Обмен веществ и энергии. питание
ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ
(два занятия)
Занятие 1-е
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ. ПИТАНИЕ
1. Сформулируйте понятие "животный организм".
Животный организм – это открытая, макромолекулярная, самовоспроизводящаяся и саморегулирующаяся с помощью обмена веществ и энергии система, способная чувствовать, активно целенаправленно перемещаться и адаптироваться в окружающей среде.
2. Что означает понятие "организм – открытая система"?
Система, устойчивость которой поддерживается при помощи обмена веществ и энергии с окружающей средой.
3. Что называют обменом веществ?
Совокупность процессов поступления веществ в организм, использования их организмом в процессах анаболизма и катаболизма и выделения продуктов распада в окружающую среду.
4. Дайте определение понятию "питание".
Совокупность процессов поступления пищевых веществ в желудочно-кишечный тракт, их переваривания и всасывания продуктов гидролиза в кровь.
5. Что называют ассимиляцией и анаболизмом?
Ассимиляция – совокупность процессов, обеспечивающих поступление веществ в организм и использование их для синтеза клеточных структур и секретов клеток. Анаболизм – заключительная часть ассимиляции, совокупность внутриклеточных процессов, обеспечивающих синтез структур и секретов клеток организма.
6. Перечислите исходные и конечные продукты анаболизма.
Исходные продукты – мономеры: аминокислоты, моносахариды, жирные кислоты, моноглицериды, нуклеотиды, а также – вода, минеральные соли и витамины; конечные – полимеры: специфические белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты организма.
7. Какое биологическое значение имеет анаболизм?
Восстановление (обновление) распавшихся в процессе катаболизма клеточных структур, восстановление энергетического потенциала, рост развивающихся организмов.
8. Что называют диссимиляцией (катаболизмом)?
Совокупность процессов распада клеточных структур и соединений с освобождением энергии, необходимой для деятельности всех органов и систем организма и синтеза структур и секретов клеток.
9. Перечислите исходные и конечные продукты диссимиляции (катаболизма).
Исходные продукты – белки, жиры и углеводы клеток организма; конечные – углекислый газ, вода и аммиак, который затем преобразуется в мочевину и другие азотосодержащие вещества.
10. В какие периоды жизни и при каких функциональных состояниях организма не соблюдается равновесие между ассимиляцией и диссимиляцией?
В период роста, при беременности, при интенсивной физической нагрузке, в старости, при истощающих заболеваниях, при голодании, в период выздоровления или выхода из состояния голодания.
11. Какое значение для организма имеет пища? Что называют питательными веществами? Перечислите их.
Пища – источник пластического и энергетического материала. Питательные вещества – органические и неорганические вещества пищевых продуктов, необходимые для синтеза клеточных структур и покрытия энерготрат (продукты гидролиза белков, жиров и углеводов, а также – вода, минеральные соли и витамины).
12. Перечислите конечные продукты гидролиза белков, жиров и углеводов в пищеварительном тракте и при распаде их в процессе катаболизма в клетках организма.
При гидролизе – аминокислоты, моносахариды, жирные кислоты, глицерол, нуклеотиды; в процессе катаболизма – вода, аммиак и углекислый газ.
13. Назовите принципиальные отличия процесса гидролиза органических соединений в пищеварительном тракте от их диссимиляции в клетке.
При гидролизе образуются мономеры, практически не теряющие своей энергетической ценности (освобождается лишь около 1% заключенной в пище энергии), а при диссимиляции вещества расщепляются до конечных продуктов с выделением большого количества энергии.
14. Что называют усвояемостью питательных веществ, чему она равна в процентах?
Долю питательных веществ, поступивших из пищеварительного тракта во внутреннюю среду организма. Около 90%.
15. Как определяют приход питательных веществ в организм (принцип)?
С помощью физико-химических методик или по таблицам определяют содержание белков, жиров и углеводов в пищевых продуктах и вычитают из этого количества 10%, т. е. количество веществ, не усвоенных в желудочно-кишечном тракте (потери с калом).
16. Какие данные необходимы для расчета расхода белков, жиров и углеводов организмом?
Для расхода белков – содержание азота в суточной моче, для расхода жиров и углеводов дополнительно необходимо знать количество потребленного О2 и выделившегося СО2 за сутки.
17. В чем состоит пластическая роль белка?
Белки являются структурным элементом различных компонентов клетки, основой многих биологически активных веществ, необходимы для регенерации тканей, роста и обновления клеток организма.
18. Пластическая или энергетическая функция белка в организме является главной? Почему?
Пластическая, т. к. из всех питательных веществ только белки являются источником незаменимых аминокислот , без которых не могут синтезироваться белки организма.
19. Опишите методику определения прихода белка в организм.
В навеске пищевого продукта биохимическим методом определяют содержание азота в граммах, умножают результат на 6, 25; затем пересчитывают на общий вес продукта и вычитают 10%, т. е. количество белка, неусвоенного в пищеварительном тракте.
20. Как определяют суточный расход белка в организме? В составе каких веществ выделяется из организма аммиак, образующийся в процессе диссимиляции белка?
Определяют в суточной моче содержание азота в граммах и умножают результат на 6, 25. В виде мочевины, мочевой кислоты, креатинина.
21. Что называют азотистым равновесием? Как оно изменится при увеличении содержания белка в пище?
Состояние азотистого обмена, при котором количество поступившего в организм азота равно количеству азота, выводимого с мочой. Равновесие вскоре установится на новом, более высоком уровне.
22. Что понимают под положительным азотистым балансом? В каких случаях он наблюдается?
Состояние азотистого обмена, при котором количество поступившего в организм азота больше выводимого с мочой. В период роста организма, после голодания, при беременности, при физической тренировке, сопровождающейся ростом мышечной массы, при выздоровлении после истощающей болезни.
23. Что понимают под отрицательным азотистым балансом? В каких случаях он наблюдается?
Состояние азотистого баланса, при котором количество поступившего в организм азота меньше выводимого с мочой. При голодании, при недостатке количества или биологической ценности белка пищи, при истощающих заболеваниях, в старости.
24. Что называют коэффициентом изнашивания, чему он равен?
Количество белка, распадающегося в организме за сутки при безбелковой диете, достаточной по калорийности за счет жиров и углеводов (белковое голодание). Около 20г в сутки.
25. Что называют белковым минимумом, чему он равен в условиях покоя?
Минимальное количество белка пищи, при котором возможно поддержание азотистого равновесия. Около 40 г белка в сутки.
26. Что такое белковый оптимум, чему он равен?
Количество белка пищи, которое полностью обеспечивает потребности организма, хорошее самочувствие, высокую работоспособность, достаточную сопротивляемость неблагоприятным воздействиям на организм. Около 90 г в сутки, но не менее 1 г/кг массы в сутки.
27. Какие изменения в состоянии организма развиваются при недостаточном поступлении белков? Какой процент от общего количества белков в пищевом рационе должны составлять животные белки?
Снижение умственной и физической работоспособности, недостаточность защитных функций организма, могут развиваться отеки и атрофия мышц. 55 – 60%.
28. Какие белки и почему называют неполноценными? Животные или растительные белки считаются полноценными для организма, почему?
Белки, не содержащие хотя бы одной незаменимой аминокислоты, т. к. это ведет к нарушению синтеза белков. Животные белки, т. к. они по аминокислотному составу ближе к белкам человека и содержат полный набор незаменимых аминокислот.
29. Какова роль печени в обмене белков?
В печени происходит синтез заменимых аминокислот, синтез белков плазмы крови и др. белков, образование мочевины, мочевой кислоты, креатина и других азотосодержащих соединений.
30. Перечислите гормоны, регулирующие обмен белков.
Тироксин, трийодтиронин, соматотропин (гормон роста), инсулин, глюкокортикоиды, половые гормоны.
31. На какие процессы, необходимые для синтеза белка в организме, влияет гормон роста?
На увеличение проницаемости мембраны клеток для аминокислот, увеличение синтеза РНК, снижение синтеза внутриклеточных протеолитических ферментов – катепсинов.
32. Какое влияние на белковый обмен оказывают гормоны щитовидной железы, инсулин и глюкокортикоиды?
Гормон щитовидной железы тироксин (Т3) усиливает синтез белков, высокие концентрации Т3, наоборот, подавляют синтез белка; инсулин стимулирует их синтез. Глюкокортикоиды усиливают распад белков, особенно в мышечной и лимфоидной тканях, но стимулируют синтез белков в печени.
33. Какова роль жиров в организме?
Энергетическая, пластическая, защитная.
34. В чем заключается пластическая роль жиров?
Из жиров образуются элементы клеточных структур, ряд биологически активных веществ, например, гормоны, простагландины, витамины А и Д.
35. В чем заключается защитная функция жиров?
Предохраняют кожу от высыхания и от действия воды, защищают организм от механических воздействий, от переохлаждения.
36. Какова роль жировых депо в организме? Какое количество воды образуется при окислении 100 г жира? Из каких органических веществ синтезируются жиры в организме?
Составляют резерв энергии и воды в организме. При окислении 100 г жира образуется 110 г воды. Жиры синтезируются из жирных кислот и глицерина, из аминокислот и моносахаридов.
37. От чего зависит биологическая ценность жиров, поступающих в организм?
От наличия в жирах заменимых и, особенно, незаменимых жирных кислот, от соотношения жиров животного и растительного происхождения, содержания витаминов А, Д, Е.
38. Какие жирные кислоты и почему являются незаменимыми?
Линолевая и линоленовая кислоты, т. к. они не синтезируются в организме человека из других органических соединений.
39. Каково должно быть соотношение в пищевом рационе жиров животного и растительного происхождения? Какая часть энерготрат организма (в процентах) должна покрываться за счет жиров ?
Оптимальный вариант – 70% животных жиров, 30% – растительных. Около 30%.
40. Какие гормоны мобилизуют жиры из жировых депо?
Адреналин, норадреналин, тироксин, гормон роста, глюкагон, глюкокортикоиды.
41. Как изменяется состояние организма при избыточном поступлении жиров? Почему ожирение является фактором риска для человека?
Развивается ожирение, атеросклероз (преждевременно). Ожирение является фактором риска развития сердечно-сосудистых заболеваний и их осложнений (инфаркт миокарда, инсульт и др.), ведет к снижению продолжительности жизни.
42. Перечислите характерные изменения в состоянии организма при недостаточном поступлении незаменимых жирных кислот.
Поражения кожи и волос, нарушение синтеза простагландинов, гиперхолестеринемия, что способствует развитию атеросклероза.
43. Как изменяется состав плазмы крови при избыточном содержании в пище заменимых жирных кислот? Какое влияние оказывает при этом поступление в организм незаменимых жирных кислот?
В первом случае возникает гиперхолестеринемия, во втором – содержание холестерина уменьшается.
44. Какую функцию выполняют углеводы в организме? Какова роль целлюлозы (клетчатки)?
Преимущественно энергетическую, а также пластическую. Клетчатка улучшает двигательную и секреторную функции желудочно-кишечного тракта, способствует выведению из организма холестерина пищи.
45. В чем заключается пластическая роль углеводов?
Углеводы входят в состав нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), ряда коферментов (НАД, НАДФ, флавопротеинов), некоторых гормонов, ферментов, витаминов; являются структурным элементом клеточных мембран, разных структур соединительной ткани; из углеводов синтезируются незаменимые амино- и жирные кислоты.
46. Как изменяется состояние организма при недостатке и резком снижении глюкозы в крови?
Возникает чувство голода, снижается умственная и физическая работоспособность. При выраженном уменьшении глюкозы в крови – потеря сознания и судороги (гипогликемическая кома).
47. Какие изменения наступают в организме при избыточном поступлении углеводов?
Развивается ожирение, что способствует развитию атеросклероза (фактор риска развития сердечно-сосудистых заболеваний и их осложнений);избыточное потребление глюкозы может способствовать развитию аллергических состояний.
48. Укажите количество глюкозы, содержащейся в плазме крови. В каком виде и где депонируются углеводы? Как влияет инсулин на депонирование углеводов?
4,4 – 6,7 ммоль/л, т. е. 80 – 120 мг%. Депонируются в печени и мышцах в виде гликогена. Увеличивает.
49. С помощью какого механизма инсулин способствует утилизации глюкозы в клетках? Какие процессы, уменьшающие содержание глюкозы в крови, стимулирует инсулин?
С помощью повышения проницаемости мембраны клеток для глюкозы. Синтез гликогена в печени и мышцах, синтез жиров из углеводов.
50. Перечислите гормоны, увеличивающие содержание сахара в крови.
Адреналин, норадреналин, глюкагон, глюкокортикоиды, тироксин, гормон роста.
51. Какое влияние на процессы анаболизма и катаболизма оказывают симпатическая и парасимпатическая нервные системы?
Симпатическая стимулирует процессы катаболизма, парасимпатическая – анаболизма.
52. Каким главным требованиям должен отвечать пищевой рацион?
Обеспечивать пластические и энергетические потребности организма с учетом возраста, пола, антропометрических данных (рост, масса), трудовой деятельности, климатических условий.
53. В каком количестве и в каком соотношении должны содержаться белки, жиры и углеводы в пищевом рационе взрослого человека (усредненный вариант)?
Белки – 90 г, жиры – около 110 г, углеводы – 410 г в сутки. В соотношении 1:1, 2:4, 6.
54. Перечислите функции (значение) воды в организме.
Определяет структуру многих макромолекул, участвует в обеспечении химических реакций и выделении продуктов обмена, в процессах терморегуляции, определяет реологические свойства крови.
55. Назовите три основных состояния внутриклеточной и внеклеточной воды, дайте соответствующие пояснения.
Конституционная вода, являющаяся структурным элементом молекул клеток и тканей организма; связанная вода, образующая гидратные оболочки макромолекул (коллоиды); свободная, т. е. ничем не связанная (растворитель).
56. Какие дополнительные компоненты могут влиять на биологическую ценность воды?
Содержание микроэлементов, минеральных солей, тяжелого водорода и кристаллической воды.
57. Каковы основные последствия избыточного поступления воды в организм?
Увеличение объема циркулирующей крови, что увеличивает нагрузку на сердце, усиление потоотделения и мочеотделения, потеря солей, витаминов, ослабление организма.
58. Какие основные микроэлементы необходимы человеку?
Медь, цинк, фтор, йод, кобальт, бор, железо.
59. Какую роль в обмене веществ играют витамины?
Являются компонентом ферментов, участвуют в различных химических реакциях, лежащих в основе обмена веществ.
60. Как наиболее целесообразно распределить в процентах пищевой рацион при четырехразовом питании?
Завтрак – 25%, второй завтрак – 15%, обед – 45%, ужин – 15% .
1. Назовите особенности обмена веществ и энергии у детей.
Преобладание процессов ассимиляции над диссимиляцией, высокий уровень основного обмена, в связи с чем имеется повышенная потребность во всех питательных веществах.
2. Перечислите особенности белкового обмена у растущего организма. Чему равен белковый оптимум для грудных детей?
Повышенная потребность в белках, ретенция белка. Оптимум 3 – 4 г на 1 кг массы в сутки.
3. Какие факторы влияют на ретенцию азота в организме ребенка?
Возраст ребенка, количество и качество белка пищи, калорийность пищи.
4. Перечислите особенности углеводного обмена у детей.
Повышенная потребность в углеводах и высокая усвояемость их, ограничен синтез углеводов из жиров и белков, снижено отложение в депо вследствие интенсивного их расщепления в организме и расхода в качестве пластического материала.
5. Укажите суточную потребность в углеводах у грудного ребенка и взрослого человека (в г/кг массы тела).
У грудного ребенка – 12 – 13 г/кг, у взрослого человека – 5 – 7 г/кг в сутки.
6. Какое количество глюкозы содержится в крови натощак у новорожденных и грудных детей?
У новорожденных – как у взрослых 80 – 120 мг% (4,4 – 6,7 ммоль/л), у грудных детей – 40 – 50 мг%.
7. Какое количество глюкозы содержится в крови натощак у детей старше одного года и у взрослых?
У детей старше года, как и у взрослых – 80 – 120 мг% (4, 4 – 6, 7 ммоль/л).
8. Перечислите особенности обмена жиров у детей.
Повышенная потребность в жирах, ограничение отложения жира в депо, большее содержание бурого жира, являющегося источником тепла.
9. Укажите суточную потребность в жирах у грудного ребенка и у взрослого человека (в г/кг массы тела).
У грудного ребенка – 5 – 6 г/кг, у взрослого –1, 5 г/кг массы тела в сутки.
10. В чем выражается опасность избыточного поступления жиров в организм беременной женщины или в организм ребенка первых лет жизни?
Возможно нарушение жирового обмена у ребенка (избыточное образование жировых клеток).
11. В каком соотношении должны содержаться белки, жиры и углеводы в пищевом рационе детей в возрасте трех и шести месяцев?
До 3 месяцев – 1 : 3 : 6; в 6 месяцев – 1 : 2 : 4.
12. В каком соотношении должны содержаться белки, жиры и углеводы в пищевом рационе детей 1 года, старше одного года и у взрослых?
В возрасте 1 год и старше – 1 : 1, 2 : 4, 6, т. е. как и у взрослых.
13. Перечислите особенности водного обмена у детей.
Повышенная потребность в воде, повышенное содержание воды в тканях, преобладание внеклеточной воды над внутриклеточной.
14. Перечислите особенности обмена минеральных солей у детей.
Наблюдается ретенция солей в организме, особенно повышена потребность в кальции, фосфоре и железе. Не депонируются натрий и хлор в отличие от взрослых.
15. Чему равна и из чего преимущественно слагается суточная прибавка массы у грудного ребенка?
20 – 30 г/сутки, главным образом, за счет нежирового компонента, преимущественно из белков.
Занятие 2-е
ОБМЕН ЭНЕРГИИ В ОРГАНИЗМЕ. ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ
1. Какой процесс обеспечивает освобождение энергии в организме? В чем его сущность?
Диссимиляция (катаболизм), т. е. распад клеточных структур и соединений организма с выделением энергии и продуктов распада.
2. Какие питательные вещества служат источником энергии в организме?
Углеводы, жиры и белки.
3. Назовите основные методы определения количества энергии в навеске продукта.
Физическая калориметрия; физико-химические методики определения количества питательных веществ в навеске с последующим расчетом содержащейся в ней энергии; по таблицам.
4. Опишите сущность способа физической калориметрии.
В калориметре сжигают навеску продукта, а затем по степени нагревания воды и материала калориметра рассчитывают выделившуюся энергию.
5. Напишите формулу расчета количества тепла, выделившегося при сгорании продукта в калориметре. Расшифруйте ее обозначения.
Q = MвСв (t2 - t1) + MкСк (t2 - t1) - Qо,
где Q - количество тепла, М – масса (в – воды, к – калориметра), (t2 - t1) – разность температур воды и калориметра после и до сжигания навески, С – удельная теплоемкость, Qо -количество тепла, образуемое окислителем.
6. Что называют физическим и физиологическим калорическими коэффициентами питательного вещества?
Количество тепла, освобождаемое при сгорании 1 г вещества в калориметре и в организме соответственно.
7. Сколько тепла освобождается при сгорании в калориметре 1 г белков, жиров и углеводов?
1г белков – 5, 85 ккал (24, 6 кДж), 1г жиров – 9, 3 ккал (38, 9 кДж), 1г углеводов – 4, 1 ккал (17, 2 кДж).
8. Сформулируйте закон термодинамики Гесса, на основании которого рассчитывают приход энергии в организм по количеству усвоенных белков, жиров и углеводов.
Термодинамический эффект зависит только от теплосодержания начальных и конечных продуктов реакции и не зависит от промежуточных превращений этих веществ.
9. Сколько тепла освобождается при окислении в организме 1 г белков, 1 г жиров и 1 г углеводов?
1 г белков – 4, 1 ккал (17, 2 кДж), 1 г жиров – 9, 3 ккал (38, 9 кДж), 1 г углеводов – 4, 1 ккал (17, 2 кДж).
10. Объясните причину различия физического и физиологического калорических коэффициентов для белков. В каком случае он больше?
В калориметре (физический коэффициент) белок распадается до конечных продуктов – СО2, Н2О и NН3 c освобождением всей заключенной в них энергии. В организме (физиологический коэффициент) белки распадаются до СО2, Н2О, мочевины и др. веществ белкового обмена, которые содержат энергию и выводятся с мочой.
11. Как рассчитать приход энергии в организм с пищей?
Определяют содержание белков, жиров и углеводов в продуктах питания, умножают их количество на соответствующие физиологические калорические коэффициенты, суммируют и из суммы вычитают 10%, что не усваивается в пищеварительном тракте (потери с калом).
12. Рассчитайте (в ккал и кДж) приход энергии при поступлении в организм с пищей по 10 г белков, жиров и углеводов.
Q = 4,110 + 9,310 + 4,110 = 175 ккал. (175 ккал – 17,5 ккал) х 4,2 кДж, где 17,5 ккал – энергия неусвоенных питательных веществ (потери с калом – около 10%). Итого: 157,5 ккал (661,5 кДж).
13. Назовите (по авторам) основные методы прямой и непрямой калориметрии.
Калориметрия: прямая (метод Этуотера – Бенедикта); непрямая, или косвенная (методы Крога, Шатерникова, Дугласа – Холдена).
14. На чем основан принцип прямой калориметрии?
На непосредственном измерении количества тепла, выделенного организмом.
15. Опишите кратко устройство и принцип работы камеры Этуотера – Бенедикта.
Камера, в которую помещают испытуемого, термически изолирована от окружающей среды, ее стенки не поглощают тепло, внутри них находятся радиаторы, через которые течет вода. По степени нагрева определенной массы воды рассчитывают количество тепла, израсходованного организмом.
16. На чем основан принцип непрямой (косвенной) калориметрии?
На расчете количества выделившейся энергии по данным газообмена (поглощенный О2 и выделившийся СО2 за сутки).
17. Почему количество выделяемой организмом энергии можно рассчитать по показателям газообмена?
Потому, что количество потребленного организмом О2 и выделенного СО2 точно соответствует количеству окисленных белков, жиров и углеводов, а значит, и израсходованной организмом энергии.
18. Какие коэффициенты используются для расчета расхода энергии методом непрямой калориметрии?
Дыхательный коэффициент и калорический эквивалент кислорода.
19. Что называют дыхательным коэффициентом?
Отношение объема выделенного организмом углекислого газа к объему потребленного за это же время кислорода.
20. Рассчитайте дыхательный коэффициент (ДК), если известно, что во вдыхаемом воздухе содержится 17% кислорода и 4% углекислого газа.
Так как в атмосферном воздухе содержится 21% О2 , процент поглощенного кислорода составляет 21% – 17%, т. е. 4 %. СО2 в выдыхаемом воздухе также составляет 4%. Отсюда
21. От чего зависит величина дыхательного коэффициента?
От соотношения белков, жиров и углеводов, окисляющихся в организме.
22. Чему равен дыхательный коэффициент при окислении в организме до конечных продуктов белков, жиров и углеводов?
При окислении белков – 0,8, жиров – 0,7, углеводов – 1, 0.
23. Почему дыхательный коэффициент для жиров и белков ниже, чем для углеводов?
На окисление белков и жиров расходуется больше О2, так как они содержат меньше внутримолекулярного кислорода, чем углеводы.
24. К какой величине приближается дыхательный коэффициент у человека в начале интенсивной физической работы? Почему?
К единице, потому что источником энергии в этом случае являются преимущественно углеводы.
25. Почему в первые минуты после интенсивной и длительной физической работы дыхательный коэффициент у человека больше единицы?
Потому что СО2 выделяется больше, чем потребляется О2, так как молочная кислота, накопившаяся в мышцах, поступает в кровь и вытесняет СО2 из бикарбонатов.
26. Что называют калорическим эквивалентом кислорода?
Количество тепла, освобождаемое организмом при потреблении 1л О2.
27. От чего зависит величина калорического эквивалента кислорода?
От соотношения белков, жиров и углеводов, окисляющихся в организме.
28. Чему равен калорический эквивалент кислорода при окислении в организме (в процессе диссимиляции) белков, жиров и углеводов?
Для белков – 4, 48 ккал (18, 8 кДж), для жиров – 4, 69 ккал (19, 6 кДж), для углеводов – 5, 05 ккал (21, 1 кДж).
29. Опишите кратко ход определения расхода энергии по способу Дугласа – Холдена (полный газовый анализ).
В течение нескольких минут испытуемый вдыхает атмосферный воздух, а выдыхаемый воздух собирают в специальный мешок, измеряют его количество и проводят анализ газов с целью определения объема потребленного кислорода и выделившегося СО2. Рассчитывают дыхательный коэффициент, с помощью которого по таблице находят соответствующий калорический эквивалент О2, который затем умножают на объем О2, потребленного за данный промежуток времени.
30. Опишите кратко метод М. Н. Шатерникова для определения расхода энергии у животных в эксперименте.
Животное помещают в камеру, в которую поступает кислород по мере его расходования. Выделяющийся при дыхании СО2 поглощается щелочью. Расчет выделенной энергии осуществляется по количеству потребленного О2 и усредненному калорическому эквиваленту О2: 4,9 ккал (20,6 кДж).
31. Рассчитайте расход энергии за 1 минуту, если известно, что испытуемый потребил 300 мл О2. Дыхательный коэффициент равен 1,0.
ДК=1,0, ему соответствует калорический эквивалент кислорода, равный 5,05 ккал (21,12 кДж). Следовательно, расход энергии за минуту = 5,05 ккал х 0,3 = 1,5 ккал (6,3 кДж).
32. Опишите кратко ход определения расхода энергии по способу Крога у человека (неполный газовый анализ).
Испытуемый вдыхает кислород из мешка метаболиметра, выдыхаемый воздух возвращается в тот же мешок, предварительно пройдя через поглотитель СО2. По показаниям метаболиметра определяют расход О2 и умножают на калорический эквивалент кислорода 4,86 ккал (20,36 кДж).
33. Назовите основные различия в расчете расхода энергии по способам Дугласа – Холдена и Крога.
Метод Дугласа – Холдена предполагает расчет расхода энергии по данным полного газового анализа; метод Крога – только по объему потребленного кислорода с использованием калорического эквивалента кислорода, характерного для условий основного обмена.
34. Что называют основным обменом?
Минимальный расход энергии, обеспечивающий гомеостазис в стандартных условиях: при бодрствовании, максимальном мышечном и эмоциональном покое, натощак (12 – 16 часов без еды), при температуре комфорта (18 – 20С).
35. Почему основной обмен определяют в стандартных условиях:максимального мышечного и эмоционального покоя, натощак, при температуре комфорта?
Потому что физическая нагрузка, эмоциональное напряжение, прием пищи и изменение температуры окружающей среды увеличивают интенсивность метаболических процессов в организме (расход энергии).
36. На какие процессы расходуется энергия основного обмена в организме?
На обеспечение жизнедеятельности всех органов и тканей организма, клеточный синтез, на поддержание температуры тела.
37. Какие факторы определяют величину должного (среднестатистического) основного обмена здорового человека?
Пол, возраст, рост и масса тела (вес).
38. Какие факторы, кроме пола, веса, роста и возраста, определяют величину истинного (реального) основного обмена здорового человека?
Условия жизнедеятельности, к которым организм адаптирован: постоянное проживание в холодной климатической зоне увеличивает основной обмен; длительное вегетарианское питание – уменьшает.
39. Перечислите способы определения величины должного основного обмена у человека. Какой метод используют для определения величины истинного основного обмена у человека в практической медицине?
По таблицам, по формулам, по номограммам. Метод Крога (неполный газовый анализ).
40. Чему равна величина основного обмена у мужчин и женщин в сутки, а также в расчете на 1 кг массы в сутки?
У мужчин 1500 – 1700 ккал (6300 – 7140 кДж), или 21 – 24 ккал (88 – 101 кДж)/кг/сутки. У женщин примерно на 10% меньше этой величины.
41. Одинакова ли у теплокровных животных и человека величина основного обмена , рассчитанная на 1 м2 поверхности тела и на 1 кг массы тела?
При расчете на 1м2 поверхности тела у теплокровных животных разных видов и человека показатели примерно равны, при расчете на 1 кг массы – сильно отличаются.
42. Что называют рабочим обменом?
Совокупность основного обмена и дополнительного расхода энергии, обеспечивающих жизнедеятельность организма в различных условиях.
43. Перечислите факторы, повышающие расход энергии организмом. Что называют специфически-динамическим действием пищи?
Физическая и умственная нагрузка, эмоциональное напряжение, изменение температуры и других условий окружающей среды, специфически-динамическое действие пищи (увеличение расхода энергии после приема пищи).
44. На сколько процентов увеличивается расход энергии организмом после приема белковой и смешанной пищи, жиров и углеводов?
После приема белковой пищи – на 20 – 30%, смешанной пищи – на 10 – 12%.
45. Как влияет температура окружающей среды на расход энергии организмом?
Изменение температуры в интервале 15 – 30С существенно не сказывается на энергозатратах организма. При температуре ниже 15С, а также выше 30С расход энергии увеличивается.
46. Как изменяется обмен веществ при температуре окружающей среды ниже 15? Какое это имеет значение?
Увеличивается. Это предотвращает охлаждение организма.
47. Что называют коэффициентом полезного действия организма при мышечной работе?
Выраженное в процентах отношение энергии, эквивалентной полезной механической работе, ко всей энергии, затраченной на выполнение этой работы.
48. Приведите формулу для расчета коэффициента полезного действия (КПД) у человека при мышечной работе, укажите среднюю его величину, расшифруйте элементы формулы.
 где А - энергия, эквивалентная полезной работе, С - общий расход энергии, е - расход энергии за такой же промежуток времени в состоянии покоя. КПД равен 20%. |
49. Какие животные называются пойкилотермными и гомойотермными?
Пойкилотермные животные (холоднокровные) – с непостоянной температурой тела, зависящей от температуры окружающей среды; гомойотермные (теплокровные) – животные с постоянной температурой тела, не зависящей от температуры окружающей среды.
50. Какое значение для организма имеет постоянство температуры тела? В каких органах наиболее интенсивно идет процесс теплообразования?
Обеспечивает высокий уровень жизнедеятельности относительно независимо от температуры окружающей среды. В мышцах, легких, печени, почках.
51. Назовите виды терморегуляции. Сформулируйте суть каждого из них.
Химическая терморегуляция – регуляция температуры тела с помощью изменения интенсивности теплопродукции; физическая терморегуляция – с помощью изменения интенсивности теплоотдачи.
52. Какие процессы обеспечивают теплоотдачу?
Теплоизлучение (радиация), теплоиспарение, теплопроведение, конвекция.
53. Как изменяется просвет сосудов кожи при понижении и при повышении температуры окружающей среды? В чем биологическое значение этого явления?
При понижении температуры сосуды кожи суживаются. При повышении температуры окружающей среды сосуды кожи расширяются. В том, что изменение ширины просвета сосудов, регулируя теплоотдачу, способствует поддержанию постоянной температуры тела.
54. Как и почему изменится теплопродукция и теплоотдача при сильном возбуждении симпатоадреналовой системы?
Теплопродукция увеличится вследствие стимуляции окислительных процессов, а теплоотдача уменьшится в результате сужения кожных сосудов.
55.Перечислите области локализации терморецепторов.
Кожа, кожные и подкожные сосуды, внутренние органы, ЦНС.
56. В каких отделах и структурах ЦНС находятся терморецепторы?
В гипоталамусе, ретикулярной формации среднего мозга, в спинном мозге.
57. В каких отделах ЦНС расположены центры терморегуляции? Какая структура ЦНС является высшим центром терморегуляции?
В гипоталамусе и спинном мозге. Гипоталамус.
58. Какие изменения возникнут в организме при длительном отсутствии в пищевом рационе жиров и углеводов, но при оптимальном поступлении белка с пищей (80 – 100 г в сутки)? Почему?
Будет наблюдаться превышение расхода азота организмом над приходом, потеря веса, поскольку энергозатраты будут покрываться в основном за счет белков и запасов жира, которые не пополняются.
59. В каком количестве и в каком соотношении должны содержаться белки, жиры и углеводы в пищевом рационе взрослого человека (усредненный вариант)?
Белки – 90 г, жиры – 110 г, углеводы – 410 г. Соотношение 1 : 1, 2 : 4, 6.
60. Как изменяется состояние организма при избыточном поступлении жиров?
Развивается ожирение, атеросклероз (преждевременно). Ожирение является фактором риска развития сердечно-сосудистых заболеваний и их осложнений (инфаркт миокарда, инсульт и др.), снижения продолжительности жизни.
1. Каково соотношение величин основного обмена у детей первых 3 – 4 лет жизни, в период полового созревания, в возрасте 18 – 20 лет и взрослых (ккал/кг/сутки)?
До 3 – 4 лет у детей примерно в 2 раза больше, в период полового созревания – в 1, 5 раза больше, чем у взрослых. В 18 – 20 лет – соответствует норме взрослых.
2. Нарисуйте график изменения основного обмена у мальчиков с возрастом (у девочек основной обмен на 5% ниже).
3. Чем объясняется высокая интенсивность окислительных процессов у ребенка?
Более высоким уровнем метаболизма молодых тканей, относительно большой поверхностью тела и, естественно, большими затратами энергии для поддержания постоянства температуры тела, повышенной секрецией гормонов щитовидной железы и норадреналина.
4. Как изменяются энергетические затраты на рост в зависимости от возраста ребенка: до 3-х месяцев жизни, до начала полового созревания, в период полового созревания?
Увеличиваются в первые 3 месяца после рождения, затем постепенно уменьшаются, а в период полового созревания вновь нарастают.
5. Из чего складывается и как распределяется в процентах общий расход энергии у ребенка в возрасте 1 года по сравнению со взрослым человеком?
У ребенка: 70% приходится на основной обмен, 20% – на движения и поддержание мышечного тонуса, 10% на специфически-динамическое действие пищи. У взрослого: 50 – 40 – 10% соответственно.