БИОЛОГИЯ Том 1 - руководство по общей биологии - 2004

9. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

9.5. Газообмен у млекопитающих

9.5.9. Дыхательный коэффициент (ДК)

Рассмотрим следующее уравнение:

Из этого уравнения видно, что объем диоксида углерода, образовавшегося за данное время при окислении углевода в процессе дыхания, равен объему потребленного за то же время кислорода. (Напомним, что моль любого газа при данных условиях температуры и давления занимает один и тот же объем). Отношение СО₂:О₂ называется дыхательным коэффициентом. Для углеводов дыхательный коэффициент равен 1, т. е.

Таким образом, из приведенного выше уравнения

9.13. Окисление жира трипальмитина в процессе дыхания описывается следующим уравнением:

Чему равен ДК для трипальмитина?

9.14. Чему равен ДК при окислении глюкозы в анаэробных условиях до этанола и СО₂?

Изучение дыхательных коэффициентов дает ценные сведения о природе дыхательных субстратов и о типах метаболизма (табл. 9.5).

Таблица 9.5. Дыхательные коэффициенты для различных субстратов

9.15. Почему ДК у человека колеблется обычно в пределах от 0,7 до 1,0?

9.16. Из спирограммы, приведенной на рис. 9.31, определите:

а) частоту дыхания;

б) дыхательный объем;

в) легочную вентиляцию;

г) потребление кислорода.

Рис. 9.31. Спирограмма человека, находящегося в состоянии покоя.

Опыт 9.2. Измерение потребления кислорода у мелких наземных беспозвоночных, например у мокриц, при помощи респирометра

Поглощение кислорода беспозвоночными регистрируется в этом опыте манометром. Используемый прибор изображен на рис. 9.32. Он называется респирометром (не путайте со спирометром).

При дыхании кислород поглощается, а СО₂ выделяется, поэтому для поглощения СО₂ в прибор помещают натронную известь. Таким путем изучают влияние температуры на поглощение кислорода. Температура воздуха, в котором находятся исследуемые организмы, поддерживается в течение опыта на заданном уровне при помощи водяной бани.

Материалы и оборудование

Манометр

Манометрическая жидкость

Шприц на 1 мл

2 пробирки

2 куска цинковой сетки (размеры определяются диаметром пробирок)

Стеклянные бусы (или любой другой не поглощающий материал, занимающий тот же объем, что и исследуемые организмы)

Зажимы и штативы

Водяная баня

Термометр

Таймер

Миллиметровая бумага

Мелкие беспозвоночные, например мокрицы или личинки мясной мухи

Натронная известь

Методика

1. Заполните манометр до половины манометрической жидкостью и к одному из его колен через трехходовой кран присоедините шприц на 1 мл.

2. Поместите в обе пробирки равные по объему количества натронной извести, а поверх нее — цинковую сетку.

3. В одну из пробирок («опыт») поместите несколько мокриц или личинок мясной мухи, а в другую («контроль») — равное по объему количество стеклянных бус. Животные не должны соприкасаться с натронной известью; цинковая сетка должна вполне надежно отделять их от нее.

4. Присоедините манометр к двум пробиркам, как показано на рис. 9.32, и поставьте трехходовой кран и винтовой зажим в такое положение, чтобы манометр сообщался с атмосферным воздухом.

5. Укрепите прибор так, чтобы пробирки находились в водяной бане с температурой 20 °С, и оставьте его при этой температуре с открытыми кранами не менее, чем на 15 мин.

6. Закройте трехходовой кран и винтовой зажим, отметьте уровень манометрической жидкости и включите отсчет времени.

7. Через одинаковые промежутки времени отмечайте по шкале показания манометра.

8. По окончании опыта снова откройте трехходовой кран и винтовой зажим.

9. Постройте график изменения уровня манометрической жидкости в зависимости от времени.

10. Вычислите скорость поглощения кислорода.

11. Повторите тот же опыт несколько раз при различных температурах, например при 20, 25, 30,35 и 40 °С.

12. Постройте график зависимости потребления кислорода от температуры.

Примечания

1. В качестве манометрической жидкости можно использовать подкрашенную воду, масло или ртуть. Чем меньше плотность жидкости, тем больше смещение уровня ее мениска в манометре.

2. Смещение уровня мениска определяют по шкале. Для этого U-образную трубку манометра укрепляют на доске, на которую наклеена полоска бумаги со шкалой. Можно наклеить шкалу и на одно из колен манометра.

3. Прежде чем вести отсчет, следует проверить герметичность прибора. Для этого в прибор с помощью шприца нагнетают воздух, чтобы вызвать смещение уровня манометрической жидкости. После этого закрывают трехходовой кран, отключая таким образом манометр от атмосферного воздуха. Если прибор герметичен, то разность уровней манометрической жидкости в двух коленах не должна уменьшаться.

Рис. 9.32. Прибор, используемый для измерения потребления кислорода у мелких наземных беспозвоночных.