Metabolismo Humano - Apuntes Cientificos

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METABOLISMO HUMANO
METABOLISMO HUMANO
► Al
realizar una actividad, se hace trabajo
mecanico +ΔW.
► En este proceso se cede calor al medio
ambiente, - ΔQ.
► Aplicando la priemra ley de la
termodinamica, dividiendo entre Δt.
U
Q W


t
t
t
U
Q
W


t
t
t
► El
primer termino es la tasa de cambio de al
energía interna.
► Se puede medir observando la tasa de
consumo de oxigeno para convertir alimento
en energía y materiales de desecho.
► Ejm. 1mol glucosa +134 lt de oxigeno,
forma anhídrido carbónico + agua + 2780KJ
de calor
EQUIVELENTE ENERGETICO DEL
OXIGENO (EEO)
► Se
define como el cociente entre la energía
liberada y el oxigeno consumido.
► Ejm. EEO = 2870KJ / 134 lt=21,4 KJ/lt
► EEO(promedio) = 20,2 KJ/lt
► Ejm. Calcular la tasa de cambio de la
energía interna para una persona de
consume 100 lt de oxigeno en una hora
Solución
► EEO(pro)
x consumo = ΔU/Δt
► 20,2 KJ/lt x 100 lt/h = 2020 KJ/h
► 2020 kJ/h x 1000/3600 = 561 Watt
APORTE ENERGETICO DE
ALIMENTOS (AEA)
►
►
Una forma de conocer el aporte energético de los
alimentos es midiendo directamente cuánto calor liberan
en un proceso de combustión. Ello permite asignar tasas
de producción, en kJ/g,
Por ejemplo, que el aporte energético de las grasas es de
38,9 kJ/g. Midiendo el aporte de cada tipo de alimento es
posible entonces conocer cuánta energía interna ha
ganado el cuerpo por metabolismo, si se conoce la
cantidad y el tipo de alimentos consumidos
Tabla
Hidratos
de
carbono
Proteínas
Grasas
Etanol
Promedio
Contenido
energético por
unidad de masa
(kJ/g)
17,2
17,6
38,9
29,7
---
Equivalente
energético del
oxígeno (kJ/litro)
21,1
18,7
19,8
20,3
20,2
Alimento
Comentario de la tabla
► Los
distintos tipos de alimentos tienen un aporte
distinto de energía, este aporte de energía es casi
independiente del tipo de alimento si se expresa
en consumo de oxígeno respirado.
► El aporte energético de las grasas es
prácticamente el doble del de las proteínas.
► La cantidad de energía obtenida por litro de
oxígeno respirado es muy similar en ambos casos.
Y lo mismo sucede con otros tipos de alimento
Comentario 02 de tabla
► Se
puede deducir la ganancia energética de
un organismo midiendo sólo la cantidad de
oxígeno respirado, sin necesidad de medir
qué tipos de alimentos consumió ni en qué
cantidad.
► Se mide la cantidad de litros de oxígeno
respirado, y se multiplica por EEO
(20,2KJ/L), para obtener el número de kJ
que ha ganado el organismo en estudio.
TASA METABOLICA BASAL (TMB)
► Es
la tasa de consumo de energía cuando la
persona esta en reposo y despierto.
► Para un hombre de 20 años de talla media
su valor es aproximadamente 1,2 Watts/kg
► Para una mujer 1,1 Watts/kg.
► Ejemplo. Hallar la cantidad de energía
térmica en calorías que consume un hombre
de 70 kg y una mujer de 60 kg en el estado
basal
Solución
CalorConsum idoHom bre
W
TMBxMasa  1,2
x70Kg  84W
Kg
EnUnSegund
oConsum e84J
EnUnDiaConsum e  84x86400 7257600Jx
1cal
 1736267Cal  1736Kcal
4,18J
CalorConsum idoMujer
W
TMBxMasa  1,1
x60Kg  66W
Kg
EnUnSegund
oConsum e66J
EnUnDiaConsum e  66x86400 5702400Jx
1cal
 1364210Cal  1364Kcal
4,18J
Tabla 02 Tasa Metabólica
Actividad
Tasa metabólica (W/Kg)
Dormir
1,2 TMB Hombre; 1,1 TMB Mujer
Sentado
1,5
De pie
2,6
Caminar
4,3
Montar bicicleta
7,6
Nadar
11,0
Correr
18,0
Problema 01
► Una
persona de 70 kg consume 2500 Kcal
por día, hallar aproximadamente al actividad
que esta realizando.
Solución 01
Kcal 1dia
4,18J
J
CalorConsum idoPersona  2500
x
x
 121 (Watts )
dia 86400s 1cal
s
121W 121W
W
TMB 

 1,55
m asa 70Kg
Kg
ActividadSentado
RENDIMIENTO DE LOS ALIMENTOS
► En
los seres humanos el rendimiento se
define como:
► El cociente entre la tasa con que realiza
trabajo mecánico ΔW/Δt y la tasa
metabólica.
W
t

100%
U
U

t tbasal
Comentario
► Al
cuantificar el rendimiento de los seres
humanos que utiliza la energía química de
los alimentos, conviene comparar lo que se
obtiene (trabajo mecánico) respecto del
costo (energía metabólica).
► En el "costo“ es la tasa metabólica basal
menos la TMB del organismo, es decir, el
gasto inevitable.
PROBLEMA 02
► Un
hombre de 60 kg mueve tierra con una
pala con un rendimiento del tres por ciento,
y su tasa metabólica es de 8 W/kg. (a)
¿Cuál es la potencia consumida por
metabolismo? (b) ¿Cuánto trabajo produce
en una hora?
Solución 02
a) LaTasaMetabolicaPersona  8
LaPotencia TMxMasa  8
W
Kg
W
x60Kg  480W
Kg
W
J
J
b)
  (TM  TMB) xMasa  0,03x(8  1,2) x60  12,24
t
s
s
EnUnSegund
o Re aliza  12,24JdeTrabajo
EnUnaHoraRe alizara  3600x12,24J  44064JdeTrabajo 44,1KJ
Problemas propuestos
.
1 Calcular la tasa de cambio de la energía interna para una persona de
consume 3000 lt de oxigeno por día.
► 2. Hallar la cantidad de energía térmica en calorías que consume un hombre
de 80 kg y una mujer de 55 kg realizando natación
► 3. Una persona de 90 kg consume 3500 Kcal por día, hallar la tasa metabólica
basal.
► 4. Un hombre de 75 kg realiza una actividad con un rendimiento del 5%, y su
tasa metabólica es de 10 W/kg. (a) ¿Cuál es la potencia consumida por
metabolismo? (b) ¿Cuánto trabajo produce en 20 minutos? , c) Que calor
libera en la actividad.
►

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