Потребление кислорода и высвобождение тепла

при окислении различных веществ в организме

При окислении глюкозы число молекул образовавшегося CО₂ равно числу молекул затраченного (поглощенного) О₂. Равное количество молекул газа при одной и той же температуре и одном том же давлении занимает один и тот же объем (закон Авогадро-Жерара). Следовательно, дыхательный коэффициент (отношение СО₂/О₂) при окислении глюкозы и других углеводов равен единице.

При окислении жиров и белков дыхательный коэффициент будет ниже единицы. При окислении жиров дыхательный коэффициент равен 0,7.

Дыхательный коэффициент для белков равен 0,8. При смешанной пище у человека дыхательный коэффициент обычно равен 0,85-089. Определенному дыхательному коэффициенту соответствует определенный калорический эквивалент кислорода и на основании этих данных можно определить расход энергии.

Основной обмен

Уровень окислительных процессов и энергозатраты зависят от индивидуальных особенностей организма (пол, возраст, масса тела и рост, условия и характер питания, мышечная работа, состояние эндокринных желез, нервной системы и внутренних органов — печени, почек, пищеварительного тракта и др.), a также от условий внешней среды (температура, барометрическое давление, влажность воздуха и его состав и т.д.).

Для определения уровня энергетических затрат проводят исследование в определенных стандартных условиях. При этом стремятся исключить влияние факторов, которые существенно сказываются на интенсивности энергетических затрат, а именно мышечную работу, прием пищи, влияние температуры окружающей среды. Энерготраты организма в таких стандартных условиях получили название основного обмена.

Основной обмен связан с поддержанием минимально необходимого для жизни клеток уровня окислительных процессов и с деятельностью постоянно работающих органов и систем — дыхательной мускулатуры, сердца, почек, печени. Некоторая часть энерготрат в условиях основного обмена связана с поддержанием мышечного тонуса в состоянии покоя. Освобождение в ходе этих процессов тепловой энергии обеспечивает ту теплопродукцию, которая необходима для поддержания температуры тела на постоянном уровне, как правило, превышающем температуру внешней среды.

Для определения основного обмена обследуемый должен находиться:

1) в состоянии мышечного и эмоционального покоя;

2) натощак, не раньше 12-16 ч после приема пищи;

3) при внешней температуре «комфорта» (18-20°С). Основной обмен определяют в состоянии бодрствования. Во время сна уровень окислительных процессов и, энергетических затрат организма на 8-10% ниже, чем в состоянии покоя при бодрствовании.

Величину основного обмена обычно выражают количеством тепла в килоджоулях (килокалориях) на 1 кг массы тела или на 1 м² поверхности тела за 1 ч или за одни сутки. Для мужчины среднего возраста (примерно 35 лет), среднего роста (примерно 165 см) и со средней массой тела (примерно 70 кг) основной обмен равен 4,19 кДж (1 ккал) на 1 кг массы за 1 час, или 7117 кДж (1700 ккал) в сутки. У женщин той же массы он примерно на 10% ниже. Интенсивность основного обмена у детей в расчете на 1 кг массы значительно выше, чем у взрослых. Величина основного обмена человека в возрасте 20-40 лет сохраняется на довольно постоянном уровне. В пожилом возрасте основной обмен снижается.

Примерную суточную величину основного обмена в килокалориях (Н) можно определить по таблицам: по массе тела (с учетом, что на 1 кг массы тела расходуется 1 ккал за 1 час), т.е. массу тела надо умножить на 24 (суточная величина основного обмена); по поверхности (умножив поверхность тела на коэффициент и на 24 часа ― поверхность находят по номограмме, а коэффициент по таблицам); по массе, возрасту и росту (определяется по соответствующим таблицам) Формулы и таблицы основного обмена представляют средние данные, выведенные из большого числа исследований здоровых людей разного пола, возраста, массы тела и роста.

Определение основного обмена, согласно этим таблицам, у здоровых людей нормального телосложения дают приблизительно верные (ошибка 5-8%) величины затраты энергии. Несоразмерно высокие данные для определенной массы тела, роста, возраста и поверхности тела величины основного обмена наблюдаются при избыточной функции щитовидной железы. Понижение основного обмена встречается при недостаточности щитовидной железы (микседема), гипофиза, половых желез.