Экстренная медицина

В условиях бескислородного расщепления одного моля глюкозы (180 г) освобождается 200 кДж (48 ккал) энергии. При этом только 80 кДж освободившейся энергии запасается в макроэргических связях АТФ (происходит ресинтез 2-3 молей АТФ), а 120 кДж рассеивается в виде тепла. Таким образом, только 40% энергии используется полезно - запасается в новых химических связях, а 60% рассеивается.

Окислительное фосфорилирование глюкозы сопровождается выделением 2867 кДж/моль (687 ккал) свободной энергии. За счет освободившейся в ходе окисления одного моля глюкозы энергии ресинтезируется 38 молей АТФ, т.е. запасается 55% освободившейся энергии.

Следовательно, в условиях аэробного энергообмена свободная энергия не только увеличивается, но она с большей, чем при анаэробном обмене, эффективностью используется в процессах жизнедеятельности. Если в первом случае КПД глюкозы составляет 40%, то во втором - 55%.

При окислении 1 г белка в организме освобождается 17,16 кДж, 1 г жира - 38,94 кДж, 1 г углеводов - 17,16 кДж энергии. Эти величины энергии характеризуют калорический коэффициент питательных веществ. Для поддержания энергетического баланса расход энергии должен постоянно пополняться. Для характеристики валового энергетического обмена используется понятие основного обмена и обмена при различных видах деятельности. Основной обмен характеризуется величиной энергетических трат в условиях полного мышечного покоя, в стандартных условиях (при комфортной температуре среды, спустя 12—16 ч после приема пищи, в положении лежа). Расход энергии в этих условиях составляет 4,2 кДж в 1 ч на 1 кг массы тела.

Незначительные отклонения от этих условий приводят к изменению уровня обмена. После приема пищи происходит увеличение обмена в результате ее специфически динамического действия. Наиболее резкое повышение обмена (на 20 — 30%) происходит при потреблении белковой пищи. Смешанная углеводная и жировая пища вызывает повышение обмена на 10 — 15%. Повышение температуры тела на 1°С вызывает увеличение обмена в среднем на 5%.

Величина теплоотдачи тесно связана с площадью поверхности тела — правило поверхности Рубнера. Поэтому расход энергии в условиях основного обмена на единицу поверхности у разных видов животных имеет значительно меньший разброс, чем на единицу массы тела. Так, у мыши, собаки и лошади относительные величины основного обмена составляют 4989, 4363 и 3944 кДж/м2 в сутки. При расчете на 1 кг массы тела удельные энерготраты у мыши составляют 2746, у собаки — 216, а у лошади — только 17 кДж.

Правило Рубнера справедливо не для всех случаев. Имеются очевидные исключения из него. Например, удельная теплоотдача на единицу поверхности кожи у лошади почти в 2 раза меньше, чем у быка. У диких животных удельные энерготраты в покое выше, чем у домашних. Установлено (И.А.Аршавский и др.), что систематическая мышечная работа сопровождается постепенным понижением энерготрат в условиях основного обмена. С возрастом величины основного обмена падают (табл. 4).

Таблица 4. Возрастные изменения основного обмена (в кДж/м2в 1 ч)

Основной обмен изменяется и по условно-рефлекторному механизму. Накануне соревнований у спортсменов отмечается повышение основного обмена.

Энерготраты при мышечной и умственной работе зависят от ее напряженности и продолжительности. При интенсивном беге энерготраты увеличиваются в 4 — 5 раз по сравнению с уровнем основного обмена. Суммарные траты энергии у спортсменов во время пробегания марафонской дистанции составляют 16000 — 18000 кДж. При тяжелой физической работе величины энергетических трат превышают уровень основного обмена в десятки раз (табл. 5).

Таблица5. Расход энергии при различных видах деятельности (по У.Вудсону и Д.Коноверу)

Определение энерготрат производится путем прямой и непрямой калориметрии. В первом случае испытуемого помещают в специально оборудованную герметическую камеру с абсолютной теплоизоляцией. Тепло, выделяемое испытуемым, нагревает воду, протекающую по металлическим трубам калориметра. Зная объем протекающей по трубам воды и изменение ее температуры в результате нагревания в калориметре, можно подсчитать количество тепла, выделяемого в течение опыта.

Расчет энергетических расходов в практике исследований, проводимых на спортсменах, производится косвенным методом. Этот метод основан на зависимости между потреблением 02 и выделением С02 и количеством освобождающейся при этом энергии. 1 дм3 кислорода окисляет 1,25 г глюкозы, освобождая при этом 21,1 кДж тепла. Иначе говоря, тепловой эквивалент 1 дм3 кислорода при окислении глюкозы равен 21,1 кДж. При окислении жира 1 дм3 кислорода освобождает 19,7 кДж, при окислении белка — 20,3 кДж. С увеличением количества углеводов в пищевом рационе тепловой эквивалент кислорода повышается. При смешанном питании он колеблется от 20 до 21 кДж.

Таблица 6. Зависимость между величинами дыхательного коэффициента и энергией окисления