تحديد معامل الجهاز التنفسي (RK) للنباتات. تحديد معامل التنفس معامل التنفس قيمته قيمته
معامل التنفس (RK)
نسبة حجم ثاني أكسيد الكربون المنطلق عبر الرئتين إلى حجم الأكسجين الممتص خلال نفس الوقت؛ تعتمد قيمة العاصمة عندما يكون الشخص في حالة راحة على نوع المواد الغذائية المؤكسدة في الجسم.
القاموس الموسوعي، 1998
حاصل الجهاز التنفسي
نسبة حجم ثاني أكسيد الكربون المنطلق أثناء التنفس خلال فترة زمنية معينة إلى حجم الأكسجين الممتص خلال نفس الوقت. يميز ميزات تبادل الغازات والتمثيل الغذائي في الحيوانات والنباتات. في الشخص السليم يبلغ حوالي 0.85.
معامل التنفس
نسبة حجم ثاني أكسيد الكربون المنطلق من الجسم إلى حجم الأكسجين الممتص خلال نفس الوقت. تمت الإشارة إليه بواسطة:
تحديد DC مهم لدراسة خصائص تبادل الغازات والتمثيل الغذائي في الحيوانات والكائنات النباتية. عندما تتأكسد الكربوهيدرات في الجسم ويكون الأكسجين متاحًا بالكامل، يكون DC 1، والدهون ≈ 0.7، والبروتينات ≈ 0.8. في الشخص السليم في حالة الراحة، يكون DC 0.85 ╠ 0.1؛ أثناء العمل المعتدل، وكذلك في الحيوانات التي تأكل الأطعمة النباتية في الغالب، يقترب من 1. عند البشر، أثناء العمل الطويل جدًا، والصيام، والحيوانات آكلة اللحوم (الحيوانات المفترسة)، وكذلك أثناء السبات، عندما يكون ذلك بسبب الاحتياطيات المحدودة من الكربوهيدرات في الجسم، يزيد الذوبان من الدهون، DC حوالي 0.7. يتجاوز DC 1 مع ترسب مكثف في الجسم للدهون المتكونة من الكربوهيدرات المقدمة مع الطعام (على سبيل المثال، عند البشر عند استعادة الوزن الطبيعي بعد الصيام، بعد أمراض طويلة الأمد، وكذلك في الحيوانات أثناء التسمين). يزداد DC إلى 2 مع زيادة العمل وفرط التنفس في الرئتين، عندما يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون الإضافي من الجسم، والذي كان في حالة مقيدة. يصل التيار المستمر إلى قيم أكبر في الكائنات اللاهوائية، حيث يتشكل معظم ثاني أكسيد الكربون المنطلق عن طريق الأكسدة الخالية من الأكسجين (التخمير). يحدث مستوى DK أقل من 0.7 في الأمراض المرتبطة باضطرابات التمثيل الغذائي، بعد عمل بدني شاق.
في النباتات، يعتمد DK على الطبيعة الكيميائية للركيزة التنفسية، ومحتوى ثاني أكسيد الكربون والأكسجين في الغلاف الجوي وعوامل أخرى، وبالتالي يميز تفاصيل وظروف التنفس. عندما تستخدم الخلية الكربوهيدرات للتنفس (شتلات الحبوب)، يكون DC حوالي 1، والدهون والبروتينات (إنبات البذور الزيتية والبقوليات) ≈ 0.4≈0.7. مع نقص O2 وصعوبة الوصول (البذور ذات القشرة الصلبة)، يكون DC 2≈3 أو أكثر؛ ارتفاع التيار المستمر هو أيضًا سمة من سمات خلايا نقطة النمو.
(DC) هي نسبة حجم ثاني أكسيد الكربون المنطلق أثناء التنفس إلى حجم الأكسجين الممتص.
قيمة معامل التنفس للنبات
قيمة العاصمةيشير إلى طبيعة المادة المؤكسدة أثناء التنفس ونوع التنفس؛ يمكن أن يكون مساويًا أو أكبر من أو أقل من واحد. أثناء أكسدة الكربوهيدرات، تكون أحجام الغازات المتبادلة، ثاني أكسيد الكربون والأكسجين، متساوية ونسبة C0 2: 0 2 تساوي الوحدة. في هذه الحالة، يُستخدم الأكسجين المستهلك أثناء التنفس فقط لأكسدة الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون، لأن نسبة الهيدروجين والأكسجين في جزيء الجلوكوز تكون بحيث يكون هناك ما يكفي من الأكسجين في السكر لأكسدة الهيدروجين إلى الماء. الجزيء نفسه. عند أكسدة عدد من الأحماض العضوية، يكون معامل التنفس للنباتات أكبر من واحد. وبالتالي، فإن حمض الأكساليك مركب غني بالأكسجين أكثر من الكربوهيدرات. إن الأكسجين الموجود في الجزيء لا يكفي فقط لأكسدة الهيدروجين إلى الماء، بل يبقى جزء منه لأكسدة الكربون؛ لذلك، للأكسدة الكاملة لجزيئين من حمض الأكساليك، جزيء واحد من الأكسجين يكفي: 2C 2 H 2 O 4 + O 2 → 4CO 2 + 2H 2 O, DC (4CO 2: O 2) في هذه الحالة يساوي إلى 4. في الحالات التي يتنفس فيها النبات بسبب البروتينات أو الدهون التي يحتوي جزيئها على الكثير من الهيدروجين والكربون وقليل من الأكسجين؛ يكون DC أقل من واحد، لأنه من أجل أكسدة كل الكربون والهيدروجين الموجود في هذه المركبات فمن الضروري امتصاص كمية كبيرة من الأكسجين. عندما يتأكسد حمض دهني، فإن تفاعل الأكسدة سوف يستمر على النحو التالي: C 18 H 26 O 2 + 26 O 2 → 18 CO 2 + 18 H 2 O. DC (18 CO 2: 26 O 2) هو 0.69. وهكذا، في حالة أكسدة الكربوهيدرات، DC يساوي واحد، والأحماض العضوية - أكثر من واحد، والبروتينات والدهون - أقل من واحد.
التأثير الحراري أثناء تنفس النبات
التأثير الحراريسيكون لها قيمة معاكسة لـ DC: الحد الأقصى للتأثير الحراري سيكون أثناء أكسدة الدهون، لأنها المركبات الأكثر اختزالًا. يتم ملاحظة اعتماد قيمة DC على طبيعة المادة التنفسية فقط عندما يكون هناك ما يكفي من الأكسجين في البيئة والأنسجة النباتية. ومع ذلك، أثناء أكسدة نفس المادة التنفسية، ولكن مع نقص الأكسجين في البيئة والأنسجة النباتية، يمكن أن تتغير قيم التيار المستمر أيضًا. إذا كان هناك القليل من الأكسجين، فإن الأكسدة لا تكتمل، بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون والماء، يتم تشكيل الأحماض العضوية، والتي تتأكسد أكثر من الكربوهيدرات. في هذه الحالة، سيكون DC أقل من واحد، حيث سيبقى جزء من الأكسجين الممتص في جزيئات الأحماض العضوية المشكلة، في حين سيتم إطلاق كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون. سيتم إطلاق طاقة أقل، حيث سيتم تخزين جزء منها في الأحماض العضوية.1. ما هي العملية التي تضمن إطلاق الطاقة في الجسم؟ ما هو جوهرها؟
التشتيت (التقويض)، أي انهيار الهياكل الخلوية ومركبات الجسم مع إطلاق الطاقة ومنتجات الاضمحلال.
2. ما هي العناصر الغذائية التي توفر الطاقة في الجسم؟
الكربوهيدرات والدهون والبروتينات.
3. تسمية الطرق الرئيسية لتحديد كمية الطاقة في عينة من المنتج.
المسعرات الفيزيائية. الطرق الفيزيائية والكيميائية لتحديد كمية العناصر الغذائية في العينة مع الحساب اللاحق للطاقة الموجودة فيها؛ وفقا للجداول.
4. وصف جوهر طريقة قياس السعرات الحرارية الفيزيائية.
يتم حرق عينة من المنتج في المسعر، ومن ثم يتم حساب الطاقة المنطلقة على أساس درجة تسخين الماء والمادة المسعرة.
5. اكتب صيغة لحساب كمية الحرارة المنبعثة أثناء احتراق المنتج في المسعر. فك رموزها.
س = MvSv (ر 2 - ر 1) + MkSk (ر 2 - ر 1) - جودة،
حيث Q هي كمية الحرارة، M هي الكتلة (w - ماء، k - المسعر الحراري)، (t 2 - t 1) هو فرق درجة الحرارة بين الماء والمسعر بعد وقبل احتراق العينة، C هي الحرارة النوعية السعة، Qo هي كمية الحرارة الناتجة عن المؤكسد.
6. ما هي معاملات السعرات الحرارية الفيزيائية والفسيولوجية للمغذيات؟
كمية الحرارة المنبعثة أثناء احتراق 1 جرام من المادة في المسعر وفي الجسم على التوالي.
7. ما مقدار الحرارة المنبعثة عند حرق 1 جرام من البروتينات والدهون والكربوهيدرات في المسعر؟
1 جرام بروتين - 5.85 سعرة حرارية (24.6 كيلو جول)، 1 جرام دهون - 9.3 سعرة حرارية (38.9 كيلو جول)، 1 جرام كربوهيدرات - 4.1 سعرة حرارية (17.2 كيلو جول).
8. صياغة قانون هيس للديناميكا الحرارية، والذي على أساسه يتم حساب الطاقة التي تدخل الجسم على أساس كمية البروتينات والدهون والكربوهيدرات المهضومة.
يعتمد التأثير الديناميكي الحراري فقط على المحتوى الحراري لمنتجات التفاعل الأولية والنهائية ولا يعتمد على التحولات الوسيطة لهذه المواد.
9. ما مقدار الحرارة المنبعثة أثناء أكسدة 1 جرام من البروتينات و 1 جرام من الدهون و 1 جرام من الكربوهيدرات في الجسم؟
1 جرام من البروتينات – 4.1 سعرة حرارية (17.2 كيلو جول)، 1 جرام من الدهون – 9.3 سعرة حرارية (38.9 كيلو جول)، 1 جرام من الكربوهيدرات – 4.1 سعرة حرارية (17.2 كيلو جول).
10. اشرح سبب الاختلاف بين معاملات السعرات الحرارية الفيزيائية والفسيولوجية للبروتينات. وفي أي حالة يكون أعظم؟
في المسعر (المعامل الفيزيائي)، يتحلل البروتين إلى المنتجات النهائية - CO 2 وH 2 O وNH 3 مع إطلاق كل الطاقة الموجودة فيها. في الجسم (المعامل الفسيولوجي)، تنقسم البروتينات إلى ثاني أكسيد الكربون، وH2O، واليوريا وغيرها من مواد استقلاب البروتين، والتي تحتوي على الطاقة وتفرز في البول.
يتم تحديد محتوى البروتينات والدهون والكربوهيدرات في المنتجات الغذائية، ويتم ضرب كميتها بمعاملات السعرات الحرارية الفسيولوجية المقابلة، ويتم تلخيصها وطرح 10٪ من المبلغ الذي لا يتم امتصاصه في الجهاز الهضمي (الخسائر في البراز).
12. احسب (بالسعرات الحرارية والكيلوجول) استهلاك الطاقة عندما يتم إدخال 10 جرام من البروتينات والدهون والكربوهيدرات إلى الجسم مع الطعام.
س = 4.110 + 9.310 + 4.110 = 175 سعرة حرارية. (175 سعرة حرارية - 17.5 سعرة حرارية) × 4.2 كيلو جول، حيث 17.5 سعرة حرارية هي طاقة العناصر الغذائية غير المهضومة (الخسائر في البراز - حوالي 10٪). الإجمالي: 157.5 سعرة حرارية (661.5 كيلوجول).
قياس السعرات الحرارية: مباشر (طريقة أتواتر-بنديكت)؛ غير مباشر، أو غير مباشر (طرق كروغ، شاتيرنيكوف، دوغلاس - هولدن).
14. على ماذا يعتمد مبدأ قياس السعرات الحرارية المباشرة؟
على القياس المباشر لكمية الحرارة المتولدة في الجسم.
15. صف بإيجاز مبدأ التصميم والتشغيل لكاميرا Atwater-Benedict.
الغرفة التي يوضع فيها موضوع الاختبار معزولة حرارياً عن البيئة، وجدرانها لا تمتص الحرارة، وبداخلها مشعات تتدفق المياه من خلالها. وبناء على درجة تسخين كتلة معينة من الماء، يتم حساب كمية الحرارة التي يستهلكها الجسم.
16. ما هو مبدأ قياس السعرات الحرارية غير المباشرة (غير المباشرة)؟
من خلال حساب كمية الطاقة المنطلقة طبقا لبيانات تبادل الغازات (O 2 الممتصة و CO 2 المنبعثة يوميا).
17. لماذا يمكن حساب كمية الطاقة التي يطلقها الجسم على أساس أسعار تبادل الغازات؟
لأن كمية O 2 التي يستهلكها الجسم وثاني أكسيد الكربون المنطلق تتوافق تمامًا مع كمية البروتينات والدهون والكربوهيدرات المؤكسدة، وبالتالي الطاقة التي يستهلكها الجسم.
18. ما هي المعاملات المستخدمة لحساب استهلاك الطاقة عن طريق قياس السعرات الحرارية غير المباشرة؟
معامل التنفس ومكافئ السعرات الحرارية للأكسجين.
19. ما يسمى معامل التنفس؟
نسبة حجم ثاني أكسيد الكربون الذي يطلقه الجسم إلى حجم الأكسجين المستهلك خلال نفس الوقت.
20. احسب المعامل التنفسي (RC) إذا علم أن الهواء المستنشق يحتوي على 17% أكسجين و4% ثاني أكسيد الكربون.
وبما أن الهواء الجوي يحتوي على 21% O2 فإن نسبة الأكسجين الممتص هي 21% - 17% أي 4%. ثاني أكسيد الكربون في هواء الزفير هو أيضًا 4٪. من هنا
21. على ماذا يعتمد معامل التنفس؟
22. ما هو معامل التنفس أثناء الأكسدة في الجسم إلى المنتجات النهائية من البروتينات والدهون والكربوهيدرات؟
أثناء أكسدة البروتينات – 0.8، الدهون – 0.7، الكربوهيدرات – 1.0.
23. لماذا يكون حاصل الجهاز التنفسي أقل بالنسبة للدهون والبروتينات مقارنة بالكربوهيدرات؟
يتم استهلاك المزيد من الأكسجين لأكسدة البروتينات والدهون، لأنها تحتوي على كمية أقل من الأكسجين داخل الجزيئات مقارنة بالكربوهيدرات.
24. ما هي القيمة التي يقترب منها حاصل الجهاز التنفسي للشخص في بداية العمل البدني المكثف؟ لماذا؟
أولاً، لأن مصدر الطاقة في هذه الحالة هو الكربوهيدرات بشكل أساسي.
25. لماذا يكون معامل التنفس لدى الشخص أكبر من واحد في الدقائق الأولى بعد العمل البدني المكثف والمطول؟
لأن كمية ثاني أكسيد الكربون التي يتم إطلاقها أكبر من كمية الأكسجين التي يتم استهلاكها، نظرًا لأن حمض اللاكتيك المتراكم في العضلات يدخل إلى الدم ويحل محل ثاني أكسيد الكربون من البيكربونات.
26. ما يسمى المعادل الحراري للأكسجين؟
كمية الحرارة التي يطلقها الجسم عند استهلاك 1 لتر من O2.
27. على ماذا يعتمد المعادل الحراري للأكسجين؟
من نسبة البروتينات والدهون والكربوهيدرات المؤكسدة في الجسم.
28. ما هو المعادل الحراري للأكسجين أثناء أكسدة البروتينات والدهون والكربوهيدرات في الجسم (في عملية التفكيك)؟
للبروتينات – 4.48 سعرة حرارية (18.8 كيلو جول)، للدهون – 4.69 سعرة حرارية (19.6 كيلو جول)، للكربوهيدرات – 5.05 سعرة حرارية (21.1 كيلو جول).
29. صف بإيجاز عملية تحديد استهلاك الطاقة باستخدام طريقة دوغلاس هولدن (تحليل الغاز الكامل).
وفي غضون دقائق قليلة، يستنشق الشخص الهواء الجوي، ويتم جمع هواء الزفير في كيس خاص، وقياس كميته وإجراء تحليل الغاز لتحديد حجم الأكسجين المستهلك وثاني أكسيد الكربون المنبعث. يتم حساب معامل التنفس، والذي يتم من خلاله العثور على مكافئ السعرات الحرارية المقابل لـ O 2 من الجدول، والذي يتم ضربه بعد ذلك بحجم O 2 المستهلك خلال فترة زمنية معينة.
30. صف بإيجاز طريقة M. N. Shaternikov لتحديد إنفاق الطاقة في الحيوانات في التجربة.
يتم وضع الحيوان في غرفة يتم توفير الأكسجين فيها أثناء استهلاكه. يتم امتصاص ثاني أكسيد الكربون المنطلق أثناء التنفس بواسطة القلويات. يتم حساب الطاقة المنطلقة على أساس كمية الأكسجين المستهلك ومتوسط السعرات الحرارية المكافئة للأكسجين: 4.9 كيلو كالوري (20.6 كيلوجول).
31. احسب استهلاك الطاقة في دقيقة واحدة إذا كان من المعروف أن الشخص استهلك 300 مل من O2. معامل التنفس 1.0.
DK = 1.0، وهو يتوافق مع المكافئ الحراري للأكسجين الذي يساوي 5.05 كيلو كالوري (21.12 كيلوجول). لذلك، استهلاك الطاقة في الدقيقة = 5.05 كيلو كالوري × 0.3 = 1.5 كيلو كالوري (6.3 كيلو جول).
32. صف بإيجاز عملية تحديد استهلاك الطاقة باستخدام طريقة كروغ في البشر (تحليل غير مكتمل للغاز).
يستنشق الشخص الأكسجين من كيس مقياس الأيض، ويعود هواء الزفير إلى نفس الكيس، بعد أن مر سابقًا عبر جهاز امتصاص ثاني أكسيد الكربون. بناءً على قراءات مقياس الأيض، يتم تحديد استهلاك الأكسجين وضربه في المكافئ الحراري للأكسجين البالغ 4.86 كيلو كالوري (20.36 كيلوجول).
33. اذكر الاختلافات الرئيسية في حساب استهلاك الطاقة باستخدام طريقتي دوجلاس هولدن وكروج.
تتضمن طريقة دوغلاس هولدن حساب استهلاك الطاقة بناءً على بيانات من تحليل كامل للغاز؛ طريقة كروغ - فقط من خلال حجم الأكسجين المستهلك باستخدام مكافئ السعرات الحرارية للأكسجين المميز للظروف الأيضية الأساسية.
34. ما يسمى التمثيل الغذائي الأساسي؟
الحد الأدنى من استهلاك الطاقة الذي يضمن التوازن في ظل الظروف القياسية: أثناء الاستيقاظ، مع أقصى قدر من الراحة العضلية والعاطفية، على معدة فارغة (12 - 16 ساعة بدون طعام)، في درجة حرارة مريحة (18 - 20 درجة مئوية).
35. لماذا يتم تحديد التمثيل الغذائي الأساسي في ظل الظروف القياسية: أقصى قدر من الراحة العضلية والعاطفية، على معدة فارغة، في درجة حرارة مريحة؟
لأن النشاط البدني والضغط العاطفي وتناول الطعام والتغيرات في درجة الحرارة المحيطة تزيد من شدة عمليات التمثيل الغذائي في الجسم (استهلاك الطاقة).
36. ما هي العمليات التي تستهلك الطاقة الأيضية الأساسية في الجسم؟
لضمان الوظائف الحيوية لجميع أعضاء وأنسجة الجسم، وتركيب الخلايا، والحفاظ على درجة حرارة الجسم.
37. ما هي العوامل التي تحدد قيمة معدل الأيض الأساسي (المتوسط) المناسب للشخص السليم؟
الجنس والعمر والطول وكتلة الجسم (الوزن).
38. ما هي العوامل، إلى جانب الجنس والوزن والطول والعمر، التي تحدد قيمة معدل الأيض الأساسي الحقيقي (الحقيقي) للشخص السليم؟
الظروف المعيشية التي يتكيف معها الجسم: الإقامة الدائمة في منطقة مناخية باردة تزيد من عملية التمثيل الغذائي الأساسي؛ اتباع نظام غذائي نباتي على المدى الطويل – يقلل.
39. اذكر طرق تحديد مقدار التمثيل الغذائي الأساسي المناسب لدى الشخص. ما هي الطريقة المستخدمة لتحديد قيمة معدل الأيض الأساسي الحقيقي للشخص في الطب العملي؟
حسب الجداول، حسب الصيغ، حسب الرسوم البيانية. طريقة كروغ (تحليل الغاز غير الكامل).
40. ما هي قيمة التمثيل الغذائي الأساسي لدى الرجال والنساء يوميا وكذلك لكل 1 كجم من وزن الجسم يوميا؟
للرجال: 1500 - 1700 سعرة حرارية (6300 - 7140 كيلو جول)، أو 21 - 24 سعرة حرارية (88 - 101 كيلو جول)/كجم/يوم. لدى النساء ما يقرب من 10٪ أقل من هذه القيمة.
41. هل يتم حساب معدل الأيض الأساسي لكل 1 م 2 من سطح الجسم ولكل 1 كجم من وزن الجسم في الحيوانات ذوات الدم الحار والبشر؟
عند حسابها لكل 1 م 2 من سطح الجسم في الحيوانات ذوات الدم الحار من مختلف الأنواع والبشر، تكون المؤشرات متساوية تقريبًا، عند حسابها لكل 1 كجم من الكتلة تكون مختلفة تمامًا.
42. ما يسمى تبادل العمل؟
مزيج من التمثيل الغذائي الأساسي ونفقات الطاقة الإضافية التي تضمن عمل الجسم في مختلف الظروف.
43. اذكر العوامل التي تزيد من استهلاك الجسم للطاقة. ما يسمى التأثير الديناميكي المحدد للغذاء؟
الإجهاد البدني والعقلي، والإجهاد العاطفي، والتغيرات في درجات الحرارة والظروف البيئية الأخرى، والتأثيرات الديناميكية المحددة للطعام (زيادة استهلاك الطاقة بعد الأكل).
44. ما هي نسبة زيادة استهلاك الجسم للطاقة بعد تناول البروتين والأطعمة المختلطة والدهون والكربوهيدرات؟
بعد تناول الأطعمة البروتينية – بنسبة 20 – 30%، والأطعمة المختلطة – بنسبة 10 – 12%.
45. كيف تؤثر درجة الحرارة المحيطة على إنفاق الجسم للطاقة؟
التغيرات في درجات الحرارة في حدود 15 – 30 درجة مئوية لا تؤثر بشكل كبير على استهلاك الجسم للطاقة. عند درجات حرارة أقل من 15 درجة مئوية وأكثر من 30 درجة مئوية، يزداد استهلاك الطاقة.
46. كيف يتغير التمثيل الغذائي في درجات الحرارة المحيطة أقل من 15؟ ماذا يهم؟
زيادة. هذا يمنع الجسم من التبريد.
47. ما يسمى بكفاءة الجسم أثناء العمل العضلي؟
يتم التعبير عنها كنسبة مئوية، وهي نسبة الطاقة المكافئة للعمل الميكانيكي المفيد إلى إجمالي الطاقة المستهلكة في أداء هذا العمل.
48. إعطاء صيغة لحساب معامل الأداء (الكفاءة) لدى الشخص أثناء العمل العضلي، وبيان قيمته المتوسطة، وفك عناصر الصيغة.
حيث A طاقة مكافئة للعمل المفيد، C هو إجمالي استهلاك الطاقة، e هو استهلاك الطاقة لنفس الفترة الزمنية في حالة الراحة. الكفاءة 20%.
49. ما هي الحيوانات التي تسمى poikilothermic و homeothermic؟الحيوانات ذات الدم البارد (ذوات الدم البارد) - مع درجة حرارة الجسم غير المستقرة، اعتمادًا على درجة الحرارة المحيطة؛ ذوات الدم الحار (ذوات الدم الحار) - حيوانات ذات درجة حرارة جسم ثابتة لا تعتمد على درجة الحرارة المحيطة.
50. ما أهمية ثبات درجة حرارة الجسم بالنسبة للجسم؟ في أي الأعضاء تحدث عملية تكوين الحرارة بكثافة أكبر؟
يوفر مستوى عالياً من النشاط الحيوي نسبياً بغض النظر عن درجة الحرارة المحيطة. في العضلات والرئتين والكبد والكلى.
51. تسمية أنواع التنظيم الحراري. صياغة جوهر كل منهم.
التنظيم الحراري الكيميائي - تنظيم درجة حرارة الجسم عن طريق تغيير شدة إنتاج الحرارة؛ التنظيم الحراري الفيزيائي - عن طريق تغيير شدة نقل الحرارة.
52. ما هي العمليات التي توفر نقل الحرارة؟
الإشعاع الحراري (الإشعاع)، التبخر الحراري، التوصيل الحراري، الحمل الحراري.
53. كيف يتغير تجويف الأوعية الدموية في الجلد عندما تنخفض درجة الحرارة المحيطة وتزيد؟ ما هي الأهمية البيولوجية لهذه الظاهرة؟
عندما تنخفض درجة الحرارة، تضيق الأوعية الدموية في الجلد. مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، تتوسع الأوعية الدموية في الجلد. والحقيقة هي أن تغيير عرض تجويف الأوعية الدموية، وتنظيم نقل الحرارة، يساعد في الحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة.
54. كيف ولماذا يتغير إنتاج الحرارة ونقل الحرارة مع التحفيز القوي للجهاز الودي الكظري؟
سيزداد إنتاج الحرارة بسبب تحفيز عمليات الأكسدة، وسينخفض نقل الحرارة نتيجة لتضييق أوعية الجلد.
55. اذكر مناطق توطين المستقبلات الحرارية.
الجلد والأوعية الجلدية وتحت الجلد والأعضاء الداخلية والجهاز العصبي المركزي.
56. في أي أجزاء وهياكل الجهاز العصبي المركزي توجد المستقبلات الحرارية؟
في منطقة ما تحت المهاد، تشكيل شبكي للدماغ المتوسط، في الحبل الشوكي.
57. في أي أجزاء من الجهاز العصبي المركزي توجد مراكز التنظيم الحراري؟ ما هو هيكل الجهاز العصبي المركزي الذي يعد أعلى مركز للتنظيم الحراري؟
في منطقة ما تحت المهاد والحبل الشوكي. تحت المهاد.
58. ما هي التغييرات التي ستحدث في الجسم مع الغياب طويل الأمد للدهون والكربوهيدرات في النظام الغذائي، ولكن مع تناول البروتين الأمثل من الطعام (80 - 100 جرام يوميًا)؟ لماذا؟
سيكون هناك فائض في استهلاك النيتروجين من قبل الجسم أكثر من تناوله، وفقدان الوزن، حيث سيتم تغطية تكاليف الطاقة بشكل أساسي عن طريق البروتينات واحتياطيات الدهون التي لا يتم تجديدها.
59. بأي كمية وبأي نسبة يجب احتواء البروتينات والدهون والكربوهيدرات في النظام الغذائي لشخص بالغ (النسخة المتوسطة)؟
بروتينات – 90 جرام، دهون – 110 جرام، كربوهيدرات – 410 جرام، النسبة 1: 1، 2: 4، 6.
60. كيف تتغير حالة الجسم مع زيادة تناول الدهون؟
تتطور السمنة وتصلب الشرايين (قبل الأوان). تعتبر السمنة أحد عوامل الخطر لتطور أمراض القلب والأوعية الدموية ومضاعفاتها (احتشاء عضلة القلب، والسكتة الدماغية، وما إلى ذلك)، وانخفاض متوسط العمر المتوقع.
1. ما هي نسبة القيم الأيضية الأساسية لدى الأطفال في 3-4 سنوات الأولى من العمر، أثناء فترة البلوغ، في سن 18-20 سنة والبالغين (سعرة حرارية/كجم/يوم)؟
ما يصل إلى 3-4 سنوات من العمر، لدى الأطفال ما يقرب من 2 مرات أكثر، خلال فترة البلوغ - 1.5 مرة أكثر من البالغين. في سن 18-20 عامًا يتوافق مع معيار البالغين.
2. ارسم رسمًا بيانيًا للتغيرات في معدل الأيض الأساسي لدى الأولاد مع تقدم العمر (عند الفتيات، معدل الأيض الأساسي أقل بنسبة 5٪).
3. ما الذي يفسر الكثافة العالية لعمليات الأكسدة عند الطفل؟
مستوى أعلى من التمثيل الغذائي للأنسجة الشابة، ومساحة سطحية كبيرة نسبيًا للجسم، وبطبيعة الحال، إنفاق طاقة أكبر للحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم، وزيادة إفراز هرمونات الغدة الدرقية والنورإبينفرين.
4. كيف تتغير تكاليف الطاقة اللازمة للنمو حسب عمر الطفل: ما يصل إلى 3 أشهر من الحياة، قبل بداية البلوغ، أثناء البلوغ؟
وتزداد في الأشهر الثلاثة الأولى بعد الولادة، ثم تنخفض تدريجياً، وتزداد مرة أخرى خلال فترة البلوغ.
5. مما يتكون إجمالي إنفاق الطاقة لطفل يبلغ من العمر سنة واحدة وكيف يتم توزيعه كنسبة مئوية مقارنة بالشخص البالغ؟
عند الطفل: 70% يقع على التمثيل الغذائي الأساسي، 20% على الحركة والحفاظ على قوة العضلات، 10% على التأثير الديناميكي المحدد للطعام. عند البالغين: 50 – 40 – 10% على التوالي.
6. هل يستهلك البالغون أو الأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 3 و5 سنوات المزيد من الطاقة عند أداء العمل العضلي لتحقيق نفس النتيجة المفيدة، كم مرة ولماذا؟
الأطفال، من 3 إلى 5 مرات، حيث أن التنسيق لديهم أقل مثالية، مما يؤدي إلى الإفراط في الحركة، مما يؤدي إلى عمل أقل فائدة للأطفال بشكل ملحوظ.
7. كيف يتغير استهلاك الطاقة عندما يبكي الطفل، وبأي نسبة ونتيجة ماذا؟
يزداد بنسبة 100-200% بسبب زيادة إنتاج الحرارة نتيجة للإثارة العاطفية وزيادة نشاط العضلات.
8. ما هو الجزء (بالنسبة المئوية) من إنفاق الطفل على الطاقة الذي توفره البروتينات والدهون والكربوهيدرات؟ (مقارنة مع معيار الكبار).
بسبب البروتينات - 10٪ بسبب الدهون - 50٪ بسبب الكربوهيدرات - 40٪. عند البالغين – 20 – 30 – 50% على التوالي.
9. لماذا ترتفع درجة حرارة الأطفال بسرعة، خاصة في مرحلة الطفولة، عندما ترتفع درجة الحرارة المحيطة؟ هل يتحمل الأطفال الزيادات أو النقصان في درجة الحرارة المحيطة بسهولة أكبر؟
نظرًا لأن الأطفال لديهم زيادة في إنتاج الحرارة، وعدم كفاية التعرق، وبالتالي تبخر الحرارة، فإن مركز التنظيم الحراري غير ناضج. خفض الرتبة.
10. اذكر السبب المباشر واشرح آلية التبريد السريع للأطفال (خاصة الرضع) عند انخفاض درجة الحرارة المحيطة.
زيادة نقل الحرارة عند الأطفال بسبب سطح الجسم الكبير نسبيًا، وإمدادات الدم الوفيرة للجلد، وعدم كفاية العزل الحراري (الجلد الرقيق، ونقص الدهون تحت الجلد) وعدم نضج مركز التنظيم الحراري؛ انقباض الأوعية الدموية غير كاف.
11. في أي عمر يبدأ الطفل في تجربة التقلبات اليومية في درجات الحرارة، وكيف تختلف عن تلك الموجودة لدى البالغين، وفي أي عمر يصل إلى معايير البالغين؟
في نهاية شهر واحد من الحياة؛ إنهم غير مهمين ويصلون إلى مستوى البالغين بخمس سنوات.
12. ما هي درجة حرارة الطفل "منطقة الراحة"، ما هي درجة الحرارة داخلها، ما هو هذا المؤشر للبالغين؟
درجة الحرارة الخارجية التي تكون فيها التقلبات الفردية في درجة حرارة جلد الطفل أقل وضوحًا هي في حدود 21 - 22 درجة مئوية، عند البالغين - 18 - 20 درجة مئوية.
13. ما هي آليات التنظيم الحراري الأكثر استعدادًا للعمل عند الولادة؟ تحت أي ظروف يمكن تفعيل آليات التوليد الحراري المرتعش عند الأطفال حديثي الولادة؟
زيادة توليد الحرارة، ومعظمها من أصل غير مرتجف (ارتفاع التمثيل الغذائي)، والتعرق. في ظل ظروف التعرض للبرد الشديد.
14. ما هي النسبة التي يجب أن تحتوي على البروتينات والدهون والكربوهيدرات في النظام الغذائي للأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين ثلاثة وستة أشهر وسنة واحدة وأكثر من سنة والبالغين؟
ما يصل إلى 3 أشهر - 1: 3: 6؛ في عمر 6 أشهر - 1: 2: 4. في عمر سنة واحدة فما فوق - 1: 1، 2: 4، 6، أي كما هو الحال عند البالغين.
15. اذكر ملامح استقلاب الأملاح المعدنية عند الأطفال. ما علاقة هذا؟
يحدث احتباس للأملاح في الجسم، وخاصة زيادة الحاجة إلى الكالسيوم والفوسفور والحديد، وهو ما يرتبط بنمو الجسم.
11 تبادل الطاقة
من الشروط التي لا غنى عنها للحفاظ على الحياة أن تتلقى الكائنات الحية الطاقة من البيئة الخارجية، وعلى الرغم من أن المصدر الأساسي للطاقة لجميع الكائنات الحية هو الشمس، إلا أن النباتات فقط هي القادرة على استخدام إشعاعها بشكل مباشر. ومن خلال عملية التمثيل الضوئي، يقومون بتحويل طاقة ضوء الشمس إلى طاقة الروابط الكيميائية. تحصل الحيوانات والبشر على الطاقة التي يحتاجونها عن طريق تناول الأطعمة النباتية. (بالنسبة للحيوانات آكلة اللحوم وجزئيًا بالنسبة للحيوانات آكلة اللحوم، تعمل الحيوانات الأخرى - الحيوانات العاشبة - كمصدر للطاقة.)
يمكن للحيوانات أيضًا أن تتلقى الطاقة مباشرة من أشعة الشمس، على سبيل المثال، تحافظ الحيوانات ذات الدم المتغير على درجة حرارة جسمها بهذه الطريقة. ومع ذلك، فإن الحرارة (الواردة من البيئة الخارجية والمتولدة في الجسم نفسه) لا يمكن تحويلها إلى أي نوع آخر من الطاقة. الكائنات الحية، على عكس الأجهزة التقنية، غير قادرة بشكل أساسي على ذلك. الآلة التي تستخدم طاقة الروابط الكيميائية (على سبيل المثال، محرك الاحتراق الداخلي) تحولها أولاً إلى حرارة وبعد ذلك فقط إلى شغل: الطاقة الكيميائية للوقود → دافيء → العمل (تمدد الغاز في الاسطوانة وحركة المكبس). في الكائنات الحية، هذا المخطط هو الوحيد الممكن: الطاقة الكيميائية → وظيفة.
لذا فإن طاقة الروابط الكيميائية الموجودة في جزيئات المواد الغذائية هي عمليا مصدر الطاقة الوحيد للكائن الحيواني، ولا يمكن أن يستخدم الطاقة الحرارية إلا للحفاظ على درجة حرارة جسمه. بالإضافة إلى ذلك، فإن الحرارة، بسبب التبدد السريع في البيئة، لا يمكن تخزينها في الجسم لفترة طويلة. إذا حدثت حرارة زائدة في الجسم، فإن ذلك يصبح مشكلة خطيرة بالنسبة للحيوانات التي تعاني من الحرارة الذاتية، بل وتهدد حياتها في بعض الأحيان (انظر القسم 11.3).
11.1. مصادر الطاقة وطرق تحولها في الجسم
الكائن الحي هو نظام طاقة مفتوح: فهو يتلقى الطاقة من البيئة (تقريبًا بشكل حصري على شكل روابط كيميائية)، ويحولها إلى حرارة أو شغل، وفي هذا الشكل يعيدها إلى البيئة.
مكونات العناصر الغذائية التي تدخل الدم من الجهاز الهضمي (على سبيل المثال، الجلوكوز والأحماض الدهنية أو الأحماض الأمينية) ليست قادرة في حد ذاتها على نقل طاقة روابطها الكيميائية مباشرة إلى مستهلكيها، على سبيل المثال، مضخة البوتاسيوم والصوديوم أو العضلات الأكتين والميوسين. هناك وسيط عالمي بين "حاملي الطاقة" الغذائيين و "مستهلكي" الطاقة - أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP).هو واحد مصدر مباشرالطاقة لأي عملية في الكائنات الحية
جسم. جزيء ATP عبارة عن مزيج من الأدينين والريبوز وثلاث مجموعات فوسفات (الشكل 11.1).
تحتوي الروابط بين بقايا الأحماض (الفوسفات) على كمية كبيرة من الطاقة. عن طريق فصل الفوسفات الطرفي تحت تأثير إنزيم ATPase، يتم تحويل ATP إلى ثنائي فوسفات الأدينوزين (ADP). يؤدي ذلك إلى إطلاق 7.3 سعرة حرارية/مول من الطاقة. يتم استخدام طاقة الروابط الكيميائية في جزيئات الطعام لإعادة تصنيع ATP من ADP. دعونا نفكر في هذه العملية باستخدام الجلوكوز كمثال (الشكل 11.2).
المرحلة الأولى من استخدام الجلوكوز هي تحلل السكر.خلال هذه العملية، يتم أولاً تحويل جزيء الجلوكوز إلى حمض البيروفيك (بيروفات) ،مع توفير الطاقة لإعادة تركيب ATP. ثم يتم تحويل البيروفات إلى أسيتيل أنزيم أ -المنتج الأولي للمرحلة التالية من إعادة التدوير - دورة كريبس.توفر التحولات المتعددة للمواد التي تشكل جوهر هذه الدورة طاقة إضافية لإعادة تركيب ATP وتنتهي بإطلاق أيونات الهيدروجين. وتبدأ المرحلة الثالثة بانتقال هذه الأيونات إلى السلسلة التنفسية - الفسفرة التأكسدية,ونتيجة لذلك يتم تشكيل ATP أيضًا.
تشكل المراحل الثلاث لإعادة التدوير مجتمعة (تحلل السكر ودورة كريبس والفسفرة التأكسدية) العملية التنفس الأنسجة.من المهم بشكل أساسي أن تتم المرحلة الأولى (تحلل السكر) دون استخدام الأكسجين (التنفس اللاهوائي)ويؤدي إلى تكوين جزيئين ATP فقط. يمكن أن تحدث المرحلتان اللاحقتان (دورة كريبس والفسفرة التأكسدية) فقط في بيئة الأكسجين (التنفس الهوائي).يؤدي الاستخدام الكامل لجزيء جلوكوز واحد إلى ظهور 38 جزيء ATP.
هناك كائنات حية لا تحتاج إلى الأكسجين فحسب، بل تموت أيضًا في بيئة الأكسجين (أو الهواء) - اللاهوائية ملزمة.وتشمل هذه، على سبيل المثال، البكتيريا التي تسبب الغرغرينا الغازية (المطثية الحاطمة)، والكزاز (المطثية الكزازية)، والتسمم الغذائي (المطثية الوشيقية)، وما إلى ذلك.
في الحيوانات، تعتبر العمليات اللاهوائية نوعًا مساعدًا من التنفس. على سبيل المثال، في حالة الانقباضات العضلية الشديدة والمتكررة (أو في حالة الانقباضات الثابتة)، يتأخر توصيل الأكسجين عن طريق الدم عن احتياجات الخلايا العضلية. في هذا الوقت، يحدث تكوين ATP لاهوائيًا مع تراكم البيروفات، والذي يتم تحويله إلى حمض اللبنيك (اللاكتات).تزايد ديون الأكسجين.يؤدي توقف عمل العضلات أو إضعافه إلى إزالة التناقض بين حاجة الأنسجة للأكسجين وإمكانيات توصيله، حيث يتحول اللاكتات إلى البيروفات، ويتأكسد هذا الأخير إما من خلال مرحلة أنزيم الأسيتيل A في دورة كريبس إلى ثاني أكسيد الكربون، أو من خلال استحداث السكر يتحول إلى جلوكوز.
وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية، فإن أي تحول للطاقة من نوع إلى آخر يحدث مع التكوين الإجباري لكمية كبيرة من الحرارة، والتي تتبدد بعد ذلك في الفضاء المحيط. ولذلك، فإن تخليق ATP ونقل الطاقة من ATP إلى "مستهلكي الطاقة" الفعليين يحدث مع فقدان ما يقرب من نصفها على شكل حرارة. للتبسيط، يمكننا تمثيل هذه العمليات على النحو التالي (الشكل 11.3).
ما يقرب من نصف الطاقة الكيميائية الموجودة في الغذاء تتحول على الفور إلى حرارة وتبدد في الفضاء، والنصف الآخر يذهب إلى تكوين ATP. مع الانهيار اللاحق لـ ATP، يتم تحويل نصف الطاقة المنبعثة مرة أخرى إلى حرارة. نتيجة لذلك، لا يمكن للحيوان والشخص أن ينفق ما لا يزيد عن ربع إجمالي الطاقة المستهلكة في شكل طعام لأداء عمل خارجي (على سبيل المثال، تشغيل أو تحريك أي كائنات في الفضاء). وبالتالي فإن كفاءة الحيوانات والبشر الأعلى (حوالي 25٪) أعلى بعدة مرات من كفاءة المحرك البخاري على سبيل المثال.
كل العمل الداخلي (باستثناء عمليات النمو وتراكم الدهون) يتحول بسرعة إلى حرارة. أمثلة: (أ) تتحول الطاقة التي ينتجها القلب إلى حرارة بسبب مقاومة الأوعية الدموية لتدفق الدم. (ب) تقوم المعدة بعمل إفراز حمض الهيدروكلوريك، ويفرز البنكرياس أيونات البيكربونات، وفي الأمعاء الدقيقة تتفاعل هذه المواد، وتتحول الطاقة المخزنة فيها إلى حرارة.
نتائج العمل الخارجي (المفيد) الذي يؤديه حيوان أو شخص تتحول أيضًا في النهاية إلى حرارة: حركة الأجسام في الفضاء تعمل على تسخين الهواء، وتنهار الهياكل المقامة، وتتخلى عن الطاقة المضمنة فيها إلى الأرض والهواء في الشكل من الحرارة. تعتبر الأهرامات المصرية مثالا نادرا على كيف أن طاقة تقلص العضلات، التي أنفقت منذ ما يقرب من 5000 عام، لا تزال تنتظر التحول الحتمي إلى حرارة.
معادلة توازن الطاقة:
ه = أ + ح + ق،
أين ه -إجمالي كمية الطاقة التي يتلقاها الجسم من الطعام؛ أ - العمل الخارجي (المفيد)؛ ن -نقل الحرارة س-الطاقة المخزنة.
إن فقدان الطاقة من خلال البول والزهم والإفرازات الأخرى صغير للغاية ويمكن إهماله.
معامل التنفس 18.10:24.70 = 0.73.[...]
لا يبقى معامل التنفس ثابتاً أثناء النضج الطبيعي للثمرة. في مرحلة ما قبل انقطاع الطمث يكون حوالي 1 وعندما ينضج يصل إلى قيم 1.2...1.5. مع انحرافات ± 0.25 من واحد، لم يتم ملاحظة الاضطرابات الأيضية في الثمار بعد، وفقط مع الانحرافات الكبيرة يمكن افتراض الاضطرابات الفسيولوجية. شدة التنفس للطبقات الفردية من أنسجة أي جنين ليست هي نفسها. وفقًا للنشاط الأكبر للإنزيمات في الجلد، تكون معدلات التنفس فيه أكبر بعدة مرات من الأنسجة المتني (هولمي ورودس، 1939). ومع انخفاض محتوى الأكسجين وزيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الخلايا البارنشيمية، تقل شدة التنفس مع المسافة من الجلد إلى قلب الثمرة.
أداة لتحديد معامل التنفس، ملقط، شرائط من ورق الترشيح، ساعة رملية لمدة دقيقتين، أكواب زجاجية، ماصات، قضبان زجاجية، دورق مخروطي سعة 250 مل.[...]
يتكون جهاز تحديد معامل التنفس من أنبوب اختبار كبير مزود بسدادة مطاطية محكمة التثبيت، يتم إدخال أنبوب قياس مثني بزاوية قائمة مع مقياس ورقي بياني.[...]
كان استهلاك الأكسجين ومعامل استخدامه ثابتين عندما تم تقليل p02 إلى 60 و20% من الأصل (اعتمادًا على معدل التدفق). عند تركيزات الأكسجين أعلى قليلاً من المستوى الحرج، تم الحفاظ على الحد الأقصى لحجم التهوية لفترة طويلة (لعدة ساعات). زاد حجم التهوية بمقدار 5.5 مرة، ولكن على عكس الكارب انخفض بدءًا من 22% من مستوى تشبع الماء بالأكسجين. يعتقد المؤلفون أن انخفاض حجم التهوية في الأسماك تحت نقص الأكسجة الشديد هو نتيجة لنقص الأكسجين في عضلات الجهاز التنفسي. وكانت نسبة معدل التنفس إلى معدل ضربات القلب 1.4 بشكل طبيعي و4.2 مع نقص الأكسجين.
شروحات تمهيدية. مزايا الطريقة: حساسية عالية، مما يسمح لك بالعمل مع عينات صغيرة من المواد التجريبية؛ القدرة على مراقبة ديناميكيات تبادل الغازات ومراعاة تبادل الغازات 02 و C02 في نفس الوقت، مما يسمح لك بضبط معامل التنفس.[...]
لذلك، تنخفض قيمة الرقم الهيدروجيني في خزان الأكسجين إلى 6.0 تقريبًا، بينما في خزان التهوية، يكون الرقم الهيدروجيني أكبر من 7D، عند الحمل الأقصى، يكون استهلاك الطاقة لخزان الأكسجين، بما في ذلك طاقة معدات إنتاج الأكسجين، 1.3 م3/ (حصان-ساعة). ويجب أن تكون قوة مهوية الطاقة (الشكل 26.9) أقل من قوة مهوية خزان التهوية. ويفسر ذلك ارتفاع تركيز الأكسجين (أكثر من 60%) في جميع مراحل خزان الأكسجين.[...]
ديناميات إطلاق ثاني أكسيد الكربون (С?СО2)، وامتصاص الأكسجين ([...]
كان للأسماك البحرية وأسماك المياه العذبة في ظل هذه الظروف التجريبية نفس معامل التنفس (RQ) تقريبًا. عيب هذه البيانات هو أن المؤلف أخذ سمكة ذهبية للمقارنة، والتي تستهلك عمومًا القليل من الأكسجين ولا يمكن أن تكون بمثابة معيار للمقارنة.[...]
وفيما يتعلق بتبادل الغازات في الحشرات السباتية، ينبغي القول أن معامل التنفس ينخفض أيضًا. على سبيل المثال، وجد دراير (1932) أنه في الحالة النشطة لنملة فورميكا أولكي إيمري كان معامل التنفس 0.874؛ وعندما أصبح النمل خاملاً قبل السبات انخفض معامل التنفس إلى 0.782، وخلال فترة السبات وصل الانخفاض إلى 0.509-0.504. خنفساء البطاطس كولورادو Leptinotarsa decemlineata قل. خلال فصل الشتاء، ينخفض \u200b\u200bمعامل الجهاز التنفسي إلى 0.492-0.596، وفي الصيف - 0.819-0.822 (Ushatinskaya، 1957). ويفسر ذلك حقيقة أنه في الحالة النشطة، تعيش الحشرات بشكل أساسي على الأطعمة البروتينية والكربوهيدرات، بينما في حالة السبات، يتم استهلاك الدهون بشكل أساسي، الأمر الذي يتطلب كمية أقل من الأكسجين للأكسدة.
في حاويات محكمة الغلق مصممة للضغط في GP RK. د = 1962 باسكال (عمود ماء 200 مم)، مع معدلات دوران عالية، يمكن أن تكون مدة الخمول للخزان مع البقايا "الميتة" قبل بدء الملء قصيرة جدًا بحيث لا يتوفر لصمام التنفس وقت للفتح من أجل "الزفير" ". إذن لا توجد خسائر من "الزفير العكسي".[...]
لفهم العمليات البيوكيميائية التي تحدث في الجسم، فإن قيمة معامل الجهاز التنفسي لها أهمية كبيرة. معامل التنفس (RC) هو نسبة حمض الكربونيك الزفير إلى الأكسجين المستهلك.[...]
للحكم على تأثير درجة الحرارة على أي عملية، فإنها عادة ما تعتمد على قيمة معامل درجة الحرارة. يعتمد معامل درجة الحرارة (t>ω) لعملية التنفس على نوع النبات وعلى تدرج درجات الحرارة. وبالتالي، مع زيادة درجة الحرارة من 5 إلى 15 درجة مئوية، يمكن أن تزيد 0 ω إلى 3، في حين أن زيادة درجة الحرارة من 30 إلى 40 درجة مئوية تزيد من شدة التنفس بشكل أقل بشكل ملحوظ (ω حوالي 1.5). مرحلة تطوير النبات لها أهمية كبيرة. وفقًا لـ B.، A. Rubin، في كل مرحلة من مراحل تطور النبات، فإن درجات الحرارة الأكثر ملاءمة لعملية التنفس هي تلك التي تحدث على خلفيتها هذه المرحلة عادةً. التغيير في درجات الحرارة المثلى أثناء تنفس النبات اعتمادًا على مرحلة يرجع تطورها إلى حقيقة أنها أثناء عملية التولد تغير مسارات التبادل التنفسي. وفي الوقت نفسه، درجات الحرارة المختلفة هي الأكثر ملاءمة لأنظمة الإنزيمات المختلفة. في هذا الصدد، من المثير للاهتمام أنه في المراحل اللاحقة من تطور النبات، يتم ملاحظة الحالات التي تعمل فيها نازعة هيدروجين الفلافين كأكسيداز نهائي، حيث تنقل الهيدروجين مباشرة إلى أكسجين الهواء.[...]
تستهلك جميع الأسماك التي تمت دراستها في الأسر كمية أقل من الأكسجين مقارنة بالظروف الطبيعية. تشير الزيادة الطفيفة في معامل التنفس في الأسماك المحفوظة في أحواض السمك إلى حدوث تغيير في الجانب النوعي من عملية التمثيل الغذائي نحو مشاركة أكبر للكربوهيدرات والبروتينات فيه. يشرح المؤلف ذلك من خلال نظام الأكسجين الأسوأ في الحوض مقارنة بالظروف الطبيعية؛ وبالإضافة إلى ذلك، فإن الأسماك الموجودة في الحوض غير نشطة.[...]
لتقليل انبعاث أبخرة المواد الضارة، يتم أيضًا استخدام الأقراص العاكسة المثبتة أسفل أنبوب التثبيت لصمام التنفس. مع معدل دوران مرتفع لخزانات الغلاف الجوي، يمكن أن تصل كفاءة الأقراص العاكسة إلى 20-30٪.[...]
يمكن أن يحدث إعادة تشبع غرفة الغاز بعد ملئها إذا لم تكن مساحة الغاز مشبعة تمامًا بالبخار. في هذه الحالة، لا يغلق صمام التنفس بعد ملء الحاوية ويبدأ الزفير الإضافي على الفور. تحدث هذه الظاهرة في الخزانات التي تتميز بنسبة دوران عالية أو تكون مملوءة جزئيًا، وليس إلى الحد الأقصى لارتفاع الملء، وكذلك في الخزانات ذات عمليات التشبع البطيئة للسائل الهيدروليكي (الخزانات ذات الطوافات والخزانات الغائرة). يعد تشبع GP أمرًا نموذجيًا بشكل خاص بالنسبة للخزانات التي يتم ملؤها لأول مرة بعد التنظيف والتهوية. يُطلق على هذا النوع من الخسارة أحيانًا اسم الخسائر الناتجة عن التشبع أو التشبع الزائد لـ GP.[...]
بالنسبة لـ u0 Acjcs المعروفة، يمكن أيضًا تحديدها من خلال الرسوم البيانية المشابهة لتلك الموضحة في الشكل. 14. توفر طرق حساب الخسائر رسومًا بيانية مماثلة لخزانات RVS النموذجية وأنواع مختلفة من صمامات التنفس وكمياتها. القيمة Ac/cs تعني الزيادة في التركيز في محطة الوقود خلال إجمالي وقت التوقف (tp) وملء الخزان (te)، أي t = t″ + t3؛ يتم تحديده تقريبًا من الرسوم البيانية (انظر الشكل 3). عند استخدام الصيغة (!9)، من الضروري أن نأخذ في الاعتبار أنه مع التشبع الكامل لـ GP ccp/cs = 1 وأن وقت التشبع الكامل لـ GP للخزانات الأرضية يقتصر على 2-4 أيام ( اعتمادًا على الظروف الجوية والظروف الأخرى)، والرسم البياني في " الشكل 3 تقريبي. وبالتالي، بعد الحصول على القيم ccp/cs>l من الصيغة (19)، مما يعني بداية التشبع الكامل لإمدادات الغاز قبل نهاية فترة التوقف أو نهاية ملء الخزان، من الضروري استبدال ccp/cs = 1.[ ..]
دعونا نقيم العلاقات الكمية بين هذين التدفقين للغاز. أولاً، نسبة حجم ثاني أكسيد الكربون المنبعث إلى حجم الأكسجين المستهلك (معامل التنفس) بالنسبة لمعظم مياه الصرف الصحي والحمأة المنشطة أقل من واحد. ثانيا، معاملات نقل الكتلة الحجمية للأكسجين وثاني أكسيد الكربون قريبة من بعضها البعض. ثالثًا، يكون ثابت توازن الطور لثاني أكسيد الكربون أقل بحوالي 30 مرة من الأكسجين. رابعا، لا يتواجد ثاني أكسيد الكربون في خليط الحمأة في حالة مذابة فحسب، بل يدخل أيضا في تفاعل كيميائي مع الماء.[...]
عند مقارنة كلا النوعين من التنفس، فإن النسبة غير المتساوية لامتصاص الأكسجين مقابل إطلاق ثاني أكسيد الكربون تكون ملفتة للنظر. يتم تحديد نسبة ثاني أكسيد الكربون إلى الأكسجين على أنها معامل الجهاز التنفسي KO.[...]
إذا تمت أكسدة المواد العضوية التي تحتوي على نسبة أكسجين أعلى نسبيًا من الكربوهيدرات أثناء التنفس، على سبيل المثال الأحماض العضوية - الأكساليك والطرطريك وأملاحها، فإن معامل الجهاز التنفسي سيكون أكبر بكثير من 1. وسيكون أيضًا أكبر من 1 في الحالة عندما يتم أخذ جزء من الأكسجين، المستخدم في التنفس الميكروبي، من الكربوهيدرات؛ أو أثناء تنفس تلك الخمائر التي يحدث فيها التخمر الكحولي بالتزامن مع التنفس الهوائي. إذا حدثت، إلى جانب التنفس الهوائي، عمليات أخرى يتم فيها استخدام أكسجين إضافي، فسيكون معامل التنفس أقل من 1. وسيكون أيضًا أقل من 1 عند المواد ذات المحتوى المنخفض نسبيًا من الأكسجين، مثل البروتينات والهيدروكربونات وما إلى ذلك. ، تتأكسد أثناء عملية التنفس، وبالتالي، بمعرفة قيمة المعامل التنفسي، يمكنك تحديد المواد التي تتأكسد أثناء عملية التنفس.
المؤشر الأكثر عمومية لمعدل الأكسدة هو معدل التنفس، والذي يمكن الحكم عليه من خلال امتصاص الأكسجين، وإطلاق ثاني أكسيد الكربون وأكسدة المواد العضوية. مؤشرات أخرى لعملية التمثيل الغذائي في الجهاز التنفسي: قيمة المعامل التنفسي، ونسبة مسارات تحلل السكر والفوسفات البنتوز لتحلل السكر، ونشاط إنزيمات الأكسدة والاختزال. يمكن الحكم على كفاءة الطاقة في التنفس من خلال كثافة الفسفرة التأكسدية للميتوكوندريا.[...]
إن الاتجاهات الموضحة لتفاح كوكس أورانج فيما يتعلق بتأثير تركيزات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في هواء الغرفة صالحة لجميع أصناف التفاح الأخرى، باستثناء الحالات التي يزداد فيها معامل التنفس بقوة أكبر مع انخفاض درجة الحرارة.
تعتمد قيمة DC على أسباب أخرى. في بعض الأنسجة، بسبب صعوبة وصول الأكسجين، إلى جانب التنفس الهوائي، يحدث التنفس اللاهوائي، الذي لا يصاحبه امتصاص الأكسجين، مما يؤدي إلى زيادة قيمة التيار المستمر. يتم تحديد قيمة المعامل أيضًا من خلال اكتمال أكسدة الركيزة التنفسية. إذا، بالإضافة إلى المنتجات النهائية، تتراكم مركبات أقل أكسدة (الأحماض العضوية) في الأنسجة، ثم DC[...]
تم إجراء التحديدات الكمية لاعتماد تبادل الغازات في الأسماك على درجة الحرارة من قبل العديد من الباحثين. في معظم الحالات، اقتصرت دراسة هذه المسألة في المقام الأول على الجانب الكمي للتنفس - حجم إيقاع التنفس، وكمية استهلاك الأكسجين ومن ثم حساب معاملات الحرارة عند درجات حرارة مختلفة.[...]
ولتقليل الخسائر الناجمة عن التبخر وتلوث الهواء، تم تجهيز خزانات البنزين بأنابيب غاز تربط بين الفراغات الهوائية للخزانات التي يتم تخزين المنتجات من نفس العلامة التجارية، ويتم تركيب صمام تنفس مشترك. "التنفس الكبير والصغير" الموصوف أعلاه، تهوية مساحة الغاز، تسبب أيضًا تلوث الهواء أثناء تخزين المنتجات البترولية في المنشآت الزراعية، حيث أنه مع معدل دوران مزرعة الخزانات من 4 إلى 6، تكون نسبة دوران مخزون الوقود 10- 20 مما يعني انخفاض نسبة استخدام الخزانات 0.4-0.6. ومن أجل منع تلوث الهواء، تم تجهيز مستودعات النفط بأجهزة تنظيف ومصائد زيت البنزين.[...]
وتظهر البيانات التي تم الحصول عليها حتى الآن أن درجات الحرارة القصوى تسبب تثبيط النظام الفسيولوجي، وخاصة نقل الغازات في الأسماك. في الوقت نفسه، يتطور بطء القلب، ويزيد عدم انتظام ضربات القلب، وينخفض استهلاك الأكسجين ومعدل استخدامه. بعد هذه التغييرات في عمل الجهاز التنفسي القلبي، تتوقف تهوية الخياشيم تدريجيًا، وأخيرًا، تتوقف عضلة القلب عن العمل. ويبدو أن نقص الأكسجة في عضلات الجهاز التنفسي ونقص الأكسجين العام هما أحد أسباب موت الأسماك بسبب ارتفاع درجة الحرارة. تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى تسريع استخدام الأكسجين، ونتيجة لذلك، إلى انخفاض توتره في الشريان الأبهر الظهري، والذي بدوره يعمل كإشارة لزيادة تهوية الخياشيم.[...]
قبل استخدام النموذج، ينبغي التحقق من المعلمات الحركية الخاصة به. تم التحقق من صحة نموذج نظام الأكسجين النقي لمعالجة مياه الصرف الصحي المنزلية والصناعية بواسطة مولر وآخرين. (1) استخدم التحقق من صحة النموذج لمعالجة مياه الصرف الصحي المنزلية معامل تنفسي R.C قدره 1.0، بينما بالنسبة لمياه الصرف الصناعي فهو 0.85 و حتى 0.60 تم إجراء فحص إضافي للتفاعلات الكيميائية مؤخرًا في دراسة مياه الصرف الصحي من مصنع اللب والورق (الشكل 26.6) لتقييم البيانات التي تم الحصول عليها، كان من المفترض أن يكون معامل الجهاز التنفسي 0.90 ، ولوحظ أن متطلباته لنمو الكائنات الحية الدقيقة أقل مما لوحظ تقليديًا في النظم البيولوجية [...].
لحل مسألة جوهر تأثير درجة الحرارة على عملية التمثيل الغذائي للأسماك، من الضروري معرفة ليس فقط درجة الزيادة أو النقصان في عملية التمثيل الغذائي مع تغير في درجة الحرارة، ولكن أيضا التغيرات النوعية في الروابط الفردية التي تشكل عملية التمثيل الغذائي. يمكن إلى حد ما وصف الجانب النوعي من عملية التمثيل الغذائي بمعاملات مثل الجهاز التنفسي والأمونيا (نسبة الأمونيا المنطلقة كمنتج نهائي لاستقلاب النيتروجين إلى الأكسجين المستهلك) (الشكل 89).[...]
يترتب على المعادلة (4) أعلاه أن نسبة الثوابت لـ 02 وCO2 تساوي 1.15، أي أن استخدام تقنية قياس توازن ثاني أكسيد الكربون يبدو أنه يسمح بإجراء الملاحظات عند قيم أعلى قليلاً من 2 وسرعات تدفق أعلى في المقابل. لكن هذه الميزة الواضحة تختفي إذا افترضنا أن معامل التنفس أقل من 1. وبالإضافة إلى ذلك، وكما أوضح تالنج 32]، فإن دقة تحديد ثاني أكسيد الكربون في المياه الطبيعية لا يمكن أن تكون أفضل من ± 1 ميكرومول/لتر (0.044 ملجم/لتر). والأكسجين - ±0.3 ميكرومول/لتر (0.01 ملجم/لتر). وبالتالي، حتى لو أخذنا معامل التنفس يساوي 1، فإن دقة طريقة التوازن، المبنية على مراعاة توازن الأكسجين، تبين أنها أعلى بثلاث مرات على الأقل من دقة تحديد ثاني أكسيد الكربون.[...]
تم استخدام الطريقة المورفولوجية الفسيولوجية في دراساتنا مع بعض الإضافات. هذا جعل من الممكن التحديد بدقة كافية (± 3.5٪) كمية الأكسجين الممتص وثاني أكسيد الكربون المنطلق ومعامل الجهاز التنفسي (RQ) على الشتلات الكاملة التي يبلغ عمرها 10-12 يومًا وأوراق النباتات من التجارب الميدانية. مبدأ هذه التقنية هو أن النباتات الموضوعة في وعاء مغلق (ماصة غاز مصممة خصيصًا) مع الهواء الجوي تغير تركيبة الهواء نتيجة للتنفس. وبالتالي، فإن معرفة حجم الوعاء وتحديد النسبة المئوية لتكوين الهواء في بداية التجربة ونهايتها، ليس من الصعب حساب كمية ثاني أكسيد الكربون التي تمتصها النباتات وتطلقها.
تختلف الأعضاء والأنسجة النباتية المختلفة بشكل كبير في ظروف تزويدها بالأكسجين. في الورقة، يتدفق الأكسجين بحرية إلى كل خلية تقريبًا. الفواكه العصير والجذور والدرنات سيئة التهوية للغاية. فهي ضعيفة النفاذية للغازات، ليس فقط للأكسجين، ولكن أيضًا لثاني أكسيد الكربون. وبطبيعة الحال، في هذه الأجهزة تتحول عملية التنفس إلى الجانب اللاهوائي، ويزيد معامل التنفس. ويلاحظ زيادة في معامل الجهاز التنفسي وتحول في عملية التنفس إلى الجانب اللاهوائي في الأنسجة المرستيمية. وبالتالي، فإن الأجهزة المختلفة تتميز ليس فقط باختلاف شدة، ولكن أيضًا بجودة غير متساوية للعملية التنفسية.[...]
لطالما كانت مسألة المواد المستخدمة في عملية التنفس مشكلة بالنسبة لعلماء وظائف الأعضاء. حتى في أعمال I. P. Borodin، تبين أن شدة عملية التنفس تتناسب بشكل مباشر مع محتوى الكربوهيدرات في الأنسجة النباتية. أعطى هذا سببًا لافتراض أن الكربوهيدرات هي المادة الرئيسية المستهلكة أثناء التنفس. وفي توضيح هذه المسألة، فإن تحديد معامل التنفس له أهمية كبيرة. معامل التنفس هو النسبة الحجمية أو المولية لثاني أكسيد الكربون المنطلق أثناء التنفس إلى ثاني أكسيد الكربون الممتص خلال نفس الفترة الزمنية، مع الوصول الطبيعي إلى الأكسجين، تعتمد قيمة معامل التنفس على الركيزة التي يتم التنفس بها. إذا تم استخدام الكربوهيدرات في عملية التنفس فإن العملية تتم وفق المعادلة CeH) 2O5 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O، وفي هذه الحالة يكون معامل التنفس يساوي واحد! ومع ذلك، إذا تعرضت المزيد من المركبات المؤكسدة، مثل الأحماض العضوية، للتحلل أثناء التنفس، فإن امتصاص الأكسجين ينخفض، ويصبح معامل الجهاز التنفسي أكبر من الوحدة. عندما تتأكسد المزيد من المركبات المختزلة، مثل الدهون أو البروتينات، أثناء التنفس، يلزم المزيد من الأكسجين ويصبح معامل التنفس أقل من الوحدة.[...]
لذلك، فإن أبسط عملية التنفس الهوائي تتمثل في الشكل التالي. يستخدم الأكسجين الجزيئي المستهلك أثناء التنفس بشكل أساسي لربط الهيدروجين المتولد أثناء أكسدة الركيزة. يتم نقل الهيدروجين من الركيزة إلى الأكسجين من خلال سلسلة من التفاعلات الوسيطة التي تحدث بالتتابع بمشاركة الإنزيمات والناقلات. إن ما يسمى بمعامل التنفس يعطي فكرة معينة عن طبيعة عملية التنفس. يُفهم هذا على أنه نسبة حجم ثاني أكسيد الكربون المنطلق إلى حجم الأكسجين الممتص أثناء التنفس (C02:02).[...]
تعتمد كفاءة الجهاز التنفسي القلبي للأسماك، وقدراته الاحتياطية، وقابلية معلمات التردد والسعة على الأنواع والخصائص البيئية للأسماك. عندما ارتفعت درجة الحرارة بنفس المقدار (من 5 إلى 20 درجة مئوية)، زاد معدل التنفس لسمك الفرخ من 25 إلى 50 في الدقيقة، وللبايك من 46 إلى 75، وللأيد من 63 إلى 112 في الدقيقة. يزداد استهلاك الأكسجين بالتوازي مع زيادة التردد، ولكن ليس عمق التنفس. يتم إنتاج أكبر عدد من حركات التنفس لضخ وحدة حجم من الماء بواسطة الجهاز المتحرك، وأقلها بواسطة سمك الكراكي الأوكسيفيلي الأقل نشاطًا، والذي يرتبط بشكل إيجابي مع شدة تبادل الغازات في الأنواع المدروسة. وفقا للمؤلفين، فإن نسبة الحد الأقصى لحجم التهوية ومعامل استخدام الأكسجين المقابل تحدد قدرات الطاقة القصوى للجسم. في حالة الراحة، كانت أعلى كثافة لتبادل الغازات وحجم التهوية في سمك الكراكي المؤكسج، وتحت الحمل الوظيفي (النشاط الحركي، نقص الأكسجة) - في بيئة تطوير متكاملة. عند درجات الحرارة المنخفضة، كانت الزيادة في حجم التهوية في بيئة تطوير متكاملة استجابة لنقص الأكسجة أكبر منها في درجات الحرارة المرتفعة، وهي: 20 ضعفًا عند 5 درجات مئوية و8 أضعاف عند 20 درجة مئوية. في Orthologus thioglossy، في ظل نقص الأكسجة (تشبع 40٪)، يتغير حجم الماء الذي يتم ضخه عبر الخياشيم إلى حد أقل: عند 12 درجة مئوية يزداد 5 مرات، وعند 28 درجة مئوية - 4.3 مرة.[...]
لم تتم دراسة مؤشرات استقلاب الكربوهيدرات أثناء نقص الأكسجة الخارجي التكيفي، أي أثناء نقص الأكسجين الخفيف إلى المتوسط في البيئة، بشكل كامل. ومع ذلك، فإن البيانات التجريبية المحدودة المتاحة تظهر أنه في هذه الحالة، هناك زيادة في استخدام الجليكوجين في العضلات، وزيادة في حمض اللاكتيك وسكر الدم. وكما هو متوقع، فإن مستوى تشبع الأكسجين في الماء الذي تحدث فيه هذه التحولات يختلف باختلاف الأنواع. على سبيل المثال، في الجلكى، لوحظ ارتفاع السكر في الدم عندما انخفض محتوى الأكسجين بنسبة 20٪ فقط من المستوى الأولي، وفي 1 أبيو كاريبفك، ظل تركيز السكر في الدم منخفضًا باستمرار حتى عند تشبع الأكسجين بنسبة 40٪ في الماء، وفقط بعد ذلك. أدى انخفاض التشبع إلى زيادة سريعة في مستويات السكر في الدم. وقد لوحظت زيادة في نسبة السكر في الدم وحمض اللبنيك أثناء نقص الأكسجة في التنش. ولوحظ رد فعل مماثل لنقص الأكسجة في سمك السلور القناة. في أولى هذه الدراسات، عند تشبع الماء بالأكسجين بنسبة 50%، تم اكتشاف زيادة في محتوى حمض اللاكتيك في الأسماك، والتي استمرت في الساعة الأولى من النوروكسيا، أي بعد عودة الأسماك إلى ظروف الأكسجين الطبيعية. تمت استعادة المعلمات البيوكيميائية إلى وضعها الطبيعي خلال 2-6 ساعات، وتشير الزيادة في محتوى اللاكتات ومعامل الجهاز التنفسي من 0.8 إلى 2.0 إلى زيادة في تحلل السكر اللاهوائي.
حاصل الجهاز التنفسي (RC) هو نسبة حجم ثاني أكسيد الكربون المنطلق إلى حجم الأكسجين الممتص خلال فترة زمنية معينة. إذا تم أكسدة الكربوهيدرات فقط في الجسم أثناء عملية التمثيل الغذائي، فإن معامل الجهاز التنفسي سيكون مساوياً لـ 1. ويمكن ملاحظة ذلك من الصيغة التالية:
وبالتالي، لتكوين جزيء واحد من ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية استقلاب الكربوهيدرات، يلزم وجود جزيء واحد من ثاني أكسيد الكربون. نظرًا لأنه وفقًا لقانون أفوجادرو-جيرارد، فإن الأعداد المتساوية من الجزيئات التي لها نفس درجة الحرارة والضغط تشغل أحجامًا متساوية. ولذلك فإن معامل التنفس لأكسدة الكربوهيدرات سيكون مساوياً لـ 1:
بالنسبة للدهون سيكون:
إن أكسدة جزيء واحد من الدهون تحتاج إلى 81.5 جزيء أكسجين، كما أن أكسدة جزيء واحد جرام من الدهون تتطلب 81.5×22.4 لترًا من الأكسجين، أي 1825.6 لترًا من O2، حيث 22.4 هو حجم جزيء جرام واحد باللترات . جزيء جرام من الدهون يساوي 890 جرامًا، ثم يتأكسد 1 لتر من الأكسجين 
487 جرام دهون. 1 جرام من الدهون، عند الأكسدة الكاملة، يطلق 38.945 كيلوجول (9.3 كيلو كالوري)*، و0.487 يعطي 18.551 كيلوجول. لذلك، فإن السعرات الحرارية المكافئة لـ 1 لتر من الأكسجين بمعامل تنفسي 0.7 ستكون 18.551 كيلوجول. في الظروف العادية يتراوح معامل التنفس بين 1 و 0.7. مع تيار مستمر قدره 0.7، تتأكسد الدهون في الجسم ويكون مكافئ السعرات الحرارية، أو قيمة السعرات الحرارية لـ 1 لتر من الأكسجين، 18.551 كيلوجول، ومع تيار مستمر 1 يكون 21.135.
