Hengityskerroin ja sen merkitys aineenvaihdunnan tutkimuksessa. Mitä "hengitysosamäärä" tarkoittaa?

Hengityskerroin

kehosta vapautuneen hiilidioksidin tilavuuden suhde samana aikana imeytyneen hapen määrään. Osoittaa:

DC:n määrittäminen on tärkeää eläin- ja kasviorganismien kaasunvaihdon ja aineenvaihdunnan ominaisuuksien tutkimiseksi. Kun hiilihydraatit hapettuvat kehossa ja happea on täysin saatavilla, DC on 1, rasvat - 0,7, proteiinit - 0,8. Terveellä ihmisellä levossa DC on 0,85 ± 0,1; kohtalaisen työn aikana sekä eläimillä, jotka syövät pääosin kasviperäistä ruokaa, se lähestyy 1. Ihmisillä erittäin pitkän työn aikana, paastoamalla, lihansyöjillä (petoeläimillä) sekä talvehtimisen aikana, kun hiilihydraattivarantojen rajoittumisesta johtuen kehossa dissimilaatio lisää rasvaa, DC on noin 0,7. DC ylittää 1:n, kun kehoon kertyy intensiivisesti ruuan mukana tulleista hiilihydraateista muodostuvia rasvoja (esimerkiksi ihmisillä palautuessaan normaalipainoon paaston jälkeen, pitkäaikaisten sairauksien jälkeen sekä eläimillä lihotuksen aikana). Tasavirta kasvaa 2:ksi lisääntyneen työn ja keuhkojen hyperventiloinnin myötä, kun kehosta vapautuu lisää CO 2:ta, joka oli sitoutuneessa tilassa. DC saavuttaa vielä suurempia arvoja anaerobeissa (katso anaerobit), joissa suurin osa vapautuvasta CO 2:sta muodostuu hapettomalla hapetuksella (fermentaatiolla). DK alle 0,7 esiintyy aineenvaihduntahäiriöihin liittyvissä sairauksissa raskaan fyysisen työn jälkeen.

L.L. Chic.

Kasveissa DK riippuu hengityssubstraatin kemiallisesta luonteesta, ilmakehän CO 2 - ja O 2 -pitoisuudesta ja muista tekijöistä, mikä luonnehtii hengityksen erityispiirteitä ja olosuhteita (katso Hengitys). Kun solu käyttää hiilihydraatteja hengitykseen (viljan ituja), DC on noin 1, rasvat ja proteiinit (itävät öljysiemenet ja palkokasvit) - 0,4-0,7. O 2:n puutteen ja sen vaikean pääsyn (siementen, joissa on kova kuori) vuoksi tasavirta on 2-3 tai enemmän; korkea DC on myös ominaista kasvupistesoluille.

B. A. Rubin.

Suuri Neuvostoliiton tietosanakirja. - M.: Neuvostoliiton tietosanakirja. 1969-1978 .

Katso, mikä "hengityskerroin" on muissa sanakirjoissa:

Hengityksen aikana kehosta vapautuvan CO2:n tilavuuden suhde samana aikana imeytyneen O2:n määrään, hengityskerroin luonnehtii kaasunvaihdon ja aineenvaihdunnan ominaisuuksia kehossa. Optimaalisella aineenvaihduntatasolla...... Ekologinen sanakirja

Hengityksen aikana tietyn ajan kuluessa vapautuneen hiilidioksidin tilavuuden suhde samana aikana imeytyneen hapen määrään. Luonnehtii kaasunvaihdon ja aineenvaihdunnan piirteitä eläimissä ja kasveissa. Terveellä ihmisellä se on noin... Suuri Ensyklopedinen sanakirja

Kehosta hengityksen aikana vapautuvan CO2:n tilavuuden suhde samana aikana imeytyneen O2:n määrään; luonnehtii elävien organismien kaasunvaihdon ja aineenvaihdunnan piirteitä. D. to. riippuu kemikaalista. luonto hengittää. substraatti, CO2- ja O2-pitoisuus ... ... Biologinen tietosanakirja

HENGITYSSUHDE- kehon vapauttaman hiilidioksidin tilavuuden suhde absorboituneen hapen määrään samana aikana D.k. kaloissa, riippuen kehossa hapettuneiden aineiden koostumuksesta, se vaihtelee yleensä välillä 0,7 - 1,0. D. k:n arvon perusteella he määrittävät ... Lammen kalanviljely

Hengityskerroin- 2.8. Hengityskerroin on arvo, joka vastaa vapautuneen hiilidioksidin tilavuuden suhdetta ihmisen kuluttaman hapen määrään. Lähde … Normatiivisen ja teknisen dokumentaation termien sanakirja-viitekirja

Hengityksen aikana tietyn ajan kuluessa vapautuneen hiilidioksidin tilavuuden suhde samana aikana imeytyneen hapen määrään. Kuvaa kaasunvaihdon ja aineenvaihdunnan piirteitä eläimissä ja kasveissa. Terveellä ihmisellä se on yhtä suuri kuin ...... tietosanakirja

hengitysosamäärä- rus hengitysosamäärä fra quuotient (m) respiratoire, QR deu respiratorischer Osamäärä (m) spa cociente (m) respiratorio … Työsuojelu ja terveys. Käännös englanniksi, ranskaksi, saksaksi, espanjaksi

- (DC) keuhkojen kautta vapautuneen hiilidioksidin tilavuuden suhde samana aikana imeytyneen hapen määrään; D.c:n arvo potilaan ollessa levossa riippuu kehossa hapettuneiden ruoka-aineiden tyypistä... Suuri lääketieteellinen sanakirja

Tietylle vapautuneen hiilidioksidin tilavuuden suhde hengityksen aikana samana aikana imeytyneen hapen määrään. Luonnehtii kaasunvaihdon ja aineenvaihdunnan piirteitä vesissä ja alueilla. Terveellä ihmisellä se on noin 0,85... Luonnontiede. tietosanakirja

HENGITYSSUHDE- hengityskerroin, kehosta hengityksen aikana vapautuvan hiilidioksidin määrän suhde samana aikana imeytyneen hapen määrään. D.c. otetaan huomioon hiilihydraattien, rasvojen ja proteiinien hapettumisen aikana vapautuva energia. Eläinlääketieteellinen tietosanakirja

Typen erittyminen voidaan käyttää proteiiniaineenvaihdunnan määrittämiseen. Proteiini sisältää noin 16 % typpeä. Proteiinien aineenvaihdunnan aikana noin 90 % proteiinissa olevasta typestä erittyy virtsaan urean, virtsahapon, kreatiniinin ja muiden vähemmän tärkeiden typpeä sisältävien yhdisteiden muodossa.

Loput 10 % erittyy ulosteeseen Siksi proteiinin hajoamisnopeus kehossa voidaan laskea määrittämällä virtsan typpipitoisuus: tähän määrään lisätään 10 % ulosteeseen erittyneestä typestä ja kerrotaan 6,25:llä (eli 100/16). Tällä tavalla voit määrittää kehossa hajoavan proteiinin kokonaismäärän päivässä. Esimerkiksi 8 g typpeä erittyminen virtsaan päivässä tarkoittaa, että noin 55 g proteiinia on hajonnut. Jos päivittäinen proteiinin saanti on pienempi kuin proteiinin hajoamisen määrä, puhutaan negatiivisesta typpitaseesta, mikä tarkoittaa kehon päivittäistä proteiinipitoisuuden laskua.

Hengityskerroin- vapautuneen CO2:n määrän suhde kulutetun O2:n määrään - voidaan käyttää hiilihydraattien ja rasvojen kulutuksen määrittämiseen. Jos hiilihydraatit metaboloituvat hapen avulla, kunkin hiilihydraattimolekyylin hapettuminen tuottaa 1 molekyylin hiilidioksidia ja kuluttaa 1 molekyylin happea. Tässä tapauksessa hiilihydraattien hapettumisen aikana vapautuneen hiilidioksidin tilavuuden suhde kulutetun hapen määrään, jota kutsutaan hengityskertoimeksi, on yhtä suuri kuin 1,0.

Rasvan hapettumisen aikana Keskimäärin jokaista 70 tuotettua hiilidioksidimolekyyliä kohden kuluu 100 happimolekyyliä. Rasvan hapettumisen hengityskerroin on 0,7. Kun vain proteiinit hapetetaan, hengityskerroin on noin 0,8. Näiden aineiden hapetukseen käytetty happi on vuorovaikutuksessa vetyatomien kanssa, joita on ylimäärin näiden aineiden molekyyleissä, joten käytettäessä yhtä suuria määriä happea muodostuu vähemmän hiilidioksidia.
Tästä syystä hengityskerroin proteiinien ja rasvojen hapettumisen aikana on pienempi kuin hiilihydraattien hapettumisen aikana.

Katsotaanpa, miten voit käyttää hengitysosamäärä määrittää tiettyjen ravintoaineiden käyttöasteen kehossa. Keuhkoista vapautuvan hiilidioksidin määrää jaettuna samana aikana kulutetulla happimäärällä kutsutaan keuhkojen ventilaationopeudeksi. Jos tätä indikaattoria seurataan noin tunnin ajan, keuhkoventilaatioindikaattori on yhtä suuri kuin hengityskerroin. Kun hengityskertoimen arvo lähestyy 1,0, se tarkoittaa, että hiilihydraatit ovat hapettuneet elimistössä, koska hengityskerroin proteiinien ja rasvojen hapettumisen aikana on merkittävästi pienempi kuin 1,0. Jos hengityskerroin on lähempänä 0,7, vain rasvat hapettuvat elimistössä.

Lopuksi, jos ei harkitse hapettumisen mahdollisuutta pieni määrä proteiineja, niin hengityskerroinarvot välillä 0,7-1,0 voivat suunnilleen viitata rasvojen tai hiilihydraattien hapettumisen hallitsemiseen. Tarkempaa määritystä varten sinun tulee laskea proteiinin kulutus määrittämällä erittyneen typen määrä ja laskea sitten sopivilla matemaattisilla kaavoilla lähes tarkasti kulutetun rasvan ja hiilihydraattien määrä.
Listataan eniten merkittäviä tuloksia hengityskertoimen tutkimuksesta.

1. Heti syömisen jälkeen hiilihydraateista tulee merkittävin hapettumisen substraatti. Hengityskerroin tänä aikana lähestyy 1,0.
2. 8-10 tuntia aterian jälkeen, kun elimistö on käyttänyt lähes kaikki saatavilla olevat hiilihydraatit, hengityskerroin lähestyy arvoa 0,7, mikä osoittaa rasvojen käytön vallitsevan.

3. Hoitamattoman diabetes mellituksen yhteydessä elimistö voi käyttää hyvin pienen määrän hiilihydraatteja kaikissa olosuhteissa, koska Niiden käyttö vaatii insuliinia, joten vaikeassa diabeteksessa hengityskerroin pysyy lähes aina lähellä 0,7:ää, mikä on tyypillistä rasvan hapettumisen vallitsevalle puolelle.

Vapautuneen hiilidioksidin tilavuuden suhdetta absorboituneen hapen määrään kutsutaan hengityskertoimeksi.

DK = CO 2 (l)/O 2 (l)

Hengityskerroin kuvaa niiden ravintoaineiden tyyppiä, jotka ovat pääosin hapettuneet elimistössä sen määrityshetkellä. Se lasketaan kemiallisten oksidatiivisten reaktioiden kaavojen perusteella.

Hiilihydraateille:

C6H12O2 + 6O2o-6CO2 + 6H20;

DC = (6 tilavuutta CO 2) / (6 tilavuutta O 2) = 1

Rasvoille:

2C15H48,06 + 145O2o - 102CO2 + 98H20;

DK = (102 tilavuutta CO 2) / (145 tilavuutta O 2) = 0,703

Proteiineja varten laskeminen on hieman vaikeaa, koska kehon proteiinit eivät ole täysin hapettuneet. Osa ureassa olevasta typpestä (NH 2) 2 CO 2 erittyy elimistöstä virtsan, hien ja ulosteiden mukana. Siksi DC:n laskemiseksi proteiinin hapettumisen aikana sinun tulee tietää ruoasta saadun proteiinin määrä ja erittyneiden typpeä sisältävien "jätteiden" määrä. On todettu, että hiilen ja vedyn hapettumiseen proteiinien katabolian aikana ja 77,5 tilavuuden hiilidioksidin muodostumiseen tarvitaan 96,7 tilavuutta happea. Siksi proteiineille:

DK = (77,5 tilavuutta CO 2) / (96,7 tilavuutta O 2) = 0,80

Sekaruokalla hengityskerroin on 0,8-0,9.

Hengityskerroin lihastyön aikana. Pääasiallinen energianlähde intensiivisen lihastyön aikana ovat hiilihydraatit. Siksi työskennellessä DC lähestyy yhtä.

Heti työn päätyttyä DK voi nousta jyrkästi. Tämä ilmiö heijastaa kompensaatioprosesseja, joiden tarkoituksena on poistaa kehosta ylimääräistä hiilidioksidia, jonka lähde on ns. haihtumattomat hapot.

Ajan myötä työn päätyttyä DC voi pudota jyrkästi normaaliin verrattuna. Tämä johtuu hiilidioksidin vapautumisen vähenemisestä keuhkoissa sen kompensoivan pidättymisen vuoksi veripuskurijärjestelmissä, jotka estävät pH:n siirtymisen pääpuolta kohti.

Noin tunnin kuluttua kun työ on valmis, tasavirta muuttuu normaaliksi.

Hapen kaloriekvivalentti. Tietty hengityskerroin vastaa tiettyä hapen kaloriekvivalenttia, ts. lämpömäärä, joka vapautuu 1 gramman ravintoaineen täydellisen hapettumisen aikana (lopputuotteiksi) 1 litran happea läsnä ollessa.

Hapen kaloriekvivalentti proteiinien hapettumisen aikana on 4,8 kcal (20,1 kJ), rasva - 4,7 kcal (19,619 kJ), hiilihydraatit - 5,05 kcal (21,2 kJ).

Aluksi kaasunvaihto ihmisissä ja eläimissä määritettiin Kroghin menetelmällä erityisissä suljetuissa kammioissa (M.N. Shaternikovin hengityskammio).

Tällä hetkellä täydellinen kaasuanalyysi suoritetaan Douglas-Haldane avoimen hengitysmenetelmän avulla. Menetelmä perustuu uloshengitetyn ilman keräämiseen erityiseen vastaanottimeen (ilmatiiviiseen pussiin), jonka jälkeen sen kokonaismäärä ja happi- ja hiilidioksidipitoisuus määritetään kaasuanalysaattoreiden avulla.

Nro 51 Perusaineenvaihdunta ja sen määritysmenetelmät. Perusaineenvaihdunnan määritysolosuhteet ja sen arvoon vaikuttavat tekijät. Ruoan erityinen dynaaminen toiminta. M. Rubnerin pintalaki.

BX- vähimmäisenergiamäärä, joka tarvitaan normaalin elämäntoiminnan varmistamiseksi suhteellisen fyysisen ja henkisen rauhan olosuhteissa. Tämä energia kuluu solujen aineenvaihduntaprosesseihin, verenkiertoon, hengitykseen, erittymiseen, kehon lämpötilan ylläpitämiseen, aivojen elintärkeiden hermokeskusten toimintaan ja hormonaalisten rauhasten jatkuvaan erittymiseen.

Maksa kuluttaa 27% aineenvaihdunnan perusenergiasta, aivot - 19%, lihakset - 18%, munuaiset - 10%, sydän - 7%, kaikki muut elimet ja kudokset - 19%.

Perusaineenvaihdunnan määritysmenetelmät.

Perusaineenvaihduntanopeuden laskeminen taulukoiden avulla. Erikoistaulukoiden avulla voidaan määrittää henkilön perusaineenvaihduntanopeuden keskimääräinen taso pituuden, iän ja painon perusteella. Vertaamalla näitä arvoja tuloksiin, jotka on saatu työvaihdon tutkimisesta instrumenteilla, on mahdollista laskea työn suorittamiseen kuluvaa energiaa vastaava ero.

Perusaineenvaihdunnan laskeminen hemodynaamisten parametrien avulla (Reedin kaava). Laskelma perustuu verenpaineen, pulssin ja kehon lämmöntuotannon väliseen suhteeseen. Kaavan avulla on mahdollista laskea perusaineenvaihduntanopeuden poikkeamaprosentti normaalista. Hyväksyttävä poikkeama on ±10 %.

PO = 0,75 (HR + PP 0,74) - 72,

missä PO on poikkeamien prosenttiosuus; HR - syke

(pulssi); PP - pulssipaine.

Perusvaihdon yhteensopivuuden määrittämiseksi hemodynaamisten parametrien normatiivisten tietojen kanssa on olemassa erityisiä nomogrammeja.

Kehon eri kudosten energiankulutus levossa ei ole sama. Sisäelimet kuluttavat energiaa aktiivisemmin, lihaskudos vähemmän aktiivisesti. Perusaineenvaihdunnan intensiteetti rasvakudoksessa on 3 kertaa pienempi kuin kehon muussa solumassassa. Matalapainoiset ihmiset tuottavat enemmän lämpöä painokiloa kohden kuin korkeapainoiset. Jos laskemme energian vapautumisen 1 m2 kehon pintaa kohti, tämä ero melkein katoaa. Toisen mukaan Rubnerin sääntö, perusaineenvaihduntanopeus on suunnilleen verrannollinen kehon pinta-alaan eri eläinlajeilla ja ihmisillä.

Perusaineenvaihdunnan arvon kausivaihtelut havaittiin - sen nousu keväällä ja lasku talvella. Perusaineenvaihdunnan määrään vaikuttavat aikaisempi lihastyö ja umpirauhasten tila.

Edellytykset perusaineenvaihduntanopeuden määrittämiseksi.

Mikä tahansa työ - fyysinen tai henkinen, samoin kuin ruoan saanti, ympäristön lämpötilan vaihtelut ja muut ulkoiset ja sisäiset tekijät, jotka muuttavat aineenvaihduntaprosessien tasoa, lisäävät energiankulutusta.

Siksi perusaineenvaihdunta määritetään tiukasti kontrolloiduissa, keinotekoisesti luoduissa olosuhteissa: aamulla, tyhjään vatsaan (12-14 tuntia viimeisen aterian jälkeen), makuuasennossa, täydellisellä lihasrelaksaatiolla, hiljaisessa hereillä, lämpötilamukavuuden olosuhteissa (18-18 20 °C). 3 päivää ennen tutkimusta proteiiniruoat suljetaan pois ruokavaliosta. Perusaineenvaihdunta ilmaistaan ​​kulutetulla energiamäärällä 1 kcal per 1 painokilo tunnissa.

Tekijät, jotka määräävät perusaineenvaihdunnan määrän. Perusaineenvaihdunta riippuu ihmisen iästä, pituudesta, painosta ja sukupuolesta. Voimakkain perusaineenvaihdunta 1 painokiloa kohden havaitaan lapsilla (vastasyntyneillä - 53 kcal / kg päivässä, ensimmäisen elinvuoden lapsilla - 42 kcal / kg). Keskimääräinen perusaineenvaihdunta aikuisilla terveillä miehillä on 1300-1600 kcal/vrk; naisilla nämä arvot ovat 10 % alhaisemmat. Tämä johtuu siitä, että naisilla on vähemmän massaa ja kehon pinta-alaa.

Ruoan erityinen dynaaminen toiminta- kehon energiankulutuksen lisääntyminen ruoan saannin, ruoansulatuksen ja imeytymisen vuoksi. Ruoan erityinen dynaaminen vaikutus on, että energiaa kuluu myös ruoan sulatukseen, vaikka lihastoimintaa ei olisikaan. Tässä tapauksessa suurimman kulutuksen aiheuttaa proteiinien sulaminen. Proteiinit tehostavat aineenvaihduntaa maksimaalisesti, ne lisäävät sitä 40 %, hiilihydraatit ja rasvat vain 5 %. Normaalilla ravitsemuksella päivittäinen kulutus ruoan tiettyyn dynaamiseen toimintaan aikuisella on noin 200 kaloria.

Rubnerin kehon pintalaki. Saksalainen fysiologi Rubner osoitti perusaineenvaihduntanopeuden riippuvuuden kehon pinta-alasta eri eläimille. Tämän säännön mukaan perusaineenvaihduntanopeuden intensiteetti liittyy läheisesti kehon pinnan kokoon: erikokoisissa lämminverisissä organismeissa 1 m 2 pinta-alalta poistuu sama määrä lämpöä.

Näin ollen kehon pinnan laki sanoo: lämminverisen organismin energiankulutus on verrannollinen kehon pinta-alaan.

Iän myötä perusaineenvaihdunta hidastuu tasaisesti. Keskimääräinen perusaineenvaihdunta on terveellä ihmisellä noin 1 kcal/(kg-h).

Nro 52 Toimiva energia-aineenvaihdunta. Kehon energiankulutus erilaisten työnteon aikana. Menetelmät työvaihdon määrittämiseksi.

Ihmisen kokonaisenergiankulutus riippuu kehon tilasta ja lihasten aktiivisuudesta.

Lihastyö vaatii huomattavaa energiankulutusta ( toimiva energia-aineenvaihdunta) ja toisaalta lämmöntuotannon lisääntyminen. Rauhallisesti makaavan ihmisen lämmöntuotanto on 35 kcal/(gm 2). Jos kohde ottaa istuma-asennon - 42%; seisoma-asennossa - 70%, ja rauhallisella, rauhallisella kävelyllä lämmöntuotanto kasvaa 180%. Keskimääräisillä lihaskuormituksilla lihastyön tehokkuus on noin 24 %. Toimivien lihasten kokonaisenergiamäärästä 43 % kuluu supistumisen aktivoimiseen, ja kaikki tämä energia muuttuu lämmöksi. Vain 57 % kokonaisenergiasta menee työn vähentämiseen.

Fyysisen aktiivisuuden energiankulutuksen ja perusaineenvaihdunnan energiankulutuksen välinen ero muodostaa työn lisäyksen, joka on sitä suurempi mitä intensiivisempi työ on. Työvoitto on kaikki jäljellä oleva energia, jonka keho käyttää päivän aikana fyysiseen ja henkiseen toimintaan.

Perusvaihdon ja käyttökorotuksen summa muodostaa bruttovaihdon. Kokonaisaineenvaihdunnan ja ruoan spesifisen dynaamisen toiminnan summaa kutsutaan yleiseksi aineenvaihdunnaksi. Tietyn henkilön suurin sallittu työkuormitus, jota hän suorittaa jatkuvasti pitkään, ei saa ylittää energiankulutuksen perusaineenvaihdunnan tasoa enempää kuin kolmella. ajat. Lyhytaikaisessa harjoittelussa energiaa vapautuu hiilihydraattien hapettumisen vuoksi.

Pitkän lihaskuntoharjoittelun aikana elimistö hajottaa ensisijaisesti rasvoja ja tuottaa 80 % tarvittavasta energiasta. Koulutetuilla urheilijoilla lihasten supistumisenergia saadaan yksinomaan rasvan hapetuksesta. Fyysistä työtä tekevän henkilön energiakustannukset nousevat suhteessa työn intensiteettiin.

Energiakustannusten perusteella kaikki ammatit on jaettu useisiin ryhmiin, joista jokaiselle on ominaista oma päivittäinen energiankulutus.

Fyysinen aktiivisuusaste. Objektiivinen fyysinen kriteeri, joka määrittää riittävän energiankulutuksen tietyille ammattiryhmille, on fyysinen aktiivisuuskerroin (kaikentyyppisten elämäntoimintojen kokonaisenergiankulutuksen suhde perusaineenvaihdunnan arvoon, eli energiankulutukseen levossa). Fyysisen aktiivisuuskertoimen arvot ovat samat miehillä ja naisilla, mutta naisten alhaisemman ruumiinpainon ja vastaavasti perusaineenvaihdunnan vuoksi miesten ja naisten energiankulutus ryhmissä, joilla on sama fyysinen aktiivisuuskerroin, on eri.

Ryhmä I- pääasiassa henkistä työtä tekevät työntekijät: tiedemiehet, humanististen tieteiden opiskelijat. Erittäin kevyt fyysinen aktiivisuus; fyysinen aktiivisuuskerroin 1,4; energiankulutus 1800-2450 kcal/vrk.

Ryhmä II- kevyttä fyysistä työtä tekevät työntekijät: raitiovaunujen, johdinautojen kuljettajat, huoltotyöntekijät, sairaanhoitajat, hoitajat. Kevyt fyysinen aktiivisuus; fyysinen aktiivisuuskerroin 1,6; energiankulutus 2100-2800 kcal/vrk.

Ryhmä III- keskiraskaat työntekijät: mekaanikot, säätäjät, linja-autonkuljettajat, kirurgit. Keskimääräinen fyysinen aktiivisuus; fyysinen aktiivisuuskerroin 1,9; energiankulutus 2500-3300 kcal/vrk.

Ryhmä IV- raskaan fyysisen työn työntekijät: rakennustyöntekijät, metallurgit. korkea fyysinen aktiivisuus; fyysinen aktiivisuuskerroin 2,2; energiankulutus 2850-3850 kcal/vrk.

Ryhmä V- erityisen raskaan työn työntekijät, vain miehet: koneenkäyttäjät, maataloustyöntekijät kylvö- ja sadonkorjuuaikoina, kaivostyöläiset, kaatotyöläiset, betonityöläiset, muurarit, kaivurit, ei-koneistetun työn kuormaajat, porohoitajat jne. Erittäin korkea fyysinen rasitus; fyysinen aktiivisuuskerroin 2,5; energiankulutus 3750-4200 kcal/vrk.

Jokaiselle työryhmälle on määritetty terveen ihmisen tasapainoisen energia- ja ravintotarpeen keskiarvot, jotka poikkeavat hieman miehillä ja naisilla.

Nro 53 Ihmisen ruumiinlämpö ja sen päivittäiset vaihtelut. Homeotermisen organismin lämpötasapaino. Ihmiskehon lämpötilakaavio. Ihmisen kehon lämpötilan mittausmenetelmät.

Homeotermia. Evoluutioprosessissa korkeammat eläimet ja ihmiset ovat kehittäneet mekanismeja, jotka pystyvät pitämään kehon lämpötilan vakiona ympäristön lämpötilasta riippumatta. Niiden sisäelinten lämpötila vaihtelee välillä 36-38 °C, mikä edistää aineenvaihduntaprosessien optimaalista kulkua, katalysoi useimpia entsymaattisia reaktioita ja vaikuttaa niiden nopeuteen tietyissä rajoissa.

Vakiolämpötilaa tarvitaan myös normaalien fysikaalisten ja kemiallisten parametrien - veren viskositeetin, pintajännityksen, kolloidi-osmoottisen paineen jne. - ylläpitämiseksi. Lämpötila vaikuttaa myös viritysprosesseihin, lihasten supistumisen nopeuteen ja intensiteettiin, eritysprosesseihin, solujen imeytymiseen ja suojareaktioihin. ja kudoksia.

Homeotermiset organismit ovat kehittäneet säätelymekanismeja, jotka tekevät niistä vähemmän riippuvaisia ​​ympäristöolosuhteista. Ne pystyvät välttämään ylikuumenemisen, kun ilman lämpötila on liian korkea, ja hypotermiaa, kun ilman lämpötila on liian alhainen.

Ihmisen optimaalinen ruumiinlämpö on 37 °C; ylempi tappava lämpötila on 43,4 °C. Korkeammissa lämpötiloissa solunsisäinen proteiinien denaturaatio ja peruuttamaton kuolema alkavat; alempi tappava lämpötila on 24 °C. Äkillisissä ympäristön lämpötilan vaihteluissa homeotermiset eläimet reagoivat stressireaktiolla (lämpötila - lämpö tai kylmä - stressi). Näiden reaktioiden avulla tällaiset eläimet ylläpitävät optimaalista kehon lämpötilaa. Homeotermia kehittyy ihmisillä läpi elämän.

Ihmisten ja korkeampien eläinten ruumiinlämpö on enemmän tai vähemmän säännöllinen päivittäiset vaihtelut jopa samoissa ravitsemus- ja fyysisen toiminnan olosuhteissa.

Kehonlämpö on päivällä korkeampi kuin yöllä ja vaihtelee päivällä 0,5-3 °C välillä, laskee minimitasolle klo 3-4 ja saavuttaa maksiminsa klo 16-18. Lämpötilakäyrän vuorokausirytmi ei liity suoraan aktiivisuus- ja lepojaksojen muutokseen, koska se säilyy, vaikka ihminen olisi jatkuvasti täydellisessä levossa. Tämä rytmi säilyy ilman ulkoisia säätelytekijöitä; se on luonnostaan ​​itse organismille ja edustaa todella endogeenistä rytmiä.

Naisilla on voimakkaita kehon lämpötilan vaihtelujaksoja. lämpötila nousee syömisen jälkeen (ruoan erityinen dynaaminen vaikutus), lihastyöskentelyn ja hermoston jännityksen aikana.

Kehon lämpötila kuvio, joka määräytyy erilaisten aineenvaihdunnan tasojen eri elimissä. Kehon lämpötila kainalossa on 36,8 °C, kämmenpinnalla - 25-34 °C, peräsuolessa - 37,2-37,5 °C, suuontelossa - 36,9 °C. Alhaisin lämpötila havaitaan alaraajojen sormissa ja korkein maksassa.

Samanaikaisesti jopa samassa elimessä on merkittäviä lämpötilagradientteja, ja sen vaihtelut vaihtelevat välillä 0,2 - 1,2 °C. Joten maksassa lämpötila on 37,8-38 °C ja aivoissa - 36,9-37,8 °C. Merkittäviä lämpötilan vaihteluita havaitaan lihastoiminnan aikana. Ihmisellä intensiivinen lihastyö johtaa supistuvien lihasten lämpötilan nousuun 7 °C.

Kun ihminen kylpee kylmässä vedessä, jalan lämpötila laskee 16 °C:een ilman epämiellyttäviä tuntemuksia.

Kehon lämpötilamallin yksittäiset ominaisuudet:

Terveellä ihmisellä on suhteellisen vakio ruumiinlämpö;

Lämpötilakuvion ominaisuudet määräytyvät geneettisesti, ensisijaisesti aineenvaihduntaprosessien yksilöllisen intensiteetin perusteella;

Kehon lämpötilamallin yksilölliset ominaisuudet määräytyvät humoraalisten (hormonaalisten) tekijöiden ja autonomisen hermoston sävyn vaikutuksesta;

Kehon lämpötilakuvio paranee kasvatusprosessissa elämäntapojen ja erityisesti kovettumisen määräämänä. Samalla se on dynaaminen tietyissä rajoissa, riippuen ammatin ominaisuuksista, ympäristöolosuhteista, luonteesta ja muista tekijöistä.

Nro 54 Lämmöntuotantomekanismit. Aineenvaihdunta lämmönmuodostuksen lähteenä. Yksittäisten elinten rooli lämmöntuotannossa ja tämän prosessin säätelyssä.

Lämmöntuotantokeskukset. Lämmöntuottokeskuksia löydettiin lateraalisen dorsaalisen hypotalamuksen alueelta. Niiden tuhoaminen johtaa siihen, että eläimet menettävät kyvyn ylläpitää vakiona ruumiinlämpötilaa alhaisen ympäristön lämpötilan olosuhteissa. Niiden ruumiinlämpö alkaa laskea näissä olosuhteissa, ja eläimet menevät hypotermian tilaan. Hypotalamuksen vastaavien keskusten sähköstimulaatio aiheuttaa eläimillä seuraavan oireyhtymän: 1) ihon pinnallisten verisuonten kaventuminen. Vasokonstriktio saavutetaan aktivoimalla takaosan hypotalamuksen sympaattisia keskuksia.; 2) piloerektio - kehon karvojen suoristusreaktio; 3) lihasvapina - lisää lämmöntuotannon määrää 4-5 kertaa. Vilunväristysmotorinen keskus sijaitsee takaosan hypotalamuksen dorsomediaalisessa osassa. Sitä estää kohonnut ulkoinen lämpötila ja kiihtyy, kun se laskee. Vilunväristyskeskuksesta tulevat impulssit aiheuttavat yleistä lihasjänteen nousua. Lisääntynyt lihasten sävy johtaa rytmisen refleksien syntymiseen lihasten karaista, mikä aiheuttaa vapinaa; 4) lisämunuaisten lisääntynyt eritys.

Lämmönsäätökeskusten vuorovaikutus. Anteriorisen hypotalamuksen lämmönsiirtokeskusten ja posteriorisen hypotalamuksen lämmöntuotantokeskusten välillä on vastavuoroiset suhteet. Lämmöntuotantokeskusten toiminnan lisääntyessä lämmönsiirtokeskusten toiminta estyy ja päinvastoin. Kun ruumiinlämpö laskee, neuronien toiminta posteriorisessa hypotalamuksessa aktivoituu; Kun kehon lämpötila nousee, etuhypotalamuksen neuronit aktivoituvat.

Lämmöntuotantomekanismit. Kun ympäristön lämpötila laskee, efferentiimpulssit takaosan hypotalamuksen neuroneista leviävät selkäytimen α-motoneuroniin. Nämä vaikutukset johtavat luustolihasten supistumiseen. Kun lihakset supistuvat, ATP-hydrolyysi lisääntyy. Tämän seurauksena tahdonvoimainen lihastoiminta lisääntyy.

Samaan aikaan jäähtyessään ns lämpöä säätelevä lihasjänne. Lämpösäätelysävy edustaa eräänlaista lihaskuitujen mikrovärähtelyä. Tämän seurauksena lämmöntuotanto kasvaa 20-45 % alkutasosta. Merkittävämmällä jäähdytyksellä lämpösäätelysävy muuttuu kylmä lihasten vapina. Kylmänväristykset ovat pinnallisten lihasten tahatonta rytmistä toimintaa. Tämän seurauksena lämmöntuotanto kasvaa 2-3 kertaa alkuperäiseen tasoon verrattuna.

Lihasvapinan mekanismit liittyvät herätyksen leviämiseen hypotalamuksesta keskiaivojen tegmentumin ja punaisen ytimen kautta selkäytimen α-motoneuroniin ja niistä vastaaviin lihaksiin.

Samaan aikaan jäähdytyksen aikana luurankolihaksissa, maksassa ja ruskeassa rasvassa aktivoituvat hapettumisprosessit ja oksidatiivisen fosforylaation tehokkuus laskee. Näiden prosessien, niin kutsutun ei-supistuvan termogeneesin, ansiosta lämmöntuotanto voi kasvaa 3-kertaiseksi.

Ei-supistuvan termogeneesin säätely tapahtuu sympaattisen hermoston, kilpirauhashormonien ja lisämunuaisytimen aktivoinnin avulla.

Nro 55 Lämmönsiirtomekanismit. Keho vapauttaa lämpöä. Lämmönsiirron fysiologiset mekanismit.

Kehon lämpötilan ylläpitäminen aineenvaihdunnalle optimaalisella tasolla tapahtuu keskushermoston säätelyvaikutuksen ansiosta. Hermostuneesta ja suorista humoraalisista vaikutuksista johtuen, joihin liittyy useita oligopeptidejä, kuten bombesiinia, tarkasteltavassa toiminnallisessa järjestelmässä muodostuu prosesseja, joiden tarkoituksena on palauttaa muodostuneet muutokset kehon lämpötilakuviossa. Näihin prosesseihin kuuluvat lämmöntuotannon ja lämmönsiirron mekanismit.

Lämmönsiirtokeskukset. Lämmönsiirtokeskuksia löydettiin hypotalamuksen anterioristen ytimien alueelta. Näiden rakenteiden tuhoutuminen johtaa siihen, että eläimet menettävät kyvyn ylläpitää vakiona ruumiinlämpötilaa korkeassa ympäristön lämpötilassa. Samaan aikaan niiden ruumiinlämpö alkaa nousta, eläimet joutuvat hypertermian tilaan ja hypertermia voi kehittyä jopa huoneenlämmössä. Näiden rakenteiden ärsytys istutettujen elektrodien kautta sähkövirralla aiheuttaa eläimille tyypillisen oireyhtymän: hengenahdistuksen, ihon pinnallisten verisuonten laajentumisen ja kehon lämpötilan laskun. Esijäähdytyksen aiheuttama lihasvapina pysähtyy.

Lämmön hajoaminen(fyysinen lämpösäätely) määräytyy fysikaalisten prosessien avulla:

Lämpimän ilman liikkuminen kehon pinnalta kosketuksella tai etäkonvektiolla;

Lämpösäteily (säteily);

Nesteen haihtuminen ihon pinnalta ja ylemmiltä hengitysteiltä

Virtsan ja ulosteiden erittyminen.

Fyysinen lämpösäätely suoritetaan seuraavilla tavoilla.

Kosketuskonvektio- suora lämmönvaihto kahden erilämpöisen kohteen välillä, jotka ovat suorassa kosketuksessa toisiinsa.

Kaukainen konvektio- lämmön siirtyminen ilmavirraksi, joka liikkuu lähellä kehon pintaa ja lämpenee korvataan uudella, kylmemmällä.

Säteily- lämmönsiirto sähkömagneettisen energian säteilyn kautta

infrapunasäteiden muodossa.

Lämmönsiirron säätö.Konvektio, lämpösäteily Ja haihtuminen lämpö on suoraan verrannollinen ympäristön lämpökapasiteettiin.

Lämmön hajoaminen riippuu kehon pinnan tilavuudesta. Tiedetään, että monet eläimet käpertyvät kylmässä palloksi, jonka tilavuus on pienempi. Konvektio-, säteily- ja lämmön haihtumisprosessit riippuvat ihon ominaisuuksista. Eläinten ihon turkki estää lämmön siirtymisen.

Verisuonireaktiot ylikuumenemisen aikana. Kaikki fyysiset lämmönsiirtoprosessit ihmisissä perustuvat fysiologisiin prosesseihin, jotka liittyvät ihon pintasuonien ontelon muutoksiin ympäristön lämpötilan vaikutuksesta. Altistuessaan korkeille lämpötiloille verisuonet laajenevat alhaisissa lämpötiloissa, ne kapenevat. Nämä reaktiot tapahtuvat autonomisen hermoston - ensimmäisessä tapauksessa parasympaattisen osaston ja toisessa sympaattisen - aktivoitumisen vuoksi.

Bradykiniini, jota hikirauhaset tuottavat kolinergisten sympaattisten kuitujen kautta, osallistuu ihon vasodilataatiomekanismeihin.

Lämmönsiirto vesipitoisessa ympäristössä. Lämmönsiirtoprosessit riippuvat ympäristön fysikaalisista ominaisuuksista. Lämmönsiirtoprosessit, samoin kuin lämmöntuotanto, muuttuvat monimutkaisimmin vesiympäristössä. Kylmällä vedellä on suurin lämpökapasiteetti. Haihtuminen eliminoituu vedessä. Samaan aikaan vesi kohdistaa fyysistä painetta kehon sisäosaan, ja kehon paino jakautuu uudelleen. Veden lämpötilalla on ärsyttävä vaikutus ihon reseptoreihin ja interoreseptoreihin.

Hikoilu. Merkittävin lämmönhukan mekanismi on hikoilu. Yhdellä grammalla höyryä keho menettää noin 600 kaloria lämpöä. Hikoilu on välttämätöntä optimaalisen kehon lämpötilan ylläpitämiseksi korkeissa ympäristön lämpötiloissa, erityisesti kuumissa maissa. On todettu, että kaikki ihmiset eivät pysty yhtä lailla lisäämään hikoilua kohonneissa lämpötiloissa.

Nro 56 Toimiva järjestelmä, joka ylläpitää aineenvaihdunnan kannalta optimaalista veren lämpötilaa. Sen keskeisten mekanismien ominaisuudet.

Toiminnallinen järjestelmä, joka määrittää optimaalisen kehon lämpötilan aineenvaihdunnalle, yhdistää kaksi alajärjestelmää: sisäisen endogeenisen itsesäätelyn ja tavoitteellisen käyttäytymisen. Lämmöntuotanto- ja lämmön vapautumisprosesseista johtuvat endogeeniset itsesäätelymekanismit määräävät aineenvaihdunnalle välttämättömän kehon lämpötilan ylläpitämisen. Toiminnallinen järjestelmä:

Hyödyllinen adaptiivinen tulos

Indikaattori, jolla tämä toiminnallinen järjestelmä toimii, on veren lämpötila. Toisaalta se varmistaa aineenvaihduntaprosessien normaalin kulun, ja toisaalta sen määrää niiden intensiteetti.

Normaalia aineenvaihduntaprosessia varten homeotermiset eläimet, mukaan lukien ihmiset, pakotetaan pitämään ruumiinlämpö suhteellisen vakiona. Tämä pysyvyys on kuitenkin ehdollinen. Eri elinten lämpötilat ovat alttiina vaihteluille, joiden rajat riippuvat vuorokaudenajasta, kehon toiminnallisesta tilasta, vaatteiden lämmöneristysominaisuuksista jne.

10.1.5. Hengityskerroin

Hengityskerroin eli keuhkojen kaasunvaihtosuhde (PG) kuvaa elintarvikkeiden käyttöä aineenvaihdunnassa. Tämä indikaattori määritetään seuraavasti:

Missä V CO 2 on CO 2:n vapautuminen ja O 2 O 2:n kulutus. Glukoosin hapettumisen tapauksessa kulutetun hapen määrä ja vapautuvan hiilidioksidin määrä ovat yhtä suuret, joten DC = 1. Näin ollen DC-arvo yksi on hiilihydraattien hapettumisen indikaattori(Taulukko 10.1).

Taulukko 10.1. Hengityskertoimien (RC) ja energiaekvivalenttiarvot eri ravinteiden hapettumisen aikana

Ravinteet	DK	Energiaekvivalentit
		kJ/l O 2	kcal/l O 2
Hiilihydraatit	1,00	21,1	5,05
Rasvat	0,70	19,6	4,69
Oravat	0,81	18,8	4,48

DC:n merkitykselle rasvan hapettumisen tapauksessa voi olla yksinkertainen selitys. Koska rasvahapoissa on vähemmän happiatomeja hiiliatomia kohden kuin hiilihydraateissa, niiden hapettumiselle on ominaista huomattavasti pienempi hengityskerroin (DC = 0,7). Puhtaasti proteiinipitoisten elintarvikkeiden hapettumisen tapauksessa DC on 0,81 (taulukko 10.1). Sekaruokaa käytettäessä ihmisen hengitysosamäärä on yleensä 0,83-0,9. Tietty DC vastaa tiettyä energiaa (kalori) happiekvivalentti(Taulukko 10.2), mikä tarkoittaa, kuinka paljon lämpöä vapautuu elimistölle 1 litran O 2 -kulutuksen jälkeen.

Vapautuneen CO 2 -määrän ja kulutetun O 2 -määrän välinen suhde riippuu sekä ravinteiden tyypistä että joidenkin ravinteiden muuttumisesta toisiksi. Tapauksissa, joissa hiilihydraatit muodostavat suurimman osan ruokavaliosta, ne voidaan muuntaa rasvoiksi. Koska rasvat sisältävät vähemmän happea kuin hiilihydraatit, tähän prosessiin liittyy vastaavan määrän happea vapautumista. Hiilihydraattien ylikyllästyessä kudoksiin imeytyneen hapen määrä vähenee ja tasavirta kasvaa. Pakkoruokinnassa (hanhet ja siat) kirjattiin DC-arvot, kuten 1,38. Paaston ja diabetes mellituksen aikana DC voi laskea arvoon 0,6. Tämä johtuu rasva- ja proteiiniaineenvaihdunnan lisääntymisestä sekä glukoosiaineenvaihdunnan vähenemisestä.

Tärkeä DC-arvoon vaikuttava tekijä on hyperventilaatio. Hyperventilaation aikana uloshengitetty hiilidioksidin lisämäärä tulee niistä valtavista hiilidioksidivarastoista, jotka

Taulukko 10.2. Energiaekvivalentti 1 l O 2 eri hengityskertoimilla

Hengityskerroin	Energia ekvivalentti
	kJ	kcal
0,707	19,62	4,686
0,75	19,84	4,739
0,80	20,10	4,801
0,85	20,36	4,862
0,90	20,62	4,924
0,95	20,87	4,985
1,00	21,13	5,047

Käytännössä likimääräisissä laskelmissa energiaekvivalentin keskiarvoksi on otettu 20,2 kJ/l O 2, mikä vastaa metabolista DC-arvoa = 0,82. Energiaekvivalentin vaihteluväli DC-arvosta riippuen on pääsääntöisesti pieni. Siksi keskimääräisen energiaekvivalenttiarvon käyttämiseen liittyvä virhe ei ylitä ± 4 %.

Lämmön määrää, joka vapautuu sen jälkeen, kun keho kuluttaa 1 litran happea, kutsutaan kaloriekvivalentti happi.

Kun tiedetään kehon käyttämän hapen kokonaismäärä, energiakustannukset voidaan laskea vain, jos tiedetään, mitkä aineet - proteiinit, rasvat tai hiilihydraatit - hapettuivat elimistössä. Ilmaisin tästä voi olla hengityskerroin.

Hengitysosamäärä ja sen merkitys aineenvaihduntatutkimuksessa

Hengityskerroin on vapautuneen hiilidioksidin tilavuuden suhde absorboituneen hapen määrään. Hengityskerroin on erilainen proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien hapettumisen aikana. Tarkastellaanpa esimerkiksi, mikä on hengitysosamäärä, kun elimistö käyttää glukoosia. Glukoosimolekyylin hapettumisen kokonaistulos voidaan ilmaista kaavalla:

Glukoosin hapettumisen aikana muodostuvien hiilidioksidimolekyylien määrä ja kulutettujen (absorboituneiden) happimolekyylien määrä ovat yhtä suuret. Sama määrä kaasumolekyylejä samassa lämpötilassa ja samassa paineessa vie saman tilavuuden (Avogadro-Gerardin laki). Siksi hengitysosamäärä

suhde) glukoosin ja muiden hiilihydraattien hapettumisen aikana on yhtä suuri kuin yksikkö.

Kun rasvat ja proteiinit hapettuvat, hengitysosamäärä on yksikön alapuolella. Rasvan hapettumisen aikana hengityskerroin on 0,7. Havainnollistetaan tätä käyttämällä esimerkkiä tripalmitiinin hapetuksesta:

Hiilidioksidin ja hapen tilavuuksien suhde tässä tapauksessa on:

Samanlainen laskelma voidaan tehdä proteiinille; kun se hapettuu kehossa, hengityskerroin on 0,8.

Sekaruokaa käytettäessä ihmisen hengityskerroin on yleensä 0,85-0,9. Tietty hengityskerroin vastaa tiettyä hapen kaloriekvivalenttia, kuten taulukosta voidaan nähdä. 20.

Pöytä 20 Hengitysosamäärä ja hapen kaloriekvivalenttisuhde

		Hengityskerroin
Kalori ekvivalentti
happea kilojouleina
Kalori ekvivalentti
happea kilokaloreina

Energia-aineenvaihdunnan määrittäminen ihmisillä levossa suljetun järjestelmän menetelmällä epätäydellisellä kaasuanalyysillä. Hengityskertoimen hyvin suhteellinen pysyvyys (0,85-0,90) ihmisillä, joilla on normaali ravinto lepoolosuhteissa, mahdollistaa melko tarkan levossa olevan ihmisen energia-aineenvaihdunnan määrittämisen laskemalla vain kulutetun hapen määrän ja ottamalla sen kaloriekvivalentin levossa. keskimääräinen hengityskerroin.

Kehon kuluttaman hapen määrää tutkitaan erityyppisillä spirografeilla.

Määrittämällä imeytyneen hapen määrä ja ottamalla keskimääräiseksi hengityskertoimeksi 0,85, voidaan laskea kehon energiantuotanto; 1 happilitran kaloriekvivalentti tietyllä hengityskertoimella on 20,356 kJ eli 4,862 kcal (katso taulukko 20). Epätäydellisen kaasuanalyysin menetelmä on yksinkertaisuutensa vuoksi yleistynyt.

Hengitysosamäärä työn aikana

Intensiivisen lihastyön aikana hengityskerroin kasvaa ja useimmissa tapauksissa lähestyy yhtenäisyyttä. Tämä johtuu siitä, että pääasiallinen energianlähde rasittavan toiminnan aikana on hiilihydraattien hapettuminen. Työn päätyttyä hengityskerroin ns. palautumisjakson ensimmäisten minuuttien aikana kasvaa voimakkaasti ja voi ylittää yhden. Myöhemmin hengityskerroin laskee jyrkästi alkuperäisiä alhaisempiin arvoihin, ja vain 30-50 minuuttia kovan työn jälkeen se yleensä palautuu normaaliksi. Nämä muutokset hengitysosamäärässä on esitetty kuvassa. 196.

Hengitysosamäärän muutokset työn päättymisen jälkeen eivät heijasta todellista suhdetta kulloinkin käytetyn hapen ja vapautuvan hiilidioksidin välillä. Hengityskerroin toipumisjakson alussa nousee seuraavasta syystä: työn aikana lihaksiin kertyy maitohappoa, jonka hapettumiseen työssä ei ollut riittävästi happea (tämä on ns. happivelka). Maitohappo pääsee vereen ja syrjäyttää hiilidioksidin bikarbonaateista kiinnittäen emäksiä. Tästä johtuen vapautuvan hiilidioksidin määrä on suurempi kuin kudoksissa tällä hetkellä muodostuvan hiilidioksidin määrä. Kuvassa näkyy päinvastainen kuva. lisäksi, kun maitohappo on

Riisi. 196. Neljän havainnon (1-4) käyrät hengityskertoimen muutoksista kahden tunnin intensiivisen työn aikana ja sen jälkeen.

vaahto katoaa verestä. Osa siitä hapettuu, osa syntetisoituu uudelleen glykogeeniksi ja osa erittyy virtsan ja hien mukana. Maitohapon vähentyessä vapautuu emäksiä, jotka oli aiemmin otettu pois bikarbonaateista. Nämä emäkset sitovat jälleen hiilidioksidia ja muodostavat bikarbonaatteja. Siksi jonkin aikaa töiden jälkeen hengityskerroin laskee jyrkästi, koska kudoksista tuleva hiilidioksidi pysyy veressä.

Gross Exchange -tutkimus

Pitkäaikainen (vuorokauden mittainen) kaasunvaihdon määrittäminen mahdollistaa paitsi kehon lämmöntuotannon määrittämisen myös sen kysymyksen, mitkä ravintolähteet johtuivat minkä lämmön hapettumisesta syntyi. Katsotaanpa tätä esimerkin avulla.

Oletetaan, että tutkittava käytti 654.141 litraa happea vuorokaudessa ja vapautui 574.180 litraa hiilidioksidia. Samaan aikaan virtsaan erittyi 16,8 g typpeä ja 9,0191 g hiiltä.

Virtsan typen määrää kehossa hajoavien proteiinien määrä. Koska 6,25 g proteiinia sisältää 1 g typpeä, tästä seuraa, että 16,8-6,25 = 105 g proteiinia on hajonnut elimistössä. Selvitä proteiiniperäisen hiilen määrä. Tätä varten määritämme hajotetun proteiinin hiilen määrän. Koska proteiinit sisältävät noin 53% hiiltä, ​​siksi hajoamisessa

se oli orava. Ero välillä

hajonneen proteiinin hiilen määrän ja virtsassa vapautuneen hiilen välillä 55,65-9,0191 == 46,63 g Määritämme keuhkojen kautta vapautuvan proteiinialkuperän hiilidioksidin tilavuusmäärät perustuen siihen, että 1 grammasta molekyyliä. muodostuu hiiltä (12 g).

22,4 l hiilidioksidia; . Lisäksi hengityskertoimen perusteella

yhtä kuin 0,8 proteiineille, löydämme proteiinien hapetukseen käytetyn hapen määrän:

. Perustuu kaiken imeytyneen hapen ja hävinneen hapen eroon

proteiinien hapettumiselle saadaan hiilihydraattien ja rasvojen hapetukseen käytetyn hapen määrä, 654,141 - 108,8 = 545,341 l C>2. Kaiken vapautuneen hiilidioksidin ja keuhkoista vapautuvan proteiiniperäisen hiilidioksidin erosta saadaan hiilihydraattien ja rasvojen hapettumisen aikana muodostuneen hiilidioksidin määrä 574,18-87,043 == 487,137 l COa. Määritämme potilaan kehossa hapettuneiden hiilihydraattien ja rasvojen määrän päivässä. Perustuen siihen, että 1 g:n rasvan hapettuessa kuluu 2,019 litraa happea ja muodostuu 1,431 litraa hiilidioksidia ja 1 g hiilihydraattien hapettuessa kuluu 0,829 litraa happea ja sama määrä ( 0,829 g) hiilidioksidia muodostuu (hiilihydraattien DC on 1), laskemme yhtälön ottamalla X rasvan määrä ja klo elimistön hapettuneiden hiilihydraattien määrä. Kun olet ratkaissut yhtälöjärjestelmän kahdella tuntemattomalla, saamme:

Selvitä elimistössä hapettuneiden hiilihydraattien määrä korvaamalla arvo X johonkin yhtälöstä:

Joten energian vapautuminen kehossa tapahtui 105 g proteiinien, 99 g rasvojen ja 417 g hiilihydraattien hapettumisen vuoksi. Kun tiedät kunkin aineen 1 g:n hapettumisen aikana syntyvän lämmön määrän (katso taulukko 19), on helppo laskea kehon kokonaislämmöntuotanto vuorokaudessa:

BX

Oksidatiivisten prosessien ja energian muuntumisen intensiteetti riippuu kehon yksilöllisistä ominaisuuksista (sukupuoli, ikä, paino ja pituus, ravinnon olosuhteet ja luonne, lihastyö, umpirauhasten tila, hermosto ja sisäelimet - maksa, munuaiset , ruoansulatuskanavan jne. ) sekä ympäristöolosuhteiden (lämpötila, barometrinen paine, ilman kosteus ja sen koostumus, altistuminen säteilyenergialle jne.) suhteen.

Tietylle organismille ominaisten oksidatiivisten prosessien ja energiakustannusten tason määrittämiseksi suoritetaan tutkimus tietyissä vakioolosuhteissa. Samalla he pyrkivät sulkemaan pois useiden tekijöiden, jotka vaikuttavat merkittävästi energiankulutuksen intensiteettiin, eli lihastyön, ruoan saannin ja ympäristön lämpötilan vaikutuksen. Kehon energiankulutusta tällaisissa standardiolosuhteissa kutsutaan perusaineenvaihdunta.

Perusaineenvaihdunnan energiakustannukset liittyvät solujen elämään tarvittavien oksidatiivisten prosessien vähimmäistason ylläpitämiseen ja jatkuvasti toimivien elinten ja järjestelmien - hengityslihasten, sydämen, munuaisten ja maksan - toimintaan. Osa perusaineenvaihdunnan energiakustannuksista liittyy lihasjännityksen ylläpitämiseen. Lämpöenergian vapautuminen kaikkien näiden prosessien aikana tuottaa lämmön, joka on tarpeen kehon lämpötilan ylläpitämiseksi vakiona, yleensä ulkoisen ympäristön lämpötilaa korkeampana.

Perusaineenvaihduntanopeuden määrittämiseksi koehenkilön tulee olla: 1) lihaslepotilassa (makaava asento, jossa lihakset ovat rentoina), olematta alttiina emotionaalista stressiä aiheuttaville ärsytyksille; 2) tyhjään mahaan eli 12-16 tuntia ruokailun jälkeen; 3) ulkoisessa "mukavuuslämpötilassa" (18-20 °C), joka ei aiheuta kylmän tai lämmön tunnetta.

Perusaineenvaihdunta määräytyy valveilla. Unen aikana oksidatiivisten prosessien taso ja sitä kautta kehon energiankulutus on 8-10 % pienempi kuin levossa hereillä ollessa.

Ihmisen perusaineenvaihduntanopeuden normaaliarvot. Perusaineenvaihdunnan arvo ilmaistaan ​​yleensä lämmön määränä suurina kaloreina 1 painokiloa kohti tai 1 m 2 kehon pinta-alaa 1 tunnissa tai vuorokaudessa.

Keski-ikäisellä (noin 35 vuotta), keskipitkällä (noin 165 cm) ja keskipainoisella (noin 70 kg) miehellä perusaineenvaihdunta on 4,19 kJ (1 kcal) painokiloa kohti tunnissa, tai 7117 kJ (1700 kcal) päivässä; Samanpainoisilla naisilla se on noin 10 % pienempi.

Perusaineenvaihdunta, laskettuna 1 painokiloa kohti, on lapsilla huomattavasti korkeampi kuin aikuisilla. 20–40-vuotiaan ihmisen perusaineenvaihdunta pysyy melko vakiona. Vanhemmalla iällä perusaineenvaihdunta heikkenee.

Dreyerin kaavan mukaan päivittäinen perusaineenvaihdunta kilokaloreina (//) on:

Missä V- ruumiinpaino grammoina, A - henkilön ikä,/< - константа, равная для муж­чины 0,1015, а для женщины-0,1129.

Perusaineenvaihduntanopeuden kaavat ja taulukot esittävät keskimääräisiä tietoja, jotka on saatu lukuisista tutkimuksista eri sukupuolta, ikäisiä, painoisia ja pituisia terveitä ihmisiä.

Perusaineenvaihdunnan määrittäminen näiden taulukoiden mukaan terveillä normaalifyysisillä ihmisillä antaa suunnilleen oikeat (virhe "5-8%) energiankulutusarvot". Liiallisen kilpirauhasen toiminnan yhteydessä havaitaan suhteettoman korkeita perusaineenvaihdunnan arvoja tietylle ruumiinpainolle, pituudelle, ikään ja kehon pinta-alalle. Perusaineenvaihdunta heikkenee kilpirauhasen (myksedeema), aivolisäkkeen ja sukurauhasten vajaatoiminnan yhteydessä.

Pintasääntö

Jos lasketaan uudelleen perusaineenvaihdunnan intensiteetti 1 painokiloa kohden, niin se on hyvin erilainen eri lajien lämminverisillä eläimillä (taulukko 21) ja ihmisillä, joilla on erilainen ruumiinpaino ja pituus. Jos lasketaan uudelleen perusaineenvaihdunnan intensiteetti per 1 m 2 kehon pintaa, eri eläimistä ja ihmisistä saadut arvot eivät eroa niin jyrkästi.

Taulukko 21

Ihmisten ja muiden organismien lämmöntuotannon määrä

		Lämmöntuotanto 24 tunnissa kJ (kcal)
IP-objekti
seurata		1 painokiloa kohden	1 m yläpuolella
			kehon

Kehon pintasäännön mukaan lämminveristen eläinten energiankulutus on verrannollinen kehon pinnan kokoon.

Päivittäinen lämmöntuotanto 1 m2 kehon pinta-alaa kohden on ihmisellä 3559-5234 kJ (850-1250 kcal), miesten keskimääräinen luku on 3969 kJ (948 kcal).

Kehon pinnan määrittäminen /? kaavaa sovelletaan:

Tämä kaava johdettiin kehon pinnan suorien mittausten tulosten analyysin perusteella. Jatkuva TO ihmisillä se on 12.3. Dubois ehdotti tarkempaa kaavaa:

jossa 1У 7 on ruumiinpaino kilogrammoina, N - korkeus senttimetreinä.

Laskentatulos ilmaistaan ​​neliösenttimetrinä.

Pintasääntö ei ole täysin totta. Kuten yllä olevasta taulukosta näkyy. 21, se edustaa vain sääntöä, jolla on tietty käytännön merkitys kehon energian vapautumisen likimääräisille laskelmille.

Pintasäännön suhteellisuutta todistaa se, että kahden saman kehon pinnan omaavan yksilön aineenvaihduntanopeus voi vaihdella merkittävästi. Oksidatiivisten prosessien tasoa ei määritä niinkään kehon pinnalta tuleva lämmönsiirto, vaan lämmöntuotanto, riippuen eläinlajin biologisista ominaisuuksista ja kehon tilasta, jonka määrää hermoston aktiivisuus. , endokriiniset ja muut järjestelmät.

Energianvaihto fyysisen työn aikana

Lihastyö lisää merkittävästi energiankulutusta. Siksi terveen ihmisen, joka viettää osan päivästä liikkeessä ja fyysisessä työssä, päivittäinen energiankulutus ylittää merkittävästi perusaineenvaihdunnan arvon. Tämä energiakustannusten nousu on työmäärä lisääntyy, mikä on suurempi, sitä intensiivisempi lihastyö.

Lihastyön aikana vapautuu lämpöä ja mekaanista energiaa. Mekaanisen energian suhdetta työhön käytettyyn kokonaisenergiaan, ilmaistuna prosentteina, kutsutaan tehokkuutta. Ihmisen fyysisen työn aikana hyötysuhde vaihtelee 16-25 % ja on keskimäärin 20 %, mutta joissain tapauksissa se voi olla suurempikin.

Tehokkuus vaihtelee useiden olosuhteiden mukaan. Siten kouluttamattomilla ihmisillä se on pienempi kuin koulutetuilla ja kasvaa harjoittelun myötä.

Mitä intensiivisempää lihastyötä keho tekee, sitä suurempi on energiankulutus. Tämä näkyy seuraavista tiedoista: jos energiankulutus perusaineenvaihdunnan olosuhteissa on keskimäärin 4,2 kJ (1 kcal) painokiloa kohden tunnissa, niin hiljaa istuessa energiankulutus on keskimäärin 5,9 kJ (1,4 kcal) 1 kg kohti. ruumiinpainosta tunnissa ilman jännitystä seistessä - 6,3 kJ (1,5 kcal), kevyessä työssä (toimistotyöntekijät, räätälit, hienomekaanikot, opettajat) -7,5-10,5 kJ (1,8-2,5 kcal), johon liittyy vähäistä lihastyötä kävely (lääkärit, laborantit, postimiehet, kirjansitojat) - 11,8-13,4 kJ (2,8-3,2 kcal), kohtalaisen lihastyön yhteydessä (metallityöläiset, maalarit, kirvesmiehet), 13,4-16,8 kJ (3,2-4,0 kcal) , raskaalla fyysisellä työllä 21,0-31,5 kJ (5,0-7,5 kcal).

Energiakustannusten mukaan aikuisväestö on jaettu 4 ryhmään ammatin ominaisuuksien mukaan (taulukko 22).

Taulukko 22 Energiakustannusten määrä ammattien ominaisuuksien mukaan

	Ammatin piirteet	Päivittäinen energiankulutus yhteensä
	Henkilöt, joiden työ ei vaadi fyysistä harjoittelua	9211 .-13 816 kJ (2200-
	teknistä työtä tai vaatii ei-välttämätöntä fyysistä työtä
	fyysistä ponnistelua
		9838-14 654 kJ (2350-
	palveluita, joiden työvoimaa ei paljoa vaadita
	fyysistä ponnistelua
	Mekaaniset ja teollisuustyöntekijät	10 467-15 491 kJ (2500-
	palvelut, joiden työ liittyy merkittävään
	merkittävää fyysistä rasitusta
Neljäs	Ei-koneistetut tai osa-aikaiset työntekijät	12 142-17 585 kJ (2900-
	mutta mekaaninen työ suuri ja keskikokoinen

Merkittävät erot energiantarpeessa ryhmien välillä riippuvat sukupuolesta (miehillä enemmän), iästä (lasku 40 vuoden jälkeen), virkistysaktiivisuuden tasosta ja käyttöasteesta.

Lasten ja nuorten päivittäinen energiankulutus riippuu iästä ja keskiarvoista:

Vanhuudessa energiankulutus laskee ja 80 vuoden iässä se on 8373-9211 (2000-2200 kcal).

Energianvaihto henkisen työn aikana

Henkisen työn aikana energiakustannukset ovat huomattavasti alhaisemmat kuin fyysisessä työssä.

Vaikeat matemaattiset laskelmat, kirjan parissa työskentely ja muut henkisen työn muodot, jos niihin ei liity liikettä, aiheuttavat merkityksettömän (2-3%) lisäyksen energiankulutukseen verrattuna täydelliseen lepoon. Useimmissa tapauksissa erityyppiseen henkiseen työhön liittyy kuitenkin lihastoimintaa, varsinkin kun työntekijä on emotionaalisesti innostunut (luennoitsija, taiteilija, kirjailija, puhuja jne.), joten energiakustannukset voivat olla suhteellisen suuria. Koettu emotionaalinen kiihottuminen voi lisätä aineenvaihduntaa 11-19 % seuraavien päivien aikana. "

Ruoan erityinen dynaaminen toiminta

Syömisen jälkeen kehon aineenvaihduntanopeus ja energiankulutus lisääntyvät verrattunan. Aineenvaihdunnan ja energian lisääntyminen alkaa tunnin sisällä, saavuttaa maksimissaan 3 tunnin kuluttua nauttimisen ja kestää useita tunteja. Ruoan saannin vaikutusta, joka lisää aineenvaihduntaa ja energiankulutusta, kutsutaan erityinen dynamiikka ruoan toimintoja.

Proteiiniruokilla se on suurin: aineenvaihdunta kiihtyy keskimäärin 30%. Rasvoja ja hiilihydraatteja syödessä ihmisen aineenvaihdunta kiihtyy 14-15 %.

Energia-aineenvaihdunnan säätely

Energia-aineenvaihdunnan taso on kiinteästi riippuvainen fyysisestä aktiivisuudesta, henkisestä stressistä, ravinnon luonteesta, lämpösäätelyjännityksen asteesta ja useista muista tekijöistä.

On saatu lukuisia tosiasioita, jotka viittaavat ehdolliseen refleksin muutokseen hapenkulutuksessa ja energianvaihdossa. Mikä tahansa aiemmin välinpitämätön ärsyke, joka liittyy ajallaan lihastoimintaan, voi toimia signaalina aineenvaihdunnan ja energian lisäämiseksi.

Ennen lähtöä urheilijan hapenkulutus kasvaa merkittävästi ja sitä kautta energianvaihto. Sama tapahtuu töihin tullessa ja työympäristötekijöiden vaikutuksen alaisena niiden työntekijöiden keskuudessa, joiden toimintaan liittyy lihasponnistuksia. Jos koehenkilölle kerrotaan hypnoosissa, että hän tekee raskasta lihastyötä, hänen aineenvaihduntansa voi kiihtyä merkittävästi, vaikka todellisuudessa hän ei tee mitään. Kaikki tämä osoittaa, että kehon energia-aineenvaihdunnan taso voi muuttua aivokuoren vaikutuksesta.

Aivojen hypotalamuksen alueella on erityinen rooli energia-aineenvaihdunnan säätelyssä. Täällä muodostuu säätelyvaikutuksia, jotka toteutuvat autonomisten hermojen tai humoraalisen linkin kautta useiden endokriinisten rauhasten erityksen lisääntymisen vuoksi. Ilmaisua tehostaa erityisesti kilpirauhashormonien - tyroksiinin ja trijodityroniinin sekä lisämunuaisytimen hormonin - adrenaliinin energianvaihto.

RAVITSEMUS

Fysiologien tehtävänä rationaalisen ravitsemuksen perustelemisessa on osoittaa elintarvikkeiden koostumus ja määrä, jotka voivat tyydyttää kehon tarpeet. Käsitteitä "elintarvikkeet" tai "elintarvikevalmisteet" ei pitäisi olla

sekoittaa "ravinteiden" käsitteeseen. Ravinteita ovat tietyt kemiallisten yhdisteiden ryhmät: proteiinit, rasvat, hiilihydraatit, kivennäissuolat, vitamiinit ja vesi. Niitä sisältyy tietty määrä missä tahansa tuotteessa, joka useimmissa tapauksissa on useiden aineiden seos.

Ravinteiden kalorisuhteet

Kun tiedät elintarvikkeiden koostumuksen ja niiden sulavuuden, voit laskea otetun ruoan energiaarvon käyttämällä ravintoaineiden ns. kalorikertoimia. kalori, tai lämpökerroin, on lämpömäärä, joka vapautuu palaessaan 1 g ainetta. Pääravinteiden kalorikertoimet niiden hapettumisen aikana kehossa ovat seuraavat.