Determinarea cheltuielilor de energie în ajutoarele de învățare a dicționarelor de biologie
Fiecare organism are o anumită cheltuială de energie, în funcție de consumul și performanța alimentelor. Această cifră de energie poate fi măsurată și precis determinată. Există diferite proceduri în acest sens.
Rata metabolica
Consumul de energie al unei ființe vii poate fi măsurat. Cheltuielile totale de energie într-un anumit timp se numesc rata metabolică. Este dat în jouli (J) sau kilojoule (kJ). În trecut, se folosea unitatea de calorii (cal) sau kilocalorie (kcal). Ratele metabolice pot fi determinate prin măsurarea directă a căldurii emise sau indirect prin determinarea consumului de oxigen.
În Calorimetrie Acestea sunt măsurători ale cantității de căldură care este eliberată atunci când nutrienții sunt arși în calorimetru. Se distinge direct și indirect Calorimetrie.
Calorimetrie directă
Toate formele de energie, inclusiv energia chimică a nutrienților, pot fi transformate în căldură. Este eliberat în mediu. Această cantitate de căldură poate fi măsurată cu calorimetre. Primul calorimetru de gheață a fost proiectat de ANTOINE LAURENT LAVOISIER (1743–1794) și PIERRE SIMON DE LAPLACE (1749–1827) în 1780. A fost folosit pentru a măsura cheltuielile de energie ale animalelor mai mici.
Cele mai moderne calorimetre de ardere sunt utilizate în chimie pentru a determina valorile calorice fizice ale nutrienților puri.
În acest scop, 1 g din substanța care trebuie examinată este arsă prin aprindere electrică în bomba calorimetrică. Cantitatea de căldură măsurată în jouli corespunde cu aceasta puterea calorică fizică.
Se obține în condițiile fiziologice ale respirației celulare puterea calorifică fiziologică. În cazul carbohidraților și grăsimilor, puterea calorică fiziologică corespunde puterii calorifice fizice. Este mai scăzut pentru proteine, deoarece proteinele nu sunt descompuse doar în CO2 și H2O, ci și transformate în uree. Cu toate acestea, în comparație cu produsele complete de oxidare, ureea conține încă energie.
| Compararea valorilor calorice fizice și fiziologice | |||
| glucide | Grăsimi | Proteine | |
| puterea calorică fizică | 17 kJ ⋅ g -1 | 39 kJ ⋅ g -1 | 24 kJ ⋅ g -1 |
| puterea calorifică fiziologică | 17 kJ ⋅ g -1 | 39 kJ ⋅ g -1 | 17 kJ ⋅ g -1 |
Calorimetrie indirectă (respirometrie)
Deoarece există o relație directă între oxidarea glucozei și a altor substanțe nutritive și consumul de oxigen, se poate deduce cantitatea de energie din consumul de oxigen. Pentru a face acest lucru, trebuie să știți câtă energie este eliberată cu 1 litru de oxigen consumat și un anumit nutrient.
Această cantitate de energie se numește echivalent caloric desemnat. Valoarea oxidării glucozei este de 21 kJ pe litru de oxigen. Cu o dietă pură cu carbohidrați, cantitatea de energie se obține înmulțind valoarea cu cantitatea de oxigen consumată.
Cu toate acestea, deoarece alimentele constau dintr-un amestec de nutrienți diferiți, coeficient respirator folosit. Rezultă din raportul dintre cantitatea de CO2 emisă și cantitatea de O2 absorbită și este 1,0 pentru ierbivore, 0,75 pentru carnivore și 0,9 pentru persoanele hrănite în mod normal.
Rata metabolică bazală și rata metabolică de performanță
Cea mai mică rată metabolică se măsoară atunci când corpul este relaxat și în repaus complet, astfel încât doar cele mai importante procese de viață, cum ar fi respirația, bătăile inimii și activitatea creierului necesită energie. Această rată metabolică este cunoscută sub numele de metabolism în repaus sau rată metabolică bazală. Valoarea este importantă pentru diagnosticul medical. La bărbatul adult este de aproximativ 4,2 kJ per kg greutate corporală și oră. În funcție de greutate, acest lucru duce la consumul zilnic. Ratele metabolice maxime rezultă din performanțe fizice ridicate, de ex. B. la sportivi competitivi. Această valoare se numește Cifra de afaceri a performanței desemnat. Valoarea maximă realizabilă pentru oameni este de aproximativ 30.000 kJ pe zi. Aceasta epuizează capacitatea sistemului digestiv de a absorbi.