Енергетскиот и топлинскиот биланс на луѓето

енергетскиот

Слика: „Фотографија на потење на сцената 1 на патеката Вилсон“ од Мингхонг. Лиценца: CC BY-SA 3.0

Енергетскиот биланс на човекот

Енергија и перформанси

Во физичка смисла, енергијата е форма на складирање на работата. Енергијата се дава во единицата ouул [J] (1 џул = N * m) и може да биде во форма на кинетичка, топлинска или електрична енергија, на пример. Единицата за калории [кал] се користи за енергетска форма на топлина и е вообичаена за опишување на енергетската содржина на храната. Следното се применува: 1 кал одговара на 4,187 џули.

Потрошувачката на енергија кај луѓето треба да се сфати физички како енергија (енергија/време) и има единица вати [W] (1 вати = 1 џул/секунди). Меѓутоа, обично, прометот е поврзан со целиот ден и вредностите се дадени во џули/ден.

Промет на енергија

Работни процеси од разни витални основни функции се одвиваат во човечкото тело без прекини. За нив е потребна основна вредност на енергијата, која е позната како Базална метаболичка стапка (GU) назначен. За да се дефинира основната метаболичка стапка, поставени се голем број на стандардизирани состојби. Овие 4 услови се:

  • Физички и ментален одмор
  • Трезен
  • Индиферентна температура
  • Рани утрински часови

Слика: „Основна стапка на метаболизам кај мажи и жени како функција на возраста и тежината; утврдени со формулата Мифлин и формулата за БМИ “од Шадим. Лиценца: CC BY-SA 3.0

Мерењето во раните утрински часови се должи на деноноќниот ритам на телесната температура, со што потрошувачката на енергија исто така паѓа на минимум рано наутро.

Следната формула се користи за приближно проценување на основната метаболичка стапка на здрави луѓе: Основната метаболичка стапка е приближно 100 kJ на кг телесна тежина на ден или приближно 1 вати/кг. Ова резултира со базална метаболичка стапка од околу 7000 kJ/d за лице со телесна тежина од 70 кг.

Основната метаболичка стапка се зголемува со треска, адаптација на студ и под влијание на кортизол (стрес) и тироидни хормони (хипертироидизам). Womenените природно имаат пониска базална стапка на метаболизам отколку мажите.

Ако потрошувачката на енергија се зголеми преку ментална или лесна физичка активност, се зборува за Продажба на слободно време или. Целна продажба. Тоа е околу 30% над основната метаболичка стапка. Ако има силно зголемување на продажбата поради физички стрес, се зборува за Промет.

Изворите на енергија и нивните калориски вредности

Да се ​​компензира потрошувачката на енергија кај луѓето и Енергетски биланс За да се одржи постојан, мора да се користат хранливи материи богати со енергија („изгорени“). Снабдувањето со енергија на луѓето се одвива преку трите основни супстрати за храна јаглехидрати, масти и протеини.

Нивните просечни физиолошки калориски вредности се како што следува:

хранливи материи физиолошка калориска вредност
Липиди (масти) 39 kJ/g
јаглехидрати 17 kJ/g
Протеини 17 kJ/g
алкохол 30 kJ/g

Едното го разликува физички и физиолошка калориска вредност. Физичката калориска вредност на хранливите материи е апсолутна содржина на енергија, физиолошката калориска вредност е дел од оваа енергија што човечкото тело може да ја користи.

При искористување на храната, ова игра улога само за протеините, бидејќи луѓето не можат да користат целосна количина на енергија (23 kJ/g) и да излачуваат уреа што не може да се искористи, но е богата со енергија. Физиолошката калориска вредност е пониска од физичката.

Калориметрија и калорискиот еквивалент

Се нарекува утврдување на обртот на енергија Калориметрија назначен. На директна калориметрија Мерењето на дадената топлина при реакција на согорување денес повеќе не се користи. Во спортот и медицината на трудот, индиректна калориметрија од друга страна сепак одредено значење. Количината на потрошена енергија се одзема од потрошувачката на кислород кај пациентот.

За да донесете заклучоци за претворената енергија од потрошувачката на О2, ви треба тоа Еквивалент на калории (KÄ). Ова ја специфицира количината на енергија специјално за одредена подлога што се ослободува при согорување користејќи еден литар О2. Калорискиот еквивалент за просечна диета во Централна Европа е 20 kJ на потрошен литар О2. Калориските еквиваленти на одделните хранливи материи може да се најдат во табелата. Со цел да се одреди потрошувачката на кислород кај засегнатото лице, обично се паѓа на спирометријата.

хранливи материи калориски еквивалент
јаглехидрати 21 kJ/l O2
Липиди 19,5 kJ/l O2
Протеини 19 kJ/l O2

Респираторен количник

Калорискиот еквивалент од 20 kJ на потрошен литар кислород се однесува на мешана храна во Централна Европа и може да варира во зависност од составот на храната. Бидејќи калориските еквиваленти на јаглехидрати, маснотии и протеини се помеѓу 19 kJ и 21 kJ на литар О2, можната грешка е прилично мала.

Сепак, за да добиете поточен резултат, треба да го користите Респираторен количник (RQ) идентификувајте ја главната изгорена подлога. Ова го опишува односот помеѓу емитиран СО2 во апсорбиран О2 и, во зависност од храната, е помеѓу 0,7 и 1,0. Оваа табела ги покажува количините на дишење кога е запалена само една подлога. Излезот на СО2 се одредува и со употреба на отворена спирометрија.

хранливи материи респираторен количник
јаглехидрати RQ = 1,0
Липиди RQ = 0,7
Протеини RQ = 0,81

Индекс на телесна маса (БМИ)

Неурамнотежената енергетска рамнотежа доведува до зголемување или намалување на телесната тежина, а со тоа и индексот на телесна маса (БМИ). Зголемениот БМИ главно се заснова на зголемување на масното ткиво со позитивен енергетски биланс долго време, но исто така може да ја рефлектира растечката мускулна маса кај спортистите. Од БМИ од> 30, постои значително поголем ризик од кардиоваскуларни болести и дијабетес мелитус и со тоа значително поголема стапка на смртност.

Слика: „Поедноставен графикон на индексот на телесна маса“ од Корисник: Amog. Лиценца: CC BY-SA 3.0

Оптимален хранлив состав

Пропорциите на различните нутриционистички компоненти на урамнотежената исхрана треба да се засноваат на следниве упатства: Препорачаниот дневен внес на протеини е 1g протеин на kg телесна тежина на ден. Ова е познато како Оптимален протеин и обезбедува дневно ремоделирање на структурните протеини. Потребното за енергија на луѓето треба да биде покриено со околу 50% јаглени хидрати, 30% маснотии и 10% протеини. Енергијата од алкохол често сочинува 5% од дневната потреба, но во никој случај не треба да претставува значително поголем процент.

Топлотниот баланс на луѓето

Човечкото тело зависи од постојаната телесна температура за сигурно функционирање. Постојат различни регулаторни механизми за да се обезбеди ова со најголема можна безбедност и покрај флуктуирачките надворешни услови.

Топлината што се создава во телото за време на реакциите на согорување мора од една страна да се користи за одржување на стабилна температура, но од друга страна, исто така, мора да може ефикасно да се испушти назад во околината, ако има вишок енергија. Нормалната телесна температура е околу 37 ° C, но физиолошки варира околу 1 ° C во деноноќниот ритам.

Регулирање на температурата на телото

Се нарекува можност за одржување на постојана телесна температура од околу 37 ° C Терморегулација а центарот на температурата и метаболичката регулација е во хипоталамусот. И на самото место и на периферијата има рецептори за студ и топлина (Терморецептори), кои ги пренесуваат своите информации на центарот за терморегулација. Т.н. Поставена точка поставена, т.е. температурата што телото се обидува да ја одржи.

Се прави разлика помеѓу температурните услови во телото Јадро на телото, со тоа трупот што ги содржи виталните органи на Школка за тело (Периферија), па екстремитетите. Размената на топлина работи преку крвотокот. Телото дава најголем приоритет на одржување на основната температура на телото. Значи, кога околината го лади телото, протокот на крв во периферијата се намалува така што се лади посилно од јадрото на телото.

Оваа реакција на лесна хипотермија се нарекува централизација и ја намалува загубата на топлина над големата површина на екстремитетите. Температурата на телесната обвивка може да отстапува од температурата на јадрото на телото до 9 ° C кога е многу студено. Однадвор може да се види бледа кожа и синкави усни. Кога температурата на околината е топла, садовите во кожата се шират, а периферијата е добро снабдена со крв. Во овој случај, температурите во јадрото на телото и периферијата се приближуваат едни до други.

Индиферентна температура

Температурниот опсег што се смета за пријатен за луѓето, во кој терморегулацијата не бара многу напор и може да се одржи постојан само преку циркулацијата на крвта во кожата, е позната како Индиферентна температура. За необлечена личност на одмор и со средна влажност, ова е 28-30 ° C, за облечена личност се претпоставува дека е околу 22 ° С. Надвор од оваа зона, мора да се користат различни механизми за да се обезбеди постојана телесна температура од 37 ° C.

Генерација на топлина

Хемиските реакции, особено реакциите на согорување, создаваат топлина во човечкото тело. Производството на топлина на одделни органи во мирување и под стрес и нивниот удел во вкупната произведена топлина значително се разликуваат. Особено, преку мускулна активност, производството на топлина може значително да се зголеми и да обезбеди учество до 90%.

Во прилог на зголемената желба за вежбање на студ во форма на доброволна мускулна активност, Треперење може да се произведе дополнителна топлина. Оваа неволна реакција исто така ќе биде рефлексивна Антагонисти активиран така што нема вистинско движење.

Добро снабдено со крв и богато со енергија Кафеаво масно ткиво нуди форма на производство на топлина која е неизмерно важна за доенчето генерирање на топлина без тремор се вика. Мембранскиот протеин Термогенин, исто така UCP-1 (= раздвојување протеин 1) го распаѓа респираторниот ланец. На овој начин, распаѓањето на масните киселини се „краток спој“, така што не се формира АТП и скоро целата енергија се ослободува во форма на топлина. Така, стимулирани од ß-адренорецептори, топлината може да се обезбеди особено брзо.

Емисија на топлина

Со тешка физичка работа, се создава многу топлинска енергија, особено преку мускулна работа. Со цел повторно да се ослободи овој вишок топлина, телото има на располагање четири различни механизми.

Спроведување или топлинска спроводливост опишува ослободување на топлина низ кожата кога ќе дојде во директен контакт со друг материјал. Кога ќе се допре, лицето губи топлина, степенот на оваа размена на топлина зависи во голема мера од топлинската спроводливост на материјалот. Металот, кој е многу спроводлив, се појавува значително постуден од дрвото, на пример, и повеќе топлина се губи преку спроводливоста.

На конвекција од друга страна, се зборува за пренесување на топлината во медиум во движење, т.е. претежно воздухот што не опкружува. Површината на телото загрева слој на мирен воздух, кој потоа се крева и се заменува со влезниот ладен воздух. Ако медиумот е во движење, т.е. размената е забрзана, размената на топлина се зголемува, поради што согледаната температура е постудена кога има ветер. Дури и во медиум со поголема спроводливост, на пр. Вода, загубата на топлина е поголема. Под стандардизирани услови, околу 15% од топлината се испушта преку конвекција.

За разлика од спроводливоста и конвекцијата, бара Термичко зрачење (Инфрацрвено зрачење) нема директен контакт. Секое тело ослободува енергија на предметите во околината без прекини. Степенот тука главно зависи од температурната разлика. Во просек, околу 60% од топлината го напушта човечкото тело на овој начин.

испарување (Испарување) е ефикасен човечки механизам за давање на вишок топлина и исто така е единствен на амбиентални температури над 36 ° С. Пот (Перспирацио сензибилис) може да се регулира од телото и е предмет на влијание на холинергичните влакна на симпатичкиот нервен систем. Потните жлезди имаат само холинергични рецептори, па нивниот невротрансмитер е ацетилхолин.

Топлината на испарување на водата е 2400 kJ/l, така што тука е можен висок степен на емисија на топлина, но ова е ограничено со висока влажност. Ако телото изгуби големи количини на течност слаба во електролити преку потење, може да се појави хипертонична дехидратација на овој начин. Телото неволно губи околу 500 ml течност секој ден преку испарување од кожата и мукозните мембрани, на пример, респираторниот тракт. Овој феномен се нарекува Perspiratio insensibilis и покрај недостатокот на регулаторни механизми, не придонесува неволно за загуба на топлина.

Слика: "Хипоталамусот ја контролира терморегулацијата". од Филчац. Лиценца: CC BY 4.0

Треска

Хипертермија се јавува кога температурата на јадрото на телото е зголемена за, на пример, интензивен физички напор и механизмите за дисипација на топлина се недоволни. Во случај на треска, сепак, е Поставена точка температурата на телото се зголемува во центрите на централната терморегулација. Ова може да има различни причини. Честопати станува збор за бактериско воспаление, но може да бидат одговорни и малигни процеси.

Супстанции кои ја поттикнуваат треската, како гласник, се нарекуваат Пирогени назначен. Групата туѓа на телото, егзогени пиогени се состои особено од вируси и компоненти на бактерии (полисахариди) кои преку интеракција со макрофаги и гранулоцити доведуваат до ослободување на гласнички супстанции на имунолошкиот систем. Овие медијатори за возврат се нарекуваат како ендогени пирогени а нивните најважни претставници се интерлеукин-1 (IL-1), интерферони и фактори на некроза на тумор. На крајот од каскадата се наоѓаат простагландини, кои предизвикуваат хипоталамусот да ја зголеми целната вредност.

Слика: „Типичен тек на треска. Зелената линија ја покажува целната вредност, црвената линија вистинската телесна температура “. од ДооФи. Лиценца: јавен домен

Некои клинички знаци на покачување или паѓање на треска се користат за да се измери развојот на пациент со треска. во Зголемување на треска Пациентите честопати покажуваат силна сензација на студ, вазоконстрикција на кожата и треска, бидејќи основната температура на телото тука е под (зголемената) поставена точка. во Паѓа треска од друга страна, постои вазодилатација и обилно потење. Лекови кои ја намалуваат треската се нарекуваат Антипиретици и, како ибупрофен, тие често дејствуваат со инхибиција на синтезата на простагландини.

Популарни испитни прашања за енергетскиот и топлинскиот баланс

Решенијата може да се најдат под референците.

1. Колку грама маснотии имаат иста енергетска содржина како 50 грама скроб?

  1. околу 100 гр
  2. околу 850 гр
  3. околу 39 гр
  4. околу 21 гр
  5. околу 50 гр

2. Колку енергија троши човечкото тело со мешана храна и потрошувачка на кислород од 12 l?

  1. 1200 kJ
  2. 240 kJ
  3. 120 kcal
  4. 300 г.
  5. 120 kJ

3. Која изјава за топлинскиот баланс е погрешна?

  1. Топлотното зрачење го сочинува најголемиот дел од емисијата на топлина во состојба на мирување.
  2. Треперењето е доброволна реакција на организмот на студ.
  3. Терморегулацијата се одвива главно во хипоталамусот.
  4. Пирогените предизвикуваат зголемување на поставената температура кај луѓето.
  5. Потните жлезди се стимулираат преку холинергични рецептори за ацетилхолин.

отече

Фишер: СРЕДНО УЧЕ:Е: Физиологија 1-6 - Физикумскрипт, 4-то издание

Решенија на прашањата: 1D, 2B, 3B