Задача по расчёту энергии , химия, биохимия

Question

Студент за сутки расходует 12570 кДж энергии (3000 ккал) , половина которой используется как тепловая, а другая половина — для выполнения химической, механической и других видов работ. Рассчитайте сколько грамм углеводов и жиров должно подвергнуться полному распаду в организме для покрытия суточной потребности в энергии. Рассчитайте сколько молей АТФ при этом образуется, если считать, что 2/3 энергии обеспечилось за счет распада углеводов, а 1/3 – за счет распада жиров.

Answer 1

Для расчета количества углеводов и жиров, необходимых для покрытия потребности в энергии в 3000 ккал, используем следующую формулу:

Энергетическая ценность продуктов = Энергетическая потребность в калориях / КПД / Массу употребляемой пищи

где КПД - коэффициент пищевой ценности, равный 0, 8 для углеводов и 0, 9 для жиров.

Расчет количества углеводов:

Энергетическая ценность углеводов = 3000 / 0, 8 / 4, 1 = 915 г

Расчет количества жиров:

Энергетическая ценность жиров = 3000 / 0, 9 / 9, 3 = 378 г

Таким образом, для покрытия потребности в энергии в 3000 ккал необходимо употребить около 915 г углеводов и 378 г жиров.

Для расчета количества молей АТФ, образующихся при распаде 2/3 углеводов и 1/3 жиров, используем следующие уравнения:

Углеводы: C6H12O6 + 6O2 - 6CO2 + 6H2O + 38ATP

Жиры: C16H32O2 + 23O2 - 16CO2 + 16H2O + 129ATP

Расчет количества молей АТФ образующихся при распаде углеводов:

Количество углеводов, необходимых для покрытия потребности в энергии в 2000 кДж = 2000 / 16, 7 = 119, 8 г

Молярная масса глюкозы (C6H12O6) = 180 г/моль

Количество молей углеводов = 119, 8 / 180 = 0, 67 моль глюкозы

Количество молей АТФ, образующихся при распаде углеводов = 38 0, 67 = 25, 46 моль АТФ

Расчет количества молей АТФ образующихся при распаде жиров:

Количество жиров, необходимых для покрытия потребности в энергии в 1000 кДж = 1000 / 37, 7 = 26, 5 г

Молярная масса жиров (C16H32O2) = 256 г/моль

Количество молей жиров = 26, 5 / 256 = 0, 10 моль жиров

Количество молей АТФ, образующихся при распаде жиров = 129 0, 10 = 12, 9 моль АТФ

Таким образом, для покрытия потребности в энергии в 3000 ккал необходимо употребить около 915 г углеводов и 378 г жиров. При этом образуется 25, 46 моль АТФ за счет распада углеводов и 12, 9 моль АТФ за счет распада жиров.

Answer 2

Для того чтобы рассчитать количество грамм углеводов и жиров, нужно знать их энергетическую ценность.

1 г углеводов даёт 17 кДж энергии, 1 г жиров - 37 кДж.

Полная энергия, которую расходует студент за сутки, равна:
12570 кДж = 3000 ккал

Половина, которая используется как тепловая, равна:
12570 кДж / 2 = 6285 кДж

Половина, которая используется для работ, также равна 6285 кДж.

Для расчета количества углеводов и жиров в расходе энергии, разобьем итоговое значение на две части:

1) для тепловой энергии: 6285 кДж / 3 = 2095 кДж
 2095 кДж / 17 кДж/г углеводов = 123 г углеводов
 2095 кДж / 37 кДж/г жиров = 56 г жиров

2) для работы: 6285 кДж * 2/3 = 4185 кДж
 4185 кДж / 17 кДж/г углеводов = 246 г углеводов
 4185 кДж / 37 кДж/г жиров = 113 г жиров

Итого, чтобы покрыть энергетическую потребность в 12570 кДж, нужно подвергнуть распаду 369 г углеводов и 169 г жиров.

Для расчета количества образующейся АТФ используем средне значение энергии, выделим 2/3 потребной энергии под распад углеводов и 1/3 под распад жиров.

1 моль АТФ образуется из 7, 3 кДж энергии.
a) Для углеводов: 2095 кДж * 2/3 = 1396, 67 кДж = 1396670 Дж
 1396670 Дж / 7300 Дж/моль = 191, 07 моль АТФ
b) Для жиров: 2095 кДж * 1/3 = 698, 33 кДж = 698330 Дж
 698330 Дж / 7300 Дж/моль = 95, 55 моль АТФ

Итого, образуется 286, 62 моль АТФ.

Answer 3

Полная суточная потребность в энергии составляет 25140 кДж (6000 ккал) . Половина этой энергии используется как тепловая, что равно 12570 кДж (3000 ккал) , которую студент расходует за сутки. Значит, другая половина также равна 12570 кДж (3000 ккал) и используется для выполнения химической, механической и других видов работ.

2/3 этой энергии обеспечено за счет распада углеводов, что равно 8380 кДж (2000 ккал) . 1/3 энергии обеспечено за счет распада жиров, что также равно 8380 кДж (2000 ккал) .

Для расчета количества углеводов и жиров, которые должны подвергнуться полному распаду в организме, мы можем использовать следующие значения:

- 1 г углеводов = 17 кДж (4 ккал)
- 1 г жиров = 38 кДж (9 ккал)

Для расчета количества углеводов, необходимых для покрытия суточной потребности в энергии:

- 8380 кДж