Визначення енерговитрат у студентах-біологах для вивчення словників
Кожен організм має певні витрати енергії залежно від споживання їжі та продуктивності. Цей енергообіг можна виміряти і точно визначити. Для цього існують різні процедури.
Швидкість метаболізму
Споживання енергії живою істотою можна виміряти. Загальні витрати енергії за певний час називаються швидкістю метаболізму. Дається в джоулях (J) або кілоджоулях (кДж). Раніше використовували одиницю калорій (кал) або кілокалорій (ккал). Швидкість метаболізму може бути визначена шляхом безпосереднього вимірювання виділеного тепла або опосередковано шляхом визначення споживання кисню.
В Калориметрія Це вимірювання кількості тепла, яке виділяється при спалюванні поживних речовин в калориметрі. Розрізняють прямий і непрямий Калориметрія.
Пряма калориметрія
Усі форми енергії, включаючи хімічну енергію поживних речовин, можуть перетворюватися в тепло. Він викидається в навколишнє середовище. Цю кількість тепла можна виміряти калориметрами. Перший льодовий калориметр був розроблений Антуаном Лоуазьє (1743–1794) та П’єром Сімоном де Лапласом (1749–1827) у 1780 році. Він використовувався для вимірювання енергетичних витрат дрібних тварин.
Більш сучасні калориметри згоряння використовуються в хімії для визначення фізичної калорійності чистих поживних речовин.
Для цього 1 г речовини, що підлягає дослідженню, спалюється при електричному запалюванні в калориметричній бомбі. Виміряна кількість тепла в джоулях відповідає цьому фізична теплотворна здатність.
Отримують у фізіологічних умовах клітинного дихання фізіологічна теплотворна здатність. У випадку вуглеводів і жирів фізіологічна теплотворна здатність відповідає фізичній теплотворній здатності. Він нижчий для білків, оскільки білки не тільки розщеплюються на CO2 і H2O, але й перетворюються на сечовину. Однак, порівняно з повними продуктами окислення, сечовина все ще містить енергію.
| Порівняння фізичної та фізіологічної теплотворної здатності | |||
| вуглеводи | Жири | Білки | |
| фізична теплотворна здатність | 17 кДж ⋅ г -1 | 39 кДж ⋅ г -1 | 24 кДж ⋅ г -1 |
| фізіологічна теплотворна здатність | 17 кДж ⋅ г -1 | 39 кДж ⋅ г -1 | 17 кДж ⋅ г -1 |
Непряма калориметрія (респірометрія)
Оскільки існує прямий зв’язок між окисленням глюкози та інших поживних речовин та споживанням кисню, можна зробити висновок про кількість енергії, пов’язаної з споживанням кисню. Для цього потрібно знати, скільки енергії виділяється з витраченим 1 літром кисню та певними поживними речовинами.
Ця кількість енергії називається калорійний еквівалент призначений. Значення окислення глюкози становить 21 кДж на літр кисню. При чисто вуглеводному харчуванні кількість енергії отримується шляхом множення величини на кількість споживаного кисню.
Однак, оскільки їжа складається з суміші різних поживних речовин, коефіцієнт дихання використовується. Це випливає із співвідношення кількості викиданого CO2 до кількості поглиненого O2 і становить 1,0 для травоїдних, 0,75 для хижих та 0,9 для нормально харчуються людей.
Базальна швидкість метаболізму та швидкість метаболізму
Найнижча швидкість метаболізму вимірюється, коли тіло розслаблене і знаходиться в повному спокої, так що лише найважливіші життєві процеси, такі як дихання, серцебиття та діяльність мозку, вимагають енергії. Ця швидкість метаболізму відома як метаболізм у спокої або базальний метаболізм. Значення важливо для медичної діагностики. У дорослого чоловіка це близько 4,2 кДж на кг маси тіла та годину. Залежно від ваги, це призводить до щоденного споживання. Максимальні показники метаболізму є результатом високої фізичної працездатності, наприклад Б. у змагальних спортсменів. Це значення називається Оборот продуктивності призначений. Максимально досяжне значення для людини становить близько 30000 кДж на день. Це вичерпує здатність травної системи засвоювати.