El lector probablemente ha notado que cada Se transfieren 100 ml de sangre desde los pulmones. en el tejido aproximadamente 5 ml de oxígeno, al mismo tiempo, solo aproximadamente 4 ml de dióxido de carbono se transfieren de los tejidos a los pulmones. Así, en condiciones normales de reposo, el volumen de dióxido de carbono excretado a través de los pulmones es solo el 82% del volumen de oxígeno absorbido en los pulmones. La relación entre la cantidad de dióxido de carbono eliminado y la cantidad de oxígeno absorbido se denomina frecuencia respiratoria (RR).
Coeficiente respiratorio= Volumen de dióxido de carbono eliminado / Volumen de oxígeno absorbido.
Al cambiar los términos de intercambio valor del coeficiente respiratorio cambios. Cuando solo se usan carbohidratos en los alimentos, el valor de DC llega a 1, y viceversa, cuando solo se usan grasas en los alimentos, el valor de DC disminuye a 0,7. La razón de estos cambios es que cuando se usa una molécula de oxígeno en el metabolismo de los carbohidratos, se forma una molécula de dióxido de carbono; cuando el oxígeno reacciona con las grasas un gran número de el oxígeno se combina con los átomos de hidrógeno de la grasa y, en lugar de dióxido de carbono, se forma agua. En otras palabras, cuando se metabolizan grasas, el coeficiente respiratorio de reacciones químicas en los tejidos es de aproximadamente 0,7 en lugar de 1. Se cree que para una persona que ingiere alimentos que contienen cantidades medias de carbohidratos, grasas y proteínas, el valor medio de DC es 0,825.
Sistema nervioso Por lo general, establece la tasa de ventilación alveolar, que coincide casi exactamente con las necesidades del cuerpo, por lo tanto, la tensión de oxígeno (Po2) y dióxido de carbono (Pco2) en la sangre arterial cambia poco incluso con severos actividad física y en la mayoría de los otros casos de estrés respiratorio. Este capítulo describe la función de este sistema de regulación respiratoria neurogénica.
Centro respiratorio Consiste en varios grupos de neuronas ubicadas en el tronco encefálico a ambos lados del bulbo raquídeo y la protuberancia. Se dividen en tres grandes grupos de neuronas: (1) un grupo dorsal de neuronas respiratorias, ubicado en la parte dorsal del bulbo raquídeo, que causa principalmente la inhalación; (2) el grupo ventral de neuronas respiratorias, que se encuentra en la parte ventrolateral del bulbo raquídeo y causa principalmente la exhalación; (3) el centro neumotáxico, que se ubica dorsalmente en la parte superior del puente y controla principalmente la frecuencia y profundidad de la respiración. El grupo dorsal de neuronas juega el papel más importante en el control de la respiración, por lo que consideraremos primero sus funciones.
Grupo dorsal de neuronas respiratorias se extiende sobre la mayor parte de la longitud del bulbo raquídeo. La mayoría de estas neuronas están ubicadas en el núcleo de un tracto solitario, aunque ubicadas en las cercanías formación reticular bulbo raquídeo neuronas adicionales también tienen esencial para regular la respiración. El núcleo del tracto solitario es el núcleo sensorial de los nervios vago y glosofaríngeo, que transmiten señales sensoriales al centro respiratorio desde: (1) quimiorreceptores periféricos; (2) barorreceptores; (3) diferentes tipos receptores pulmonares.
Descargas inspiratorias rítmicas del grupo dorsal de neuronas. El ritmo respiratorio básico es generado principalmente por el grupo dorsal de neuronas respiratorias. Incluso después de cortar todos los nervios periféricos que entran en el bulbo raquídeo y el tronco encefálico por debajo y por encima del bulbo raquídeo, este grupo de neuronas continúa generando ráfagas repetidas de potenciales de acción de las neuronas inspiratorias. Se desconoce la causa principal de estas descargas. En los animales primitivos, se han encontrado redes nerviosas en las que la actividad de un grupo de neuronas activa el segundo grupo y la actividad del segundo grupo inhibe al primero.
Tiempo extraordinario el patrón de activación se repite, y esto continúa durante toda la vida del animal, por lo tanto, la mayoría de los fisiólogos que se ocupan de la fisiología de la respiración creen que una persona también tiene una red similar de neuronas ubicadas dentro del bulbo raquídeo; es posible que incluya no solo el grupo dorsal de neuronas, sino también las partes adyacentes del bulbo raquídeo, y que esta red de neuronas sea responsable del ritmo básico de la respiración.
Señal inspiratoria ascendente... La señal de las neuronas, que se transmite a los músculos inspiratorios, en el diafragma principal, no es una explosión instantánea de potenciales de acción. Durante la respiración normal, aumenta gradualmente durante unos 2 segundos. Después de eso, disminuye bruscamente durante unos 3 segundos, lo que detiene la excitación del diafragma y permite que la tracción elástica de los pulmones y la pared torácica exhale. Luego, la señal inspiratoria comienza de nuevo, y el ciclo se repite nuevamente, y en la ruptura entre ellos hay una exhalación. Por tanto, la señal inspiratoria es una señal creciente. Aparentemente, tal aumento en la señal proporciona un aumento gradual del volumen pulmonar durante la inhalación en lugar de una inspiración aguda.
Dos cosas están controladas señal ascendente.
1. La tasa de aumento de la señal creciente, por lo tanto, durante la respiración dificultosa, la señal crece rápidamente y provoca un llenado rápido de los pulmones.
2. El punto límite, al alcanzarlo, la señal desaparece repentinamente. Ésta es la forma habitual de controlar la frecuencia respiratoria; cuanto antes cese la señal ascendente, menor será la duración de la inspiración. En este caso, la duración de la exhalación también se reduce, como resultado, la respiración se vuelve más frecuente.
Balance de nitrógeno - la proporción de la cantidad de nitrógeno ingerido con los alimentos y excretados de ellos. Dado que la principal fuente de nitrógeno en el cuerpo son las proteínas, el balance de nitrógeno se puede utilizar para juzgar la proporción de la cantidad de proteína recibida y destruida en el cuerpo. La cantidad de nitrógeno que se ingiere con los alimentos difiere de la cantidad de nitrógeno asimilado, ya que parte del nitrógeno se pierde con las heces.
La asimilación de nitrógeno se calcula a partir de la diferencia entre el contenido de nitrógeno en los alimentos ingeridos y en las heces. Conociendo la cantidad de nitrógeno asimilado, es fácil calcular la cantidad total de proteína asimilada por el cuerpo, ya que la proteína contiene en promedio un 16% de nitrógeno, es decir, 1 g de nitrógeno está contenido en 6,25 g de proteína. Por lo tanto, multiplicando la cantidad de nitrógeno encontrada por 6.25, puede determinar la cantidad de proteína.
Para establecer la cantidad de proteína destruida, es necesario conocer la cantidad total de nitrógeno excretado del cuerpo. Los productos nitrogenados del metabolismo de las proteínas (urea, ácido úrico, creatinina, etc.) se excretan principalmente en la orina y parcialmente en el sudor. En condiciones de sudoración normal, no intensa, se puede ignorar la cantidad de nitrógeno en el sudor. Por lo tanto, para determinar la cantidad de proteína que se descompone en el cuerpo, la cantidad de nitrógeno en la orina generalmente se encuentra y se multiplica por 6.25.
Existe una relación definida entre la cantidad de nitrógeno que se introduce con las proteínas alimentarias y la cantidad de nitrógeno que se excreta del cuerpo. Un aumento en la ingesta de proteínas en el cuerpo conduce a un aumento en la excreción de nitrógeno del cuerpo. En un adulto con una nutrición adecuada, por regla general, la cantidad de nitrógeno introducida en el cuerpo es igual a la cantidad de nitrógeno excretado del cuerpo. Este estado se llama balance de nitrógeno. Si, en condiciones de equilibrio de nitrógeno, aumenta la cantidad de proteína en los alimentos, entonces el equilibrio de nitrógeno se restablece pronto, pero ya en un nuevo, más nivel alto... Por lo tanto, se puede establecer el equilibrio de nitrógeno con fluctuaciones significativas en el contenido de proteínas en los alimentos.
En los casos en que el aporte de nitrógeno supere su liberación, se habla de balance positivo de nitrógeno. En este caso, la síntesis de proteínas prevalece sobre su degradación. Siempre se observa un balance de nitrógeno positivo estable con un aumento en el "peso corporal. Se observa durante el período de crecimiento del cuerpo, durante el embarazo, durante el período de recuperación después de enfermedades graves, así como durante el entrenamiento deportivo intensivo, acompañado de un aumento de la masa muscular En estas condiciones, se produce la retención de nitrógeno en el cuerpo. (retención de nitrógeno).
Las proteínas en el cuerpo no se depositan, es decir, no se depositan en la reserva. Por lo tanto, cuando se ingiere una cantidad significativa de proteína con los alimentos, solo una parte se gasta en plásticos, mientras que la mayor parte se gasta en energía.
Cuando la cantidad de nitrógeno excretado del cuerpo excede la cantidad de nitrógeno suministrado, se habla de balance de nitrógeno negativo.
Se observa un balance de nitrógeno negativo durante la inanición de proteínas, así como en los casos en que el cuerpo no recibe los aminoácidos individuales necesarios para la síntesis de proteínas.
La descomposición de las proteínas en el cuerpo es continua. El grado de degradación de las proteínas está relacionado con la naturaleza de la dieta. Costos mínimos Las proteínas en condiciones de inanición de proteínas se observan al comer carbohidratos. En estas condiciones, la liberación de nitrógeno puede ser 3-3 "/ 2 veces menor que durante la inanición completa. Los carbohidratos en este caso funcionan papel de ahorro de proteínas.
La descomposición de las proteínas en el cuerpo, que ocurre en ausencia de proteínas en los alimentos y una introducción suficiente de todos los demás nutrientes (carbohidratos, grasas, sales minerales, agua, vitaminas), refleja esos gastos mínimos que están asociados con los procesos básicos de la vida. Estas pérdidas de proteínas más pequeñas para el cuerpo en reposo, calculadas por 1 kg de peso corporal, fueron nombradas por Rubner factor de desgaste.
La tasa de desgaste para un adulto es de 0.028-0.075 g de nitrógeno por 1 kg de peso corporal por día.
Se desarrolla un balance de nitrógeno negativo en ausencia o cantidad insuficiente de proteínas en los alimentos, así como en el consumo de alimentos que contienen proteínas defectuosas. La posibilidad de deficiencia de proteínas no se excluye con una ingesta normal, sino con un aumento significativo de la necesidad del organismo. En todos estos casos, inanición de proteínas. "
Con la inanición de proteínas, incluso en casos de ingesta suficiente de grasas, carbohidratos, sales minerales, agua y vitaminas, se produce una pérdida de peso corporal que aumenta gradualmente, dependiendo del hecho de que los costos de las proteínas tisulares (mínimos en estas condiciones e iguales al desgaste tasa) no se compensan con la ingesta de proteínas de los alimentos. Por lo tanto, la inanición prolongada de proteínas en última instancia, así como la inanición completa, conducen inevitablemente a la muerte. La inanición de proteínas es especialmente difícil para los organismos en crecimiento, en los que, en este caso, no solo se produce la pérdida de peso corporal, sino también la detención del crecimiento debido a la falta de material plástico necesario para construir las estructuras celulares.
(DC) es la relación entre el volumen de dióxido de carbono liberado durante la respiración y el volumen de oxígeno absorbido.
Para determinar la cantidad de consumo de energía, es necesario saber: (a) cuánto oxígeno se consumió por unidad de tiempo y (b) cuánta energía debería haberse formado en el cuerpo cuando se utilizó en la oxidación 1l О 2 - calórico, o energía, oxígeno equivalente (KEC).
El valor de KEC no es constante. El uso de la misma cantidad de oxígeno (1 L) en la oxidación conduce a la formación diferentes cantidades energía: algo más de 5 kcal, si solo los carbohidratos sirven como sustrato de oxidación;
4,6-4,7 kcal, si las grasas se oxidan; y 4,5-4,6 kcal en la oxidación de proteínas.
Dado que la oxidación de los tres componentes nombrados ocurre simultáneamente, es necesario saber en qué proporción actualmente se están oxidando. Para hacer esto, determine cociente respiratorio (DC) - la relación de los volúmenes de dióxido de carbono emitidos y oxígeno absorbido durante el mismo tiempo: DC = Vco 2 / Vo 2.
Si solo se oxidaran los carbohidratos, entonces el número de moléculas de oxígeno absorbidas por unidad de tiempo sería igual al número de moléculas de dióxido de carbono formadas, por ejemplo: C 6 H 12 O 6 + 60 2 → 6CO 2 + 6H 2 O.
Cantidades iguales de moléculas de gas ocupan volúmenes iguales, por lo tanto, durante la oxidación de carbohidratos. Vco 2 = Vo 2 y DK = 1.0.
En el proceso de oxidación de proteínas, parte del oxígeno absorbido no sale con el aire exhalado, sino que forma compuestos con nitrógeno y se excreta en la orina. En este caso, la CC toma valores por debajo de uno (aproximadamente 0,81).
Cuando las grasas se oxidan (por ejemplo, tripalmitina):
2 C 51 H 98 0 6 + 1450 2 → 102C0 2 + 98H 2 0DC = 102/145 = 0,70.
Sin embargo, si una persona se alimenta exclusivamente con grasas durante varias semanas, la CD no bajará a 0,70. Asimismo, si una persona ingiere glucosa pura, la CD (en reposo) aumentará solo a 0,87, pero no a 1,00. La razón es que los carbohidratos, las grasas y las proteínas se utilizan en la oxidación cada minuto. Los componentes ausentes en los alimentos se movilizan a partir de las propias reservas del cuerpo. Por tanto, la CC suele tener un cierto valor medio (alrededor de 0,82).
DC muestra en qué proporción se utilizan carbohidratos, grasas y proteínas en la oxidación en un minuto determinado. Por lo tanto, la KEK está "rígidamente ligada" a la CD, es decir, cada valor de la CD corresponde a su propio valor de KEK (Tabla 11.1)
Mesa. 11,1
Coeficiente respiratorio (DC) y equivalente calórico de oxígeno (KEC, kcal / l Sobre 2)
|
dk |
0,70 |
0,75 |
0,80 |
0,85 |
0,90 |
0,95 |
1,00 |
|
KEC |
4,69 |
4,74 |
4,80 |
4,86 |
4,92 |
4,98 |
5,05 |
Con una dieta mixta, la CIC es de aproximadamente 4,83 kcal / l. O 2 ... Este valor se utiliza para cálculos aproximados (lo que permite no determinar experimentalmente la CC).
Cuando una persona realiza un trabajo físico duro, el ácido láctico que se acumula en los músculos desplaza mayores cantidades de dióxido de carbono de la sangre, como resultado de lo cual la liberación de CO 2 aumenta más rápidamente que la absorción de O 2. DC se acerca gradualmente a 1 y luego excede este valor. DC = 1.12 indica acidosis significativa y que pronto la persona se verá obligada a dejar de trabajar.
Después de la terminación del trabajo, se produce una oxidación gradual del ácido láctico, por lo tanto, parte del dióxido de carbono resultante permanece en el cuerpo en forma de iones de bicarbonato. Como resultado, la liberación de CO 2 disminuye más rápidamente que el consumo de O 2 y la CD disminuye.
Coeficiente respiratorio la relación entre el volumen de dióxido de carbono emitido por el cuerpo y el volumen de oxígeno absorbido durante el mismo tiempo. Está indicado: La determinación de DC es importante para estudiar las características del intercambio de gases y el metabolismo en animales y organismos vegetales. Cuando los carbohidratos se oxidan en el cuerpo y el oxígeno está completamente disponible, DC es igual a 1, grasas - 0,7, proteínas - 0,8. En una persona sana en reposo, la CD es 0,85 ± 0,1; con trabajo moderado, así como en animales que comen principalmente alimentos vegetales, se acerca a 1. En humanos, con muy trabajo largo, inanición, en carnívoros (depredadores), así como durante la hibernación, cuando la disimilación de grasas aumenta debido a las reservas limitadas de carbohidratos en el cuerpo, la DK es de aproximadamente 0,7. DC excede 1 con deposición intensiva en el cuerpo de grasas formadas a partir de carbohidratos suministrados con los alimentos (por ejemplo, en humanos cuando se recupera el peso normal después del ayuno, después de una enfermedad prolongada, así como en animales durante el engorde). Hasta 2 DC aumenta con el aumento del trabajo y la hiperventilación de los pulmones, cuando se libera del cuerpo CO 2 adicional, que estaba en un estado ligado. La DC alcanza valores aún mayores en los anaerobios (ver Anaerobios), en los que la mayor parte del CO 2 liberado se forma por oxidación libre de oxígeno (fermentación). La CD por debajo de 0,7 se presenta en enfermedades asociadas con trastornos metabólicos, después de un arduo trabajo físico. L. L. Shik. En las plantas, la CD depende de la naturaleza química del sustrato respiratorio, el contenido de CO 2 y O 2 en la atmósfera y otros factores, caracterizando así la especificidad y las condiciones de la respiración (ver Respiración). Cuando la célula usa carbohidratos (plántulas de cereales) para la respiración, la CD es aproximadamente 1, grasas y proteínas (semillas en germinación de semillas oleaginosas y legumbres) - 0.4-0.7. Con falta de O 2 y su difícil acceso (semillas con cáscara dura), la CD es 2-3 o más; la CD alta también es característica de las células de punto de crecimiento. B.A. Rubin.
Gran enciclopedia soviética. - M.: Enciclopedia soviética. 1969-1978 .
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