Метаболизъм и енергияе комбинация от физични, химични и физиологични процесиасимилация хранителни веществав тялото с освобождаване на енергия. В обмяната на веществата (метаболизма) има два взаимно свързани, но многопосочни процеса - анаболизъм и катаболизъм. Анаболизъм- е набор от биосинтетични процеси органични съединения, компоненти на клетки, органи и тъкани от абсорбирани хранителни вещества. Катаболизъм- това са процеси на разделяне на сложни компоненти прости вещества, осигуряващи енергийните и пластични нужди на организма. Жизнената дейност на тялото се осигурява от енергия, дължаща се на анаеробниИ аеробикакатаболизъм на протеини, мазнини и въглехидрати, доставени с храната.

Основен обмене количеството енергия, което тялото изразходва в пълен мускулен покой, 12-14 часа след хранене и при температура на околната среда 20-22 ° C. Базалната скорост на метаболизма поддържа тялото живо при най-ниското му ниво на активност. нервна система, сърца, апарат за дишане, храносмилане, жлези с вътрешна секреция, отделителни процеси, почивка скелетни мускули. Дори в условия на пълен покой метаболизмът в клетките и тъканите не спира - основата на живота на тялото. Показателят за основния метаболизъм е производството на топлина в kcal за 1 час на 1 kg телесно тегло и е равно на 1 kcal.

Водещата роля в метаболизма принадлежи на функционалното състояние на нервната система, нейното регулиране на нивото на метаболизма в органите и тъканите, поддържане на относителното постоянство на състава на протеините, химичен съставкръв, температура и т.н. относително независими от промените външна среда, при различни условияживот. Дейността на жлезите с вътрешна секреция също оказва значително влияние върху основния метаболизъм. Например основният метаболизъм се увеличава с увеличаване на функцията щитовидната жлезаи, обратно, намалява с намаляване на функциите му и хипофизната жлеза. При повишаване на телесната температура с 1 °C основният метаболизъм се повишава средно с 10%. В студен климат основният метаболизъм се увеличава, а в горещ климат намалява с 10-20%. По време на сън, в резултат на отпускане на скелетната мускулатура, той намалява до 13%. По време на гладуване основният метаболизъм намалява. От 20 до 40 години основният метаболизъм се поддържа приблизително на същото ниво и след това постепенно намалява: при мъжете до 7%, а при жените до 17%.

Общ метаболизъм- възниква при нормални условия на живот. Тя е значително по-висока от основната скорост на метаболизма и зависи главно от активността на скелетните мускули, както и от повишената активност вътрешни органи. Килокалориите, изразходвани в повече от основния метаболизъм, се наричат ​​моторни калории. Колкото по-интензивна е мускулната активност, толкова повече моторни калории и толкова по-висок е общият метаболизъм. По време на умствена работа общият метаболизъм се повишава леко - с 2-3%, а ако умствената работа е съпроводена с мускулна дейност - с 10-20%.

Значително засилване на обмяната на веществата настъпва и при храносмилането на храната, което се означава като нейното специфично динамично действие. Тъй като храносмилането на протеините изисква особено голям разход на енергия, специфичният динамичен ефект на протеините е особено голям. Средно, след ядене на протеинови храни, основният метаболизъм се увеличава с 30-37%, а след ядене на мазнини и въглехидрати с 4-6%.

Метаболизъм на протеини

Протеините са основният пластичен материал, от който са изградени клетките и тъканите на тялото. Те са интегрална частмускули, ензими, хормони, хемоглобин, антитела и други жизненоважни образувания. Протеините съдържат различни аминокиселини, които се делят на заменими и незаменими. Сменяемаминокиселините могат да се синтезират в тялото и незаменим(валин, левцин, изолевцин, лизин, метионин, триптофан, фенилаланин, аргинин и хистидин) идват само от храната.

Протеините, които влизат в тялото, се разграждат в червата до аминокиселини и в тази форма се абсорбират в кръвта и се транспортират до черния дроб.Ако има прекомерен прием на протеини от храната, след като аминогрупите се отделят от тях , те се превръщат в организма във въглехидрати и мазнини.В човешкото тяло няма протеинови депа.

Наред с основната си пластична функция, протеините могат да играят ролята на енергийни източници. Когато 1 g протеин се окислява в тялото, се освобождават 4,1 kcal енергия. Крайни продуктиразграждането на протеините в тъканите е урея, пикочна киселина, амоняк, креатин, креатинин и някои други вещества. Те се отделят от тялото чрез бъбреците и частично от потните жлези.

Състоянието на протеиновия метаболизъм в организма се определя от азотния баланс, т.е. от съотношението на количеството азот, постъпило в тялото, и количеството му, отстранено от тялото. Ако това количество е същото, тогава състоянието се нарича азотен баланс. Състоянието, при което абсорбцията на азот надвишава отделянето му, се нарича положителен азотен баланс. Характерно е за растящ организъм, спортисти по време на тренировка и хора, прекарали заболяване. При пълен или частичен протеинов глад, както и при някои заболявания се усвоява по-малко азот, отколкото се отделя. Това състояние се нарича отрицателен азотен баланс. По време на гладуването протеините на някои органи могат да се използват за поддържане на жизнените функции на други, по-важни. В този случай основно се консумират протеини от черния дроб и скелетните мускули; съдържанието на протеин в миокарда и мозъчната тъкан остава почти непроменено.

Нормалното функциониране на тялото е възможно само при азотен баланс или положителен азотен баланс. Такива състояния се постигат, ако тялото получава около 100 g протеин на ден; при тежки физически натоварвания нуждата от протеин се увеличава до 120-150 г. Световната здравна организация препоръчва да се консумират най-малко 0,75 g протеин на 1 kg телесно тегло на ден. Богати на протеини са месото, рибата, черният дроб, гъбите, варивата, соята и др.

Метаболизъм на мазнините

Физиологичната роля на липидите, която включва неутрални мазнини, фосфатиди и стероли,в тялото е, че те са част от клетъчни структури, изпълняващи пластична функция и явяващи се източници на енергия.

Обща сумамазнините в човешкото тяло варират в широки граници и възлизат на 10-20% от телесното тегло; при затлъстяване може да достигне 40-50%. Мастните депа в тялото непрекъснато се обновяват. При изобилие от въглехидратна диета и липса на мазнини в храната, синтезът на мазнини в тялото може да се случи от въглехидрати.

Неутралните мазнини, влизащи в тъканите от червата и мастните депа, се окисляват и използват като източник на енергия. При окисляване на 1 g мазнини се освобождават 9,3 kcal енергия.Поради факта, че молекулата на мазнините съдържа относително малко кислород, за окисляването на мазнините е необходим повече кислород, отколкото за окисляването на въглехидратите. Като източник на енергия мазнините се използват предимно в покой и при продължителни упражнения с ниска интензивност. физическа работа. В началото на по-интензивната мускулна дейност се използват предимно въглехидрати, които впоследствие се заменят с мазнини поради намаляване на запасите им. При продължителна работа до 80% от цялата енергия се изразходва в резултат на окисляване на мазнините.

Мастна тъкан, покривайки различни органи, ги предпазва от механично натоварване.Натрупване на мазнини в коремна кухинаосигурява фиксиране на вътрешни органи и подкожно мастна тъканпредпазва тялото от прекомерна загуба на топлина. Тайна мастни жлезипредпазва кожата от изсушаване и прекомерно намокряне с вода.

важно физиологична роляпринадлежи по-специално към стеролите холестерол.Тези вещества са източник на образуване на жлъчни киселини в организма, както и хормони на надбъбречната кора и половите жлези. Когато в тялото има излишък от холестерол, той се развива патологичен процес- атеросклероза. Някои хранителни стероли, напр. витамин D,също имат голяма физиологична активност.

Липидният метаболизъм е тясно свързан с метаболизма на протеините и въглехидратите. Излишните протеини и въглехидрати, постъпили в тялото, се превръщат в мазнини. Напротив, по време на гладуване мазнините, когато се разграждат, служат като източник на въглехидрати. Крайните продукти на липидния метаболизъм са вода и въглероден диоксид. Дневната нужда от мазнини е 70-100 g.

Въглехидратен метаболизъм

Голямо количество въглехидрати се намират в растителните храни: ръжен хляб 45%, в пшеницата - 50%, в елдата - 64%, в ориза - 72%, в картофите - 20%. Захарта е чист въглехидрат. Въглехидратите влизат в човешкото тяло главно под формата на нишесте и гликоген. По време на храносмилателния процес те произвеждат глюкоза, фруктоза, лактоза и галактоза. Глюкозата се абсорбира в кръвта и през портална венанавлиза в черния дроб. Фруктозата и галактозата се превръщат в глюкоза в чернодробните клетки. Излишната глюкоза в черния дроб се фосфорилира и се превръща в гликоген. Запасите му в черния дроб и мускулите на възрастен са 300-400 г. При въглехидратно гладуване гликогенът се разпада и глюкозата навлиза в кръвта.

Въглехидратите служат като основен източник на енергия за тялото. Окисляването на 1 g въглехидрати освобождава 4,1 kcal енергия. Окисляването на въглехидратите изисква значително по-малко кислород, отколкото окисляването на мазнините. Когато концентрацията на глюкоза в кръвта намалява, физическата работоспособност рязко намалява. Голямо значениевъглехидратите са от съществено значение за нормалното функциониране на нервната система. По време на гладуване запасите от гликоген в черния дроб и концентрациите на глюкоза в кръвта намаляват. Същото се случва и при продължителна и интензивна физическа работа без допълнителен приемвъглехидрати. Намаляването на кръвната захар до 0,06-0,07% (нормална концентрация 0,08-0,12%) води до развитие на хипогликемия, което се проявява мускулна слабост, спад на телесната температура, а впоследствие - гърчове и загуба на съзнание. При хипергликемия (кръвната захар достига 0,15% или повече) излишната глюкоза бързо се елиминира от бъбреците. Това състояние може да възникне при емоционално вълнение, след прием на храна, богата на лесно смилаеми въглехидрати, както и при заболявания на панкреаса. Когато запасите от гликоген са изчерпани, се увеличава синтезът на ензими, които осигуряват реакцията на глюконеогенезата, т.е. синтезът на глюкоза от лактат или аминокиселини.

Крайните продукти на въглехидратния метаболизъм са вода, въглероден диоксид и АТФ. Дневната нужда от въглехидрати е около 450 g.

Нивото на метаболизма в естествения живот на човек се нарича общ обмен.При извършване на физически и умствен труд, промяна на позата, емоциите и след прием на храна метаболитните процеси се усилват. Мускулите, които участват най-много в този процес, се свиват. Освен това състоянието на скелетните мускули влияе главно върху интензивността на метаболизма при някои други физиологични състояния. Така дори при решаване на математическа задача се повишава тоничното напрежение на скелетната мускулатура. В същото време в самите клетки на централната нервна система активността на метаболитните процеси се променя, но не до такава степен, че да повлияе значително на нивото на енергийна консумация на целия организъм. В същото време, ако умствената работа е придружена емоционален стрес, борсата се активира в по-голяма степен. Това се дължи на повишеното образуване на редица хормони, които подобряват метаболитните процеси.

Специфично динамично действие на храната

Увеличаването на метаболизма се наблюдава за доста дълго време (до 10-12 часа) след хранене. В този случай енергията се изразходва не само за действителния процес на храносмилане, секреция, подвижност, усвояване). Оказва се т.нар специфично динамично действие на храната.Дължи се главно на активирането на метаболитните процеси от храносмилателните продукти. Този ефект е най-голям, когато се доставя протеин. Само след 1 час и през следващите 3-12 часа (продължителността зависи от количеството консумирана храна) активността на процесите на производство на енергия се повишава до 30% от нивото на основния метаболизъм. При прием на въглехидрати и мазнини това увеличение е не повече от 15%.

Ефект на температурата

Интензивността на метаболитните процеси също се увеличава, когато температурата на околната среда се отклони от комфортното ниво. Най-големите промени в скоростта на метаболизма настъпват при понижаване на температурата, тъй като за да се поддържа постоянна телесна температура, енергията от други видове се превръща в топлина.

Обмен на енергия при трудова дейност

Най-голямото увеличение на потреблението на енергия се дължи на скелетните мускули с кратък живот. Следователно, при нормални условия на съществуване, нивото на метаболитните процеси зависи преди всичко от физическа дейностчовек. Възрастно населениеВъз основа на нивото на общия метаболизъм те могат да бъдат разделени на пет групи. Класификацията се основава на интензивността на физическия труд, нервното напрежение, което възниква по време на трудовия процес, отделните операции и редица други характеристики. С въвеждането и разпространението на нови видове и форми на трудова дейност, свързани с техническия прогрес, групите по интензивност на труда трябва да бъдат преразгледани, уточнени и допълнени. Идентифицирани са пет групи работници:

1-а - предимно умствено изтриваем;

2-а - леко физическотруд;

3-ти - умерен физически труд;

4-а - тежък физически труд;

5-а - особено тежък физически труд.

Нуждата от енергия е повишена при хора, чиято работа се характеризира не само с физически, но и с нервно-психически стрес. Освен това, в съвременни условиязначението му във всички трудови процеси нараства все повече.

При жените, чрез по-ниска интензивност на метаболитните процеси, по-малко мускулна масаенергийните нужди са приблизително 15% по-ниски, отколкото при мъжете.

При определяне на енергийните нужди на възрастното работещо население се счита за целесъобразно всички изчисления да се правят за три възрастови категории: 18-29, 30-39, 40-59 години. Това се основаваше на някои възрастови характеристикиметаболизъм. Така на възраст 18-29 години протичат процесите на растеж и физическо развитие. От 40-годишна възраст и особено след 50 катаболизмът започва да надделява над анаболизма.

При разработването на критерии за енергийни нужди за населението на възраст от 18 до 60 години идеалното телесно тегло беше условно определено: за мъжете е 70 kg, за жените - 60 kg. Енергийните нужди могат да бъдат изчислени за 1 kg средно идеално телесно тегло. Енергийните изисквания за 1 kg идеално тегло за мъже и жени са почти еднакви и са: за 1-ва група на интензивност на труда - 167,4 kJ (40 kcal), за 2-ра - 179,9 kJ (43 kcal), за 3 1-ва - 192,5 kJ (46 kcal), за 4-ти - 221,7 kJ (53 kcal), за 5-ти - 255,2 kJ (61 kcal).

Регулиране на енергийния метаболизъм

Тялото трябва постоянно да координира метаболитните нужди на целия организъм с нуждите на отделните му органи и клетки. Това се постига чрез разпределение на усвоените хранителни вещества между тях, както и чрез преразпределение на вещества от собствените депа на организма или такива, образувани в процесите на биосинтеза.

На ниво отделни клетки и части от органи е възможно да се установи наличието на локални механизми за регулиране на процеса на образуване на енергия. По този начин, по време на извършване на мускулна работа, началото на мускулната контракция задейства процесите на ресинтез на използвания АТФ (виж раздел 1 - „Скелетни мускули“).

Регулирането на процесите на производство на енергия в организма като цяло се осъществява от вегетативната нервна и ендокринни системис преобладаване на последното. Основни регулатори - тиреоидни хормони - тироксини G3, както и Анадбъбречните жлези, стимулирайки тези процеси. Освен това под въздействието на тези хормони има и преразпределение на метаболитите, които се използват за образуването на енергия. Така че по време на физическа активност глюкозата и мастните киселини влизат в кръвта от черния дроб и мастните депа, които се използват в мускулите.

Хипоталамусът играе специална роля в регулацията, чрез която се реализират нервно-рефлексни (автономни нерви) и ендокринни механизми. С тяхна помощ се осигурява участието на висшите части на централната нервна система в регулирането на метаболитните процеси. Можете дори да откриете условно рефлекторно повишаване на нивото на производство на енергия. Така при спортист преди старт, при работник преди извършване на трудовия процес се активира обмяната. Хипнотичното внушение за извършване на тежка мускулна работа може да доведе до повишаване на нивото на метаболитните процеси.

Хормони на хипоталамуса, хипофизата, панкреаса и др ендокринни жлезивлияят както на растежа, възпроизводството, развитието на тялото, така и на съотношението на процесите на анаболизъм и катаболизъм. В организма активността на тези процеси е в състояние на динамично равновесие, но в определени моменти Истински животвероятно е един от тях да надделее. (Тези процеси се обсъждат по-подробно в курса по биохимия.)

Изследователски методи

Методите за оценка на енергийния баланс на тялото се основават на два основни принципа: директно измерване на количеството отделена топлина (директна калориметрия) и косвено измерване - определяне на количеството абсорбиран кислород и въглероден двуокиссе освобождава (индиректна калориметрия).

Най-често се използва методи на индиректна калориметрия.В този случай първо се определя количеството на абсорбирания кислород и отделения въглероден диоксид. Познавайки техните обеми, е възможно да се определи респираторният коефициент (RC): съотношението на освободения CO2 към абсорбирания 02:

Въз основа на стойността на DC може косвено да се оцени (има съответните таблици) окисляването на продукта, тъй като в зависимост от това се отделят различни количества топлина. Така по време на окисляването на глюкозата се отделя 4 kcal1g топлина, мазнините -9,0 kcal1g, протеините -4,0 kcal1g (тези стойности характеризират енергийната стойност на съответните хранителни вещества). Зависимостта на DC от окисляването на продукта се определя от факта, че по време на окислението на глюкозата се използва същия брой молекули 02 за образуване на всяка молекула CO2 (DC = 1,0). Поради факта, че в структурата мастни киселиниИма по-малко 02 атома на CO2 атом, отколкото във въглехидратите; по време на тяхното окисляване DC е 0,7. При консумация на протеинови храни DC е 0,8.

Въпреки това, когато се използва методът на индиректната калориметрия, е необходимо да се вземе предвид, че в реални условия на човешки живот, като правило, смесените съставки се окисляват. За практическо приложениеРазработени са специални таблици, с помощта на които въз основа на количеството абсорбиран кислород за единица време и стойността на DC можете да определите количеството освободена енергия, тоест интензивността на метаболитните процеси.

Възрастови и полови характеристики енергиен метаболизъм

В периода на онтогенетичното развитие метаболитните процеси претърпяват значителни промени. До края на пубертета (Таблица 15) преобладават анаболните процеси.

Таблица 15. Свързани с възрастта промени в общия и основния метаболизъм

Възраст	Общ обмен, kcal1dobu	BX
		kcal1dobu	kcal1m 1dobu	kcal1kg1dobu
1 ден
1 месец
Една година
3 години
5 години
10 години
14 години
Възрастни

Защото за осигуряване възрастово развитиесе изразходва голям бройенергия, нивото на основния метаболизъм по отношение както на единица маса, така и на телесна повърхност рязко се повишава. Най-високите нива са през първите години от живота, когато основният метаболизъм се повишава 2-2,5 пъти в сравнение с този на възрастните. С напредването на възрастта преобладават катаболните процеси, което е придружено от постепенно намаляване на основния метаболизъм. Освен това във всички възрастови периоди основният метаболизъм при жените е по-нисък, отколкото при мъжете. Например, при мъже на възраст 40 години средната му стойност е 36,3 kcal1m21 година, при мъже на възраст 70 години - 33 kcal1m21 година; при жените е съответно 34,9 и 31,7 kcal1m21година.

При хората и животните при нормални условия на съществуване се нарича общ метаболизъм.

Средният общ метаболизъм при хората е много по-висок, отколкото при животните. На 1 kg телесно тегло възрастен изразходва до 3 300 000 kJ през живота си, кон - 685 000, куче - 690 000, крава - 592 000 kJ. От това количество kJ човек използва около 5% за възстановяване на телесното тегло, кон и крава - 33%, куче - 35% (M. Rubner). Следователно човек изразходва приблизително 2 900 000 kJ за работа и генериране на топлина на kg маса през живота си, което е няколко пъти повече, отколкото при животните.

Метаболизмът при строго определени условия, който дава възможност за сравняване на метаболизма при различни животни, се нарича основен.

Основен метаболизъм - изключително ниско нивометаболизъм, осигуряващ живот на човека с мускулна и психическа почивка, на гладно, сутрин, поне 12-14 часа след хранене, с нормална температурателесна и околна температура около 20-22 градуса.

За всеки човек основната скорост на метаболизма е относително постоянна стойност. Основният метаболизъм зависи от функционално състояниенервна система, възраст, пол, височина и телесна повърхност, физиологично състояниеорганизъм, време на годината, а при животните също в зависимост от вида и породата.

При животните основният метаболизъм се определя при следните условия: 1) в състояние на относителна почивка, 2) при температура, оптимална за даден животински вид, 3) храносмилателният канал е относително свободен от храна.

За да се сравни основният метаболизъм в различни животински организми, производството на топлина се взема предвид в килоджаули на час на 1 kg телесно тегло.

Основният метаболизъм представлява най-ниското ниво на енергиен разход за поддържане на основните жизнени процеси в клетките, тъканите и органите, за съкращаване на дихателната мускулатура, сърцето и дейността на жлезите. При определяне на основния метаболизъм трябва да се има предвид, че по-голямата част от топлинната енергия се освобождава при окислителните процеси в мускулите.

Средна основна скорост на метаболизма здрав човексредна възраст е приблизително 4,2 kJ за 1 час на 1 kg телесно тегло.

Слабите хора произвеждат 50% повече топлина на кг телесно тегло от дебелите. Тази разлика обаче почти изчезва, ако изчислението се прави за 1 m 2 телесна повърхност. Това ни позволи да приемем, че основният метаболизъм е приблизително пропорционален на повърхността на тялото и не зависи от размера на тялото (правилото на Rubner). Този модел не беше потвърден. Оказа се, че метаболизмът зависи не само от повърхността, но и от размера на тялото на животното, например при кон основният метаболизъм на 1 m 2 е почти 2 пъти по-голям, отколкото при плъх.

Интензивността на метаболизма се определя главно от активността на цитоплазмата, особено мускулната активност, а не от размера на външната повърхност, например през първата година от живота теглото на детето се увеличава 3 пъти, а размерът на външната му повърхност рязко намалява (V.N. Nikitin, 1963).

Водещата роля в регулирането на нивото на основния метаболизъм в съответствие с условията на живот принадлежи на нервната система.

Свързани с възрастта, ежедневни, климатични и други промени в основния метаболизъм

Основният метаболизъм намалява с възрастта. Във всички възрасти мъжете имат по-висока базална скорост на метаболизма от жените.

По време на сън основната скорост на метаболизма намалява до 13% поради пълното отпускане на скелетните мускули. Когато тялото се повиши с 1°C, основният метаболизъм се повишава средно с 10%. В горещ климат основният метаболизъм е с 10-20% по-нисък и, обратно, той е много по-висок в студен климат. Основната обмяна зависи и от дейността на жлезите с вътрешна секреция, например при повишена функция на щитовидната жлеза тя се повишава значително, а при намалена функция на хипофизата и щитовидната жлеза рязко намалява.

Специфичният динамичен ефект на храната е, че след хранене метаболизмът се засилва. Следователно основният метаболизъм се определя преди приема на храна.

Особено голям е специфичният динамичен ефект. Когато протеините навлизат в тялото, основният метаболизъм се увеличава средно с 30%, а средно с 4%. Специфично динамично действие хранителни веществазависи от усилването на окислителните процеси от междинните метаболитни продукти. Незначителна роля играе повишаването на активността на храносмилателния канал след постъпване на храна в него. Тъй като метаболизмът се регулира от нервната система, специфичното динамично действие зависи от функциите на нервната система и се регулира от безусловни рефлекси.

При децата специфичният динамичен ефект на хранителните вещества е по-слабо изразен, отколкото при възрастните.

Храненето засилва метаболизма по условнорефлекторен начин.

Консумация на енергия по време на работа

Работният обменен курс през деня е много по-висок от основния обменен курс. Повечето отувеличеният разход на енергия е резултат от мускулната работа, по-малкият - .

Повече от основния метаболизъм се изразходва за мускулна работа. Този разход е толкова по-голям, колкото по-интензивен е физическият труд.

Консумацията на енергия на човек на ден с малко физически труд е 9211-11732 kJ, с физически труд умерена тежест 11723-15073 kJ, с тежък физически труд 150773-18841-30146 kJ. Консумацията на енергия сред студентите по физическо възпитание е средно 16 748 kJ.

Средна консумация на енергия в kJ на 1 kg телесно тегло по време (включено - 3,9, лежане будно - 4,63, четене на глас - 6,3, писане - 8,4, домашна работа - 7,55-12,6, тихо бягане по равен път - 25,2, бързо бягане 100 м - 189, ски със скорост 12 км в час - 50,5, гребане - 10,5-25,2, колоездене - 14,7-37,8.

При хората разходът на енергия по време на умствена работа е с 2-3% по-висок от основния метаболизъм и ако умствената работа е придружена от мускулна активност по време на емоции (лектор, оратор, артист и др.), Тогава разходът на енергия се увеличава с 10-20 % за няколко дни.

Общият енергиен метаболизъм е сумата от основния метаболизъм, ръста на работата и енергията на специфичното динамично действие на храната. Печалбата от работата е разход на енергия за физическа и умствена работа. Въз основа на естеството на производствените дейности и потреблението на енергия се разграничават следните групи от населението:

1. Лица на умствения труд (учители, студенти, лекари и др.). Техният енергиен разход е 2200-3300 kcal/ден.

2. Работници, заети с механизиран труд (монтажници на конвейер). 2350-3500 kcal/ден.

3. Лицата, заети с частично механизиран труд (шофьори, стругари, механици). 2500-3700 kcal/ден.

4. Заетите с тежък немеханизиран труд (товарачи). 2900-4200 kcal/ден.

Специфичният динамичен ефект на храната е изразходването на енергия за усвояване на хранителните вещества. Той е най-силно изразен в протеините. По-малко мазнини и въглехидрати. По-специално, протеините повишават енергийния метаболизъм с 30%, а мазнините и въглехидратите с 15%.

Физиологични основи на храненето. Режими на захранване

В зависимост от възрастта, пола и професията консумацията на протеини, мазнини и въглехидрати трябва да бъде:

През миналия век Рубнер формулира закона за изодинамиката, според който хранителните вещества могат да се разменят по своята енергийна стойност. Това обаче е от относително значение, тъй като протеините, които изпълняват пластична роля, не могат да бъдат синтезирани от други вещества. Същото важи и за есенциалните мастни киселини. Следователно е необходима балансирана диета от всички вещества. Освен това е необходимо да се вземе предвид смилаемостта на храната. Това е съотношението на хранителните вещества, абсорбирани и екскретирани с изпражненията. Животинските продукти са най-лесно смилаеми. Следователно животинските протеини трябва да съставляват поне 50% от дневната протеинова диета, но мазнините не трябва да надвишават 70% от мазнините.

Под диета имаме предвид честотата на храненията и разпределението на нейното калорично съдържание за всяко хранене. При три хранения на ден закуската трябва да представлява 30% от дневния прием на калории, обядът - 50%, вечерята - 20%. Интервалът между закуската и обяда не трябва да надвишава 5 часа. Вечерята трябва да е поне 3 часа преди лягане. Времето за хранене трябва да е постоянно.

Обмен на вода и минерали

Съдържанието на вода в тялото е средно 73%. Воден балансТялото се поддържа чрез изравняване на консумираната и отделената вода. Дневната нужда от него е 20-40 мл/кг тегло. Около 1200 ml вода идва с течности, 900 ml с храна и 300 ml се образуват при окисляването на хранителните вещества. Минимална потребност от вода 1700 мл. При недостиг на вода настъпва дехидратация и ако количеството й в организма намалее с 20% настъпва смърт. Излишната вода е придружена от водна интоксикация със стимулация на централната нервна система и конвулсии.

Натрий, калий, калций, магнезий, хлор са необходими за нормалното функциониране на всички клетки. По-специално, те осигуряват механизми за възникване на мембранен потенциал, потенциал на действие, регулиране на трансмембранния метаболизъм и др. Дневната нужда от натрий и калий е 2-3 g, калций 0,8 g, хлор 3-5 g. образуването на костния скелет. Освен това той е необходим за съсирването на кръвта, регулирането на клетъчния метаболизъм, генерирането на акционни потенциали и мускулната контракция и др. По-голямата част от фосфора също е концентрирана в костите. В същото време той е част от фосфолипидите на мембраните и участва в метаболитните процеси. Дневната нужда от него е 0,8 г. Най-много желязо се съдържа в хемоглобина и миоглобина. Желязото осигурява свързването на кислорода. Флуоридът е част от зъбния емайл. Сярата в протеините и витамините. Цинкът е компонент на редица ензими и инсулин. Кобалтът и медта са от съществено значение за еритропоезата. Необходимостта от всички тези микроелементи варира от десетки до стотици mg на ден.

текстови_полета

текстови_полета

стрелка_нагоре

Под основен метаболизъм(OO) разберете минималното ниво консумация на енергия,необходими за поддържане на жизнените функции на организма в условия на относително пълна физическа и емоционална почивка.

В състояние на относителна почивка енергията се изразходва за функциите на нервната система, непрекъснато протичащия синтез на вещества, работата на йонните помпи, поддържането на телесната температура, работата на дихателните мускули на гладките мускули, работата на сърцето и бъбреците.

Разходът на енергия на организма се увеличава по време на физическа и умствена работа, психо-емоционален стрес, след хранене и при понижаване на температурата.

Определяне на основния метаболизъм

текстови_полета

текстови_полета

стрелка_нагоре

За да се изключи влиянието на изброените фактори върху количеството на потреблението на енергия, определянето на OO се извършва при стандартни, строго контролирани условия:

1. Сутрин, в легнало положение, с максимално отпускане на мускулите,

2. В състояние на будност, в условия на температурен комфорт (около 22°C),

3. На гладно (12-14 часа след хранене).

Стойностите на OO, получени при такива условия, характеризират първоначалните "базален"нивото на енергийния разход на тялото.

За възрастен човек средната стойност на ОО е 1 kcal/kg/час. Оттук

за мъж с тегло 70 kg количеството потребление на енергия OO е около 1700 kcal/ден,
за жени - около 1500 kcal/ден.

Закон за повърхността на тялото

текстови_полета

текстови_полета

стрелка_нагоре

Енергийните разходи за 1 kg телесно тегло могат да варират в широки граници. Интензивността на основния метаболизъм е по-тясно свързана с размера на телесната повърхност, което се дължи на пряката зависимост на количеството топлопредаване от телесната повърхност. Дори през миналия век немският физиолог М. Рубнер показа, че при топлокръвни организми с различни размери на тялото, от 1 m 2 телесна повърхност до заобикаляща средасъщото количество топлина се разсейва.

На тази основа Rubner формулира Закон за повърхността на тялото , Чрез което Разходът на енергия на топлокръвния организъм е пропорционален на размера на повърхността на тялото.

Изчисляване на базалната скорост на метаболизма

текстови_полета

текстови_полета

стрелка_нагоре

Стойностите на основния метаболизъм се определят и също така изчисляват с помощта на уравнения, като се вземат предвид пол, възраст, височина и телесно тегло (Таблица 10.4).

Етаж	Възраст (години)	Уравнения за изчисляване на OO (kcal/ден)
М	10 — 18	16,6 mt + 119Р + 572
И		7.4 MT + 482R + 217
М	18 — 30	15,4 mt - 27Р + 717
И		13.3 MT + 334R + 35
М	30 — 60	11.3 MT + 16R + 901
И		8,7 mt - 25Р + 865
М	> 60	8.8 MT + 1128Р — 1071
И		9.2 MT + 637R – 302
mt - телесно тегло (kg), P - височина (m)

Стойността на OO зависи от съотношението на процесите на анаболизъм и катаболизъм в организма.

Преобладаване в детствоанаболните процеси в метаболизма спрямо катаболните процеси определят повече високи стойностиСтойностите на OO при деца (1,8 kcal/kg/h и 1,3 kcal/kg/h съответно при деца на 7 и 12 години) в сравнение с възрастните (1 kcal/kg/h), които имат балансирано здравословно състояние процеси на анаболизъм и катаболизъм.

За всеки възрастова групахората са установени и приети като стандарти за стойността на основния метаболизъм. Това дава възможност, ако е необходимо, да се измери стойността на OO на дадено лице и да се сравнят получените от него показатели с нормативните. Отклонение на стойността на RO от стандартната стойност с не повече от ±10% се счита за нормален диапазон. По-сериозните отклонения в OO могат да служат като диагностични признаци на такива състояния на тялото като дисфункция на щитовидната жлеза; възстановяване след тежки и продължителни заболявания, придружени от активиране на метаболитните процеси: интоксикация и шок, придружени от инхибиране на метаболизма.

текстови_полета

текстови_полета

стрелка_нагоре

Енергийните разходи на тялото при условия на физическа активност. Интензивността на метаболитните процеси в организма се увеличава значително при условия физическа дейност.Пряката зависимост на количеството потребление на енергия от тежестта на натоварването дава възможност да се използва нивото на потребление на енергия като един от показателите за интензивността на извършената работа (Таблица 10.5).

Като друг критерий за определяне на интензивността на физическата работа, извършвана от тялото, може да се вземе скоростта на консумация на кислород. Въпреки това, този показател при тежки физическа дейностне отразява точната консумация на енергия, тъй като тялото получава част от енергията чрез анаеробни процеси на гликолиза, които протичат без консумация на кислород.

Увеличаване на работата

текстови_полета

текстови_полета

стрелка_нагоре

Разликата между количествата енергия, необходими на тялото за изпълнение различни видоверабота и разход на енергия за основния метаболизъм е т.нарувеличаване на работата .

Максимално допустимата тежест на работата, извършвана в продължение на няколко години, не трябва да надвишава потреблението на енергия на основния метаболизъм за дадено лице повече от три пъти.

Умствената работа не изисква толкова енергия, колкото физическата. Потреблението на енергия на тялото се увеличава по време на умствена работа средно само с 2-3%. Умствената работа, придружена от лека мускулна дейност и психо-емоционален стрес, води до увеличаване на енергийните разходи с 11-19% или повече.

Специфичен динамичен ефект на храната

текстови_полета

текстови_полета

стрелка_нагоре

Специфичен динамичен ефект на храната- повишена скорост на метаболизма под влияние на приема на храна и увеличаване на енергийния разход на тялото спрямо нивата на метаболизма и енергийния разход, настъпили преди хранене.

Специфичният динамичен ефект на храната се определя от разхода на енергия върху:

1. Смилане на храната,

2. Усвояване на хранителните вещества от стомашно-чревния тракт в кръвта и лимфата,

3. Ресинтез на протеинови, сложни липидни и други молекули;

4. Влияние върху метаболизма на биологично активни вещества, които влизат в тялото като част от храната (особено протеин) и се образуват в него по време на храносмилането (виж също глава 9).

Увеличаването на енергийната консумация на тялото над нивото, настъпило преди хранене, се появява приблизително час след хранене, достигайки максимум след три часа, което се дължи на развитието до този момент на висока интензивност на процесите на храносмилане, усвояване и ресинтеза на вещества, влизащи в тялото. Специфичният динамичен ефект на храната може да продължи 12-18 часа. Най-силно е изразен при прием на протеинови храни, които повишават скоростта на метаболизма с до 30%, и по-слабо при прием на смесени храни, които повишават скоростта на метаболизма с 6-15%.

Нивото на общия енергиен разход, както и основният метаболизъм, зависи от възрастта:

Дневната консумация на енергия се увеличава при деца от 800 kcal (6 месеца -1 година) до 2850 kcal (11-14 години).

Рязко увеличение на консумацията на енергия се наблюдава при подрастващите момчета на възраст 14-17 години (3150 kcal).

След 40 години консумацията на енергия намалява и до 80 години е около 2000-2200 kcal/ден.

IN Ежедневиетонивото на разход на енергия при възрастен зависи не само от характеристиките на извършената работа, но и от общото ниво двигателна активност, характер на отдих и социални условия на живот.