नाइट्रोजन उत्सर्जनप्रोटीन चयापचय को निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। प्रोटीन में लगभग 16% नाइट्रोजन होता है। प्रोटीन चयापचय के दौरान, प्रोटीन में मौजूद नाइट्रोजन का लगभग 90% यूरिया, यूरिक एसिड, क्रिएटिनिन और अन्य कम महत्वपूर्ण नाइट्रोजन युक्त यौगिकों के रूप में मूत्र में उत्सर्जित होता है।

शेष 10% मल में उत्सर्जितइसलिए, शरीर में प्रोटीन के टूटने की दर की गणना मूत्र में नाइट्रोजन की मात्रा निर्धारित करके की जा सकती है: इस मात्रा में मल में उत्सर्जित नाइट्रोजन का 10% जोड़ें और 6.25 (यानी 100/16) से गुणा करें। इस तरह, आप प्रति दिन शरीर में टूटने वाले प्रोटीन की कुल मात्रा निर्धारित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, प्रतिदिन मूत्र में 8 ग्राम नाइट्रोजन के उत्सर्जन का मतलब है कि लगभग 55 ग्राम प्रोटीन टूट गया है। यदि दैनिक प्रोटीन का सेवन प्रोटीन टूटने की मात्रा से कम है, तो वे नकारात्मक नाइट्रोजन संतुलन की बात करते हैं, जिसका अर्थ है शरीर में प्रोटीन सामग्री में दैनिक कमी।

श्वसन गुणांक- जारी CO2 की मात्रा और उपभोग की गई O2 की मात्रा का अनुपात - का उपयोग कार्बोहाइड्रेट और वसा की खपत निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। यदि कार्बोहाइड्रेट को ऑक्सीजन का उपयोग करके चयापचय किया जाता है, तो प्रत्येक कार्बोहाइड्रेट अणु के ऑक्सीकरण से कार्बन डाइऑक्साइड का 1 अणु उत्पन्न होता है और ऑक्सीजन के 1 अणु की खपत होती है। इस मामले में, कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण के दौरान जारी कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा और उपभोग की गई ऑक्सीजन की मात्रा का अनुपात, जिसे श्वसन गुणांक कहा जाता है, 1.0 के बराबर होगा।

वसा ऑक्सीकरण के दौरानऔसतन, उत्पादित कार्बन डाइऑक्साइड के प्रत्येक 70 अणुओं के लिए, ऑक्सीजन के 100 अणुओं की खपत होती है। वसा ऑक्सीकरण के लिए श्वसन गुणांक 0.7 है। जब केवल प्रोटीन का ऑक्सीकरण होता है, तो श्वसन गुणांक लगभग 0.8 होता है। इन पदार्थों के ऑक्सीकरण पर खर्च होने वाली ऑक्सीजन हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ परस्पर क्रिया करती है, जो इन पदार्थों के अणुओं में अधिक मात्रा में मौजूद होते हैं, इसलिए, जब समान मात्रा में ऑक्सीजन का उपयोग किया जाता है, तो कम कार्बन डाइऑक्साइड बनता है।
इस कारण सेप्रोटीन और वसा के ऑक्सीकरण के दौरान श्वसन गुणांक कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण की तुलना में कम होता है।

आइए देखें कि आप कैसे उपयोग कर सकते हैं श्वसन अनुपातशरीर में कुछ पोषक तत्वों के उपयोग की डिग्री निर्धारित करने के लिए। एक ही समय के दौरान फेफड़ों द्वारा छोड़ी गई कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा को उपभोग की गई ऑक्सीजन की मात्रा से विभाजित करने पर फुफ्फुसीय वेंटिलेशन दर कहा जाता है। यदि इस सूचक की लगभग एक घंटे तक निगरानी की जाती है, तो फुफ्फुसीय वेंटिलेशन सूचक श्वसन गुणांक के बराबर हो जाता है। जब श्वसन गुणांक मान 1.0 के करीब पहुंचता है, तो यह इंगित करता है कि शरीर में कार्बोहाइड्रेट का ऑक्सीकरण हो गया है, क्योंकि प्रोटीन और वसा के ऑक्सीकरण के दौरान श्वसन गुणांक 1.0 से काफी कम है। यदि श्वसन गुणांक 0.7 के करीब है, तो शरीर में केवल वसा का ऑक्सीकरण होता है।

अंततः, यदि नहीं ऑक्सीकरण की संभावना पर विचार करेंप्रोटीन की एक छोटी मात्रा, फिर 0.7-1.0 की सीमा में श्वसन गुणांक मान लगभग वसा या कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण की प्रबलता का संकेत दे सकता है। अधिक सटीक निर्धारण के लिए, आपको उत्सर्जित नाइट्रोजन की मात्रा निर्धारित करके प्रोटीन की खपत की गणना करनी चाहिए, और फिर, उपयुक्त गणितीय सूत्रों का उपयोग करके, उपभोग की गई वसा और कार्बोहाइड्रेट की मात्रा की लगभग सटीक गणना करनी चाहिए।
आइए सबसे अधिक सूचीबद्ध करेंश्वसन गुणांक के अध्ययन से प्राप्त महत्वपूर्ण परिणाम।

1. खाने के तुरंत बाद, कार्बोहाइड्रेट ऑक्सीकरण के लिए सबसे महत्वपूर्ण सब्सट्रेट बन जाते हैं। इस अवधि के दौरान श्वसन गुणांक 1.0 तक पहुंच जाता है।
2. भोजन के 8-10 घंटे बाद, जब शरीर लगभग सभी उपलब्ध कार्बोहाइड्रेट का उपयोग कर लेता है, श्वसन गुणांक 0.7 तक पहुंच जाता है, जो वसा के उपयोग की प्रबलता को इंगित करता है।

3. अनुपचारित मधुमेह मेलेटस की उपस्थिति में, किसी भी परिस्थिति में शरीर द्वारा बहुत कम मात्रा में कार्बोहाइड्रेट का उपयोग किया जा सकता है, क्योंकि उनके उपयोग के लिए इंसुलिन की आवश्यकता होती है, इसलिए गंभीर मधुमेह में श्वसन गुणांक लगभग हमेशा 0.7 के करीब रहता है, जो वसा ऑक्सीकरण की प्रबलता के लिए विशिष्ट है।

1. कौन सी प्रक्रिया शरीर में ऊर्जा की रिहाई सुनिश्चित करती है? इसका सार क्या है?

विच्छेदन (अपचय), यानी, ऊर्जा और क्षय उत्पादों की रिहाई के साथ शरीर की सेलुलर संरचनाओं और यौगिकों का टूटना।

2. कौन से पोषक तत्व शरीर में ऊर्जा प्रदान करते हैं?

कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन.

3. किसी उत्पाद के नमूने में ऊर्जा की मात्रा निर्धारित करने की मुख्य विधियों का नाम बताइए।

भौतिक कैलोरीमेट्री; किसी नमूने में पोषक तत्वों की मात्रा निर्धारित करने के लिए भौतिक-रासायनिक तरीके और उसके बाद उसमें निहित ऊर्जा की गणना; तालिकाओं के अनुसार.

4. भौतिक कैलोरीमिति की विधि का सार बताइये।

उत्पाद का एक नमूना कैलोरीमीटर में जलाया जाता है, और फिर जारी ऊर्जा की गणना पानी और कैलोरीमीटर सामग्री के ताप की डिग्री के आधार पर की जाती है।

5. कैलोरीमीटर में किसी उत्पाद के दहन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा की गणना के लिए एक सूत्र लिखें। इसके प्रतीकों को समझें।

क्यू = एमवीएसवी (टी 2 - टी 1) + एमकेएसके (टी 2 - टी 1) - क्यूओ,

जहां Q ऊष्मा की मात्रा है, M द्रव्यमान है (w - पानी, k - कैलोरीमीटर), (t 2 - t 1) नमूने के दहन के बाद और पहले पानी और कैलोरीमीटर के बीच तापमान का अंतर है, C विशिष्ट ऊष्मा है क्षमता, क्यूओ ऑक्सीडाइज़र द्वारा उत्पन्न गर्मी की मात्रा है।

6. किसी पोषक तत्व के भौतिक और शारीरिक कैलोरी गुणांक क्या हैं?

एक कैलोरीमीटर और शरीर में क्रमशः 1 ग्राम पदार्थ के दहन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा।

7. जब 1 ग्राम प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट को एक कैलोरीमीटर में जलाया जाता है तो कितनी ऊष्मा निकलती है?

1 ग्राम प्रोटीन - 5.85 किलो कैलोरी (24.6 केजे), 1 ग्राम वसा - 9.3 किलो कैलोरी (38.9 केजे), 1 ग्राम कार्बोहाइड्रेट - 4.1 किलो कैलोरी (17.2 केजे)।

8. हेस का ऊष्मागतिकी का नियम तैयार करें, जिसके आधार पर शरीर में प्रवेश करने वाली ऊर्जा की गणना पचे हुए प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट की मात्रा के आधार पर की जाती है।

थर्मोडायनामिक प्रभाव केवल प्रारंभिक और अंतिम प्रतिक्रिया उत्पादों की गर्मी सामग्री पर निर्भर करता है और इन पदार्थों के मध्यवर्ती परिवर्तनों पर निर्भर नहीं करता है।

9. शरीर में 1 ग्राम प्रोटीन, 1 ग्राम वसा और 1 ग्राम कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण के दौरान कितनी गर्मी निकलती है?

1 ग्राम प्रोटीन - 4.1 किलो कैलोरी (17.2 केजे), 1 ग्राम वसा - 9.3 किलो कैलोरी (38.9 केजे), 1 ग्राम कार्बोहाइड्रेट - 4.1 किलो कैलोरी (17.2 केजे)।

10. प्रोटीन के लिए भौतिक और शारीरिक कैलोरी गुणांक के बीच अंतर का कारण बताएं। यह किस मामले में बड़ा है?

कैलोरीमीटर (भौतिक गुणांक) में, प्रोटीन अंतिम उत्पादों - सीओ 2, एच 2 ओ और एनएच 3 में विघटित हो जाता है, जिसमें उनमें मौजूद सभी ऊर्जा निकल जाती है। शरीर में (शारीरिक गुणांक), प्रोटीन सीओ 2, एच 2 ओ, यूरिया और प्रोटीन चयापचय के अन्य पदार्थों में टूट जाता है, जिसमें ऊर्जा होती है और मूत्र में उत्सर्जित होती है।

खाद्य उत्पादों में प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट की सामग्री निर्धारित की जाती है, उनकी मात्रा को संबंधित शारीरिक कैलोरी गुणांक से गुणा किया जाता है, सारांशित किया जाता है और योग से 10% घटाया जाता है, जो पाचन तंत्र (मल में हानि) में अवशोषित नहीं होता है।

12. भोजन के साथ शरीर में 10 ग्राम प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट लेने पर ऊर्जा की खपत (किलो कैलोरी और केजे में) की गणना करें।

क्यू = 4.110 + 9.310 + 4.110 = 175 किलो कैलोरी। (175 किलो कैलोरी - 17.5 किलो कैलोरी) x 4.2 किलो कैलोरी, जहां 17.5 किलो कैलोरी अपचित पोषक तत्वों की ऊर्जा है (मल में हानि - लगभग 10%)। कुल: 157.5 किलो कैलोरी (661.5 केजे)।

कैलोरीमेट्री: प्रत्यक्ष (एटवाटर-बेनेडिक्ट विधि); अप्रत्यक्ष, या अप्रत्यक्ष (क्रोग, शैटरनिकोव, डगलस - होल्डन की विधियाँ)।

14. प्रत्यक्ष कैलोरीमेट्री का सिद्धांत किस पर आधारित है?

शरीर द्वारा उत्पन्न ऊष्मा की मात्रा के प्रत्यक्ष माप पर।

15. एटवाटर-बेनेडिक्ट कैमरे के डिज़ाइन और संचालन सिद्धांत का संक्षेप में वर्णन करें।

जिस कक्ष में विषय रखा गया है वह पर्यावरण से थर्मल रूप से पृथक है; इसकी दीवारें गर्मी को अवशोषित नहीं करती हैं, वे रेडिएटर हैं जिनके माध्यम से पानी बहता है; पानी के एक निश्चित द्रव्यमान के ताप की डिग्री के आधार पर, शरीर द्वारा खपत की गई गर्मी की मात्रा की गणना की जाती है।

16. अप्रत्यक्ष (अप्रत्यक्ष) कैलोरीमेट्री का सिद्धांत किस पर आधारित है?

गैस विनिमय डेटा के अनुसार जारी ऊर्जा की मात्रा की गणना करके (प्रति दिन अवशोषित ओ 2 और जारी सीओ 2)।

17. शरीर द्वारा जारी ऊर्जा की मात्रा की गणना गैस विनिमय दरों के आधार पर क्यों की जा सकती है?

क्योंकि शरीर द्वारा उपभोग की जाने वाली O 2 की मात्रा और जारी CO 2 की मात्रा ऑक्सीकृत प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट की मात्रा और इसलिए शरीर द्वारा खपत की गई ऊर्जा से बिल्कुल मेल खाती है।

18. अप्रत्यक्ष कैलोरीमेट्री द्वारा ऊर्जा खपत की गणना के लिए कौन से गुणांक का उपयोग किया जाता है?

श्वसन गुणांक और ऑक्सीजन का कैलोरी समकक्ष।

19. श्वसन गुणांक किसे कहते हैं?

एक ही समय के दौरान शरीर द्वारा उत्सर्जित कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा और उपभोग की गई ऑक्सीजन की मात्रा का अनुपात।

20. श्वसन गुणांक (आरसी) की गणना करें यदि यह ज्ञात हो कि साँस की हवा में 17% ऑक्सीजन और 4% कार्बन डाइऑक्साइड है।

चूँकि वायुमंडलीय वायु में 21% O2 होता है, अवशोषित ऑक्सीजन का प्रतिशत 21% - 17%, यानी 4% होता है। साँस छोड़ने वाली हवा में CO2 भी 4% होती है। यहाँ से

21. श्वसन गुणांक का मान क्या निर्धारित करता है?

22. शरीर में प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट के अंतिम उत्पादों के ऑक्सीकरण के दौरान श्वसन गुणांक क्या है?

प्रोटीन के ऑक्सीकरण के दौरान - 0.8, वसा - 0.7, कार्बोहाइड्रेट - 1.0।

23. कार्बोहाइड्रेट की तुलना में वसा और प्रोटीन का श्वसन भागफल कम क्यों होता है?

प्रोटीन और वसा के ऑक्सीकरण के लिए अधिक O2 का सेवन किया जाता है, क्योंकि उनमें कार्बोहाइड्रेट की तुलना में कम इंट्रामोल्युलर ऑक्सीजन होता है।

24. गहन शारीरिक कार्य की शुरुआत में किसी व्यक्ति का श्वसन भागफल किस मूल्य पर पहुँचता है? क्यों?

एक के लिए, क्योंकि इस मामले में ऊर्जा का स्रोत मुख्य रूप से कार्बोहाइड्रेट है।

25. गहन और लंबे शारीरिक कार्य के बाद पहले मिनटों में किसी व्यक्ति का श्वसन गुणांक एक से अधिक क्यों होता है?

क्योंकि O2 के उपभोग से अधिक CO2 उत्सर्जित होता है, क्योंकि मांसपेशियों में जमा लैक्टिक एसिड रक्त में प्रवेश करता है और बाइकार्बोनेट से CO2 को विस्थापित करता है।

26. ऑक्सीजन का कैलोरी समतुल्य क्या कहलाता है?

1 लीटर O2 का सेवन करने पर शरीर द्वारा निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा।

27. ऑक्सीजन का कैलोरी समतुल्य किस पर निर्भर करता है?

शरीर में ऑक्सीकृत प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट के अनुपात से।

28. शरीर में प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण (विघटन की प्रक्रिया में) के दौरान ऑक्सीजन का कैलोरी समकक्ष क्या है?

प्रोटीन के लिए - 4.48 kcal (18.8 kJ), वसा के लिए - 4.69 kcal (19.6 kJ), कार्बोहाइड्रेट के लिए - 5.05 kcal (21.1 kJ)।

29. डगलस-होल्डन विधि (पूर्ण गैस विश्लेषण) का उपयोग करके ऊर्जा खपत निर्धारित करने की प्रक्रिया का संक्षेप में वर्णन करें।

कुछ मिनटों के भीतर, विषय वायुमंडलीय हवा में सांस लेता है, और छोड़ी गई हवा को एक विशेष बैग में एकत्र किया जाता है, इसकी मात्रा मापी जाती है और खपत की गई ऑक्सीजन और जारी सीओ 2 की मात्रा निर्धारित करने के लिए गैस विश्लेषण किया जाता है। श्वसन गुणांक की गणना की जाती है, जिसकी सहायता से O 2 के संगत कैलोरी समतुल्य को तालिका से पाया जाता है, जिसे बाद में एक निश्चित अवधि में खपत O 2 की मात्रा से गुणा किया जाता है।

30. एक प्रयोग में जानवरों में ऊर्जा व्यय का निर्धारण करने के लिए एम.एन. शैटर्निकोव की विधि का संक्षेप में वर्णन करें।

जानवर को एक कक्ष में रखा जाता है जिसमें उपभोग करते समय ऑक्सीजन की आपूर्ति की जाती है। श्वसन के दौरान निकलने वाली CO2 क्षार द्वारा अवशोषित हो जाती है। जारी ऊर्जा की गणना खपत किए गए O2 की मात्रा और O2 के औसत कैलोरी समकक्ष: 4.9 kcal (20.6 kJ) के आधार पर की जाती है।

31. 1 मिनट में ऊर्जा खपत की गणना करें यदि यह ज्ञात हो कि विषय ने 300 मिलीलीटर O 2 का उपभोग किया है। श्वसन गुणांक 1.0 है.

डीके = 1.0, यह 5.05 किलो कैलोरी (21.12 केजे) के बराबर ऑक्सीजन के कैलोरी समकक्ष से मेल खाता है। इसलिए, प्रति मिनट ऊर्जा खपत = 5.05 kcal x 0.3 = 1.5 kcal (6.3 kJ)।

32. मनुष्यों में क्रोघ विधि (अपूर्ण गैस विश्लेषण) का उपयोग करके ऊर्जा खपत निर्धारित करने की प्रक्रिया का संक्षेप में वर्णन करें।

विषय मेटाबॉलिमीटर बैग से ऑक्सीजन लेता है, छोड़ी गई हवा उसी बैग में लौट आती है, जो पहले CO 2 अवशोषक से होकर गुजरती है। मेटाबॉलिमीटर की रीडिंग के आधार पर, O2 की खपत निर्धारित की जाती है और ऑक्सीजन के कैलोरी समकक्ष 4.86 kcal (20.36 kJ) से गुणा किया जाता है।

33. डगलस-होल्डन और क्रोघ विधियों का उपयोग करके ऊर्जा खपत की गणना में मुख्य अंतर का नाम बताइए।

डगलस-होल्डन विधि में संपूर्ण गैस विश्लेषण के डेटा के आधार पर ऊर्जा खपत की गणना करना शामिल है; क्रोग की विधि - केवल बेसल चयापचय स्थितियों की ऑक्सीजन विशेषता के कैलोरी समकक्ष का उपयोग करके उपभोग की गई ऑक्सीजन की मात्रा से।

34. बेसल चयापचय किसे कहते हैं?

न्यूनतम ऊर्जा खपत जो मानक परिस्थितियों में होमियोस्टैसिस सुनिश्चित करती है: जागते समय, अधिकतम मांसपेशियों और भावनात्मक आराम के साथ, खाली पेट पर (भोजन के बिना 12 - 16 घंटे), आरामदायक तापमान पर (18 - 20C)।

35. बेसल चयापचय को मानक परिस्थितियों में क्यों निर्धारित किया जाता है: अधिकतम मांसपेशियों और भावनात्मक आराम, खाली पेट, आरामदायक तापमान पर?

क्योंकि शारीरिक गतिविधि, भावनात्मक तनाव, भोजन का सेवन और परिवेश के तापमान में परिवर्तन से शरीर में चयापचय प्रक्रियाओं की तीव्रता (ऊर्जा की खपत) बढ़ जाती है।

36. कौन सी प्रक्रियाएँ शरीर में बेसल चयापचय ऊर्जा का उपभोग करती हैं?

शरीर के सभी अंगों और ऊतकों के महत्वपूर्ण कार्यों को सुनिश्चित करने, सेलुलर संश्लेषण और शरीर के तापमान को बनाए रखने के लिए।

37. कौन से कारक एक स्वस्थ व्यक्ति की उचित (औसत) बेसल चयापचय दर का मूल्य निर्धारित करते हैं?

लिंग, आयु, ऊंचाई और शरीर का द्रव्यमान (वजन)।

38. लिंग, वजन, ऊंचाई और उम्र के अलावा कौन से कारक एक स्वस्थ व्यक्ति की वास्तविक (वास्तविक) बेसल चयापचय दर का मूल्य निर्धारित करते हैं?

रहने की स्थितियाँ जिनके लिए शरीर अनुकूलित होता है: ठंडे जलवायु क्षेत्र में स्थायी निवास से बेसल चयापचय बढ़ जाता है; लंबे समय तक शाकाहारी भोजन - कम करता है।

39. किसी व्यक्ति में उचित बेसल चयापचय की मात्रा निर्धारित करने के तरीकों की सूची बनाएं। व्यावहारिक चिकित्सा में किसी व्यक्ति की वास्तविक बेसल चयापचय दर का मूल्य निर्धारित करने के लिए किस विधि का उपयोग किया जाता है?

तालिकाओं के अनुसार, सूत्रों के अनुसार, नामोग्राम के अनुसार। क्रोग विधि (अपूर्ण गैस विश्लेषण)।

40. प्रतिदिन पुरुषों और महिलाओं में बेसल चयापचय का मूल्य क्या है, साथ ही प्रति दिन शरीर के वजन के प्रति 1 किलो क्या है?

पुरुषों के लिए, 1500 - 1700 किलो कैलोरी (6300 - 7140 kJ), या 21 - 24 किलो कैलोरी (88 - 101 kJ)/किग्रा/दिन। महिलाओं में यह मान लगभग 10% कम है।

41. क्या गर्म रक्त वाले जानवरों और मनुष्यों में शरीर की सतह के प्रति 1 मी 2 और शरीर के वजन के प्रति 1 किलोग्राम बेसल चयापचय दर की गणना समान है?

जब विभिन्न प्रजातियों के गर्म रक्त वाले जानवरों और मनुष्यों में शरीर की सतह के प्रति 1 मी 2 की गणना की जाती है, तो संकेतक लगभग बराबर होते हैं, जब प्रति 1 किलोग्राम द्रव्यमान की गणना की जाती है, तो वे बहुत भिन्न होते हैं।

42. वर्किंग एक्सचेंज किसे कहते हैं?

बेसल चयापचय और अतिरिक्त ऊर्जा व्यय का संयोजन जो विभिन्न स्थितियों में शरीर के कामकाज को सुनिश्चित करता है।

43. उन कारकों की सूची बनाएं जो शरीर द्वारा ऊर्जा की खपत को बढ़ाते हैं। भोजन के विशिष्ट गतिशील प्रभाव को क्या कहते हैं?

शारीरिक और मानसिक तनाव, भावनात्मक तनाव, तापमान और अन्य पर्यावरणीय परिस्थितियों में परिवर्तन, भोजन के विशिष्ट गतिशील प्रभाव (खाने के बाद ऊर्जा की खपत में वृद्धि)।

44. प्रोटीन और मिश्रित खाद्य पदार्थ, वसा और कार्बोहाइड्रेट खाने के बाद शरीर की ऊर्जा खपत कितने प्रतिशत बढ़ जाती है?

प्रोटीन खाद्य पदार्थ खाने के बाद - 20 - 30%, मिश्रित खाद्य पदार्थ - 10 - 12% तक।

45. परिवेश का तापमान शरीर के ऊर्जा व्यय को कैसे प्रभावित करता है?

15 - 30C की सीमा में तापमान परिवर्तन शरीर की ऊर्जा खपत को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं करता है। 15C से नीचे और 30C से ऊपर के तापमान पर, ऊर्जा की खपत बढ़ जाती है।

46. ​​15 से कम परिवेश के तापमान पर चयापचय कैसे बदलता है? क्या फर्क पड़ता है?

की बढ़ती। यह शरीर को ठंडा होने से रोकता है।

47. पेशीय कार्य के दौरान शरीर की कार्यक्षमता क्या कहलाती है?

प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया गया, उपयोगी यांत्रिक कार्य के बराबर ऊर्जा और उस कार्य को करने में खर्च की गई कुल ऊर्जा का अनुपात।

48. मांसपेशियों के काम के दौरान किसी व्यक्ति में प्रदर्शन (दक्षता) के गुणांक की गणना के लिए एक सूत्र दें, इसका औसत मूल्य इंगित करें, सूत्र के तत्वों को समझें।

जहां ए उपयोगी कार्य के बराबर ऊर्जा है, सी कुल ऊर्जा खपत है, ई आराम के समय की समान अवधि के लिए ऊर्जा खपत है। दक्षता 20% है.

49. किन जानवरों को पोइकिलोथर्मिक और होमोथर्मिक कहा जाता है?

पोइकिलोथर्मिक जानवर (ठंडे खून वाले) - परिवेश के तापमान के आधार पर अस्थिर शरीर के तापमान के साथ; होमोथर्मिक (गर्म रक्त वाले) - स्थिर शरीर के तापमान वाले जानवर जो परिवेश के तापमान पर निर्भर नहीं होते हैं।

50. शरीर के तापमान की स्थिरता का शरीर के लिए क्या महत्व है? ऊष्मा निर्माण की प्रक्रिया किन अंगों में सर्वाधिक तीव्रता से होती है?

परिवेश के तापमान की परवाह किए बिना अपेक्षाकृत उच्च स्तर की महत्वपूर्ण गतिविधि प्रदान करता है। मांसपेशियों, फेफड़ों, यकृत, गुर्दे में।

51. थर्मोरेग्यूलेशन के प्रकारों का नाम बताइए। उनमें से प्रत्येक का सार तैयार करें।

रासायनिक थर्मोरेग्यूलेशन - गर्मी उत्पादन की तीव्रता को बदलकर शरीर के तापमान का विनियमन; भौतिक थर्मोरेग्यूलेशन - गर्मी हस्तांतरण की तीव्रता को बदलकर।

52. कौन सी प्रक्रियाएँ ऊष्मा स्थानांतरण प्रदान करती हैं?

ऊष्मा विकिरण (विकिरण), ऊष्मा वाष्पीकरण, ऊष्मा चालन, संवहन।

53. परिवेश का तापमान घटने और बढ़ने पर त्वचा की रक्त वाहिकाओं का लुमेन कैसे बदलता है? इस घटना का जैविक महत्व क्या है?

जब तापमान गिरता है, तो त्वचा में रक्त वाहिकाएं सिकुड़ जाती हैं। जैसे ही परिवेश का तापमान बढ़ता है, त्वचा में रक्त वाहिकाएं फैल जाती हैं। तथ्य यह है कि रक्त वाहिकाओं के लुमेन की चौड़ाई को बदलने, गर्मी हस्तांतरण को विनियमित करने से शरीर के तापमान को स्थिर बनाए रखने में मदद मिलती है।

54. सिम्पैथोएड्रेनल प्रणाली की मजबूत उत्तेजना के साथ गर्मी उत्पादन और गर्मी हस्तांतरण कैसे और क्यों बदलता है?

ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं की उत्तेजना के कारण गर्मी का उत्पादन बढ़ जाएगा, और त्वचा वाहिकाओं के संकुचन के परिणामस्वरूप गर्मी हस्तांतरण कम हो जाएगा।

55. थर्मोरेसेप्टर्स के स्थानीयकरण के क्षेत्रों की सूची बनाएं।

त्वचा, त्वचीय और चमड़े के नीचे की वाहिकाएँ, आंतरिक अंग, केंद्रीय तंत्रिका तंत्र।

56. केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के किन भागों और संरचनाओं में थर्मोरिसेप्टर स्थित होते हैं?

हाइपोथैलेमस में, रीढ़ की हड्डी में, मध्य मस्तिष्क का जालीदार गठन।

57. केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के किन भागों में थर्मोरेग्यूलेशन केंद्र स्थित हैं? केंद्रीय तंत्रिका तंत्र की कौन सी संरचना थर्मोरेग्यूलेशन का उच्चतम केंद्र है?

हाइपोथैलेमस और रीढ़ की हड्डी में. हाइपोथैलेमस।

58. आहार में वसा और कार्बोहाइड्रेट की लंबे समय तक अनुपस्थिति, लेकिन भोजन से प्रोटीन के इष्टतम सेवन (प्रति दिन 80 - 100 ग्राम) के साथ शरीर में क्या परिवर्तन होंगे? क्यों?

सेवन से अधिक मात्रा में नाइट्रोजन लेने से शरीर में नाइट्रोजन की अधिकता हो जाएगी और वजन कम हो जाएगा, क्योंकि ऊर्जा की लागत मुख्य रूप से प्रोटीन और वसा भंडार द्वारा कवर की जाएगी जिनकी भरपाई नहीं की गई है।

59. एक वयस्क (औसत संस्करण) के आहार में प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट किस मात्रा में और किस अनुपात में शामिल होने चाहिए?

प्रोटीन - 90 ग्राम, वसा - 110 ग्राम, कार्बोहाइड्रेट - 410 ग्राम अनुपात 1: 1, 2: 4, 6।

60. अधिक वसा के सेवन से शरीर की स्थिति कैसे बदलती है?

मोटापा और एथेरोस्क्लेरोसिस विकसित होते हैं (समय से पहले)। मोटापा हृदय रोगों और उनकी जटिलताओं (मायोकार्डियल रोधगलन, स्ट्रोक, आदि) के विकास और जीवन प्रत्याशा में कमी के लिए एक जोखिम कारक है।

1. जीवन के पहले 3-4 वर्षों के बच्चों, यौवन के दौरान, 18-20 वर्ष की आयु में और वयस्कों (किलो कैलोरी/किग्रा/दिन) में बेसल चयापचय मूल्यों का अनुपात क्या है?

3-4 साल की उम्र तक, बच्चों में लगभग 2 गुना अधिक, युवावस्था के दौरान - वयस्कों की तुलना में 1.5 गुना अधिक। 18-20 वर्ष की आयु में यह वयस्क मानदंड के अनुरूप है।

2. उम्र के साथ लड़कों में बेसल मेटाबॉलिक दर में बदलाव का एक ग्राफ बनाएं (लड़कियों में, बेसल मेटाबोलिक दर 5% कम है)।

3. एक बच्चे में ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं की उच्च तीव्रता क्या बताती है?

युवा ऊतकों के चयापचय का उच्च स्तर, शरीर का अपेक्षाकृत बड़ा सतह क्षेत्र और, स्वाभाविक रूप से, शरीर के तापमान को स्थिर बनाए रखने के लिए अधिक ऊर्जा व्यय, थायराइड हार्मोन और नॉरपेनेफ्रिन का बढ़ा हुआ स्राव।

4. बच्चे की उम्र के आधार पर विकास के लिए ऊर्जा की लागत कैसे बदलती है: जीवन के 3 महीने तक, यौवन की शुरुआत से पहले, यौवन के दौरान?

वे जन्म के बाद पहले 3 महीनों में बढ़ते हैं, फिर धीरे-धीरे कम होते हैं, और यौवन के दौरान फिर से बढ़ जाते हैं।

5. 1 वर्ष के बच्चे का कुल ऊर्जा व्यय कितना होता है और इसे एक वयस्क की तुलना में प्रतिशत के रूप में कैसे वितरित किया जाता है?

एक बच्चे में: 70% बेसल चयापचय पर, 20% गति और मांसपेशियों की टोन बनाए रखने पर, 10% भोजन के विशिष्ट गतिशील प्रभाव पर पड़ता है। एक वयस्क में: क्रमशः 50 - 40 - 10%।

6. क्या 3-5 साल की उम्र के वयस्क या बच्चे समान लाभकारी परिणाम प्राप्त करने के लिए मांसपेशियों का काम करते समय अधिक ऊर्जा खर्च करते हैं, कितनी बार और क्यों?

बच्चे, 3 से 5 बार, क्योंकि उनमें पूर्ण समन्वय कम होता है, जिससे अत्यधिक हलचल होती है, जिसके परिणामस्वरूप बच्चों के लिए काफी कम उपयोगी कार्य हो पाता है।

7. जब कोई बच्चा रोता है तो ऊर्जा व्यय कैसे बदलता है, कितने प्रतिशत और किसके परिणामस्वरूप?

भावनात्मक उत्तेजना और मांसपेशियों की गतिविधि में वृद्धि के परिणामस्वरूप गर्मी उत्पादन में वृद्धि के कारण 100-200% की वृद्धि होती है।

8. शिशु के ऊर्जा व्यय का कितना हिस्सा (प्रतिशत में) प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट द्वारा प्रदान किया जाता है? (वयस्क मानदंड के साथ तुलना करें)।

प्रोटीन के कारण - 10%, वसा के कारण - 50%, कार्बोहाइड्रेट के कारण - 40%। वयस्कों में - क्रमशः 20 - 30 - 50%।

9. परिवेश का तापमान बढ़ने पर बच्चे, विशेषकर शैशवावस्था में, जल्दी गर्म क्यों हो जाते हैं? क्या बच्चे परिवेश के तापमान में वृद्धि या कमी को अधिक आसानी से सहन कर लेते हैं?

क्योंकि बच्चों में गर्मी का उत्पादन बढ़ गया है, अपर्याप्त पसीना आ रहा है और इसलिए, गर्मी वाष्पीकरण, एक अपरिपक्व थर्मोरेग्यूलेशन केंद्र है। पदावनति.

10. तात्कालिक कारण का नाम बताइए और परिवेश का तापमान गिरने पर बच्चों (विशेषकर शिशुओं) के तेजी से ठंडा होने की क्रियाविधि समझाइए।

शरीर की अपेक्षाकृत बड़ी सतह, त्वचा को प्रचुर रक्त आपूर्ति, अपर्याप्त थर्मल इन्सुलेशन (पतली त्वचा, चमड़े के नीचे की वसा की कमी) और थर्मोरेग्यूलेशन केंद्र की अपरिपक्वता के कारण बच्चों में गर्मी हस्तांतरण में वृद्धि; अपर्याप्त वाहिकासंकुचन।

11. किस उम्र में एक बच्चे में दैनिक तापमान में उतार-चढ़ाव दिखाई देता है, वे वयस्कों से कैसे भिन्न होते हैं, किस उम्र में वे वयस्क मानदंडों तक पहुंचते हैं?

जीवन के 1 महीने के अंत में; वे महत्वहीन हैं और पांच साल तक वयस्क मानक तक पहुंच जाते हैं।

12. एक बच्चे का तापमान "आराम क्षेत्र" क्या है, उसके भीतर कौन सा तापमान है, वयस्कों के लिए यह संकेतक क्या है?

बाहरी तापमान जिस पर बच्चे की त्वचा के तापमान में व्यक्तिगत उतार-चढ़ाव सबसे कम स्पष्ट होता है, वह 21 - 22 o C की सीमा में होता है, एक वयस्क में - 18 - 20 o C की सीमा में होता है।

13. जन्म के समय कौन से थर्मोरेग्यूलेशन तंत्र कार्य करने के लिए सबसे अधिक तैयार होते हैं? नवजात शिशुओं में कांपते थर्मोजेनेसिस के तंत्र को किन परिस्थितियों में सक्रिय किया जा सकता है?

बढ़ी हुई गर्मी उत्पादन, मुख्य रूप से गैर-कंपकंपी मूल (उच्च चयापचय), पसीना। अत्यधिक ठंड की स्थिति में.

14. तीन और छह महीने के बच्चों, 1 वर्ष, एक वर्ष से अधिक उम्र के बच्चों और वयस्कों के आहार में प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट किस अनुपात में होना चाहिए?

3 महीने तक - 1:3:6; 6 महीने में - 1: 2: 4. 1 वर्ष और उससे अधिक की उम्र में - 1: 1, 2: 4, 6, यानी, वयस्कों के समान।

15. बच्चों में खनिज लवणों के चयापचय की विशेषताओं का नाम बताइए। इसका संबंध किससे है?

शरीर में लवणों की अवधारण होती है, विशेष रूप से कैल्शियम, फॉस्फोरस और आयरन की आवश्यकता बढ़ जाती है, जो शरीर के विकास से जुड़ा होता है।

11 ऊर्जा विनिमय

जीवन को बनाए रखने के लिए एक अनिवार्य शर्त यह है कि जीव बाहरी वातावरण से ऊर्जा प्राप्त करते हैं, और यद्यपि सभी जीवित चीजों के लिए ऊर्जा का प्राथमिक स्रोत सूर्य है, केवल पौधे ही इसके विकिरण का सीधे उपयोग कर सकते हैं। प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से, वे सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। जानवरों और मनुष्यों को पौधों के खाद्य पदार्थ खाने से आवश्यक ऊर्जा मिलती है। (मांसाहारी और आंशिक रूप से सर्वाहारी के लिए, अन्य जानवर - शाकाहारी - ऊर्जा के स्रोत के रूप में काम करते हैं।)

जानवर भी सीधे सूर्य की किरणों से ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, पोइकिलोथर्मिक जानवर इस तरह से अपने शरीर का तापमान बनाए रखते हैं; हालाँकि, ऊष्मा (बाहरी वातावरण से प्राप्त और शरीर में ही उत्पन्न) को किसी अन्य प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है। तकनीकी उपकरणों के विपरीत, जीवित जीव मूल रूप से इसके लिए अक्षम हैं। एक मशीन जो रासायनिक बंधों की ऊर्जा का उपयोग करती है (उदाहरण के लिए, एक आंतरिक दहन इंजन) पहले इसे गर्मी में परिवर्तित करती है और उसके बाद ही कार्य में परिवर्तित करती है: ईंधन की रासायनिक ऊर्जा → गरम → कार्य (सिलेंडर में गैस का विस्तार और पिस्टन की गति)। जीवित जीवों में, केवल यह योजना संभव है: रासायनिक ऊर्जा → काम।

तो, खाद्य पदार्थों के अणुओं में रासायनिक बंधों की ऊर्जा व्यावहारिक रूप से एक पशु जीव के लिए ऊर्जा का एकमात्र स्रोत है, और थर्मल ऊर्जा का उपयोग केवल उसके शरीर के तापमान को बनाए रखने के लिए किया जा सकता है। इसके अलावा, पर्यावरण में तेजी से फैलने के कारण गर्मी शरीर में लंबे समय तक जमा नहीं रह पाती है। यदि शरीर में अत्यधिक गर्मी उत्पन्न हो जाती है, तो होमोथर्मिक जानवरों के लिए यह एक गंभीर समस्या बन जाती है और कभी-कभी उनके जीवन को भी खतरा हो जाता है (धारा 11.3 देखें)।

11.1. ऊर्जा के स्रोत और शरीर में इसके परिवर्तन के तरीके

एक जीवित जीव एक खुली ऊर्जा प्रणाली है: यह पर्यावरण से ऊर्जा प्राप्त करता है (लगभग विशेष रूप से रासायनिक बांड के रूप में), इसे गर्मी या काम में परिवर्तित करता है, और इस रूप में इसे पर्यावरण में वापस कर देता है।

पोषक तत्वों के घटक जो जठरांत्र संबंधी मार्ग से रक्त में प्रवेश करते हैं (उदाहरण के लिए, ग्लूकोज, फैटी एसिड या अमीनो एसिड) स्वयं अपने रासायनिक बंधनों की ऊर्जा को सीधे अपने उपभोक्ताओं तक स्थानांतरित करने में सक्षम नहीं होते हैं, उदाहरण के लिए, पोटेशियम-सोडियम पंप या मांसपेशी एक्टिन और मायोसिन। भोजन "ऊर्जा वाहक" और ऊर्जा के "उपभोक्ताओं" के बीच एक सार्वभौमिक मध्यस्थ है - एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी)।वह उनमें से एक है प्रत्यक्ष स्रोतजीवित चीजों में किसी भी प्रक्रिया के लिए ऊर्जा

शरीर। एटीपी अणु एडेनिन, राइबोस और तीन फॉस्फेट समूहों का एक संयोजन है (चित्र 11.1)।

एसिड अवशेषों (फॉस्फेट) के बीच के बंधन में महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा होती है। एंजाइम एटीपीस की कार्रवाई के तहत टर्मिनल फॉस्फेट को विभाजित करके, एटीपी को एडेनोसिन डिपोस्फेट (एडीपी) में परिवर्तित किया जाता है। इससे 7.3 kcal/mol ऊर्जा निकलती है। खाद्य अणुओं में रासायनिक बंधों की ऊर्जा का उपयोग एडीपी से एटीपी के पुनर्संश्लेषण के लिए किया जाता है। आइए एक उदाहरण के रूप में ग्लूकोज का उपयोग करके इस प्रक्रिया पर विचार करें (चित्र 11.2)।

ग्लूकोज उपयोग का पहला चरण है ग्लाइकोलाइसिसइस प्रक्रिया के दौरान सबसे पहले एक ग्लूकोज अणु में परिवर्तित किया जाता है पाइरुविक एसिड (पाइरूवेट),एटीपी पुनर्संश्लेषण के लिए ऊर्जा प्रदान करते हुए। इसके बाद पाइरूवेट को परिवर्तित किया जाता है एसिटाइल कोएंजाइम ए -पुनर्चक्रण के अगले चरण के लिए प्रारंभिक उत्पाद - क्रेब्स चक्र।इस चक्र का सार बनाने वाले पदार्थों के कई परिवर्तन एटीपी के पुनर्संश्लेषण के लिए अतिरिक्त ऊर्जा प्रदान करते हैं और हाइड्रोजन आयनों की रिहाई के साथ समाप्त होते हैं। तीसरा चरण इन आयनों के श्वसन श्रृंखला में स्थानांतरण से शुरू होता है - ऑक्सीडेटिव फाृॉस्फॉरिलेशन,जिसके परिणामस्वरूप एटीपी का भी निर्माण होता है।

कुल मिलाकर, पुनर्चक्रण के सभी तीन चरण (ग्लाइकोलाइसिस, क्रेब्स चक्र और ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन) प्रक्रिया का निर्माण करते हैं ऊतक श्वसन.यह मौलिक रूप से महत्वपूर्ण है कि पहला चरण (ग्लाइकोलिसिस) ऑक्सीजन के उपयोग के बिना होता है (अवायुश्वसन)और केवल दो एटीपी अणुओं के निर्माण की ओर ले जाता है। इसके बाद के दो चरण (क्रेब्स चक्र और ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण) केवल ऑक्सीजन वातावरण में ही हो सकते हैं (एरोबिक श्वसन)।एक ग्लूकोज अणु के पूर्ण उपयोग के परिणामस्वरूप 38 एटीपी अणु उत्पन्न होते हैं।

ऐसे जीव हैं जिन्हें न केवल ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती, बल्कि वे ऑक्सीजन (या वायु) वातावरण में भी मर जाते हैं - अवायवीय जीवों को बाध्य करें।उदाहरण के लिए, इनमें ऐसे बैक्टीरिया शामिल हैं जो गैस गैंग्रीन (क्लोस्ट्रीडियम परफ़्रिंजेस), टेटनस (सी. टेटानी), बोटुलिज़्म (सी. बोटुलिनम) आदि का कारण बनते हैं।

जानवरों में, अवायवीय प्रक्रियाएं श्वसन का एक सहायक प्रकार हैं। उदाहरण के लिए, तीव्र और लगातार मांसपेशी संकुचन (या स्थैतिक संकुचन) के साथ, रक्त द्वारा ऑक्सीजन की डिलीवरी मांसपेशियों की कोशिकाओं की जरूरतों से पीछे रह जाती है। इस समय, एटीपी का निर्माण पाइरूवेट के संचय के साथ अवायवीय रूप से होता है, जिसे परिवर्तित किया जाता है लैक्टिक एसिड (लैक्टेट)।बढ़ रही है ऑक्सीजन ऋण।मांसपेशियों के काम की समाप्ति या कमजोर होने से ऊतकों की ऑक्सीजन की आवश्यकता और इसके वितरण की संभावनाओं के बीच विसंगति खत्म हो जाती है, लैक्टेट को पाइरूवेट में बदल दिया जाता है, बाद वाला या तो एसिटाइल कोएंजाइम ए के चरण के माध्यम से क्रेब्स चक्र में कार्बन डाइऑक्साइड में ऑक्सीकृत हो जाता है; ग्लूकोनियोजेनेसिस के माध्यम से यह ग्लूकोज में बदल जाता है।

ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम के अनुसार, एक प्रकार से दूसरे प्रकार में ऊर्जा का कोई भी परिवर्तन महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी के अनिवार्य गठन के साथ होता है, जो बाद में आसपास के स्थान में नष्ट हो जाता है। इसलिए, एटीपी का संश्लेषण और एटीपी से वास्तविक "ऊर्जा उपभोक्ताओं" तक ऊर्जा का स्थानांतरण गर्मी के रूप में लगभग आधे के नुकसान के साथ होता है। सरलीकरण करते हुए, हम इन प्रक्रियाओं को इस प्रकार प्रस्तुत कर सकते हैं (चित्र 11.3)।

भोजन में निहित रासायनिक ऊर्जा का लगभग आधा भाग तुरंत ऊष्मा में परिवर्तित हो जाता है और अंतरिक्ष में नष्ट हो जाता है, शेष आधा एटीपी के निर्माण में चला जाता है। एटीपी के बाद के टूटने के साथ, जारी ऊर्जा का आधा हिस्सा फिर से गर्मी में परिवर्तित हो जाता है। नतीजतन, एक जानवर और एक व्यक्ति बाहरी काम करने के लिए भोजन के रूप में खपत की गई सभी ऊर्जा का 1/4 से अधिक खर्च नहीं कर सकते हैं (उदाहरण के लिए, अंतरिक्ष में किसी भी वस्तु को चलाना या हिलाना)। इस प्रकार, उच्च जानवरों और मनुष्यों (लगभग 25%) की दक्षता, उदाहरण के लिए, भाप इंजन की दक्षता से कई गुना अधिक है।

सभी आंतरिक कार्य (विकास और वसा संचय की प्रक्रियाओं को छोड़कर) जल्दी से गर्मी में बदल जाते हैं। उदाहरण: (ए) रक्त प्रवाह के प्रति रक्त वाहिकाओं के प्रतिरोध के कारण हृदय द्वारा उत्पादित ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है; (बी) पेट हाइड्रोक्लोरिक एसिड स्रावित करने का कार्य करता है, अग्न्याशय बाइकार्बोनेट आयन स्रावित करता है, छोटी आंत में ये पदार्थ परस्पर क्रिया करते हैं, और उनमें संग्रहीत ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है।

किसी जानवर या व्यक्ति द्वारा किए गए बाहरी (उपयोगी) कार्य के परिणाम भी अंततः गर्मी में बदल जाते हैं: अंतरिक्ष में पिंडों की गति से हवा गर्म हो जाती है, खड़ी संरचनाएं ढह जाती हैं, जिससे उनमें अंतर्निहित ऊर्जा पृथ्वी और हवा के रूप में निकल जाती है। गर्मी का. मिस्र के पिरामिड इस बात का एक दुर्लभ उदाहरण हैं कि मांसपेशियों के संकुचन की ऊर्जा, जो लगभग 5,000 साल पहले खर्च हुई थी, अभी भी गर्मी में अपरिहार्य परिवर्तन की प्रतीक्षा कर रही है।

ऊर्जा संतुलन समीकरण:

ई = ए + एच + एस,

कहाँ इ -भोजन से शरीर को प्राप्त ऊर्जा की कुल मात्रा; ए - बाहरी (उपयोगी) कार्य; एन -गर्मी का हस्तांतरण; एस-संग्रहित ऊर्जा।

मूत्र, सीबम और अन्य स्रावों के माध्यम से ऊर्जा की हानि बेहद कम होती है और इसे नजरअंदाज किया जा सकता है।

ऊर्जा व्यय को मापने के तरीके (प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष कैलोरीमेट्री)।

शिक्षा और ऊर्जा की खपत.

कार्बनिक पदार्थों के टूटने के दौरान निकलने वाली ऊर्जा एटीपी के रूप में जमा हो जाती है, जिसकी मात्रा शरीर के ऊतकों में उच्च स्तर पर बनी रहती है। एटीपी शरीर की प्रत्येक कोशिका में पाया जाता है। सबसे बड़ी मात्रा कंकाल की मांसपेशियों में पाई जाती है - 0.2-0.5%। कोई भी कोशिका गतिविधि हमेशा एटीपी के टूटने के ठीक समय से मेल खाती है।

नष्ट हुए एटीपी अणुओं को बहाल किया जाना चाहिए। यह कार्बोहाइड्रेट और अन्य पदार्थों के टूटने के दौरान निकलने वाली ऊर्जा के कारण होता है।

शरीर द्वारा खर्च की गई ऊर्जा की मात्रा का अंदाजा उसके द्वारा बाहरी वातावरण को छोड़ी गई गर्मी की मात्रा से लगाया जा सकता है।

प्रत्यक्ष कैलोरीमेट्रीशरीर के जीवन के दौरान जारी गर्मी के प्रत्यक्ष निर्धारण पर आधारित है। एक व्यक्ति को एक विशेष कैलोरीमीटर कक्ष में रखा जाता है, जिसमें मानव शरीर द्वारा जारी गर्मी की पूरी मात्रा को ध्यान में रखा जाता है। शरीर द्वारा उत्पन्न ऊष्मा को कक्ष की दीवारों के बीच बिछाई गई पाइपों की प्रणाली के माध्यम से बहने वाले पानी द्वारा अवशोषित किया जाता है। यह विधि बहुत बोझिल है और इसका उपयोग विशेष वैज्ञानिक संस्थानों में किया जा सकता है।परिणामस्वरूप, व्यावहारिक चिकित्सा में इनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। अप्रत्यक्ष कैलोरीमेट्री की विधि.इस पद्धति का सार यह है कि पहले फुफ्फुसीय वेंटिलेशन की मात्रा निर्धारित की जाती है, और फिर अवशोषित ऑक्सीजन और जारी कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा निर्धारित की जाती है। उत्सर्जित कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा और अवशोषित ऑक्सीजन की मात्रा के अनुपात को कहा जाता है श्वसन अनुपात . श्वसन गुणांक के मान का उपयोग शरीर में ऑक्सीकृत पदार्थों की प्रकृति का आकलन करने के लिए किया जा सकता है।

कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण के दौरान, श्वसन गुणांक 1 के बराबर होता है, क्योंकि ग्लूकोज के 1 अणु के कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में पूर्ण ऑक्सीकरण के लिए, ऑक्सीजन के 6 अणुओं की आवश्यकता होती है, और कार्बन डाइऑक्साइड के 6 अणु निकलते हैं:

С 6 Н12О 6 +60 2 =6С0 2 +6Н 2 0

प्रोटीन ऑक्सीकरण के लिए श्वसन गुणांक 0.8 है, वसा ऑक्सीकरण के लिए - 0.7।

गैस विनिमय द्वारा ऊर्जा खपत का निर्धारण। 1 लीटर ऑक्सीजन उपभोग करने पर शरीर में निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा - ऑक्सीजन के कैलोरी समकक्ष - यह इस बात पर निर्भर करता है कि ऑक्सीजन का उपयोग किन पदार्थों के ऑक्सीकरण पर किया जाता है। कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण के दौरान ऑक्सीजन का कैलोरी समकक्ष 21.13 kJ (5.05 kcal), प्रोटीन - 20.1 kJ (4.8 kcal), वसा - 19.62 kJ (4.686 kcal) है।

ऊर्जा की खपतमनुष्यों में निम्नानुसार निर्धारित किया जाता है। व्यक्ति मुंह में रखे माउथपीस के माध्यम से 5 मिनट तक सांस लेता है। रबरयुक्त कपड़े से बने बैग से जुड़े माउथपीस में वाल्व होते हैं। उन्हें इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि एक व्यक्ति स्वतंत्र रूप से वायुमंडलीय हवा में सांस लेता है और हवा को बैग में छोड़ देता है। गैस घड़ी का उपयोग करके, साँस छोड़ने वाली हवा की मात्रा को मापा जाता है। गैस विश्लेषक की रीडिंग किसी व्यक्ति द्वारा ली गई और छोड़ी गई हवा में ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड का प्रतिशत निर्धारित करती है। फिर अवशोषित ऑक्सीजन और उत्सर्जित कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा, साथ ही श्वसन भागफल की गणना की जाती है। उपयुक्त तालिका का उपयोग करके, श्वसन गुणांक के आधार पर ऑक्सीजन का कैलोरी समकक्ष निर्धारित किया जाता है और ऊर्जा खपत निर्धारित की जाती है।

शरीर द्वारा 1 लीटर ऑक्सीजन उपभोग करने के बाद निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा को कहा जाता है कैलोरी समकक्षऑक्सीजन.

शरीर द्वारा उपयोग की जाने वाली ऑक्सीजन की कुल मात्रा को जानना, ऊर्जा लागत की गणना करना तभी संभव है जब यह ज्ञात हो कि शरीर में कौन से पदार्थ - प्रोटीन, वसा या कार्बोहाइड्रेट - ऑक्सीकरण हुए थे। इसका एक संकेतक श्वसन गुणांक हो सकता है।

श्वसन भागफल और चयापचय अनुसंधान में इसका महत्व

श्वसन गुणांक उत्सर्जित कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा और अवशोषित ऑक्सीजन की मात्रा का अनुपात है। प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण के दौरान श्वसन गुणांक भिन्न होता है। आइए, उदाहरण के लिए, विचार करें कि जब शरीर ग्लूकोज का उपयोग करता है तो श्वसन भागफल क्या होगा। ग्लूकोज अणु के ऑक्सीकरण का समग्र परिणाम सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

ग्लूकोज के ऑक्सीकरण के दौरान बनने वाले कार्बन डाइऑक्साइड के अणुओं की संख्या और व्यय (अवशोषित) ऑक्सीजन के अणुओं की संख्या बराबर होती है। समान तापमान और समान दबाव पर समान संख्या में गैस के अणु समान आयतन घेरते हैं (एवोगैड्रो-जेरार्ड नियम)। इसलिए, श्वसन भागफल

ग्लूकोज और अन्य कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण के दौरान अनुपात) एकता के बराबर होता है।

जब वसा और प्रोटीन का ऑक्सीकरण होता है, तो श्वसन भागफल एकता से नीचे होगा। वसा ऑक्सीकरण के दौरान, श्वसन गुणांक 0.7 है। आइए हम इसे ट्रिपाल्मिटिन ऑक्सीकरण के उदाहरण का उपयोग करके स्पष्ट करें:

इस मामले में कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन की मात्रा के बीच का अनुपात है:

प्रोटीन के लिए भी ऐसी ही गणना की जा सकती है; जब यह शरीर में ऑक्सीकृत होता है, तो श्वसन गुणांक 0.8 होता है।

मिश्रित भोजन से व्यक्ति का श्वसन गुणांक सामान्यतः 0.85-0.9 होता है। एक निश्चित श्वसन गुणांक ऑक्सीजन के एक निश्चित कैलोरी समकक्ष से मेल खाता है, जैसा कि तालिका से देखा जा सकता है। 20.

मेज़ 20 श्वसन भागफल से ऑक्सीजन कैलोरी समतुल्य अनुपात

		श्वसन गुणांक
कैलोरी समतुल्य
ऑक्सीजन, किलोजूल में
कैलोरी समतुल्य
ऑक्सीजन, किलोकैलोरी में

अपूर्ण गैस विश्लेषण के साथ एक बंद प्रणाली विधि का उपयोग करके आराम कर रहे मनुष्यों में ऊर्जा चयापचय का निर्धारण। आराम की स्थिति में सामान्य पोषण वाले लोगों में श्वसन गुणांक (0.85-0.90) की बहुत सापेक्ष स्थिरता आराम करने वाले व्यक्ति में ऊर्जा चयापचय के काफी सटीक निर्धारण की अनुमति देती है, केवल उपभोग की गई ऑक्सीजन की मात्रा की गणना करती है और इसके कैलोरी समकक्ष लेती है। औसत श्वसन गुणांक.

विभिन्न प्रकार के स्पाइरोग्राफ का उपयोग करके शरीर द्वारा उपभोग की जाने वाली ऑक्सीजन की मात्रा का अध्ययन किया जाता है।

अवशोषित ऑक्सीजन की मात्रा निर्धारित करके और औसत श्वसन गुणांक 0.85 मानकर, शरीर में ऊर्जा उत्पादन की गणना करना संभव है; किसी दिए गए श्वसन गुणांक पर 1 लीटर ऑक्सीजन का कैलोरी समकक्ष 20.356 kJ, यानी 4.862 kcal (तालिका 20 देखें) के बराबर है। अपूर्ण गैस विश्लेषण की विधि, अपनी सरलता के कारण, व्यापक हो गई है।

काम के दौरान श्वसन भागफल

गहन मांसपेशियों के काम के दौरान, श्वसन गुणांक बढ़ जाता है और ज्यादातर मामलों में एकता के करीब पहुंच जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ज़ोरदार गतिविधि के दौरान ऊर्जा का मुख्य स्रोत कार्बोहाइड्रेट का ऑक्सीकरण है। काम पूरा होने के बाद, तथाकथित पुनर्प्राप्ति अवधि के पहले कुछ मिनटों के दौरान श्वसन गुणांक तेजी से बढ़ता है और एक से अधिक हो सकता है। इसके बाद, श्वसन गुणांक तेजी से घटकर शुरुआती मूल्यों से कम हो जाता है, और कड़ी मेहनत के बाद केवल 30-50 मिनट में यह आमतौर पर सामान्य हो जाता है। श्वसन भागफल में ये परिवर्तन चित्र में दिखाए गए हैं। 196.

काम खत्म करने के बाद श्वसन भागफल में परिवर्तन वर्तमान में उपयोग की जाने वाली ऑक्सीजन और उत्सर्जित कार्बन डाइऑक्साइड के बीच सही संबंध को प्रतिबिंबित नहीं करता है। पुनर्प्राप्ति अवधि की शुरुआत में श्वसन गुणांक निम्नलिखित कारणों से बढ़ जाता है: काम के दौरान मांसपेशियों में लैक्टिक एसिड जमा हो जाता है, जिसके ऑक्सीकरण के लिए काम के दौरान पर्याप्त ऑक्सीजन नहीं थी (यह तथाकथित ऑक्सीजन ऋण है)। लैक्टिक एसिड रक्त में प्रवेश करता है और बाइकार्बोनेट से कार्बन डाइऑक्साइड को विस्थापित करता है, आधारों को जोड़ता है। इसके कारण, उत्सर्जित कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा ऊतकों में वर्तमान में बनने वाले कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा से अधिक है। में विपरीत तस्वीर देखने को मिलती है. इसके अलावा, जब लैक्टिक एसिड पोस्ट होता है-

चावल। 196. दो घंटे के गहन कार्य के दौरान और उसके बाद श्वसन गुणांक में परिवर्तन के चार अवलोकनों (1-4) के वक्र।

खून से झाग गायब हो जाता है। इसमें से कुछ का ऑक्सीकरण होता है, कुछ का ग्लाइकोजन में पुनर्संश्लेषण होता है, और कुछ मूत्र और पसीने के साथ उत्सर्जित होता है। जैसे-जैसे लैक्टिक एसिड कम होता जाता है, वैसे-वैसे क्षार निकलते जाते हैं जो पहले बाइकार्बोनेट से हटा दिए गए थे। ये क्षार कार्बन डाइऑक्साइड को फिर से बांधते हैं और बाइकार्बोनेट बनाते हैं। इसलिए, काम के कुछ समय बाद, ऊतकों से आने वाले रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड की अवधारण के कारण श्वसन गुणांक तेजी से गिर जाता है।

सकल विनिमय अध्ययन

गैस विनिमय का दीर्घकालिक (एक दिन के दौरान) निर्धारण न केवल शरीर के ताप उत्पादन को निर्धारित करना संभव बनाता है, बल्कि इस सवाल को भी हल करना संभव बनाता है कि कौन से पोषक तत्व स्रोतों के ऑक्सीकरण के कारण गर्मी उत्पन्न हुई थी। आइए इसे एक उदाहरण से देखें.

आइए मान लें कि जिस व्यक्ति की जांच की जा रही है, उसने प्रति दिन 654.141 लीटर ऑक्सीजन का उपयोग किया और 574.180 लीटर कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ा। इसी दौरान मूत्र में 16.8 ग्राम नाइट्रोजन और 9.0191 ग्राम कार्बन उत्सर्जित हुआ।

शरीर में टूटने वाले प्रोटीन की मात्रा मूत्र नाइट्रोजन द्वारा निर्धारित होती है। चूँकि 6.25 ग्राम प्रोटीन में 1 ग्राम नाइट्रोजन होता है, इसका तात्पर्य यह है कि 16.8-6.25 = 105 ग्राम प्रोटीन शरीर में टूट गया है। प्रोटीन मूल के कार्बन की मात्रा ज्ञात कीजिए। ऐसा करने के लिए, हम विघटित प्रोटीन में कार्बन की मात्रा निर्धारित करते हैं। चूंकि प्रोटीन में लगभग 53% कार्बन होता है, इसलिए, टूटने में

यह एक गिलहरी थी. बीच में अंतर

विघटित प्रोटीन में कार्बन की मात्रा और मूत्र में उत्सर्जित कार्बन के बीच, 55.65-9.0191 == 46.63 ग्राम। हम फेफड़ों के माध्यम से निकलने वाले प्रोटीन मूल के कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा निर्धारित करते हैं, इस तथ्य के आधार पर कि 1 ग्राम अणु से। का कार्बन (12 ग्राम) बनता है

22.4 लीटर कार्बन डाइऑक्साइड; . इसके अलावा, श्वसन गुणांक के आधार पर,

प्रोटीन के लिए 0.8 के बराबर, हम प्रोटीन के ऑक्सीकरण के लिए उपयोग की जाने वाली ऑक्सीजन की मात्रा पाते हैं:

. सभी अवशोषित ऑक्सीजन और नष्ट हुई ऑक्सीजन के बीच अंतर के आधार पर

प्रोटीन के ऑक्सीकरण के लिए, हम कार्बोहाइड्रेट और वसा के ऑक्सीकरण के लिए उपयोग की जाने वाली ऑक्सीजन की मात्रा पाते हैं, 654.141 - 108.8 = 545.341 एल सी>2। उत्सर्जित सभी कार्बन डाइऑक्साइड और फेफड़ों द्वारा छोड़े गए प्रोटीन मूल के कार्बन डाइऑक्साइड के बीच अंतर से, हम कार्बोहाइड्रेट और वसा के ऑक्सीकरण के दौरान गठित कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा पाते हैं, 574.18-87.043 == 487.137 एल सीओए। हम प्रतिदिन विषय के शरीर में ऑक्सीकृत कार्बोहाइड्रेट और वसा की मात्रा निर्धारित करते हैं। इस तथ्य के आधार पर कि 1 ग्राम वसा के ऑक्सीकरण के दौरान 2.019 लीटर ऑक्सीजन की खपत होती है और 1.431 लीटर कार्बन डाइऑक्साइड बनता है, और 1 ग्राम कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण के दौरान 0.829 लीटर ऑक्सीजन की खपत होती है और उतनी ही मात्रा ( 0.829 ग्राम कार्बन डाइऑक्साइड बनता है (कार्बोहाइड्रेट के लिए डीसी 1 है), हम समीकरण की गणना करते हैं, इसे लेते हुए एक्सवसा की मात्रा, और के लिए परशरीर में ऑक्सीकृत कार्बोहाइड्रेट की मात्रा। दो अज्ञात के साथ समीकरणों की प्रणाली को हल करने के बाद, हमें मिलता है:

मान को प्रतिस्थापित करके शरीर में ऑक्सीकृत कार्बोहाइड्रेट की मात्रा ज्ञात करें एक्सकिसी भी समीकरण में:

तो, शरीर में ऊर्जा की रिहाई 105 ग्राम प्रोटीन, 99 ग्राम वसा और 417 ग्राम कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण के कारण हुई। प्रत्येक पदार्थ के 1 ग्राम के ऑक्सीकरण के दौरान उत्पन्न गर्मी की मात्रा को जानना (तालिका 19 देखें), प्रति दिन शरीर के कुल गर्मी उत्पादन की गणना करना आसान है:

बीएक्स

ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं और ऊर्जा रूपांतरण की तीव्रता शरीर की व्यक्तिगत विशेषताओं (लिंग, आयु, शरीर का वजन और ऊंचाई, पोषण की स्थिति और प्रकृति, मांसपेशियों का काम, अंतःस्रावी ग्रंथियों की स्थिति, तंत्रिका तंत्र और आंतरिक अंगों - यकृत, गुर्दे) पर निर्भर करती है। , पाचन तंत्र, आदि), साथ ही पर्यावरणीय स्थितियों (तापमान, बैरोमीटर का दबाव, हवा की नमी और इसकी संरचना, उज्ज्वल ऊर्जा के संपर्क, आदि) पर भी।

किसी दिए गए जीव में निहित ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं और ऊर्जा लागत के स्तर को निर्धारित करने के लिए, कुछ मानक शर्तों के तहत एक अध्ययन किया जाता है। साथ ही, वे कई कारकों के प्रभाव को बाहर करने का प्रयास करते हैं जो ऊर्जा व्यय की तीव्रता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं, अर्थात् मांसपेशियों का काम, भोजन का सेवन और परिवेश के तापमान का प्रभाव। ऐसी मानक परिस्थितियों में शरीर का ऊर्जा व्यय कहलाता है बेसल चयापचय।

बेसल चयापचय की ऊर्जा लागत कोशिका जीवन के लिए आवश्यक ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं के न्यूनतम स्तर को बनाए रखने और लगातार काम करने वाले अंगों और प्रणालियों - श्वसन मांसपेशियों, हृदय, गुर्दे और यकृत की गतिविधि से जुड़ी होती है। बेसल चयापचय की कुछ ऊर्जा लागत मांसपेशियों की टोन को बनाए रखने से जुड़ी होती है। इन सभी प्रक्रियाओं के दौरान थर्मल ऊर्जा की रिहाई गर्मी उत्पादन प्रदान करती है जो शरीर के तापमान को स्थिर स्तर पर बनाए रखने के लिए आवश्यक होती है, जो आमतौर पर बाहरी वातावरण के तापमान से अधिक होती है।

बेसल चयापचय दर निर्धारित करने के लिए, विषय को होना चाहिए: 1) मांसपेशियों के आराम की स्थिति में (आराम की मांसपेशियों के साथ लेटने की स्थिति), भावनात्मक तनाव पैदा करने वाली जलन के संपर्क में आए बिना; 2) खाली पेट, यानी खाने के 12-16 घंटे बाद; 3) "आराम" (18-20 डिग्री सेल्सियस) के बाहरी तापमान पर, जिससे ठंड या गर्मी का एहसास नहीं होता है।

बेसल चयापचय जागृति की स्थिति में निर्धारित होता है। नींद के दौरान, ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं का स्तर और, परिणामस्वरूप, शरीर की ऊर्जा व्यय जागते समय आराम की तुलना में 8-10% कम होती है।

मानव बेसल चयापचय दर के सामान्य मूल्य।बेसल चयापचय का मूल्य आमतौर पर शरीर के वजन के प्रति 1 किलो या शरीर की सतह के प्रति 1 मीटर 2 प्रति 1 घंटे या प्रति दिन बड़ी कैलोरी में गर्मी की मात्रा के रूप में व्यक्त किया जाता है।

औसत आयु (लगभग 35 वर्ष), औसत ऊंचाई (लगभग 165 सेमी) और औसत शरीर का वजन (लगभग 70 किलोग्राम) वाले व्यक्ति के लिए, बेसल चयापचय दर 4.19 केजे (1 किलो कैलोरी) प्रति 1 किलोग्राम शरीर के वजन प्रति घंटे है, या 7117 केजे (1700 किलो कैलोरी) प्रति दिन; समान वजन वाली महिलाओं में यह लगभग 10% कम होता है।

शरीर के वजन के प्रति 1 किलोग्राम पर गणना की जाने वाली बेसल चयापचय दर वयस्कों की तुलना में बच्चों में काफी अधिक है। 20 से 40 वर्ष की आयु के बीच के व्यक्ति की बेसल चयापचय दर काफी स्थिर स्तर पर रहती है। वृद्धावस्था में बेसल मेटाबोलिज्म कम हो जाता है।

ड्रेयर के सूत्र के अनुसार, किलोकैलोरी में दैनिक बेसल चयापचय दर (//) है:

कहाँ वीशरीर का वजन ग्राम में, ए - व्यक्ति की आयु, /< - константа, равная для муж­чины 0,1015, а для женщины-0,1129.

बेसल चयापचय दर सूत्र और तालिकाएँ विभिन्न लिंगों, आयु, वजन और ऊंचाई के स्वस्थ लोगों के बड़ी संख्या में अध्ययनों से प्राप्त औसत डेटा प्रस्तुत करती हैं।

इन तालिकाओं के अनुसार, सामान्य शरीर के स्वस्थ लोगों में बेसल चयापचय का निर्धारण लगभग सही (त्रुटि "5-8%) ऊर्जा व्यय मान देता है। किसी दिए गए शरीर के वजन, ऊंचाई, उम्र और शरीर की सतह के लिए बेसल चयापचय दर के असमान रूप से उच्च मूल्य अत्यधिक थायराइड समारोह के साथ देखे जाते हैं। बेसल चयापचय में कमी थायरॉयड ग्रंथि (मायक्सेडेमा), पिट्यूटरी ग्रंथि और गोनाड की अपर्याप्तता के साथ होती है।

भूतल नियम

यदि हम शरीर के वजन के प्रति 1 किलो बेसल चयापचय की तीव्रता की पुनर्गणना करते हैं, तो यह विभिन्न प्रजातियों के गर्म रक्त वाले जानवरों (तालिका 21) और विभिन्न शरीर के वजन और ऊंचाई वाले लोगों में बहुत भिन्न होती है। यदि हम शरीर की सतह के प्रति 1 मी 2 में बेसल चयापचय की तीव्रता की पुनर्गणना करते हैं, तो विभिन्न जानवरों और लोगों से प्राप्त मूल्य इतनी तेजी से भिन्न नहीं होते हैं।

तालिका 21

मनुष्यों और अन्य जीवों में ऊष्मा उत्पादन की मात्रा

		24 घंटे में ऊष्मा उत्पादन kJ (kcal)
आईपी ​​वस्तु
अगले		प्रति 1 किलो वजन	1 मीटर ऊपर
			शरीर

शरीर की सतह के नियम के अनुसार, गर्म रक्त वाले जानवरों द्वारा ऊर्जा व्यय शरीर की सतह के आकार के समानुपाती होता है।

मनुष्यों में शरीर की सतह के प्रति 1 वर्ग मीटर में दैनिक ताप उत्पादन 3559-5234 kJ (850-1250 kcal) है, पुरुषों के लिए औसत आंकड़ा 3969 kJ (948 kcal) है।

शरीर की सतह निर्धारित करने के लिए/? सूत्र लागू किया गया है:

यह सूत्र शरीर की सतह के प्रत्यक्ष माप के परिणामों के विश्लेषण के आधार पर तैयार किया गया था। स्थिर कोमनुष्यों में यह 12.3 है। डबॉइस द्वारा एक अधिक सटीक सूत्र प्रस्तावित किया गया था:

जहां 1У 7 किलोग्राम में शरीर का वजन है, एन - ऊंचाई सेंटीमीटर में.

गणना परिणाम वर्ग सेंटीमीटर में व्यक्त किया गया है।

सतही नियम पूर्णतः सत्य नहीं है। जैसा कि उपरोक्त तालिका में दिखाया गया है। 21, यह केवल एक नियम का प्रतिनिधित्व करता है जिसका शरीर में ऊर्जा की रिहाई की अनुमानित गणना के लिए एक निश्चित व्यावहारिक महत्व है।

सतह नियम की सापेक्षता इस तथ्य से प्रमाणित होती है कि जिन दो व्यक्तियों के शरीर की सतह समान है, उनकी चयापचय दर काफी भिन्न हो सकती है। ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं का स्तर शरीर की सतह से गर्मी हस्तांतरण से नहीं, बल्कि गर्मी उत्पादन से निर्धारित होता है, जो जानवरों की प्रजातियों की जैविक विशेषताओं और शरीर की स्थिति पर निर्भर करता है, जो तंत्रिका की गतिविधि से निर्धारित होता है। , अंतःस्रावी और अन्य प्रणालियाँ।

शारीरिक श्रम के दौरान ऊर्जा विनिमय

मांसपेशियों के काम से ऊर्जा व्यय काफी बढ़ जाता है। इसलिए, एक स्वस्थ व्यक्ति का दैनिक ऊर्जा व्यय जो दिन का कुछ हिस्सा गति और शारीरिक कार्य में बिताता है, बेसल चयापचय दर के मूल्य से काफी अधिक है। ऊर्जा लागत में यह वृद्धि है कार्य में वृद्धि,जो जितना अधिक होगा, मांसपेशीय कार्य उतना ही तीव्र होगा।

मांसपेशियों के काम के दौरान तापीय और यांत्रिक ऊर्जा निकलती है। कार्य पर व्यय की गई कुल ऊर्जा से यांत्रिक ऊर्जा का अनुपात, जिसे प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है, कहलाता है क्षमता।मानव शारीरिक श्रम के दौरान, दक्षता कारक 16 से 25% तक होता है और औसतन 20% होता है, लेकिन कुछ मामलों में यह अधिक हो सकता है।

दक्षता कई स्थितियों के आधार पर भिन्न होती है। इस प्रकार, अप्रशिक्षित लोगों में यह प्रशिक्षित लोगों की तुलना में कम होता है, और प्रशिक्षण के साथ बढ़ता है।

शरीर द्वारा किया जाने वाला मांसपेशीय कार्य जितना अधिक तीव्र होगा, ऊर्जा व्यय उतना ही अधिक होगा। इसे निम्नलिखित आंकड़ों से देखा जा सकता है: यदि बेसल चयापचय स्थितियों के तहत ऊर्जा व्यय औसतन 4.2 kJ (1 kcal) प्रति 1 किलो शरीर वजन प्रति घंटे है, तो चुपचाप बैठने पर, ऊर्जा व्यय औसत 5.9 kJ (1.4 kcal) ) प्रति 1 किलो है। प्रति घंटे शरीर का वजन, बिना तनाव के खड़े होने पर - 6.3 kJ (1.5 kcal), हल्के काम के दौरान (कार्यालय कर्मचारी, दर्जी, बढ़िया मैकेनिक, शिक्षक) -7.5-10.5 kJ (1.8-2.5 kcal), मामूली मांसपेशियों के काम के साथ चलना (डॉक्टर, प्रयोगशाला सहायक, डाकिया, बुकबाइंडर) - 11.8-13.4 केजे-(2.8-3.2 किलो कैलोरी), मध्यम मांसपेशियों के काम से जुड़े श्रम के साथ (धातु श्रमिक, चित्रकार, बढ़ई), 13.4-16.8 केजे (3.2-4.0 किलो कैलोरी) , भारी शारीरिक श्रम के साथ 21.0-31.5 kJ (5. 0-7.5 kcal)।

ऊर्जा लागत के अनुसार, वयस्क आबादी को पेशे की विशेषताओं के आधार पर 4 समूहों में विभाजित किया गया है (तालिका 22)।

तालिका 22 व्यवसायों की विशेषताओं के आधार पर ऊर्जा लागत की मात्रा

	पेशे की विशेषताएं	कुल दैनिक ऊर्जा व्यय
	ऐसे व्यक्ति जिनके काम के लिए शारीरिक व्यायाम की आवश्यकता नहीं होती है	9211 .-13 816 केजे (2200-
	तकनीकी श्रम या गैर-आवश्यक शारीरिक की आवश्यकता होती है
	शारीरिक श्रम
		9838-14 654 केजे (2350-
	ऐसी सेवाएँ, जिनके लिए अधिक श्रम की आवश्यकता नहीं होती
	शारीरिक श्रम
	यांत्रिक और औद्योगिक श्रमिक	10 467-15 491 केजे (2500-
	ऐसी सेवाएँ जिनका कार्य महत्वपूर्ण से संबंधित है
	महत्वपूर्ण शारीरिक प्रयास
चौथी	गैर-मशीनीकृत या अंशकालिक श्रमिक	12 142-17 585 केजे (2900-
	लेकिन यंत्रीकृत श्रम बड़ा और मध्यम

समूहों के बीच ऊर्जा आवश्यकताओं में महत्वपूर्ण अंतर लिंग (पुरुषों में अधिक), उम्र (40 वर्षों के बाद कमी), मनोरंजक गतिविधि का स्तर और उपयोगिताओं के स्तर पर निर्भर करता है।

बच्चों और किशोरों का दैनिक ऊर्जा व्यय उम्र और औसत पर निर्भर करता है:

वृद्धावस्था में ऊर्जा की खपत कम हो जाती है और 80 वर्ष की आयु तक यह 8373-9211 (2000-2200 किलो कैलोरी) हो जाती है।

मानसिक कार्य के दौरान ऊर्जा का आदान-प्रदान

मानसिक कार्य के दौरान ऊर्जा की लागत शारीरिक कार्य की तुलना में काफी कम होती है।

कठिन गणितीय गणनाएँ, किताब के साथ काम करना और अन्य प्रकार के मानसिक कार्य, यदि वे गति के साथ नहीं हैं, तो पूर्ण आराम की तुलना में ऊर्जा व्यय में मामूली (2-3%) वृद्धि का कारण बनते हैं। हालाँकि, ज्यादातर मामलों में, विभिन्न प्रकार के मानसिक कार्य मांसपेशियों की गतिविधि के साथ होते हैं, खासकर जब कार्यकर्ता भावनात्मक रूप से उत्साहित होता है (व्याख्याता, कलाकार, लेखक, वक्ता, आदि), इसलिए ऊर्जा लागत अपेक्षाकृत बड़ी हो सकती है। अनुभवी भावनात्मक उत्तेजना अगले कुछ दिनों में चयापचय में 11-19% की वृद्धि का कारण बन सकती है। "

भोजन की विशिष्ट गतिशील क्रिया

खाने के बाद, शरीर की चयापचय दर और ऊर्जा व्यय बेसल चयापचय स्थितियों के तहत उनके स्तर की तुलना में बढ़ जाती है। चयापचय और ऊर्जा में वृद्धि एक घंटे के भीतर शुरू होती है, सेवन के बाद अधिकतम 3 घंटे तक पहुंचती है और कई घंटों तक बनी रहती है। भोजन के सेवन का प्रभाव, जो चयापचय और ऊर्जा व्यय को बढ़ाता है, कहलाता है विशिष्ट गतिशीलताभोजन की क्रियाएं.

प्रोटीन खाद्य पदार्थों के साथ, यह सबसे बड़ा है: चयापचय औसतन 30% बढ़ जाता है। वसा और कार्बोहाइड्रेट खाने से व्यक्ति का चयापचय 14-15% बढ़ जाता है।

ऊर्जा चयापचय का विनियमन

ऊर्जा चयापचय का स्तर शारीरिक गतिविधि, भावनात्मक तनाव, पोषण की प्रकृति, थर्मोरेग्यूलेशन तनाव की डिग्री और कई अन्य कारकों पर बारीकी से निर्भर है।

ऑक्सीजन की खपत और ऊर्जा विनिमय में वातानुकूलित प्रतिवर्त परिवर्तन का संकेत देने वाले कई तथ्य प्राप्त हुए हैं। कोई भी पूर्व उदासीन उत्तेजना, मांसपेशियों की गतिविधि के साथ समय पर जुड़ी होने के कारण, चयापचय और ऊर्जा को बढ़ाने के लिए एक संकेत के रूप में काम कर सकती है।

प्री-स्टार्ट अवस्था में, एक एथलीट की ऑक्सीजन की खपत काफी बढ़ जाती है, और इसलिए ऊर्जा विनिमय भी बढ़ जाता है। यही बात काम पर आने पर और कामकाजी माहौल के कारकों के प्रभाव में उन श्रमिकों के बीच होती है जिनकी गतिविधियाँ मांसपेशियों के प्रयासों से जुड़ी होती हैं। यदि, सम्मोहन के तहत, किसी विषय को बताया जाए कि वह मांसपेशियों का भारी काम कर रहा है, तो उसका चयापचय काफी बढ़ सकता है, हालांकि वास्तव में वह कोई काम नहीं कर रहा है। यह सब इंगित करता है कि सेरेब्रल कॉर्टेक्स के प्रभाव में शरीर में ऊर्जा चयापचय का स्तर बदल सकता है।

मस्तिष्क का हाइपोथैलेमिक क्षेत्र ऊर्जा चयापचय के नियमन में एक विशेष भूमिका निभाता है। यहां नियामक प्रभाव बनते हैं, जो कई अंतःस्रावी ग्रंथियों के स्राव में वृद्धि के कारण स्वायत्त तंत्रिकाओं या ह्यूमरल लिंक द्वारा महसूस किए जाते हैं। अभिव्यक्ति विशेष रूप से थायरॉयड हार्मोन - थायरोक्सिन और ट्राईआयोडोथायरोनिन और अधिवृक्क मज्जा के हार्मोन - एड्रेनालाईन के ऊर्जा विनिमय द्वारा बढ़ जाती है।

पोषण

तर्कसंगत पोषण को उचित ठहराने में शरीर विज्ञानियों का कार्य उन खाद्य उत्पादों की संरचना और मात्रा को इंगित करना है जो शरीर की जरूरतों को पूरा कर सकते हैं। "खाद्य उत्पाद" या "खाद्य तैयारी" की अवधारणा नहीं होनी चाहिए

"पोषक तत्व" की अवधारणा से भ्रमित। पोषक तत्वों में रासायनिक यौगिकों के कुछ समूह शामिल हैं: प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट, खनिज लवण, विटामिन और पानी। वे किसी न किसी मात्रा में किसी भी उत्पाद में निहित होते हैं, जो ज्यादातर मामलों में कई पदार्थों का मिश्रण होता है।

पोषक तत्व कैलोरी अनुपात

खाद्य उत्पादों की संरचना और उनकी पाचनशक्ति को जानकर, आप पोषक तत्वों के तथाकथित कैलोरी गुणांक का उपयोग करके लिए गए भोजन के ऊर्जा मूल्य की गणना कर सकते हैं। कैलोरीयुक्त,या थर्मल गुणांक,किसी पदार्थ के 1 ग्राम के दहन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा है। शरीर में ऑक्सीकरण के दौरान मुख्य पोषक तत्वों के कैलोरी गुणांक इस प्रकार हैं।

श्वसन गुणांकउत्सर्जित कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा और अवशोषित ऑक्सीजन की मात्रा के बीच का अनुपात कहा जाता है। प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण के दौरान श्वसन गुणांक भिन्न होता है।

आइए पहले विचार करें कि यह कैसा होगा श्वसन अनुपातजब शरीर कार्बोहाइड्रेट का सेवन करता है। आइए उदाहरण के तौर पर ग्लूकोज़ लें। ग्लूकोज अणु के ऑक्सीकरण का समग्र परिणाम सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

सी 6 एच 12 ओ 6 +6ओ2=6सीओ 2 +6एच 2 ओ

जैसा कि प्रतिक्रिया समीकरण से देखा जा सकता है, ग्लूकोज के ऑक्सीकरण के दौरान, कार्बन डाइऑक्साइड के बनने और उपभोग (अवशोषित) ऑक्सीजन के अणुओं की संख्या बराबर होती है। समान तापमान और समान दबाव पर समान संख्या में गैस के अणु समान स्थान घेरते हैं (एवोगैड्रो-जेरार्ड का नियम)। नतीजतन, ग्लूकोज ऑक्सीकरण के दौरान श्वसन गुणांक (सीओ 2/ओ 2 अनुपात) एकता के बराबर है। यह गुणांक अन्य कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण के लिए समान है।

श्वसन गुणांकप्रोटीन के ऑक्सीकरण के दौरान एकता से नीचे होगा। वसा ऑक्सीकरण के दौरान, श्वसन गुणांक 0.7 है। इसे कुछ वसा के ऑक्सीकरण के परिणाम के आधार पर सत्यापित किया जा सकता है। हम इसे ट्रिपाल्मिटिन ऑक्सीकरण के उदाहरण का उपयोग करके स्पष्ट करते हैं:

2सी 3 एच 5 (सी 15 एच 31 सीओओ) 3 + 145 ओ 2 = 102 सीओ 2 + 98 एच 2 ओ।

इस मामले में कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन की मात्रा के बीच का अनुपात बराबर है:

102 सीओ 2 /145 ओ 2 = 0.703।

इसी तरह की गणना प्रोटीन के लिए की जा सकती है; जब वे शरीर में ऑक्सीकृत होते हैं, तो श्वसन गुणांक 0.8 होता है।

मिश्रित भोजन से व्यक्ति का श्वसन गुणांक सामान्यतः 0.85-0.9 होता है।

चूँकि ऑक्सीजन के सेवन से निकलने वाली कैलोरी की संख्या इस बात पर निर्भर करती है कि शरीर में प्रोटीन, वसा या कार्बोहाइड्रेट का ऑक्सीकरण होता है या नहीं, यह स्पष्ट है कि यह श्वसन गुणांक के मूल्य के आधार पर भी भिन्न होना चाहिए, जो कि किन पदार्थों का संकेतक है शरीर में ऑक्सीकृत होते हैं।

एक निश्चित श्वसन गुणांक ऑक्सीजन के एक निश्चित कैलोरी समकक्ष से मेल खाता है, जैसा कि निम्न तालिका से देखा जा सकता है:

कुछ स्थितियों में, उदाहरण के लिए गहन मांसपेशियों के काम के अंत में, थोड़े समय में निर्धारित श्वसन गुणांक का मूल्य प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट की खपत को प्रतिबिंबित नहीं करता है।

काम पर श्वसन भागफल

गहन मांसपेशियों के काम के दौरान, श्वसन गुणांक बढ़ जाता है और ज्यादातर मामलों में एकता के करीब पहुंच जाता है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि गहन कार्य के दौरान ऊर्जा का मुख्य स्रोत कार्बोहाइड्रेट का ऑक्सीकरण है। काम के अंत में, पहले कुछ मिनटों के दौरान श्वसन गुणांक, तथाकथित पुनर्प्राप्ति अवधि, तेजी से बढ़ जाती है और एक से अधिक हो सकती है। अगली अवधि में, श्वसन गुणांक तेजी से घटकर शुरुआती मूल्यों से कम हो जाता है, और दो घंटे की कड़ी मेहनत के बाद केवल 30-50 मिनट में ही यह सामान्य मूल्यों पर वापस आ सकता है। ये श्वसन भागफल में परिवर्तन दिखाते हैं चावल। 98.

काम के अंत में श्वसन भागफल में परिवर्तन वर्तमान में उपयोग की जाने वाली ऑक्सीजन और जारी कार्बन डाइऑक्साइड के बीच सही संबंध को प्रतिबिंबित नहीं करता है। पुनर्प्राप्ति अवधि की शुरुआत में श्वसन गुणांक निम्नलिखित कारणों से बढ़ता है: काम के दौरान मांसपेशियों में लैक्टिक एसिड जमा हो जाता है, जिसके ऑक्सीकरण के लिए काम के दौरान पर्याप्त ऑक्सीजन नहीं थी ( ). यह लैक्टिक एसिड रक्त में प्रवेश करता है और बाइकार्बोनेट से कार्बन डाइऑक्साइड को विस्थापित करता है, आधारों को जोड़ता है। इसके कारण, उत्सर्जित कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा ऊतकों में वर्तमान में बनने वाले कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा से अधिक है।

इसके बाद की अवधि में विपरीत तस्वीर देखी जाती है, जब रक्त से लैक्टिक एसिड धीरे-धीरे गायब हो जाता है। इसमें से कुछ का ऑक्सीकरण हो जाता है, कुछ का मूल उत्पाद में पुनर्संश्लेषण हो जाता है और कुछ मूत्र और पसीने के साथ उत्सर्जित हो जाता है। जैसे-जैसे लैक्टिक एसिड कम होता जाता है, वैसे-वैसे क्षार निकलते जाते हैं जो पहले बाइकार्बोनेट से हटा दिए गए थे। ये आधार फिर से बाइकार्बोनेट बनाते हैं, और इसलिए, काम के कुछ समय बाद, ऊतकों से आने वाले कार्बन डाइऑक्साइड के रक्त में अवधारण के कारण श्वसन गुणांक में तेज गिरावट होती है। चावल। 98. दो घंटे के गहन कार्य के दौरान और उसके बाद श्वसन गुणांक में परिवर्तन के चार अवलोकनों के वक्र (टैलबोट, हेंडरसन, डिल, आदि के अनुसार)।