Обмен веществ и энергии

Обмен веществ и энергии между организмом и внешней средой – неотъемлемое свойство живой материи. Энергия, освобождающаяся при диссимиляции, обеспечивает все жизненные процессы организма (кровообращение, дыхание, мышечное сокращение и т.д.).

Всю энергию, образующуюся в организме, можно принять за тепловую, так как другие виды энергии выделяются в ничтожно малых количествах. Таким образом, об интенсивности обменных процессов в организме можно судить по количеству тепла, выделенного им в единицу времени. Единицей измерения тепла (как и любого другого вида энергии) в принятой ныне международной системе единиц СИ является джоуль (Дж). Однако в физиологии и медицине обычно используют внесистемные единицы – калорию или килокалорию (1ккал = 4,19 кДж).

Тепловая мощность, выраженная в ккал/ч, может быть переведена в ватты (единицы тепловой мощности системы СИ) в соответствии с соотношением с соотношением 1 ккал/ч = 1,163 Дж/с = 1,163 Вт.

Измерить количество освобождающейся в организме энергии можно путем прямой калориметрии в специальных камерах для определения общей теплопродукции организма. Более широко распространены методы непрямой калориметрии, при которых показателем теплопродукции служит количество потребленного кислорода. Результаты измерения выделенной энергии, полученные обоими методами, совпадают.

Исследование энергетических затрат организма широко используют в физиологии труда, спортивной медицине и клинике. Интенсивность обмена увеличивается пропорционально нагрузке, поэтому важно знать, сколько энергии тратит организм для выполнения той или иной работы. В клинике обычно определяют основной обмен, который отражает минимальный уровень расхода энергии для поддержания жизнедеятельности организма. Основной обмен измеряют утром, натощак (не ранее, Чем через 12 ч после приема пищи), при температуре комфорта (+22⁰С), лежа, т.е. в условиях относительного физического и психологического покоя.

Условия для измерения основного обмена трудно создать в учебной лаборатории, поэтому здесь обычно измеряют уровень обмена испытуемого в данный момент времени при мышечном покое и при физической нагрузке.

Лабораторная работа №1 Тема: расчет основного обмена по таблицам

Специальные таблицы дают возможность по росту и массе тела испытуемого определить среднестатистический уровень основного обмена человека. При сопоставлении этих среднестатистических величин с результатами, полученными при исследовании рабочего обмена с помощью приборов, можно вычислить затраты энергии для выполнения той или иной нагрузки.

Для работы необходимы: Ростомер, весы, таблицы для определения основного обмена. Объект исследования – человек.

Проведение работы. С помощью ростомера и весов измеряют рост испытуемого и взвешивают его. Если взвешивание производилось в одежде, то полученный результат следует уменьшить на 5 кг для мужчин и на 3 кг для женщин. Далее используют таблицы. Таблицы для определения основного обмена мужчин и женщин разные, так как у мужчин уровень основного обмена в среднем на 10% выше, чем у женщин. Таблицами пользуются следующим образом. Если, например, испытуемым является мужчина 25 лет, имеющий рост 168 см и массу 60 кг, то по таблицам для определения основного обмена мужчин (часть А) находят рядом со значением массы испытуемого число 892. В приложении 1 (часть Б) находят по горизонтали возраст (25 лет) и по вертикали рост (168 см), на пересечении граф возраста и роста находится число 672. Сложив оба числа (892 + 672 = 1564), получают среднестатистическую величину нормального основного обмена человека мужского пола данного возраста, роста и массы – 1564 ккал.

Результаты работы и их оформление. Сопоставьте величину основного обмена, полученную для данного испытуемого с помощью приборов, с результатом, найденным по таблицам. Сопоставьте найденную в таблице величину основного обмена со значениями, полученными по формуле Рида.