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)

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.