Энергия. Нормируемые показатели

Суточные энерготраты определяются энерготратами на конкретные виды деятельности и ВОО. ВОО зависит от ряда факторов, в первую очередь, от возраста, массы тела и пола.

У женщин: ВОО на15% ниже, чем у мужчин (таблица 1). При беременности и грудном вскармливании потребности в энергии увеличиваются в среднем на 15и 25% соответственно.

У детей: в период новорожденности 15% потребляемой с пищей энергии тратится на рост. С возрастом отношение ВОО/масса тела постепенно снижается до наступления полового созревания. Максимальной потребности в энергии соответствует быстрый рост в подростковом возрасте (пубертатный период, таблица 2).

Расход энергии на адаптацию к холодному климату в районах Крайнего Севера – увеличивается в среднем на 15%.

Суточные энерготраты на конкретный вид деятельности – это произведение ВОО на соответствующий КФА.

Физиологические потребности в энергии для взрослых составляют от 2100 до 4200 ккал/сутки для мужчин и от 1800 до 3050 ккал/сутки для женщин.

Физиологические потребности в энергии для детей – 110-115 ккал/кг массы тела для детей до 1 годаи от 1200 до 2900 ккал/суткидля детей старше 1 года.

Таблица 1

Средние величины основного обмена взрослого населения России (ккал/сутки)

Мужчины (основной обмен)	Женщины (основной обмен)
Масса тела, кг	18-29 лет	30-39 лет	40-59 лет	Старше 60 лет	Масса тела, кг	18-29 лет	30-39 лет	40-59 лет	Старше 60 лет

 

Таблица 2

Средние величины основного обмена детского населения

Возраст	Основной обмен, ккал/кг массы тела	Основной обмен, ккал/сутки
1 мес.
до года
от 1 до 3 лет
от 3 до 7 лет
от 7 до 11 лет
от 11 до 18 лет		> 690

 

Источники энергии

Основными источниками энергии являются углеводы, жиры и белки пищи.

Углеводы

Углеводы пищи представлены преимущественно полисахаридами (крахмал), и, в меньшей степени, моно-, ди- и олигосахаридами. 1 г углеводов при окислении в организме дает 4,1 ккал. Физиологическая потребность в усвояемых углеводах для взрослого человека составляет 50-60% от энергетической суточной потребности (от 257 до 586 г/сутки). Физиологическая потребность в углеводах для детей до года 13 г/кг массы тела, для детей старше года от 170 до 420 г/сутки.

Жиры

Жиры представлены преимущественно триацилглицеридами. 1 г жира при окислении в организме дает 9,3 ккал. Физиологическая потребность в жирах – от 70 до 154 г/сутки для мужчин и от 60 до 102 г/суткидля женщин. Физиологическая потребность в жирах для детей до года – 5,5-6,5 г/кг массы тела, для детей старше года – от 40 до 97 г/сутки.

Белки

Источниками белков являются продукты, как животного, так и растительного происхождения. Белки животного происхождения содержат полный набор незаменимых аминокислот в количестве достаточном для биосинтеза белка в организме человека. Белки животного происхождения усваиваются организмом на 93-96%. Для взрослых рекомендуемая в суточном рационедоля белков животного происхождения от общего количества белков – 50%.Для детей рекомендуемая в суточном рационедоля белков животного происхождения от общего количества белков – 60%.В белках растительного происхождения (злаковые, овощи, фрукты) имеется дефицит незаменимых аминокислот. Белок из продуктов растительного происхождения усваивается организмом на 62-80%. Белок из высших грибов усваивается на уровне 20-40%.

1 г белка при окислении в организме дает 4,1 ккал. Физиологическая потребность в белке для взрослого населения - от 65 до 117 г/сутки для мужчин, и от 58 до 87 г/сутки для женщин. Физиологические потребности в белке детей до 1 года – 2,2-2,9 г/кгмассы тела, детей старше 1 года от 36 до 87 г/ сутки.

 

Вопросы для самоконтроля знаний:

Дополните фразы:

1. Химическая термодинамика изучает ……….

2. Открытой системой называют такую систему, которая …….

3. Экстенсивными называют параметры термодинамической системы ........

4. Функциями состояния называют такие величины, которые ……….

5. Интенсивными являются параметры, которые ………..

6. Формы обмена энергией между системой и окружающей средой – ………..

7. Процессы, протекающие при постоянной температуре, называются ………..

8. Процессы, протекающие при постоянном давлении, называются ………

9. Внутренняя энергия системы – это ……….

10. Закон, отражающий связь между работой, теплотой и внутренней энергией – …….

11. Тепловой эффект реакции, протекающий при постоянном объеме, сопровождается изменением …………………….

12. Энтропия реакции – это ………….

13. Химические процессы, при протекании которых происходит уменьшение энтальпии системы и во внешнюю среду выделяется теплота, называются ………….

14. Процесс называют эндотермическим, если ……….

15. Закон Гесса имеет следующую формулировку: ………

16. При окислении 1 г улеводов выделяется ……. ккал, белков ….. ккал, жиров ….. ккал.

17. Функцией состояния, характеризующей тенденцию системы к достижению вероятного состояния, является ………..

18. Критерием направленности процесса в изолированной системе является ……..

19. Математическое выражение 2-го начала термодинамики для изолированных систем: ….

20. Критерием направленности процесса в изобарных условиях является ……………

Расчетные формулы:

∆Hр = ∑i n_i ∆H^о₂₉₈ обр. продуктов реакции – ∑i n_i ∆H^о₂₉₈ обр. исходных веществ;

∆Hр = ∑i n_i ∆H^о₂₉₈ сгорания исходных веществ – ∑i n_i ∆H^о₂₉₈ сгорания продуктов реакции;

∆Sр = ∑i n_i S^о₂₉₈ продуктов реакции – ∑i n_i S^о₂₉₈ исходных веществ реакции;

∆G = ∆Н – Т•∆S;

∆Gр = ∑i n_i ∆G^о₂₉₈ образования продуктов реакции – ∑i n_i ∆G^о₂₉₈ образования исходных веществ;

lg(K(T₂)/K(T₁)) = ∆H • (T₂ – T₁) / (2,3 • R • T₂ • T₁);

∆H = (2,3•R•T₂•T₁ / (T₂ – T₁) • lg(K(T₂)/K(T₁)).

Ситуационные задачи:

1. На испарение 1 моля воды требуется 40 кДж. Сколько теплоты будет потеряно за день при выделении через кожу 720 г воды?

2. Почему реакция окисления глюкозы до глюкозо-6-фосфата, являясь эндергонической, протекает в организме в прямом направлении?

3. В организме человека реакция окисления этилового спирта протекает в две стадии. Первая – окисление этилового спирта до уксусного альдегида с участием фермента алкогольдегидрогеназы протекает по уравнению: С₂Н₅ОН + 1/2О₂ = СН₃СОН + Н₂О. Рассчитайте ΔН_р-ии, используя первое следствие закона Гесса.

4. Теплота сгорания глюкозы равна -2810 кДж/моль, теплота сгорания этилового спирта равна -1366 кДж/моль. На основании этих данных вычислите тепловой эффект биохимического процесса брожения глюкозы: С₆Н₁₂О₆ = 2С₂Н₅ОН + 2СО₂.

5. Теплота сгорания углеводов, белков и жиров составляет 17; 17 и 39 кДж/г. Среднесуточная потребность в белках, жирах и углеводах для студентов – мужчин составляет 113; 106 и 451 г. Какова суточная потребность студентов – мужчин в энергии?

6. Почему процесс денатурации белка трипсина при 50⁰С является самопроизвольным, хотя тепловой эффект реакции равен 2725 Дж/моль? Изменение энтропии для данной реакции 8,8 Дж/(моль·К).

7. Рассчитайте стандартную энергию Гиббса для процесса окисления глюкозы, используя справочные данные.

8. Константа равновесия разложения лекарственного вещества в автоклаве при 413 К равна 0,396·10⁵ Па, а при 443 К – 1,286·10⁵ Па. Вычислите тепловой эффект реакции.

Лабораторная работа №2.«Определение теплоты реакции нейтрализации».

Основная литература:

1 Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. / Под ред. Ю.А. Ершова. – М.: Высшая школа, 2007. – 559 с.

2 Попков В.А., Пузаков С.А. Общая химия. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 976 с.

3 Пузаков С.А., Попков В.А., Филиппова А.А. Сборник задач и упражнений по общей химии: учеб. пособие. М.: Высш. шк., 2008. – 255 с.

4 Конспекты лекций.

Дополнительная литература:

5 Биохимия: учебник для вузов. / Под ред. Е.С. Северина – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2011. – 784 с.

6 Кольман Я., Рём К.-Г. Наглядная биохимия: пер. с нем. М.: Мир, 2000. – 469 с.

7 Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации. // МР 2.3.1.2432-08 – М., 42 с.

8 Вопросы медицинской химии (журнал).

9 Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии (журнал).

10 Токсикологический вестник (журнал).

11 Фармация (журнал).

12 Химико-фармацевтический журнал (журнал).

13 Интернет-ресурсы (http://www.xumuk.ru/, http://www.biochemi13; 106 и 451 г. Какова суточная потребность студентов – мужчин в энергии?

6. Почему процесс денатурации белка трипсина при 50⁰С является самопроизвольным, хотя тепловой эффект реакции равен 2725 Дж/моль? Изменение энтропии для данной реакции 8,8 Дж/(моль·К).

7. Рассчитайте стандартную энергию Гиббса для процесса окисления глюкозы, используя справочные данные.

8. Константа равновесия разложения лекарственного вещества в автоклаве при 413 К равна 0,396·10⁵ Па, а при 443 К – 1,286·10⁵ Па. Вычислите тепловой эффект реакции.

Лабораторная работа №2.«Определение теплоты реакции нейтрализации».

Основная литература:

1 Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. / Под ред. Ю.А. Ершова. – М.: Высшая школа, 2007. – 559 с.

2 Попков В.А., Пузаков С.А. Общая химия. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 976 с.

3 Пузаков С.А., Попков В.А., Филиппова А.А. Сборник задач и упражнений по общей химии: учеб. пособие. М.: Высш. шк., 2008. – 255 с.

4 Конспекты лекций.

Дополнительная литература:

5 Биохимия: учебник для вузов. / Под ред. Е.С. Северина – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2011. – 784 с.

6 Кольман Я., Рём К.-Г. Наглядная биохимия: пер. с нем. М.: Мир, 2000. – 469 с.

7 Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации. // МР 2.3.1.2432-08 – М., 42 с.

8 Вопросы медицинской химии (журнал).

9 Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии (журнал).

10 Токсикологический вестник (журнал).

11 Фармация (журнал).

12 Химико-фармацевтический журнал (журнал).

13 Интернет-ресурсы (http://www.xumuk.ru/, http://www.biochemistry.ru/).