Лекция № 14
Обмен веществ.
Совокупность химических и физических превращений веществ и энергии, происходящих в организме и обеспечивающих его жизнедеятельность: формирование структур живого тела, восстановление изнашивающихся элементов, совершение работы и функции всех клеточных элементов.
Метаболизм – это совокупность реакций синтеза и распада, т.е. метаболизм включает в себя процессы анаболизма и катаболизма.
Анаболизм – это реакции ассимиляции, или реакции синтеза, - процесс усвоения организмом веществ и синтез более сложных веществ, который сопровождается потреблением энергии.
Катаболизм – процесс распада сложных органических соединений, протекающий с выделением энергии.
Эти процессы взаимосвязаны. Наиболее эффективный способ получения свободной энергии в организме связан с биологическим окислением в присутствии кислорода (аэробный обмен); анаэробный путь отличается меньшей экономичностью, но большей срочностью.
Основной путь утилизации энергии - накопление ее в макроэргических соединениях (в основном АТФ), при распаде которых выделяется большое количество энергии. Эта энергия превращается в механическую, электрическую, тепловую, используется в процессах биосинтеза, роста и развития организма. При любой деятельности происходит распад АТФ. Восстановление
молекул АТФ происходит за счет энергии, освобождающейся при распаде углеводов и других веществ.
Преобладающим результатом энергетических процессов в организме является образование тепла. Величина теплообразования находится в тесной связи с уровнем метаболической
активности организма. Поэтому всю энергию, которая выделяется в организме, можно выразить в единицах тепла - калориях и джоулях. Наиболее усиленное теплообразование происходит в мышцах при их сокращении и в печени, где усилен обмен веществ.
ПИЩЕВОЙ РАЦИОН
Количество и состав продуктов питания, необходимых человеку в сутки; питание считают рациональным, когда замещаются все энергетические затраты.
ДИЕТА
Это рацион и режим питания здорового и больного человека; ее характеризуют следующие признаки: 1) энергетическая ценность; 2) химический состав; 3) физические свойства (объем, температура, консистенция); 4) режим питания. Диетическое питание назначают в индивидуальном порядке.
Критерии оценки процесса питания: физическое развитие, психическая деятельность, работоспособность, реактивность, устойчивость организма к влиянию окружающей среды.
Белки - это высокомолекулярные соединения, построенные из аминокислот.
Функции: 1) пластическая - составная часть клеток, тканей, ферментов, гормонов, гемоглобина, антител; 2) регуляторная (гормоны); 3) ферментная - все ферменты - белки ускоряют биохимические реакции в организме; 4) транспортная (гемоглобин переносит газы; липопротеиды - жиры); 5) наследственная (ДНК и РНК обеспечивают образование белков, специфичных для данного вида и органа); 6) энергетическая - при окислении в организме 1 г белка выделяется 4,1 ккал энергии. Суточная потребность - около 100 г белка (не менее 0,75 г белка на 1 кг массы тела).
В состав белков входят аминокислоты, которые подразделяются на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокислоты могут синтезироваться в организме, а незаменимые (валин, лейцин, лизин, метиовин и др.) поступают только с пищей. Белки, содержащие полный набор незаменимых аминокислот, называются биологически полноценными. Наиболее высокая биологическая ценность белков мяса, яиц, молока, икры, рыбы.
Белки в организме постоянно разрушаются и обновляются (в сутки распадается 400 г белка). Скорость обновления разная. Быстрее обновляются белки печени, слизистой внутренних органов, плазмы крови, медленнее - мышечные беки, белки костей и хрящей. Конечные продукты белкового обмена: мочевина, мочевая кислота, аммиак, креатин, креатинин. Они выводятся из организма почками и частично потовыми железами. Окисляются аминокислоты путем отщепления от них азота в виде аммиака. Он очень токсичен и обезвреживается в печени
путем образования мочевины и в ткани мозга, где превращается в глутамин.
О состоянии белкового обмена в организме судят по азотистому балансу, то есть по соотношению количества азота, поступившего в организм, и его количества, выведенного из организма (это основано на том, что азот входит только в состав белков). Если это количество одинаково, то состояние называется азотистым равновесием. Состояние, при котором усвоение
азота превышает его выведение, называется положительным азотистым балансом. Оно характерно для растущего организма, спортсменов в период их тренировки и лиц после перенесенных заболеваний. При полном или частичном белковом голодании, во время некоторых заболеваний азота усваивается меньше, чем выделяется. Такое состояние называется отрицательным азотистым балансом. Нормальная жизнедеятельность организма возможна лишь при азотистом равновесии или положительном азотистом балансе.
Регуляция белкового обмена: нервная и гуморальная (соматотропный гормон, тироксин, глюкокортикоиды).
Обмен липидов (жиров).
Жиры - органические соединения, входящие в состав животных и растительных тканей.
Функции: 1) пластическая (из них строятся клеточные структуры всех тканей и органов; нервная ткань состоит преимущественно из фосфолипидов); 2) энергетическая - при окислении 1г жира выделяется 9,3 ккал энергии, то есть в 2 раза больше, чем при окислении белков и углеводов; 3) источник эндогенной воды; 4) защитная - накапливаясь в подкожной клетчатке, предохраняет организм от усиленной отдачи тепла; обеспечивает механическую защиту внутренних органов, окружая их; секрет сальных желез предохраняет кожу от высыхания и излишнего смачивания водой; 5) из холестерина образуются желчные кислоты, гормоны коры надпочечников и половые гормоны. Суточная потребность в жирах составляет 70-80 г
Нейтральные жиры расщепляются в кишечнике до глицерина и жирных кислот. Эти вещества проникают через мембрану эпителиоцитов, в которых они вновь воссоединяются, и образуются мелкие жировые капли, которые всасываются в млечные капилляры ворсинок тонкой кишки, затем по лимфатическим сосудам они попадают в грудной проток, откуда поступают в ток крови. Основное количество липидов откладывается в жировых депо, откуда они используются для энергетических и пластических целей. Больше всего запасного жира находится в жировой ткани, его количество зависит от расхода энергии, пола, возраста и т. д. Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов.
Важную роль в обмене жиров играет печень. В ней синтезируются нейтральные жиры из глицерина и жирных кислот, фосфолипиды, холестерин, расщепляются свободные жирные Конечные продукты метаболизма жиров - вода и двуокись углерода, которые выделяются через легкие, а также кожу и почки.
Регулируют липидный обмен центральная нервная система, щитовидная и половые железы, гипофиз, надпочечники кислоты, которые являются достаточно токсичными.
ОБМЕН УГЛЕВОДОВ
Все углеводы делят на простые (глюкоза, фруктоза, галактоза) и сложные: дисахариды (сахароза, мальтоза, галактоза) и полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза). Углеводы поступают в организм человека в основном в виде крахмала и гликогена. В процессе пищеварения их них образуются простые сахара, которые из кишечника всасываются в кровь и через воротную вену поступают в печень. Функции углеводов: 1) это основной источник энергии в организме; при окислении 1 г углеводов освобождается 4, 1 ккал энергии; 2) пластическая (клетки, нуклеиновые кислоты, некоторые ферменты и аминокислоты). Суточная потребность в углеводах - 500 г. Уровень глюкозы в крови 80-120 мг %. Его понижение - гипогликемия, увеличение - гипергликемия. При истощении запасов гликогена усиливается синтез ферментов, обеспечивающих реакцию гликонеогенеза, то есть синтеза глюкозы из белков и жиров.
Конечные продукты обмена углеводов - небольшое количество простых соединений. Азот выделяется в виде мочевины и аммиака, углерод в виде двуокиси углерода, водород - в виде воды.
Они выводятся из организма легкими, почками и через кожу.
ВОДНО-СОЛЕВОЙ ОБМЕН
Водный обмен
Функции воды;
·растворяет продукты питания и обмена и переносит их;
·ослабляет трение между соприкасающимися поверхностями в теле человека;
·участвует в терморегуляции, обладая большой теплоемкостью и теплопроводностью.
Вода - составная часть всех клеток и тканей и в организме находится в виде солевых растворов. Тело взрослого человека на 50-65% состоит из воды, у детей - на 80% и более. Взрослый человек в обычных условиях употребляет около 2,5 л воды. Она поступает в виде жидких напитков (1,5л) и в составе плотной пищи. Главным образом - это фрукты и овощи. Полное голодание, но при приеме воды переносится человеком в течение 40-45 суток, без воды - лишь 5-7 дней. Потеря 10% воды приводит К дегидратации (обезвоживанию), 20% - к смерти. Избыток воды приводит к отекам.
Регуляция водного обмена осуществляется гормонами гипоталамуса, гипофиза, надпочечников. Например, при избыточном поступлении жидкости усиливается работа почек, а жажда появляется при необходимости дополнительного приема жидкости.
Минеральные вещества
Это неорганические элементы и их соли, которые поступают в организм с продуктами питания и водой. Они составляют примерно 0,9% общей массы тела человека, участвуют в ферментативных реакциях, регулируют кислотно-основное состояние в организме. Различают макроэлемепты (натрий, калий, кальций, хлор) и микроэлементы (фтор, железо, йод, кобальт, медь), которые содержатся в малых количествах, но обладают выраженной биологической активностью, являясь составной частью ферментов, гормонов, витаминов.
При избыточном поступлении минеральных солей в организм они могут откладываться в виде запасов. Натрий и хлор депонируются в подкожной клетчатке, калий - в скелетных мышцах, кальций и фосфор - в костях. Натрий содержится в большинстве продуктов, а также по-
ступает в организм со столовой солью; обеспечивает осмотическое давление внеклеточной жидкости. Оптимальное содержание соли в пище - 5 г в день.
Калий обеспечивает осмотическое давление внутри клетки, участвует в проведении нервных импульсов, стимулируя образование ацетилхолина. Высоко содержание калия в абрикосах, картофеле, капусте, апельсинах, бананах, ананасах, помидорах, редьке.
Хлор в организм поступает в виде поваренной слои; участвует в регуляции осмотического давления крови.
Кальций имеет большое значение для формирования костей.
Фосфор входит в состав всех клеток организма, так как входит в состав АТФ, имеет важное значение для мышечных сокращений и проведения нервного импульса. Из него формируются кости и дентин.
Железо входит в состав гемоглобина и участвует в тканевом дыхании. Оно содержится в мясе, сыре, хлебе, зеленых овощах.
Йод входит в состав морских продуктов и растений, произрастающих вблизи моря. Он содержится во всех тканях организма человека, но большая часть - в щитовидной железе, необходим для секреции ее гормонов. При недостатке йода в пищевых продуктах нарушаются метаболические процессы. Поэтому йод вводят в организм дополнительно, например, его
добавляют к поваренной соли.
ВИТАМИНЫ
Это жизненно необходимые органические вещества с интенсивной биологической активностью, которые не синтезируются организмом либо синтезируются недостаточно, а поэтому
должны поступать с пищей. Человек получает витамины с пищей растительного или животного происхождения.
Заболевания, вызванные избыточным употреблением витаминов, называются гипервитаминозами. Все витамины делят на жирорастворимые (витамины А, D, Е, к) и водорастворимые (В-комплекс, С, Р и др.).
| Название | Биологическая ценность | Источники |
| 1 Жирорастворимые витамины | ||
| ВитаминА- ретинол (анти- ксерофтальми- ческий) , | Стимулирует рост, участвует в образовании зрительных пигментов. Гиповитаминоз - ксерофтальмня (сухость Конъюнктивы и роговицы), понижение остроты зрения в сумерках (гемералопия, или куриная слепота). Гипервитаминоз - витамин А накапливается в печени, отмечается потеря аппетита, увеличение печени, понос, помутнение роговицы. | Печень рыб, животных, растительные и животные масла, молоко и кисломолочные продукты. Предшественник витамина каротин - в зелени, моркови. |
| 'с | ||
| ВитамииD- (D2, кальциферол) | Усиливает всасывание кальция и фосфора в кишечнике. Гиповитаминоз - у детей рахит (кости становятся гибкими и искривляются), у взрослых - остеомаляция (размягчение костной ткани). | Только продукты животного происхождения - рыбий жир, яйца, сливочное масло. Натуральный витамин (Dз) образуется в коже под действием ультрафиолетовых лучей |
| Витамин Е- токоферолы (антиокислители) | Стимулирует функцию половых желез и мышечную деятельность, способствует накоплению в печени витамина А. При его недостатке нарушаются процессы оплодотворения и беременности. | Растительные масла, зародыши пшеницы, некоторые зеленые овощи, печень, масло, молоко, яичный желток. |
| . | ||
| Название | Биологическая ценность | Источники |
| Витамин К- филлохиноны (антигеморрагический) Витамин В/_ тиамин (анти- невритический) | Усиливает синтез прогром- | Шпинат, капуста, |
| бина (фактора свертывания | крапива, соевые | |
| крови) и других белков. | бобы, свиная пе- | |
| При его дефиците увеличи- | чень. | |
| вается время свертывания | ||
| крови, отмечаются под- | ||
| кожные и внугримышеч- | ||
| ные кровоизлияния. | ||
| 11. Волепастворимые витамины | ||
| Регулирует обмен углево- | Многие продукты, | |
| дав, что особенно важно | особенно сухие | |
| для деятельности ЦНС; | пивные дрожжи, | |
| участвует в передаче нерв- | хлебный квас, | |
| ного возбуждения, влияя на | зерновые (зародыш | |
| синтез ацетилхолина. При | зерна и его оболоч- | |
| авитаминозе развивается | ки) и бобовые | |
| полиневрит, при гиповита- | культуры. | |
| минозе - запоры, мышеч- | ||
| ная слабость, снижается | ||
| .физическая и психическая | ||
| работоспособность. | ||
| Витамин В2- | Это ростовый фактор, он | Дрожжи, яичный |
| рибофлавин | участвует в обмене белков, | белок, молоко, пе- |
| необходим для осушеств- | чень, почки, мясо, | |
| ления обменных процессов | рыба, а также соя, | |
| в ЦНС и рецепторах. При | бобы, горох, чече- | |
| гиповитаминозе - дерма- | вица. | |
| титы, сухость губ, трещи- | ||
| ны в углах рта, выпадение | ||
| волос, конъюнктивит, бле- | ||
| фарит. | ||
| ВитаминВ6_ | Обеспечивает нормальное | Многие продукты |
| пиридоксин (ан- | усвоение белков и жиров, | (дрожжи, печень, |
| тидерматитный) | участвует в образовании | почки, мышцы и |
| эритроцитов. При его де- | др.). | |
| фиците отмечаются за- | ||
| держка роста у детей, же- | ||
| лудочно-кишечные рас- | ||
| стройства, малокровие, | ||
| дерматит, стоматит, повы- | ||
| шенная возбудимость. |
РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ
| Нервная | Гvморальная |
| 1. Гипоталамус - через вегетативную нервную систему или через эндокринные железы, усиливая или подавляя поступление гормонов в кровь. 2. Условно-рефлекторная регуляция (с участием коры головного мозга). На- пример, у спортсменов перед стартом под влиянием эмоций усиливается обмен веществ и энергии, повышается темпера- тура тела и увеличивается потребление тканями кислорода и выделение углеки- слого газа. | Гормоны шитовидной |
| железы, соматотропин, | |
| инсулин, андрогены уси- | |
| ливают анаболические | |
| процессы; гормоны коры | |
| надпочечников и шито- | |
| видной железы в боль- | |
| ших количествах усили- | |
| вают катаболизм. | |
Общие закономерности обмена энергии в организме
Жизнедеятельность организма обеспечивается множеством активных процессов, протекающих с использованием химической энергии. Эту энергию клетки получают из белков, жиров и углеводов пищи путем перехода её в форму, доступную для использования в организме. Такая энергия образуется в сложной цепи метаболических реакций, в которых выделяют три стадии.
На первой стадии, которая реализуется главным образом в пищеварительном тракте, крупные молекулы белков, жиров и углеводов расщепляются ферментами на специфические структурные блоки – аминокислоты, жирные кислоты, глицерол, глюкозу и другие моносахариды.
На второй стадии из этих продуктов образуются еще более простые молекулы общие для обмена разных веществ. К ним относятся, в частности, пируват, ацетилкоэнзим А, L-кетоглутарат, оксалоацетат, фумарат, сукцинат.
Третья стадия - цикл трикарбоновых кислот, цикл лимонной кислоты, или цикл Кребса – приводит к окислению веществ до СО2 и Н2О. Вода с углекислым газом и освобождающиеся азотистые продукты обмена удаляются выделительными органами.
Вторая и третья стадии метаболизма развиваются внутриклеточно в различных органах. На этих стадиях из продуктов расщепления питательных веществ освобождается почти вся заключенная в них энергия, на первой стадии освобождается ишь 1% энергии в результате гидролиза в пищеварительном тракте.
Роль макроэргических соединений в обмене энергии. Химическая энергия пищи используется для образования АТФ или для синтеза крупномолекулярных веществ. АТФ является донором свободной энергии в клетках. Стабильность концентрации АТФ в клетках поддерживается рядом механизмов, одним из которых является образование креатинфосфата (КФ). Когда количество АТФ превышает определенный уровень, часть ее энергии используется для синтеза КФ. При повышении же распада АТФ КФ используется для ресинтеза АТФ.
Для синтеза АТФ из аденозинтрифосфорной кислоты (АДФ) и фосфорной кислоты (ФК) используется химическая энергия белков, жиров и углеводов – субстратов окисления. Преобразование энергии в организме можно представить упрощенно в виде двух сопряженных между собой процессов – окисления и фосфорилировния:
Окисление: АН2 + О = А + Н2О + (химическая энергия) + (первичное тепло), где А – субстрат окисления
Фосфорилирование: АДФ + ФК = АТФ
При использовании АТФ происходит ее распад до АДФ и ФК, при этом образуется «вторичное тепло». Существуют и анаэробные пути преобразования энергии, в которых могут быть использованы только углеводы (анаэробный гликолиз). Эти процессы могут обеспечить потребность в энергии ещё в течение двух минут после полного прекращения дыхания и расходования резервов кислорода.
При максимальном мышечном сокращении имеющихся в тканях запасов АТФ достаточно лишь на одну секунду. Энергия КФ может поддержать такое сокращение в течение еще нескольких секунд. При максимальном сокращении на протяжении нескольких секунд абсолютно необходим анаэробный гликолиз, в котором используются запасы гликогена. Ресинтез гликогена из образующейся при этом молочной кислоты идет лишь в аэробных условиях. Именно поэтому после прекращения физической нагрузки потребление кислорода остается высоким в течение восстановительного периода, длящегося от нескольких минут до часа.
Соотношение прихода и расхода энергии. Для адекватно питающегося взрослого человека с достаточной двигательной активностью характерно энергетическое равновесие: поступление в организм энергии соответствует ее расходу, то есть имеет место равенство процессов анаболизма и катаболизма. Существуют периодические (биоритмические) колебания скорости реакций энергетического обмена. Так, в утренние часы и в летнее время года анаболические реакции несколько менее акивны, чем в вечернее время суток и в зимние месяцы.
Преобразования энергии в организме
Конечной формой преобразования энергии является тепловая энергия. Часть энергии, заключенная в молекулах белков, жиров и углеводов, не используется для синтеза макроэргических соединений, а рассеивается в окружающую среду. Доля этой энергии – первичного тепла – соответствует примерно 35% всей химической энергии пищевых веществ. При распаде макроэргических соединений часть их энергии также переходит в тепло, названное вторичным. Оно также выделяется в окружающую среду. Для функций организма (внутренней работы) - транспорта, синтеза, секреции, сокращения гладких и скелетных мышц - используется 25% всей химической энергии пищи. Эта энергия в последующем также переходит в тепловую.
Интенсивность энергетического обмена принято оценивать в единицах тепловой энергии, поскольку тепловая энергия представляет собой единственный эквивалент преобразующейся в организме химической энергии. В Международной системе единиц (СИ) в качестве основной единицы энергии принят джоуль (Дж): 1 Дж = 1 ватт в 1 секунду = 2,39•104 кал; 1 ккал = 4,19 кДж.
Виды расхода энергии
Различают основной обмен, общий обмен и пластический обмен.
Основной обмен обеспечивает гомеостазис организма в стандартных условиях и процессы ресинтеза их структур после диссимиляции. Измеряется он утром натощак, в положении лежа. Энергия основного обмена расходуется на синтез клеточных структур, поддержание постоянной температуры тела, деятельности внутренних органов и поддержание тонуса скелетных мышц. Величина основного обмена зависит от пола, возраста, длины и массы тела. Наиболее высокий основной обмен, отнесенный к килограмму массы тела, характерен для детей в возрасте 6 месяцев, затем он постепенно падает и после пубертатного периода приближается к уровню взрослых. Половина всего энергорасхода основного обмена приходится на печень и скелетную мускулатуру. У женщин основной обмен меньше, чем у мужчин. Мужские половые гормоны повышают основной обмен на 10-15%. После 40 лет основной обмен начинает снижаться. При массе тела, равной 70 кг, основной обмен мужчины составляет в сутки 7100 кДж, или 1700 ккал. У женщин с такой же массой тела он ниже на 10%.
Пластический обмен – это расход энергии, обеспечивающий рост развивающегося организма и восстановление структурных элементов организма после тяжелой болезни или длительного голодания.
Общий обмен – это сочетание основного, пластического обмена и энергетических трат организма, обеспечивающих его жизнедеятельность в условиях терморегуляторной, эмоциональной, пищевой и рабочей нагрузок. Общий обмен превышает основной обмен за счет функций скелетных мышц. При их интенсивном сокращении расход энергии в мышце может повыситься в 100 раз, общий расход энергии за несколько секунд может повыситься в 50 раз при участии в такой реакции более трети скелетных мышц. У хорошо тренированных лиц такое сокращение может длиться несколько минут и приводит к 20-кратному повышению обмена энергии в организме. Однако у современного жителя промышленно развитых стран повседневная двигательная активность невелика, поэтому суточный расход энергии составляет величину порядка 8000-10500 кДж или 2000-2500 ккал. В положении сидя человек тратит энергии лишь на 20% больше, чем в положении лежа. Стоя, человек расходует на 40% энергии больше, чем в условиях основного обмена, при канцелярской работе – на 60% больше. Ходьба со скоростью не менее 5 км/час может повысить уровень расхода энергии в 3-4 раза. Ежедневная двухкилометровая прогулка (без изменения в питании) может способствовать устранению за месяц 1 кг жира.
При эмоциях увеличение расхода энергии у взрослого человека составляет 40-90% от уровня основного обмена и связано с вовлечением фазных и тонических мышечных реакций. У детей при крике затраты энергии могут повышаться втрое.
В условиях охлаждения человека расход энергии может возрастать в 3 раза.
Специфически динамическое действие пищи – это повышение расхода энергии, связанное с превращением пищевых веществ в организме после их всасывания из пищеварительного тракта. При потреблении смешанной пищи обмен повышается на 5-10%; углеводистая и жирная пища увеличивает его незначительно – примерно на 4%. Пища богатая белком, может повышать расход энергии на 30%, эффект длится 12-18 часов.
Для коррекции массы тела необходимо не только ограничение калорийности пищи, но и увеличение расхода энергии с помощью мышечных нагрузок или охлаждающих процедур.
Во время сна уровень метаболизма на 10-15% ниже, чем в условиях бодрствования.
Регуляция обмена энергии
В гипоталамусе имеются так называемые эрготропные и трофотропные зоны таламуса, в которых располагаются центры голода, жажды, пищевого и питьевого насыщения. Лимбическая кора способствует как вегетативному, так и метаболическому обеспечению эмоциональных реакций. Кроме этого новая кора может быть субстратом для выработки «метаболических» условных рефлексов.
Питание
Термин «питание» следует использовать в двух значениях: во-первых, питание – это комплекс питательных веществ, поступающих в организма; во-вторых, питание – это процесс потребления пищи. Опираясь на эти определения можно сделать вывод, что нарушение сбалансированного питания может стать основой развития патологии.
В настоящее время выделяют три основных принципа адекватного питания.
Принцип первый – общая энергоемкость рациона питательных веществ должна соответствовать потребностям организма. Одним из критериев соответствия питания человека первому принципу является сохранение у взрослого человека стабильной массы тела. Ориентировочно должную массу тела можно вычислить по методу Брока: из показателя длины тела вычесть 100. Поправки: 1) при длине тела равной 166-175 см, из ее величины вычитают 105, 2) если же длина тела больше 175 см, то вычитают 110. Кроме этого можно вычислить должную массу тела с помощью индекса Кетле: масса тела в кг: квадрат длины тела. Нормальный индекс соответствует 22.
Второй принцип: адекватного питания состоит в оптимальном соотношении количества различных питательных веществ (белков, жиров и углеводов). Общее количество белка в пище должно соответствовать 11-13% калорийности рациона или 0,8-1,0 г на килограмм веса. Оптимальное количество жира: 30% калорийности суточного рациона. Доля сахаров не должна превышать 10-12% углеводов суточного рациона, что соответствует 50-100 г. Рафинированных сахаров (сахарозы) не больше 30 г в сутки. Вообще углеводов не должно быть меньше 150 г в сутки.
Должная пропорция белков, жиров и углеводов для взрослого человека: 1:1,2:4,6.
Третий принцип – оптимальное разделение суточного рациона на три – пять приемов пищи с интервалами времени между ними по 4-5 часов. Четырехразовое питание: первый завтрак 25% суточной калорийности; второй завтрак – 15%; обед – 35%; ужин – 25%. Трехразовое питание: соответственно – 30, 45 и 25%
Обмен энергии вкратце
Обмен энергии между организмом и окружающей средой осуществляется по законам термодинамики. Организм внутри себя постоянно создает негэнтропии (т.е. поддерживает структурность элементов, распадаясь способны выделять энергию). Для этого прежде всего используется энергия, накопленная в продуктах окружающей среды (в виде макроскопических соединений, поступающих с пищей). Вокруг себя организм создает энтропию, выделяя энергию в виде тепла. Энтропия – это потеря структурности с выделением энергии.
Соотношение между энергией, поступающей в организм и количеством энергии, выделяемой им, называется энергетическим балансом. Если этот баланс будет положительным – то энергоносители задерживаются в организме и наоборот.
Выделяют два уровня обмена энергии: основной обмен (00), или тот уровень обменных процессов в организме, который необходим для его функционирования в условиях физиологического покоя. Этот обмен объединяет затраты энергии на биосинтез, в поддержку концентрационных градиентов различных ионов на оболочках клеток и на деятельность внутренних органов (мозга, сердца, дыхательных мышц, печени, почек и др.).. Уровень основного обмена зависит от возраста, пола, массы тела и роста человека и, исходя из этих параметров, определяется по известным в физиологии таблицами Харриса-Бенедикта. Согласно этим таблицам общий уровень основного обмена (00) рассчитывают в зависимости от пола человека как сумму энергетических затрат исходя из массы тела (определяется по табл. А) и возраста и роста человека (определяется по табл. Б Харриса-Бенедикта). Например, девушка в возрасте 17 лет, масса тела которой составляет 46 кг, а рост 156 см имеет 00 = 1095 +201 = 1296 ккал. При отсутствии таблиц Харриса-Бенедикта величину основного обмена (00) можно рассчитывать с помощью уравнений, приведенных в табл. 5.
У детей уровень основного обмена на единицу массы тела значительно больше, чем у взрослых людей, что объясняется более интенсивными процессами биосинтеза в детском возрасте. Известно, например, чтобы “встроить” одну аминокислоту в цепь белковой молекулы требуется энергия двух молекул АТФ (аденозитрифосфорнои кислоты).
У детей до 5 лет за один час на 1 кг массы тела расходуется примерно 14 – 15 кДж (3,45 ккал) энергии, в 10 лет примерно 9 – 10 кДж (2,26 ккал), в 15 лет – 5,3 – 6,0 кДж (1,33 ккал) и у взрослых людей – 4,2 кДж (1 ккал) на 1 кг массы тела в час. У девушек (женщин) основной обмен примерно на 5% ниже, чем у юношей (мужчин). Средние возрастные изменения уровня основного обмена приведены в табл. 6.
Динамика основного обмена с возрастом плотно связана с энергетическими затратами на рост организма. Чем меньше возраст ребенка, тем относительные затраты энергии на рост больше (рис. ЗО). Например, затраты энергии на рост в возрасте 3 месяца составляют 36%, в возрасте 6 месяцев – 26%, 10-12 месяцев – 21% общей энергетической ценности пищи.
Дополнительно к основному обмену организм тратит энергию на любые функции, и на внешнюю работу. Затраты энергии при полной жизнедеятельности называются общим обменом.
По данным А. П. Матвеева (2003) употребление белковой пищи повышает уровень обмена на 30%; жирной и углеводистой пищи – на 15%, а обычной смешанной пищи на 30-35%. Выполнение нетрудной работы в быту повышает уровень обмена на 30-60%. Физическая умеренная работа и обычные спортивные тренировки могут повышать уровень обмена в 20-25 раз, т.е. больше чем на 2000%. Умственный труд, который не сопровождается мышечными усилиями и эмоциональным напряжением повышает энергетические затраты всего на 2-3%. Если к умственному труду прилагается эмоциональное напряжение, то энергетические затраты могут расти на 40-90%.