствие усиления двигательной активности, и особенно при появлении непроизвольной дрожи (дрожательный термогенез).

Единицы измерения энергетического обмена.

Энергетические затраты рассчитывают по количеству тепла, выделяемого организмом в единицу времени. Единицей измерения энергии в Международной системе единиц (СИ) является джоуль (Дж) или килоджоуль (кДж).

В физиологических и медицинских исследованиях для определения количества энергии, выделенной организмом, используют внесистемные единицы — калорию (кал) или килокалорию (ккал); 1 кал = 4,19 Дж.

Калория — количество энергии (тепла), необходимое для повышения температуры 1 г воды на 1°С.

Энергетическая ценность питательных веществ. Сложные органические молекулы, окисляясь в присутствии кислорода (аэробное окисление) до двуокиси углерода и воды, выделяют заключенную в их химических связях энергию.

Согласно закону Гесса, количество энергии, выделяемое при распаде какого-либо вещества до конечных продуктов, не зависит от числа промежуточных этапов его трансформации. Следовательно, не имеет значения, окисляется ли вещество полностью в организме или сгорает в специальной камере в присутствии чистого кислорода (калориметрическая бомба Бертло), — 1 моль вещества дает одинаковое количество энергии.