Определение уровня метаболизма

Энергетический эквивалент пищи

Количество энергии, выделяемой при окислении какого-либо соединения, не зависит от числа промежуточных этапов его распа­да, т.е. от того, сгорело ли оно или окислилось в ходе катаболических процессов. Запас энергии в пище определяется в калориметри­ческой бомбе — замкнутой камере, погруженной в водяную баню Точно взвешенную пробу помещают в эту камеру, наполненную чистым О2 и поджигают. Количество выделившейся энергии опре­деляется по изменению температуры воды, окружающей камеру.

При окислении углеводов выделяется 17,17 кДж/г (4,1 ккал/г), окисление 1 г жира дает 38,96 кДж (9,3 ккал). Запаса­ние энергии в форме жира является наиболее экономичным спо­собом длительного хранения энергии в организме. Белки окисля­ются в организме не полностью, Аминогруппы отщепляются от молекулы белка и выводятся с мочой в форме мочевины. Поэтому при сжигании белка в калориметрической бомбе выделяется больше энергии, чем при его окислении в организме: при сжига­нии белка в калориметрической бомбе выделяется 22,61 кДж/г (5,4 ккал/г), а при окислении в организме — 17,17 кДж/г (4,1 ккал/г). Разница приходится на ту энергию, которая выделя­ется при сжигании мочевины.

Почти половина всей энергии, получаемой в результате ката­болизма, теряется в виде тепла в процессе образования молекул АТФ. Мышечное сокращение — процесс еще менее эффектив­ный. Около 80% энергии, используемой при мышечном сокраще­нии, теряется в виде тепла и только 20% превращается в механи­ческую работу (сокращение мышцы). Если человек не совершает работу, то практически вся генерируемая им энергия теряется в форме тепла (например, у человека, лежащего в постели). Следо­вательно, величина теплопродукции является точным выражени­ем величины обмена в организме человека,

Для определения количества затрачиваемой организмом энер­гии применяют прямую и непрямую калориметрию. Первые пря­мые измерения энергетического обмена провели в 1788 г. Лавуазье и Лаплас.

Прямая калориметрия заключается в непосредственном изме­рении тепла, выделяемого организмом. Для этого животное или че­ловек помещается в специальную герметическую камеру, по тру­бам, проходящим через нее, протекает вода. Для вычисления теп­лопродукции используются данные о теплоемкости жидкости, ее объеме, протекающем через камеру за единицу времени, и разно­сти температур поступающей в камеру и вытекающей жидкости.

Непрямая калориметрия основана на том, что источником энергии в организме являются окислительные процессы, при кото­рых потребляется кислород и выделяется углекислый газ. Поэтому энергетический обмен можно оценивать, исследуя газообмен, На­иболее распространен способ Дугласа — Холдейна, при котором в течение 10— 15 мин собирают выдыхаемый обследуемым челове­ком воздух в мешок из воздухонепроницаемой ткани (мешок Ду­гласа). Затем определяют объем выдохнутого воздуха и процент­ное содержание в нем 0₂ и СО₂,. По соотношению между количест­вом выделенного углекислого газа и количеством потребленного за данный период времени кислорода — дыхательному коэффициен­ту (ДК) — можно установить, какие вещества окисляются в орга­низме. ДК при окислении белков равен 0,8, при окислении жи­ров — 0,7, а углеводов — 1,0. Каждому значению ДК соответствует определенный калорический эквивалент кислорода, т.е. то количе­ство тепла, которое выделяется при окислении какого-либо вещества на каждый литр поглощенного при этом кислорода. Количест­во энергии на единицу потребляемого 0₂ зависит от типа окисляющихся в организме веществ. Калорический эквивалент кислорода при окислении углеводов равен 21 кДж на 1 л 0₂ (5 ккал/л), белков — 18,7 кДж (4,5 ккал), жиров — 19,8 кДж (4,74 ккал).

Для косвенного определения интенсивности обмена могут быть использованы некоторые физиологические параметры, свя­занные с потреблением кислорода: частота дыханий и вентиляци­онный объем, частота сокращений сердца и минутный объем кровотока — все они отражают затраты энергии. Однако эти показа­тели недостаточно точны.

Дата добавления: 2014-01-07