Задачи для самоконтроля 1. Вычислить количество выделившейся энергии, если за время опыта окислялись только углеводы, и при этом выделилось 6 литров СО2. 2. У молодой здоровой женщины при поступлении с пищей 120 г белка в сутки выделено с мочой за то же время 16 г азота. Какое предположение о состоянии женщины можно сделать? 3. В ранних калориметрических опытах использовались ледяные калориметры. Они представляли собой двустенную камеру, пространство между стенками которой заполнялось льдом. В камеру помещали экспериментальное животное. В зависимости от количества выделенного тепла таяла определенная часть льда, что и учитывалось при последующих расчетах. Имеются следующие материалы медь, железо, никель, стекло, опилки, гранит. Какой материал Вы предложите для изготовления наружной и внутренней стенок калориметра? 4. А теперь еще одна фантастическая задача. В юмористическом рассказе писателя-фантаста И. Варшавского говорится о «неедяках»-существах, которые жили не питаясь, а необходимую энергию получали за счет фотосинтезирующих бактерий, находившихся у них в крови, причем признак этот был запрограммирован генетически. Свет проникал через очень тонкие покровы тела и стенки сосудов. Придумайте другие варианты «неедяк». 5. Насыщенный влагой воздух при температуре тела содержит ровно вдвое больше водяных паров, чем насыщенный воздух при комнатной температуре. Исходя из этого, предположите, что происходит с выдыхаемым воздухом в Дыхательных путях животных, обитающих в пустыне? 6. У животного при помощи соответствующих таблиц определили с достаточной точностью вес различных органов. Затем провели эксперимент с полным голоданием, после которого животное погибло. Двум студентам поручили определить степень истощения голодавшего животного по изменению веса его органов. Каждый студент взял для исследования по два органа. Затем один сообщил, что истощение было очень значительным, а другой, напротив, очень незначительным. Возможны ли такие расхождения? 7. Почему после прекращения усиленной мышечной деятельности, например, бега работа сердца и дыхание в течение некоторого времени сохраняются на повышенном уровне? 8. На испытуемом поставлено два опыта в идентичных условиях с определением расхода энергии методом непрямой калориметрии. В одном опыте учитывался дыхательный коэффициент, в другом нет. Насколько велики будут различия данных, полученных в каждом из опытов? 9. Как доказать, что в процессе лечения заболевания щитовидной железы произошло улучшение ее состояния?

Решение задачи 1

При окислении 1 литра \( CO_2 \) выделяется примерно 21 кДж энергии. Следовательно, при окислении 6 литров \( CO_2 \) выделится:

\[ 6 \cdot 21 = 126 \ (кДж) \]

Ответ: 126 кДж

Решение задачи 2

Рассчитаем, сколько граммов азота выделяется из 120 г белка:

\[ N = 16 \ г \]

Это означает, что женщина находится в состоянии азотистого равновесия, то есть количество поступившего азота равно количеству выведенного. Это нормальное состояние для здорового человека.

Ответ: Женщина находится в состоянии азотистого равновесия.

Решение задачи 3

Для изготовления наружной и внутренней стенок калориметра лучше всего подойдет медь.

• Медь обладает высокой теплопроводностью, что обеспечивает быстрый и равномерный теплообмен между камерой и льдом.
• Также медь устойчива к коррозии, что важно для поддержания точности измерений.

Ответ: Медь.

Решение задачи 4

Другие варианты «неедяк»:

• Энергетические симбионты: Существа, получающие энергию от симбиотических микроорганизмов, находящихся в их клетках, которые преобразуют энергию из окружающей среды (например, радиоактивного излучения) в пригодную для организма форму.
• Фотосинтезирующие органы: Существа, имеющие специальные органы, содержащие хлорофилл, позволяющие им осуществлять фотосинтез, используя солнечный свет и углекислый газ для производства энергии.
• Хемосинтез: Существа, получающие энергию из химических реакций, например, окисления метана или сероводорода, с помощью специальных органов или симбиотических бактерий.

Ответ: Энергетические симбионты, Фотосинтезирующие органы, Хемосинтез.

Решение задачи 5

В дыхательных путях животных, обитающих в пустыне, происходит активное охлаждение выдыхаемого воздуха.

• Это позволяет снизить потерю воды через дыхание, так как более холодный воздух содержит меньше влаги.
• Также возможно, что в дыхательных путях происходит конденсация влаги, которая затем возвращается в организм.

Ответ: Активное охлаждение выдыхаемого воздуха для снижения потери воды.

Решение задачи 6

Расхождения в оценке степени истощения голодавшего животного могут быть связаны с:

• Различиями в методиках определения степени истощения.
• Индивидуальными особенностями студентов при оценке.
• Разными подходами к определению нормы и отклонений.

Возможно, один студент больше внимания уделял изменениям в одних органах, а другой - в других.

Ответ: Различия в методиках, индивидуальные особенности студентов, разные подходы к определению нормы.

Решение задачи 7

После прекращения усиленной мышечной деятельности работа сердца и дыхание в течение некоторого времени сохраняются на повышенном уровне из-за:

• Необходимости восстановления кислородного долга, который образовался в мышцах во время интенсивной работы.
• Продолжающегося выведения продуктов метаболизма (например, молочной кислоты), образовавшихся во время работы.
• Поддержания повышенного уровня гормонов, регулирующих обмен веществ.

Ответ: Восстановление кислородного долга, выведение продуктов метаболизма, поддержание повышенного уровня гормонов.

Решение задачи 8

При проведении двух опытов в идентичных условиях с определением расхода энергии методом непрямой калориметрии, различия в данных, полученных в каждом из опытов, будут невелики.

Если в одном опыте учитывался дыхательный коэффициент, а в другом - нет, то различия могут быть более заметными, но не должны быть значительными. Дыхательный коэффициент позволяет более точно оценить расход энергии, учитывая тип окисляемого субстрата (углеводы, жиры или белки).

Ответ: Различия в данных будут невелики, но могут быть более заметными, если в одном опыте учитывался дыхательный коэффициент, а в другом - нет.

Решение задачи 9

Доказать, что в процессе лечения заболевания щитовидной железы произошло улучшение её состояния, можно с помощью:

• Клинических симптомов: улучшение общего самочувствия, снижение утомляемости, нормализация веса, уменьшение отёчности.
• Лабораторных исследований: нормализация уровня гормонов щитовидной железы (Т3, Т4) и тиреотропного гормона (ТТГ) в крови.
• Инструментальных методов: ультразвуковое исследование (УЗИ) щитовидной железы, которое может показать уменьшение размеров железы и улучшение её структуры.

Ответ: Клинические симптомы, лабораторные исследования, инструментальные методы.