Биология. В 3-х томах. Т. 2

Основным обменом (основным метаболизмом) называют минимальный уровень обмена веществ и энергетических затрат, необходимый только для поддержания жизни в состоянии полного покоя или сна. Для определения основного обмена необходимо, чтобы человек перед измерением в течение 12-18 ч находился в состоянии физического и психического покоя и не принимал никакой пищи. Это гарантирует, что к моменту измерения желудочно-кишечный тракт испытуемого будет пуст. Величина основного обмена зависит от возраста, пола, массы тела и состояния здоровья индивидуума, а также явным образом коррелирует с отношением поверхности тела к его объему.

11.7.7. Дыхательный коэффициент (ДК)

Рассмотрим следующее уравнение:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ → 6СО₂ + 6Н₂О + Энергия.

Из этого уравнения видно, что объем двуокиси углерода, образовавшейся за данное время при окислении углевода в процессе дыхания, равен объему потребленного за то же время кислорода (напомним, что моль любого газа при данных условиях температуры и давления занимает один и тот же объем). Отношение СО₂:О₂ называется дыхательным коэффициентом. Для углеводов дыхательный коэффициент равен 1,

Таким образом, из приведенного выше уравнения

11.15. Окисление жира трипальмитина в процессе дыхания описывается следующим уравнением:

2С₅₁Н₉₈О₆+ 145О₂→ 102СО₂+ 98Н₂О.

Чему равен ДК для трипальмитина?

11.16. Чему равен ДК, когда глюкоза окисляется в анаэробных условиях до этанола и СО₂?

Изучение дыхательных коэффициентов дает ценные сведения о природе дыхательных субстратов и о типе метаболизма (табл. 11.5).

Таблица 11.5. Дыхательные коэффициенты для различных субстратов

11.17. Почему ДК у человека колеблется обычно в пределах от 0,7 до 1,0?

11.18. Из спирограммы, приведенной на рис. 11.39, определите:

а) частоту дыхания;

б) дыхательный объем;

в) легочную вентиляцию;

г) потребление кислорода.

Рис. 11.39. Спирограмма человека, находящегося в состоянии покоя

Опыт 11.2. Измерение потребления кислорода у мелких наземных беспозвоночных, например мокриц

Поглощение кислорода беспозвоночными измеряется в этом опыте при помощи манометра. Используемый прибор изображен на рис. 11.40.

Рис. 11.40. Прибор, с помощью которого можно измерять потребление кислорода мелкими наземными беспозвоночными

При дыхании кислород поглощается, а СО₂ выделяется, поэтому для поглощения СО₂ в прибор помещают натровую известь.

Таким путем изучают влияние температуры на поглощение кислорода. Температура воздуха, в котором находятся исследуемые организмы, поддерживается в течение опыта на заданном уровне при помощи водяной бани.

Материалы и оборудование

Манометр

Манометрическая жидкость

Шприц на 1 мл

2 пробирки

2 куска цинковой сетки (размеры определяются диаметром пробирок)

Стеклянные бусы (или любой другой не поглощающий материал, занимающий тот же объем, что и исследуемые организмы)

Зажимы и штативы

Водяная баня

Термометр

Таймер

Миллиметровая бумага

Винтовой зажим

Исследуемые организмы

Цинковая сетка

Натровая известь

Мелкие беспозвоночные, например мокрицы или личинки мясной мухи Натровая известь

Методика

1. Заполните манометр до половины манометрической жидкостью и к одному из его колен через трехходовой кран присоедините шприц на 1 мл.

2. Поместите в обе пробирки равные по объему количества натровой извести, а поверх нее — цинковую сетку.

3. В одну из пробирок ("Опыт") поместите несколько мокриц или личинок мясной мухи, а в другую ("Контроль") — равное по объему количество стеклянных бус. Животные не должны соприкасаться с натровой известью; цинковая сетка должна отделять их от натровой извести вполне надежно.

4. Присоедините манометр к двум пробиркам, как показано на рис. 11.40, и поставьте трехходовой кран и винтовой зажим в такое положение, чтобы манометр сообщался с атмосферным воздухом.

5. Укрепите прибор так, чтобы пробирки находились в водяной бане с температурой 20°С, и оставьте его при этой температуре с открытыми кранами не менее чем на 15 мин.

6. Закройте трехходовой кран и винтовой зажим, отметьте уровень манометрической жидкости и включите отсчет времени.

7. Через одинаковые промежутки времени отмечайте по шкале показания манометра.

8. По окончании опыта снова откройте трехходовой кран и винтовой зажим.

9. Постройте график изменения уровня манометрической жидкости в зависимости от времени.

10. Вычислите скорость поглощения кислорода.

11. Повторите тот же опыт несколько раз при различных температурах, например при 20, 25, 30, 35 и 40°С.