П. Непрямая калориметрия. 1. Метод полного газового анализа. Работа 1.Определение расхода энергии в состоянии относительного покоя по способу Дугласа-Холдена.

П. Непрямая калориметрия

О процессе теплообразования можно судить косвенно, основываясь на количестве потребленного кислорода и выделенного углекислого газа, поскольку образование тепла в организме базируется на окислительно-восстановительных процессах с участием этих газов.

Принцип метода заключается в том, что при сгорании 1 г белков, жиров или углеводов организмом поглощается такое же количество О₂ и выделяется столько же СО₂, воды и тепла, как и при сгорании этого вещества на воздухе. Существует калориметрическая бомба, при помещении в которую определенного вещества, можно рассчитать его энергетическую ценность, то есть количество тепла, освобождающегося при окислении 1г каждого вещества (рис. 2). При сгорании 1г белка образуется 4, 1 ккал; 1г жира – 9, 3 ккал; и 1 г углеводов – 4, 1 ккал.  

                         

 

Рис. 2 Калориметрическая бомба

(http: //sportwiki. to/images/6/66/Naglydnay_fiziologiya228.jpg)

 

1. Метод полного газового анализа

основан на учёте количества потреблённого кислорода и выделенного углекислого газа с по­следующим расчетом теплопродукции.

Работа 1. Определение расхода энергии в состоянии относительного покоя по способу Дугласа-Холдена.

Цель работы: ознакомиться с классической методикой определения расхода энергии.

Расчет расхода энергии с учетом газообмена возможен, поскольку процесс окисления – это основной процесс, при котором освобождается энергия. Поступивший в организм кислород принимает участие в окислении

органических веществ - белков, жиров, углеводов, результатом чего является выделение тепла, а сами вещества разлагаются до своих ко­нечных продуктов: углекислого газа, воды и продуктов азотистого обмена.

То количество тепла, которое освобождается в организме при потреблении 1 л кисло­рода, называется калорическим эквивалентом кислорода. Калорический эквивалент кислоро­да при окислении белков равен 4, 85 ккал, жиров - 4, 7 ккал, углеводов - 5, 0 ккал.

В процессе жизни организма, когда одновременно окисляются белки, жиры и углево­ды, можно найти точный калорический эквивалент кислорода, если знать дыхательный ко­эффициент (ДК).

ДК - это отношение объема выделенного из организма углекислого газа к объему по­глощенного кислорода.

С₆Н₁₂О₆ + 6 О₂ = 6 СО₂ + 6 Н₂О + 675 ккал

Данный показатель считается приблизительным, поскольку полного окисления в организме не происходит.

ДК изменяется в зависимости от рода окисляющихся веществ, (т. е. от преобладания в рационе питания белков, жиров либо углеводистой пищи). ДК показывает, какой именно кало­рический эквивалент кислорода надо взять для расчета расхода энергии, так как каждому ДК соответствует свой калорический эквивалент кислорода.

Расход энергии определяют по объему поглощенного кислорода и выделенного угле­кислого газа, для чего опытным путем определяют минутный объем дыхания (МОД) и состав выдыхаемого воздуха.

Вся работа состоит из 4 этапов:

1. Сбор выдыхаемого воздуха в газообменный мешок Дугласа (рис. 3).

2. Анализ газового состава выдыхаемого воздуха.

3. Определение МОД с помощью газовых часов.

4. Расчет по полученным данным газообмена расхода энергии за сутки.

 

Рис. 3 Мешок Дугласа

(https: //cf. ppt-online. org/files/slide/z/Z10HLEbFKUrGSqu8ANJinCfO9P2w5desxVY4Tl/slide-15.jpg)

Проведение работы: испытуемый, спокойно сидя на стуле, в течение 5 минут выдыхает воздух в мешок Дугласа, после чего мешок закрывают и проводят газовый анализ в газоанализаторе Холдена (рис. 4). Процесс анализа состоит в последовательном пропускании пробы воздуха - 100 мл через растворы, поглощающие кислород и углекислый газ. Газоанализатор Холдена можно заменить современными автоматическими газоанализаторами.

 

Рис. 4 А – Газоанализатор Холдена

1-трехходовый кран, 2 – гребенка, 3 – измерительная бюретка, 4 – банка, 5, 6, 7 – поглотительные сосуды, 8 – груша, 9 – фильтр (https: //studfile. net/html/2706/672/html_HDtjPrdEd0. E6E4/img-qfdqRX.png)

Б – современный газоанализатор

(https: //ekosf. ru/images/1PRIBORI/EKO-UNTEX/delta_2000.gif)

Допустим, испытуемый за 5 мин. выдохнул 30 л воздуха. По результатам газового анализа собранного воздуха в нем содержится 17% кислорода и 3, 5% углекислого газа. Ес­ли в атмосферном воздухе содержится 21% кислорода, а в выдыхаемом 17%, то, следова­тельно, из каждых 100 мл воздуха, прошедших через легкие организмом поглощено 4 мл ки­слорода (21-17 = 4 мл) выделено при этом 3, 5 мл углекислого газа. Определяют ДК.

ДК = Выделенный CO₂/поглощенный О₂:

ДК = 3, 5: 4, 0 = 0, 87.

По табл. 7 находим калорический эквивалент кислорода при данном дыхательном коэф­фициенте, он равен 4, 88.

Вычисляем МОД.

30 л: 5 мин = 6 л/мин. (6000 мл)

Рассчитываем потребление кислорода за минуту, составляя пропорцию:

 

Из 100мл воздуха потребляется   -4 мл О₂,

а из 6000мл воздуха потребляется - X мл О₂.

Х=(6000 х4): 100 = 240мл (0, 24л).

Таблица 7

Калорический эквивалент кислорода при разных дыхательных коэффициентах (1 ккал = 4, 19 кДж)

 

Дыха­тельный коэффи­циент	Калори­ческий эквива­лент, ккал	Дыха­тельный коэффи­циент	Калори­ческий эквива­лент, ккал	Дыха­тельный коэффи-циент	Калори­ческий эквива­лент, ккал	Дыха­тельный коэффи­циент	Калори­ческий эквива­лент, ккал
0, 70	4, 686	0, 78	4, 776	0, 86	4, 876	0, 94	4, 973
0, 71	4, 690	0, 79	4, 789	0, 87	4, 887	0, 95	4, 985
0, 72	4, 702	0, 80	4, 801	0, 88	4, 900	0, 96	4, 997
0, 73	4, 714	0, 81	4, 813	0, 89	4, 912	0, 97	5, 010
0, 74	4, 727	0, 82	4, 825	0, 90	4, 924	0, 98	5, 022
0. 75	4, 739	0, 83	4, 838	0, 91	4, 936	0, 99	5, 034
0, 76	4, 752	0, 84	4, 850	0, 92	4, 948	1, 00	5, 047
0, 77	4, 764	0, 85	4, 863	0, 93	4, 960	-	-

Умножая объём поглощенного за 1 мин кислорода на калорический эквивалент О₂, находим расход энергии испытуемого за 1 мин:

0, 24 л х 4, 88 =1, 17 ккал

за 1 час расход энергии будет в 60 раз больше:

1, 17х 60=70, 2 ккал

за сутки:

70, 2 х 24 = 1684 ккал.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: