Ситуаційні завдання, приклади їх розв’язку Енергетичний обмін

1. Приклад обчислення загального обміну (за Г.І. Косицьким, 1985).

Якщо обстежуваний за добу спожив 654,141 л кисню і видихнув 574,180 л вуглекислого газу. За цей час із сечею виділилось 16,8 г азоту і 9,0191 г вуглецю. Внаслідок окиснення яких поживних речовин відбувалося теплотворення?

Кількість білка, розкладеного в організмі, визначається за азотом сечі. Оскільки 1 г азоту міститься у 6,25 г білка, тоді, згідно умови задачі, в організмі розклалося . Для обчислення кількості вуглецю білкового походження необхідно визначити вміст вуглецю у розкладеному білку. Відомо, що в білку міститься 53 % вуглецю, тоді в розкладеному білку його було: . На утворення вуглекислого газу витратилась різниця між кількостями вуглецю в розкладеному білку та вуглецю, що виділився із сечею: . Для визначення об’ємної кількості вуглекислого газу білкового походження, який виділився через легені, враховується, що з 1 грам-молекули вуглецю (12 г) утворюється 22,4 л вуглекислого газу, тоді із 46,63 г: . Далі, за дихальним коефіцієнтом (ДК), що становить 0,8 для білків, обчислюється кількість кисню, яка витратилась на окиснення білків: . Кількість кисню, що витратилася на окиснення вуглеводів та жирів, обчислюється як різниця між спожитим, згідно умови, киснем та киснем, що використався при окисненні білків: . Кількість вуглекислого газу, що утворилася при окисненні вуглеводів та жирів, обчислюється як різниця між сукупним виділеним вуглекислим газом і вуглекислим газом білкового походження, виділеним легенями: . Для визначення кількості вуглеводів та жирів, що окиснилась в організмі обстежуваного за добу, враховується, що при окисненні 1 г жирів споживається 2,019 л кисню (див. таблицю 4, додаток) та утворюється (згідно ДК, що становить для жирів 0,7) 1,431 л СО₂, а при окисненні 1 г вуглеводів споживається 0,829 л кисню і така ж кількість (0,829 л) утворюється вуглекислого газу (ДК для вуглеводів становить 1). Складається рівняння з двома невідомими – за х приймається кількість жирів, а за y – кількість вуглеводів, окиснених в організмі:

,

кількість вуглеводів можна обчислити, підставляючи значення х у будь-яке з рівнянь:

.

Отже, вивільнення енергії в організмі відбувалося завдяки окисненню 105 г білків, 99 г жирів та 417 г вуглеводів. Знаючи кількість енергії, що утворюється при окисненні 1 г кожної з речовин (див. таблицю 4, додаток) можна обчислити загальну теплопродукцію організму за добу:

.

2. Обчисліть енерговитрати (Q) за 1 хв., якщо відомо, що обстежуваний спожив 300 мл О₂/хв. Дихальний коефіцієнт (ДК) становить 1,0.

ДК = 1 при окисненні в організмі вуглеводів, калоричний еквівалент кисню (КЕК), згідно таблиці 4, дорівнює 5,05 ккал (21,12 кДж). Згідно формули: ;

3. Обчисліть (у ккал і кДж) прихід енергії при надходженні в організм з їжею 10 г білків, 10 г жирів, 10 г вуглеводів.

; , де 17,5 ккал – енергія незасвоєних поживних речовин (втрати з калом – близько 10 %).

4. Обчисліть дихальний коефіцієнт (ДК), якщо відомо, що у видихуваному повітрі міститься 17 % кисню і 4 % вуглекислого газу.

Якщо врахувати, що в атмосферному повітрі зазвичай мітиться 21 % О₂, відсоток спожитого кисню становить: . СО₂ у видихуваному повітрі також становить 4 %. Тому: .

5. Як зміниться величина дихального коефіцієнта (ДК) після тривалої гіпервентиляції?

При гіпервентиляції кількість вуглекислого газу в крові знижується. Це призводить до порушення рівноваги в бікарбонатній буферній системі та вивільнення з бікарбонатів деякої кількості вуглекислого газу, який в результаті виводиться з організму. Після припинення гіпервентиляції утворена в організмі вуглекислота зв’язується з бікарбонатами, займаючи «звільнене місце». Тому у видихуване повітря переходить менше СО₂ і величина ДК (співвідношення між кількістю виділеного вуглекислого газу та кількістю спожитого кисню) виявляється нижчою, за нормальну (аж до значення 0,4).

6. Чому в перші хвилини після інтенсивної і тривалої фізичної роботи дихальний коефіцієнт у людини є більшим за одиницю?

Тому що СО₂ виділяється більше, ніж споживається О₂, оскільки молочна кислота, що нагромаджується у м'язах, надходить у кров і витісняє СО₂ з бікарбонатів.

7. Чи доцільно у гарячу погоду споживати м’ясо?

Білкова їжа завдяки своїй специфічно-динамічній дії на 30 % підвищує рівень обміну речовин. В гарячу погоду це може призвести до додаткового перегрівання організму.

8. В якій кількості та у якому співвідношенні повинні входити до складу харчового раціону дорослої людини білки, жири та вуглеводи (середні значення)?

Білки – 90 г (близько 60 % білків їжі повинно бути тваринного походження); жири – близько 110 г (не менше 30 % жирів повинно бути рослинного походження); вуглеводи – 400 г (частка цукру не повинна перевищувати 10 – 12 %) на добу. У співвідношенні 1:1,2:4,6.

9. Які зміни виникнуть в організмі при тривалій відсутності в харчовому раціоні жирів і вуглеводів, але при оптимальному надходження білків з їжею (80 – 100 г на добу)? Чому?

Буде спостерігатися перевищення витрат азоту організмом, порівняно з надходженням, втрата ваги, оскільки енерговитрати будуть покриватися в основному за рахунок білків і запасів жиру, які не поповнюються.

10. Охарактеризуйте значення води в організмі.

Вода – це єдиний розчинник в організмі, що забезпечує її участь у біохімічних реакціях; визначає структуру багатьох макромолекул, об’єм та реологічні властивості крові; участь у виділенні продуктів обміну, у процесах терморегуляції.

11. Назвіть три основні стани внутрішньоклітинної та позаклітинної води, поясніть.

Конституційна вода – структурний елемент молекул клітин і тканин організму; зв’язана вода – утворює гідратні оболонки макромолекул (колоїди); вільна або незв’язана вода – розчинник.