ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ
Виды обмена энергии.
Каждая живая клетка потребляет энергию и выделяет ее. Соотношение между количеством израсходованной и выделенной энергией называется энергетическим характера деятельности организма. Различают:
1. Основной обмен 2. Рабочий обмен 3. СДДП 4.Общий (валовый) обмен энергии.
Методики исследования энергетических затрат организма.
Единицей измерения обмена энергии является 1 ккал, которая соответствует 4,19 кДж. Существует 2 способа исследования затрат энергии:
1) прямая калориметрия; 2) непрямая калориметрия.
При прямой калориметрии измеряют непосредственно ту энергию, которую организм, в соответствии с законом сохранения энергии, преобразует в тепло и выделяет во внешнюю среду. Для этого нужны специальные камеры, разработанные русским ученым Шатерниковым. Камера – небольшая комната, куда на определенное время помещается испытуемый. Стены камеры с теплоизоляцией и покрыты стеклянными трубочками, в которых протекает вода. Измеряют температуру притекающей в камеру и оттекающей из камеры воды. Так как организм человека отдает тепло, измеряют разность температур на входе и выходе из камеры, которая и является показателем энергообмена. Это довольно длительная и дорогостоящая процедура. Поэтому на практике используют непрямую калориметрию – это расчеты по таблицам Гарриса и Бенедикта, по формулам, по показателям рациона питания, по газообмену и т. д.
Доказано, что при окислении 1 г белка и 1 г углеводов освобождается 4,1 ккал тепла, а 1 г жира – 9,3 ккал. Эти величины называются калорическими коэффициентами питательных веществ. Используя эти коэффициенты, можно рассчитать суточные затраты энергии, зная суточное количество потребленных белков, жиров и углеводов. Зная состав пищевых веществ в рационе питания, можно определить, сколько кислорода ушло на полное окисление питательных веществ до СО2 и Н2О (количество кислорода, ушедшее на окисление 1 г вещества, называется калорическим эквивалентом кислорода). По количеству рассчитать дыхательный коэффициент – ДК. Для углеводов ДК = 1,0; для белков – 0,8; для жиров – 0,7. При смешанном питании ДК = 0,9. Для определения газового состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха используются приборы – метаболиметры и спирометры.
Основной обмен.
Еще в 19 веке Биддер и Шмидт установили, что расход энергии в покое – величина – постоянная.
Основной обмен – это минимальные затраты энергии при следующих стандартных условиях:
1. состояние покоя, лежа;
2. натощак, утром, до приема пищи;
3. температура в помещении = 20-22С (зона комфорта);
4. состояние бодрствования.
Следовательно, энергия основного обмена расходуется на работу сердца, почек,
4.Факторы, влияющие на величину основного обмена энергии:
1.рост; 2.пол; 3.вес; 4.возраст; 5.состояние эндокринной системы (щитовидной железы).
Основной обмен энергии у здорового человека отличается от должной величины не более, чем на ±15%. Показано, что у детей затраты энергии на 1 кг массы тела больше, у взрослых (так же – у мелких и крупных животных). При пересчете на 1 м² поверхности тела расходы энергии отличаются меньше. Поэтому Рубнер сформулировал «правило поверхности», согласно которому энергозатраты пропорциональны поверхности тела. У человека имеется прямая зависимость основного обмена от массы скелетных мышц (Аршавский).
СДДП – специфически-динамическое действие пищи.
Это означает, что любой прием пищи увеличивает затраты энергии. Специфичность действия пищи проявляется при приеме белков, так как расход энергии повышается на 30-40%; для углеводов – 4-6%, а для жиров – всего 2%. Смешанное питание повышает расход энергии на 15%. Динамическое действие пищи выражается в изменении расхода энергии в процессе пищеварения, т.е. голодный человек может, к примеру, активно работать сразу после еды, а не ждать 3-4 часа, когда начнется всасывание питательных веществ в кровь.
Рабочий обмен.
Известно, что расходы энергии у человека пропорциональны выполняемой мышечной работе. На умственную деятельность энергии расходуется гораздо меньше. Уже в положении сидя энерготраты увеличиваются на 12%, по сравнению с положением лежа; в положении стоя – на 20%; при ходьбе – на 80-100%; при беге – на 300-400%. (у спортсменов расходы энергии могут превышать до 1000%).
Представителей разных профессий по энергозатратам можно распределить на 4 группы:
I. Лица, занятые умственным трудом – ученые, врачи, студенты, программисты - расходуют 3000 ккал энергии в сутки.
2.Лица, занятые механизированным трудом - водители, токари – 3500 ккал в сутки.
3.Лица, занятые физическим трудом - слесари, сельскохозяйственные рабочие – 4000 ккал в сутки.
4.Лица, занятые тяжелым физическим трудом- грузчики, землекопы, спортсмены – 4500 и более ккал в сутки.
Совокупность всех видов обмена энергии составляет общий обмен. Для студентов при расчете общего обмена энергии необходимо к величине основного обмена прибавить показатель СДДП (15% от основного обмена) и рабочую прибавку, равную 1000 ккал.
Принципы составления пищевых рационов.
Пищевой рацион должен:
1)соответствовать затратам энергии по калорийности «брутто» и «нетто». Брутто – это общая калорийность принятой пищи (рассчитывают по калорическим коэффициентам для белков, жиров и углеводов). Нетто – это калорийность усвоенной пищи (при смешанном питании от общей калорийности отнимают 10% калорий – на усвоение).
2)соответствовать суточным нормам потребностей белков, жиров и углеводов (Б= 80-100 г, Ж=80-100 г, У= 450-500 г для взрослого человека).
3)быть правильно распределен по приемам в течение суток (при четырехразовом питании:
1-ый завтрак (7-00 утра) = 25% от суточного приема пищи;
2-ой завтрак (11-00 утра) = 15% суточного рациона
Обед (15-00 дня) = 40% Ужин (20-00 вечера) = 20%
4)иметь разнообразие пищевых веществ.
5)быть сбалансированным по содержанию Б:Ж:У, как 1,5:1:5.
Также необходимо вводить в рацион питания 1/3 белков животного происхождения (содержат полноценные белки) и 1/3 жиров растительного происхождения (содержат жирорастворимые витамины – А,Д,Е,К). Надо помнить, что у растущих молодых организмов белковый оптимум обеспечивает хорошее самочувствие, сопротивляемость инфекциям, иммунитет, др.
Терморегуляция.
Человек относится к теплокровным (гомойотермным) организмам. Существуют также холоднокровные (пойкилотермные) организмы – рыбы, лягушки, температура тела которых зависит от температуры окружающей среды. Температура тела человека колеблется в пределах 36○ -39ºС. Она поддерживается на постоянном уровне вне зависимости от температуры окружающей среды. Постоянство температуры зависит от двух противоположных процессов: