Обмен веществ

№ 1 Испытуемый сидит на стуле, т.е. находится в состоянии относительного покоя. В течение 5 минут он вдыхает атмосферный воздух и выдыхает в мешок Дугласа. После этого измеряют объем выдохнутого воздуха и с помощью газоанализатора определяют его газовый состав.

Известно, что в атмосферно воздухе содержится 20,96% О₂ и 0,03% СО₂. В выдыхаемом воздухе было обнаружено 17,5% О₂ и 3,0% СО₂. В течение 5 минут испытуемый выдохнул 30 л воздуха.

Допускаемые упрощения: Содержание О₂ в атмосферном воздухе принять равным 21%, содержанием СО₂ атмосферного воздуха пренебречь. Объем вдыхаемого воздуха принять равный объему выдыхаемого воздуха. Влияние температуры, давления и влажности окружающей среды на объемы содержащихся газов не учитывать.

Вопросы:

1) Рассчитайте энергозатраты испытуемого.

2) Как изменится: расход О₂, выделение СО₂ и величина ДК при физической нагрузке?

3) Как изменится энергозатраты при физической работе?

1) Так как в атмосферном воздухе содержится 21% О₂, а в выдыхаемом воздухе – 17,5%, то из каждых 100 мл воздуха организмом поглощено 21-17,5=3,5 мл О₂ и выделено 3,0 мл СО₂. Затем рассчитывают потребление О₂ за 1 минуту. Испытуемый за 5 минут выдохнул 30 л воздуха, следовательно, МЛД у него 6 л или 6000 мл. Составляем пропорцию: из 100 мл воздуха потребляется 3,5 мл О₂, а из 6000 мл воздуха потребляется х. Находим х:х=6000*3,5:100=210 мл. Таким образом, за 1 минуту испытуемый поглощал 210 мл О₂.

Определяем ДК:ДК = 3,0:3,5 = 0,857.

По ДК с помощью таблицы соответствия ДК и КЭК (Таблица 1) находят КЭК. Он составляет 4,876 ккал/л.

Находим расход энергии испытуемого за 1 минуту: 4,87*0,210=1,023 ккал,

За 1 час: 1,023*60=61,38 ккал,

При необходимости рассчитывают за сутки: 61,38*24=1473,12 ккал

2) При физической нагрузке расход О₂ увеличивается, однако при интенсивной или продолжительной физической работы формируется кислородный долг, а недоокисленные продукты (молочная кислота) накапливаются, выделение СО₂ увеличивается, величина ДК станет 1, так как основным источником энергии является окисление углеводов.

3) Чем тяжелее физическая работа, тем больше энергозатраты. Это увеличение энергозатрат по сравнению с уровнем основного обмена является рабочей прибавкой. Величина рабочей прибавки пропорциональна тяжести физической нагрузке.

№ 2 У испытуемого во время физической нагрузки методом непрямой калометрии определяют уровень энергозатрат. С помощью спирометаболографа зарегистрировали потребление О₂. Известно, что ДК у испытуемого составляет 0,91.

Вопросы:

1) Определите по спирограмме №1 потребление О₂ за 1 мин.

2) Рассчитайте энергозатраты испытуемого за 2 часа физической работы.

3) Перечислите методы калометрии.

4) Можно ли рассчитать энергозатраты по объему выделенного СО₂? По какому показателю рассчитывать предпочтительнее: по объему поглощенного О₂ или по объему выделенного СО₂?

1) Расход О₂ составил 0,4 л/мин. О₂

2) По ДК по таблице находим соответствующий КЭК, который равен 4,936 ккал/л. Находим энергозатраты за ё минуту, для чего составляем пропорцию: окисление 1 л О₂ высвобождает 4,936 ккал энергии, а окисление 0,4 л О₂ дает х.

х=0,4*4,936=1,974 ккал/мин.

Энергозатраты за 1 час: 1,974*60=18,44 ккал

Энергозатраты испытуемого за 2 часа работы составят: 118,44*2=236,88 ккал.

3) Калориметрия бывает: прямая и непрямая. Непрямая калориметрия бывает с полным и неполным газовым анализом, методом открытой или закрытой систем.

4) По объему выделенного СО₂ энергозатраты рассчитать можно, однако его выделение не всегда точно отражает уровень метаболизма, а также вследствии большей зависимости этого газа от факторов внешней среды (температуры, влажности, давления), предпочтительнее рассчитывать энергозатраты по объему поглощенного О₂.

№ 3 Молодой человек, имеющий смешанный характер питания, т.е. соотношение по массе белков, жиров и углеводов в его пищевом рационе составляет 1:1:4, выполнил интенсивную физическую работу: в течение двух часов посадил в саду 10 яблоневых деревьев.

Вопросы:

1) Как изменится энергозатраты данного человека при выполнении физической работы по сравнению с его уровнем энергозатрат в состоянии покоя?

2) Чему равен усредненный дыхательный коэффициент (ДК) данного человека в состоянии покоя? Как ДК изменится: во время физической работы; сразу после физической работы; в течение первого часа после физической работы?

3) Охарактеризуйте КПД физически работающего человека.

1) Энергозатратыпри выполнении физической нагрузки повысятся на величину рабочей прибавки.

2) ДК при смешанном питании в состоянии покоя в среднем составляет 0,85-0,90. Во время физической работы ДК повышается до 1 (основным источником энергии являются углеводы), сразу после физической работы ДК резко повышается и может превысить 1, затем в течении первого часа после физической работы ДК снижается до величин, меньших исходного уровня, после чего восстанавливается. Из-за кислородного долга, формирующегося во время физической работы, недоокисленные продукты (молочная кислота) поступает в кровь и вытесняет углекислоту из бикарбонатов, присоединяя основания, поэтому сразу после физической работы СО₂ выделяется болше, чем образуется. В дальнейшем молочная кислота убывает из крови, высвобождая основания, которые связывают углекислоту, вновь образуя бикарбонат, что лежит в основе снижения величины ДК в течении первого часа после работы.

3) КПД называется отношение энергозатрат на совершенное внешней работы к энергозатратам всей работы, выраженное в процентах. КПД целого организма изменяется в пределах от 16 до 25%, в среднем составляет 20%. При совершении физической работы значительные энергозатраты осуществляются в связи с отдачей тепла в окружающую среду.

№ 4 Пациент, пришедший на прием к врачу, жалуется на сердцебиение, потливость, раздражительность, слабость и снижение массы тела. При обследовании пациента частота сердечных сокращений (ЧСС) составила 95 ударов в мин, артериальное давление – 130 и 70 мм рт.ст. Процент отклонения от уровня основного обмена данного пациента от нормы оценили по формуле Рида:

% отклонения = 0,75* (ЧСС + пульсовое давление * 0,74) – 72;

Отклонения +- 10% считаются в пределах нормы.

Вопросы:

1) Рассчитайте процент отклонения уровня основного обмена от нормы и оцените поученный результат. С чем может быть связано полученное отклонение?

2) В каких условиях должно производиться измерение гемодинамических показателей данного пациента?

3) Какие факторы определяют уровень основного обмена?

1) Процент отклонения составил 32,55%, что превышает норму. Такое увеличение уровня основного обмена с учетом жалоб пациента свидетельствует о повышенном уровне тиреоидных гормонов.

2) Измерение гемодинамических показателей должно было измеряться в условиях покоя, соответствующих условиям определения уровня основного обмена.

3) Уровень основного обмена определяют: пол, возраст, рост, масса тела.

№ 5 Человек является служащим канцелярии и его энергозатраты составляют 300 ккал в сутки. Его пищевой рацион является смешанным. В отпускной период он стал плотничать, причем его мышечная масса стала увеличиваться.

Вопросы:

1) Какова должна быть калорийность пищевого рациона данного служащего в период работы в канцелярии?

2) Необходимо ли ему изменить калорийность пищевого рациона в отпускной период?

3) Охарактеризуйте азотистый баланс данного человека.

1) В период работы в канцелярии энергетическая ценность пищевого рациона с учетом усвояемости пищи при смешанном питании (90%) должна составлять 3300 ккал.

2) В отпускной период энергетическая ценность пищевого рациона необходимо повысить пропорционально тяжести физической нагрузки.

3) Сначала азотистое равновесие, а затем положительный азотистый баланс.

№ 6 Суточные энергозатраты обследуемого пациента составили 2700 ккал. В состав его пищевого рациона входят: 120 г белков, 110 г жиров и 360 г углеводов. Количество азота мочи за сутки у пациента составило 19 г.

Вопросы:

1) Восполняет ли данный рацион суточные энергозатраты пациента?

2) Является ли данный пищевой рацион сбалансированным?

3) Оцените азотистый баланс пациента.

1) Данный пищевой рацион восполняет суточные энергозатраты с учетом усвояемости пищи при смешанном питании: 2991 ккал при энергозатратах 2700 ккал.

2) Данный пищевой рацион является сбалансированным.

3) Усвоение 120 г белка дает 19,2 г азота, т.о. имеется азотистое равновесие

№ 7 Человек, проживший в условиях средней полосы, переехал на постоянное место жительства на Север.

Вопросы:

1) Изменится ли у данного человека уровень основного обмена?

2) Какие факторы приводят к отклонению показателя энергозатрат от величины основного обмена?

3) Чему равна средняя величина основного обмена в сутки у мужчины и у женщины одинакового возраста, роста и массы тела?

1) При переезде человека из условий средней полосы н7а постоянное место жительства на Север , уровень основного обмена у него повысится, так как у него повысится теплоотдача, что приведет к увеличению теплопродукции.

2) При выполнении физической работы энергозатраты повышаются на величин рабочей прибавки: чем тяжелее физическая работа, тем больше величина рабочей прибавки. Уровень энергитического обмена повышается при изменении температуры окружающей среды, а так же после приема пищи, т.е. в результате специфически-динамического действия пищи: белковая пища повышает уровень обмена до 30%, а углеводы и жиры до 10%. Во время сна энергозатраты снижаются по сравнению с уровнем основного обмена на 10%. Интенсивность энергозатрат определяется функциональным состоянием центральной нервной системы, а также активностью желез внутренней секреции (щитовидной железы, гипофиза, половых желез).

3) Средняя величина основного обмена у мужчины 35 лет, среднего роста (165 см) и со средней массой тела (70 кг) составляет 1700 ккал/сут на 1 кг массы тела в час, а у женщины того же возраста, роста и массы тела средняя величина основного обмена на 10% ниже.