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Was ist das kalorische Äquivalent und wozu wird es bei der indirekten Kalorimetrie verwendet?
Ä = Wärmemenge die bei der Verbrennung von Nährstoffen mit 1L O2 entsteht
- abhängig von RQ
- beträgt für Glucose 21 kJ/L, Kohlenhydrate 21,3 kJ/L, Fette 16,6 kJ/L, Proteine 18,8 kJ/L
Was versteht man unter der kalorigenen Wirkung der Arbeit und wodurch kommt sie zu Stande?
- Energieumsatz steigt bei körperlicher Arbeit an, aufgrund von gesteigerter Muskeltätigkeit, Kreislauftätigkeit und gesteigerten Stoffwechselprozesse zur Versorgung der Gewebe
- mehr ATP wird für Arbeit benötigt -> wird durch Glucose- oder Fettabbau im Energiestoffwechsel gewonnen, wobei Energie als Wärme freigesetzt wird
Was sind die wesentlichen Unterschiede zwischen direkter und indirekter Kalorimetrie?
Kalorimetrie dient der Messung des Energieumsatzes
Direkte kalorimetrie:
- vom Körper abgegebene Wärme wird gemessen
- Eiskalorimeter => Berechnung der Wärmeabgabe an Menge des geschmolzenen Eis
- Wärmeflusskalorimeter => misst Wärmefluss über Kalorimeterwand
Indirekte Kalorimetrie:
- Energiestoffwechsel wird über die Produktion von Stoffwechselendprodukten berechnet
- geschlossenes System als Voraussetzung
=> Gaswechsel: C6H12O6 + 6 O2 ---> 6 H2O + 6 CO2 + 2808 kJ
Was ist der respiratorische Quotient und wozu dient er für die Durchführung der indirekten Kalorimetrie?
RQ = Verhältnis von CO2-Produktion zu O2-Verbrauch
- jeder Nährstoff hat spezifischen RQ-Wert
Kohlenhydrate RQ = 1,0
Fette RQ = 0,703-0,713
Proteine RQ = 0,83
Misch RQ = 0,71-1 => da Nährstoffe meistens gemischt aufgenommen werden
- dient bei der indirekten Kalorimetrie zur Ermittlung des Energieumsatzes: anhand der in der Lunge aufgenommenen O2-Menge kann die im Gewebe verbrauchte Menge ermittelt werden -> daraus lässt sich Energieumsatz berechnen
Für welche Organe und Funktionen ist eine konstante Glucosekonzentration im Blut besonders wichtig?
- Glucose = Energiequelle für Zellatmung
die meisten Zellen im Körper können bei Kohlenhydratmangel auf den Fettsäurenabbau umsteigen
- Gehirnzellen und Erythrozyten besitzen die dafür benötigten Mitochondrien nicht, weshalb sie auf eine konstante Glucosezufuhr über das Blut angewiesen sind
Aus welchem Grund erhöht sich nach der Nahrungsaufnahme die Wärmebildung im Organismus und wovon ist das Ausmaß der erhöhten Wärmebildung abhängig?
erhöhte Wärmebildung nach Nahrungsaufnahme = kalorigene Wirkung der Nährstoffe
- Wärme entsteht durch vermehrte Verdauungsarbeit, Sekretionsarbeit, intermediäre Stoffwechselprozesse der Leber und Gluconeogenese
- durch mikrobielle Umsetzungsprozesse entsteht bei Wdk. z.B. zusätzlich Fermentationswärme
Bei welchen Abbaureaktionen im Körper wird O2 benötigt und bei welchen CO2 frei?
O2 wird für Abbau von Fetten, Kohlenhydraten und Proteinen benötigt, wobei CO2 frei wird => RQ gibt Verhältnis wieder
Erklären sie die Versuchsdurchführung der indirekten Kalorimetrie anhand der Apparatur!
3 Versuche werden durchgeführt: Messung in Ruhe, Belastungsversuch und Absenkung der Umgebungstemperatur
- Ruhemessung: Ratte sitzt für 20 min in Kammer, wobei Sauerstoffaufnahme über Abnahme des Volumens der Mariottschen Flasche gemessen und die CO2-Aufnahme durch Wiegen des Absorberkalks => Grundumsatz kann daraus berechnet werden
- Belastungsversuch: Tier wird einige Minuten durch Laufen körperlich belastet, anschließend sofort wieder in die Tierkammer gesetzt, Messung diesmal nur 10 min da sich Ruheumsatz schnell wieder einstellt
- Absenkung der Umgebungstemperatur: Wasserbad wird entleert und mit kaltem Wasser und Eis gefüllt, Sichtfenster zur Beobachtung der Ratte sollte frei bleiben
-> Wenn Temperatur unter 20 Grad C fällt startet die Messung über 20 min, wenn Temperatur unter 10 Grad C sinkt wird ein weiterer Versuch über 10 min durchgeführt
Was ist der Grundumsatz und was sind die Vorraussetzungen für seine bestimmung?
Grundumsatz = minimal notwendiger Energieumsatz zur Aufrechterhaltung des Lebens
- entspricht Ruhestoffwechsel bei Indifferenztemperatur
- Voraussetzungen für Messung: Ruhe, Indifferenztemperatur, Wachzustand, postresorptiver Zustand
- wird zum Vergleich des Energiestoffwechsels genutzt