Характеристика дыхательного коэффициента.

Отношение объема выделенной двуокиси углерода к объему поглощенного кислорода называется дыхательным коэффициентом.

ДК = СО₂(л)/О₂(л)

Дыхательный коэффициент характеризует тип питательных веществ, преимущественно окисляемых в организме на момент его определения. Его рассчитывают, исходя из формул химических окислительных реакций.

Для углеводов:

С₆Н₁₂О₂+ 6О₂о - 6СО₂+ 6Н₂О;

ДК = (6 объемов СО₂)/(6 объемов О₂) = 1

Для жиров:

2С₁₅Н48,О₆+ 145О₂о - 102СО₂+ 98Н₂О;

ДК = (102 объема СО₂)/(145 объемов О₂) = 0,703

Для белковрасчет представляет определенную трудность, так как белки в организме окисляются не полностью. Некоторое количество азота в составе мочевины (NH₂)₂CO₂выводится из организма с мочой, потом и фекалиями. Поэтому для расчета ДК при окислении белка следует знать количество белка, поступившего с пищей, и количество экскретированных азотсодержащих «шлаков». Установлено, что для окисления углерода и водорода при катаболизме белка и образования 77,5 объема двуокиси углерода необходимо 96,7 объема кислорода. Следовательно, для белков:

ДК = (77,5 объема СО₂)/(96,7 объема О₂) = 0,80

При смешанной пищедыхательный коэффициент составляет 0,8—0,9.

Дыхательный коэффициент при мышечной работе.Главным источником энергии при интенсивной мышечной работе являются углеводы. Поэтомуво время работы ДК приближается к единице.

Сразу по окончании работыДК может резко повыситься. Это явление отражает компенсаторные процессы, направленные на удаление из организма избытка двуокиси углерода, источником которого являются так называемые нелетучие кислоты.

Через некоторое время по завершении работы ДК может резко снизиться по сравнению с нормой. Это связано с уменьшением выделения двуокиси углерода легкими вследствие компенсаторной задержки его буферными системами крови, предотвращающими сдвиг рН в основную сторону.

Примерно через часпосле завершения работы ДК становится нормальным.

Калорический эквивалент кислорода.Определенному дыхательному коэффициенту соответствует определенный калорический эквивалент кислорода, т.е. количество тепла, которое освобождается при полном окислении 1г питательного вещества (до конечных продуктов) в присутствии 1л кислорода.

Калорический эквивалент кислорода при окислении белков равен 4,8 ккал (20,1 кДж), жиров - 4,7 ккал (19,619 кДж), углеводов - 5,05 ккал (21,2 кДж).

Первоначально газообмен у человека и животных определяли методом Крога в специальных камерах закрытого типа (респираторная камера М.Н. Шатерникова).

В настоящее время полный газовый анализ проводят открытым респираторным методом Дугласа-Xолдейна. Метод основан на сборе выдыхаемого воздуха в специальный приемник (воздухонепроницаемый мешок) с последующим определением общего его количества и содержания в нем кислорода и двуокиси углерода при помощи газоанализаторов.

Определение дыхательного коэффициента

Дыхательный коэффициент означает отношение выделенного углекислого газа к поглощенному кислороду. С помощью газоанализа определяют количество выделенного углекислого газа и количество поглощенного организмом кислорода. Например выделено 3,5 мл СО2 , поглощено 4,0 мл О2 ; дыхательный коэффициент будет равен 3,5 : 4,0 = 0,87. Дыхательный коэффициент изменяется в зависимости от рода окисляющихся веществ, поэтому он характеризует качественную сторону обмена. ДК показывает, какой именно калорический эквивалент кислорода надо взять для расчета расхода энергии, так как каждому ДК соответствует свой калорический эквивалент О2.

Методы определения основного обмена

Основным обменом называется расход энергии, необходимой для поддержания жизнедеятельности организма и постоянной температуры в условиях физиологического покоя. Его определяют в условиях полного мышечного покоя, натощак и при температуре комфорта (18-20 градусов С). Основной обмен зависит от пола, возраств, массы и длины тела. Величина основного обмена равна приблизительно 1 ккал на 1 кг массы тела в час или 1500-1700 ккал/сутки. Должный основной обмен определяют по формулам и таблицам.

Основной обмен— минимальное количество энергии, необходимое для обеспечения нормальной жизнедеятельности в условиях относительного физического и психического покоя. Эта энергия расходуется на процессы клеточного метаболизма, кровообращение, дыхание, выделение, поддержание температуры тела, функционирование жизненно важных нервных центров мозга, постоянную секрецию эндокринных желез.

Печень потребляет 27 % энергии основного обмена, мозг — 19 %, мышцы — 18 %, почки — 10 %, сердце — 7 %, все остальные органы и ткани — 19 %.

Методы определения основного обмена.

Расчет основного обмена по таблицам.Специальные таблицы дают возможность по росту, возрасту и массе тела определить средний уровень основного обмена человека. При сопоставлении этих величин с результатами, полученными при исследовании рабочего обмена с помощью приборов, можно вычислить разницу, эквивалентную затратам энергии для выполнения работы.

Вычисление основного обмена по гемодинамическим показателям (формула Рида).Расчет основан на взаимосвязи между артериальным давлением, частотой пульса и теплопродукцией организма. Формула дает возможность вычислить процент отклонения величины основного обмена от нормы. Допустимым считается отклонение ±10%.

ПО = 0,75 • (ЧСС + ПД • 0,74) - 72,

где ПО — процент отклонений; ЧСС — частота сердечных сокращений

(пульс); ПД — пульсовое давление.

Для определения соответствия основного обмена нормативным данным по гемодинамическим показателям существуют специальные номограммы.

Расход энергии в состоянии покоя различными тканями организма неодинаков. Более активно расходуют энергию внутренние органы, менее активно — мышечная ткань. Интенсивность основного обмена в жировой ткани в 3 раза ниже, чем в остальной клеточной массе организма. Люди с низкой массой тела производят больше тепла на 1 кг массы тела, чем с высокой. Если рассчитать энегoвыделение на 1 м²поверхности тела, то эта разница почти исчезает. Согласно еще одномуправилу Рубнера, основной обмен приблизительно пропорционален поверхности тела для разных видов животных и человека.

Отмечены сезонные колебания величины основного обмена — повышение его весной и снижение зимой. На величину основного обмена влияют предшествующая мышечная работа, состояние желез внутренней секреции.