Aineenvaihdunta ja energia on yhdistelmä fysikaalisia, kemiallisia ja fysiologiset prosessit assimilaatiota ravinteita kehossa energian vapautuessa. Metaboliassa (aineenvaihdunta) on kaksi toisiinsa liittyvää mutta monisuuntaista prosessia - anabolia ja katabolia. Anabolismi- on joukko biosynteettisiä prosesseja orgaaniset yhdisteet, solujen, elinten ja kudosten komponentit imeytyneistä ravintoaineista. Katabolismi- Nämä ovat prosesseja, joissa monimutkaisia ​​komponentteja jaetaan yksinkertaiset aineet, joka tarjoaa kehon energian ja muovin tarpeet. Kehon elintärkeä toiminta saadaan energiasta johtuen anaerobinen Ja aerobinen ravinnon mukana tulevien proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien hajoamiseen.

Perus vaihto on energiamäärä, jonka keho käyttää täydellisessä lihaslevossa, 12-14 tuntia ruokailun jälkeen ja ympäristön lämpötilassa 20-22 °C. Perusaineenvaihdunta pitää kehon hengissä sen alhaisimmalla aktiivisuustasolla. hermosto, sydämet, hengityslaite, ruoansulatus, endokriiniset rauhaset, eritysprosessit, lepo luustolihakset. Jopa täydellisen levon olosuhteissa aineenvaihdunta soluissa ja kudoksissa ei pysähdy - kehon elämän perusta. Perusaineenvaihdunnan indikaattori on lämmöntuotanto kcal / 1 tuntia / 1 painokilo ja on yhtä suuri kuin 1 kcal.

Johtava rooli aineenvaihdunnassa kuuluu hermoston toiminnalliseen tilaan, sen säätelyyn elinten ja kudosten aineenvaihdunnan tason ylläpitämisessä, proteiinikoostumuksen suhteellisen pysyvyyden ylläpitämisessä, kemiallinen koostumus veri, lämpötila jne. suhteellisen riippumattomia muutoksista ulkoinen ympäristö, klo erilaisia ​​ehtoja elämää. Umpieritysrauhasten toiminta vaikuttaa merkittävästi myös perusaineenvaihduntaan. Esimerkiksi perusaineenvaihdunta kiihtyy toiminnan lisääntyessä kilpirauhanen ja päinvastoin, vähenee sen toimintojen ja aivolisäkkeen vähenemisen myötä. Kun kehon lämpötila nousee 1 °C, perusaineenvaihdunta kiihtyy keskimäärin 10%. Kylmässä ilmastossa perusaineenvaihdunta kiihtyy ja kuumassa ilmastossa se laskee 10-20 %. Unen aikana luurankolihasten rentoutumisen seurauksena se laskee 13 prosenttiin. Paaston aikana perusaineenvaihdunta heikkenee. 20–40-vuotiaista perusaineenvaihdunta pysyy suunnilleen samalla tasolla ja laskee sitten vähitellen: miehillä 7 prosenttiin ja naisilla 17 prosenttiin.

Yleinen aineenvaihdunta- esiintyy normaaleissa elinoloissa. Se on huomattavasti korkeampi kuin perusaineenvaihduntanopeus ja riippuu pääasiassa luustolihasten aktiivisuudesta sekä lisääntyneestä aktiivisuudesta sisäelimet. Perusaineenvaihdunnan yli kulutettuja kilokaloreita kutsutaan motorisiksi kaloreiksi. Mitä intensiivisempi lihastoiminta, sitä enemmän motorisia kaloreita ja sitä korkeampi yleinen aineenvaihdunta. Henkisen työn aikana yleinen aineenvaihdunta kiihtyy hieman - 2-3%, ja jos henkiseen työhön liittyy lihastoimintaa - 10-20%.

Merkittävä aineenvaihdunta lisääntyy myös ruoan sulatuksessa, jota kutsutaan sen erityiseksi dynaamiseksi toiminnaksi. Koska proteiinien pilkkominen vaatii erityisen suurta energiankulutusta, on proteiinien spesifinen dynaaminen vaikutus erityisen suuri. Proteiiniruokien syömisen jälkeen perusaineenvaihdunta kiihtyy keskimäärin 30-37 % ja rasvojen ja hiilihydraattien syömisen jälkeen 4-6 %.

Proteiinin aineenvaihdunta

Proteiinit ovat tärkein muovimateriaali, josta kehon solut ja kudokset rakennetaan. He ovat olennainen osa lihakset, entsyymit, hormonit, hemoglobiini, vasta-aineet ja muut elintärkeät muodostelmat. Proteiinit sisältävät erilaisia aminohappoja, jotka on jaettu vaihdettaviin ja korvaamattomiin. Vaihdettavissa aminohappoja voidaan syntetisoida kehossa ja korvaamaton(valiini, leusiini, isoleusiini, lysiini, metioniini, tryptofaani, fenyylialaniini, arginiini ja histidiini) tulevat vain ruoasta.

Elimistöön joutuvat proteiinit hajoavat suolistossa aminohapoiksi ja imeytyvät tässä muodossa vereen ja kuljetetaan maksaan.. Jos proteiineja saadaan ruoasta liikaa, aminoryhmien irtoamisen jälkeen niistä , ne muuttuvat elimistössä hiilihydraateiksi ja rasvoiksi Ihmiskehossa ei ole proteiinivarastoja.

Pääasiallisen plastisen tehtävänsä ohella proteiinit voivat toimia energialähteinä. Kun 1 g proteiinia hapettuu elimistössä, vapautuu 4,1 kcal energiaa. Lopulliset tuotteet proteiinien hajoaminen kudoksissa on urea, Virtsahappo, ammoniakkia, kreatiinia, kreatiniinia ja joitain muita aineita. Ne erittyvät kehosta munuaisten ja osittain hikirauhasten kautta.

Elimistön proteiiniaineenvaihdunnan tilaa arvioidaan typpitasapainon perusteella eli elimistöön tulevan typen määrän ja elimistöstä poistuneen typen määrän suhteen. Jos tämä määrä on sama, kutsutaan tilaa typpitasapaino. Tilannetta, jossa typen imeytyminen ylittää sen erittymisen, kutsutaan positiivinen typpitase. Se on tyypillistä kasvavalle organismille, urheilijoille heidän harjoittelunsa aikana ja ihmisille, jotka ovat kärsineet sairaudesta. Täydellisen tai osittaisen proteiininälkään sekä tiettyjen sairauksien aikana typpeä imeytyy vähemmän kuin erittyy. Tätä tilaa kutsutaan negatiivinen typpitase. Paaston aikana joidenkin elinten proteiineja voidaan käyttää tukemaan muiden, tärkeämpien elinten elintoimintoja. Tällöin kulutetaan ensisijaisesti maksan ja luuston lihasten proteiineja; sydänlihaksen ja aivokudoksen proteiinipitoisuus pysyy lähes ennallaan.

Elimistön normaali toiminta on mahdollista vain typpitasapainolla tai positiivisella typpitaseella. Tällaiset tilat saavutetaan, jos keho saa noin 100 g proteiinia päivässä; raskaalla fyysisellä aktiivisuudella proteiinin tarve nousee 120-150 grammaan Maailman terveysjärjestö suosittelee, että proteiinia kulutetaan vähintään 0,75 g painokiloa kohden päivässä. Liha, kala, maksa, sienet, palkokasvit, soija jne. sisältävät runsaasti proteiineja.

Rasvan aineenvaihdunta

Lipidien fysiologinen rooli, joka sisältää neutraalit rasvat, fosfatidit ja sterolit, kehossa on, että ne ovat osa solurakenteet, jotka suorittavat plastisen tehtävän ja ovat energianlähteitä.

Kaikki yhteensä rasvan määrä ihmiskehossa vaihtelee suuresti ja on 10-20 % kehon painosta; liikalihavuudessa se voi nousta 40-50 %:iin. Kehon rasvavarastot uusiutuvat jatkuvasti. Runsas hiilihydraattiruokavalio ja rasvan puuttuminen ruoassa voi tapahtua rasvan synteesi kehossa hiilihydraateista.

Suolistosta ja rasvavarastoista kudoksiin tulevat neutraalit rasvat hapetetaan ja niitä käytetään energialähde. Kun 1 g rasvaa hapettuu, vapautuu 9,3 kcal energiaa. Koska rasvamolekyyli sisältää suhteellisen vähän happea, rasvojen hapettumiseen tarvitaan enemmän happea kuin hiilihydraattien hapettumiseen. Energianlähteenä rasvoja käytetään pääasiassa levossa ja pitkäaikaisen matalan intensiteetin harjoituksen aikana. fyysinen työ. Voimakkaamman lihastoiminnan alussa käytetään pääasiassa hiilihydraatteja, jotka korvataan myöhemmin rasvoilla niiden varastojen pienenemisen vuoksi. Pitkän työn aikana jopa 80 % kaikesta energiasta kuluu rasvan hapettumisen seurauksena.

Rasvakudos, joka peittää erilaisia ​​elimiä, suojaa niitä mekaaniselta rasitukselta. Rasvan kerääntyminen sisään vatsaontelo tarjoaa sisäelinten ja ihonalaisen kiinnityksen rasvakudos suojaa kehoa liialliselta lämmönhukkaalta. Salaisuus talirauhaset suojaa ihoa kuivumiselta ja liialliselta vedellä kostutukselta.

Tärkeä fysiologinen rooli kuuluu erityisesti steroleihin kolesteroli. Nämä aineet ovat lähde sappihappojen muodostumiselle kehossa sekä lisämunuaiskuoren ja sukurauhasten hormoneille. Kun kehossa on ylimääräistä kolesterolia, se kehittyy patologinen prosessi- ateroskleroosi. Jotkut ruokasterolit, esim. D-vitamiini, niillä on myös suuri fysiologinen aktiivisuus.

Lipidiaineenvaihdunta liittyy läheisesti proteiinien ja hiilihydraattien aineenvaihduntaan. Ylimääräiset proteiinit ja hiilihydraatit, jotka tulevat kehoon, muunnetaan rasvaksi. Päinvastoin, paaston aikana rasvat toimivat hajotettuina hiilihydraattien lähteenä. Lipidiaineenvaihdunnan lopputuotteet ovat vesi ja hiilidioksidi. Päivittäinen rasvan tarve on 70-100 g.

Hiilihydraattiaineenvaihdunta

Suuri määrä hiilihydraatteja löytyy kasvisruoista: ruisleipä 45%, vehnässä - 50%, tattarissa - 64%, riisissä - 72%, perunassa - 20%. Sokeri on puhdas hiilihydraatti. Hiilihydraatit tulevat ihmiskehoon pääasiassa tärkkelyksen ja glykogeenin muodossa. Ruoansulatusprosessin aikana ne tuottavat glukoosia, fruktoosia, laktoosia ja galaktoosia. Glukoosi imeytyy vereen ja sen läpi portaalilaskimo menee maksaan. Fruktoosi ja galaktoosi muuttuvat glukoosiksi maksasoluissa. Ylimääräinen glukoosi maksassa fosforyloituu ja muuttuu glykogeeniksi. Sen varannot aikuisen maksassa ja lihaksissa ovat 300-400 g. Hiilihydraattinälkään glykogeeni hajoaa ja glukoosia pääsee vereen.

Hiilihydraatit toimivat kehon pääasiallisena energialähteenä. 1 gramman hiilihydraattien hapettuminen vapauttaa 4,1 kcal energiaa. Hiilihydraattien hapettumiseen tarvitaan huomattavasti vähemmän happea kuin rasvojen hapettumiseen. Kun veren glukoosipitoisuus laskee, fyysinen suorituskyky heikkenee jyrkästi. Hyvin tärkeä hiilihydraatit ovat välttämättömiä hermoston normaalille toiminnalle. Paaston aikana maksan glykogeenivarastot ja veren glukoosipitoisuudet pienenevät. Sama tapahtuu pitkäaikaisessa ja intensiivisessä fyysisessä työssä ilman lisäannos hiilihydraatteja. Verensokerin lasku 0,06-0,07 %:iin (normaalipitoisuus 0,08-0,12 %) johtaa kehitykseen hypoglykemia, joka ilmenee lihas heikkous, kehon lämpötilan lasku ja sen jälkeen - kouristukset ja tajunnan menetys. Hyperglykemiassa (verensokeri saavuttaa 0,15% tai enemmän) ylimääräinen glukoosi eliminoituu nopeasti munuaisten kautta. Tämä tila voi ilmetä emotionaalisen jännityksen aikana, helposti sulavia hiilihydraatteja sisältävän aterian jälkeen sekä haimasairauksien yhteydessä. Kun glykogeenivarat loppuvat, lisääntyy glukoneogeneesireaktion, eli glukoosin synteesi laktaatista tai aminohapoista, varmistavien entsyymien synteesi.

Hiilihydraattiaineenvaihdunnan lopputuotteet ovat vesi, hiilidioksidi ja ATP. Päivittäinen hiilihydraattitarve on noin 450 g.

Aineenvaihduntataso ihmisen luonnollisessa elämässä on ns yleinen vaihto. Kun tehdään fyysistä ja henkistä työtä, asento, tunteet muuttuvat ja ruoan nauttimisen jälkeen aineenvaihduntaprosessit kiihtyvät. Tähän prosessiin eniten osallistuvat lihakset supistuvat. Lisäksi luustolihasten tila vaikuttaa pääasiassa aineenvaihdunnan intensiteettiin joissakin muissa fysiologisissa olosuhteissa. Siten jopa matemaattista ongelmaa ratkaistaessa luurankolihasten tonisoiva jännitys kasvaa. Samanaikaisesti itse keskushermoston soluissa aineenvaihduntaprosessien aktiivisuus muuttuu, mutta ei siinä määrin, että se vaikuttaisi merkittävästi koko organismin energiankulutustasoon. Samaan aikaan, jos henkistä työtä seuraa emotionaalinen stressi, vaihto aktivoituu suuremmassa määrin. Tämä johtuu useiden aineenvaihduntaprosesseja tehostavien hormonien muodostumisen lisääntymisestä.

Ruoan erityinen dynaaminen toiminta

Aineenvaihdunta lisääntyy melko pitkään (jopa 10-12 tuntia) syömisen jälkeen. Tässä tapauksessa energiaa ei kuluteta vain varsinaiseen ruuansulatukseen, eritykseen, liikkuvuuteen, imeytymiseen). Kävi ilmi ns erityisesti ruuan dynaaminen toiminta. Se johtuu pääasiassa ruoansulatustuotteiden aineenvaihduntaprosessien aktivoinnista. Tämä vaikutus on suurin, kun proteiinia syötetään. Vain 1 tunnin kuluttua ja seuraavien 3-12 tunnin aikana (kesto riippuu kulutetun ruoan määrästä) energiantuotantoprosessien aktiivisuus nousee 30 prosenttiin perusaineenvaihdunnan tasosta. Hiilihydraattien ja rasvojen saannin myötä tämä lisäys on enintään 15%.

Lämpötilan vaikutus

Myös aineenvaihduntaprosessien intensiteetti kasvaa, kun ympäristön lämpötila poikkeaa mukavalta tasolta. Suurimmat muutokset aineenvaihduntanopeudessa tapahtuvat lämpötilan laskussa, koska kehon lämpötilan ylläpitämiseksi vakiona muun tyyppinen energia muunnetaan lämmöksi.

Energianvaihto klo työtoimintaa

Suurin energiankulutuksen lisäys johtuu luuston lyhytikäisistä lihaksista. Siksi normaaleissa olemassaolon olosuhteissa aineenvaihduntaprosessien taso riippuu ensisijaisesti liikunta henkilö. Aikuinen väestö Yleisen aineenvaihdunnan tason perusteella ne voidaan jakaa viiteen ryhmään. Luokittelu perustuu fyysisen työn intensiteettiin, synnytysprosessien aikana syntyvään hermostoon, yksittäisiin operaatioihin ja useisiin muihin piirteisiin. Teknologiseen kehitykseen liittyvien uusien työelämän tyyppien ja muotojen käyttöönoton ja leviämisen myötä työvoimaintensiteettiryhmiä on tarkistettava, selkeytettävä ja täydennettävä. Viisi työntekijäryhmää on tunnistettu:

1-a - pääosin henkisesti pyyhittävä;

2-a - lievä fyysinen työvoima;

3. - kohtalainen fyysinen työ;

4-a - raskas fyysinen työ;

5-a - erityisen raskas fyysinen työ.

Energian tarve lisääntyy henkilöillä, joiden työlle on ominaista paitsi fyysinen, myös neuropsyykkinen stressi. Lisäksi sisään nykyaikaiset olosuhteet sen merkitys kaikissa työprosesseissa kasvaa jatkuvasti.

Naisilla vähemmän aineenvaihduntaprosessien intensiteetin kautta lihasmassa energiantarve on noin 15 % pienempi kuin miesten.

Aikuisen työväestön energiantarpeita määritettäessä katsotaan tarkoituksenmukaiseksi tehdä kaikki laskelmat kolmelle ikäluokalle: 18-29, 30-39, 40-59 vuotta. Tämä perustui joihinkin ikäominaisuudet aineenvaihduntaa. Näin ollen 18-29-vuotiaana kasvuprosessit ja fyysinen kehitys. 40-vuotiaasta lähtien ja varsinkin 50-vuotiaana katabolismi alkaa voittaa anabolismia.

Kehitettäessä 18–60-vuotiaiden energiatarpeiden kriteerejä, ihanteellinen ruumiinpaino määritettiin ehdollisesti: miehillä se on 70 kg, naisilla - 60 kg. Energiantarpeet voidaan laskea per 1 kg keskimääräistä ihannepainoa. Energiantarve 1 kg ihannepainoa kohden miehillä ja naisilla on lähes sama ja on: 1. työvoimaintensiteetin ryhmälle - 167,4 kJ (40 kcal), 2. - 179,9 kJ (43 kcal), 3:lle 1. - 192,5 kJ (46 kcal), 4. - 221,7 kJ (53 kcal), 5. - 255,2 kJ (61 kcal).

Energia-aineenvaihdunnan säätely

Kehon on jatkuvasti sovitettava yhteen koko organismin aineenvaihduntatarpeet yksittäisten elinten ja solujen tarpeiden kanssa. Tämä saavutetaan imeytyneiden ravinteiden jakautumisella niiden välillä sekä aineiden uudelleenjakautumisella elimistön omista varastoista tai biosynteesiprosesseissa muodostuneista.

Yksittäisten solujen ja elinten osien tasolla on mahdollista tunnistaa paikallisten mekanismien läsnäolo energianmuodostusprosessin säätelemiseksi. Siten lihastyötä suoritettaessa lihasten supistumisen alkaminen laukaisee käytetyn ATP:n uudelleensynteesiprosessit (katso kohta 1 - "Luustolihakset").

Koko kehon energiantuotantoprosessien säätely tapahtuu autonomisen hermoston ja endokriiniset järjestelmät jälkimmäisen vallitsevana. Tärkeimmät säätelijät - kilpirauhashormonit - tyroksiini ja G3 sekä A lisämunuaisia ​​stimuloimalla näitä prosesseja. Lisäksi näiden hormonien vaikutuksen alaisena tapahtuu myös aineenvaihduntatuotteiden uudelleen jakautumista, joita käytetään energian muodostukseen. Joten fyysisen toiminnan aikana glukoosi ja rasvahapot tulevat vereen maksasta ja rasvavarastoista, joita käytetään lihaksissa.

Hypotalauksella on erityinen rooli säätelyssä, jonka kautta neurorefleksi (autonomiset hermot) ja endokriiniset mekanismit toteutuvat. Niiden avulla varmistetaan keskushermoston korkeampien osien osallistuminen aineenvaihduntaprosessien säätelyyn. Voit jopa havaita ehdollisen refleksin nousun energiantuotannon tasolla. Siten urheilijassa ennen lähtöä, työntekijässä ennen synnytysprosessin suorittamista, vaihto aktivoituu. Hypnoottinen ehdotus raskaasta lihastyöstä voi johtaa aineenvaihduntaprosessien tason nousuun.

Hypotalamuksen, aivolisäkkeen, haiman ja muiden hormonit Umpieritysrauhaset vaikuttavat sekä kasvuun, lisääntymiseen, kehon kehitykseen että anabolismin ja katabolian prosessien suhteeseen. Kehossa näiden prosessien aktiivisuus on dynaamisen tasapainon tilassa, mutta tiettyinä hetkinä oikea elämä on todennäköistä, että yksi niistä voittaa. (Näitä prosesseja käsitellään tarkemmin biokemian kurssilla.)

Tutkimusmenetelmät

Kehon energiatasapainon arviointimenetelmät perustuvat kahteen pääperiaatteeseen: vapautuneen lämmön määrän suora mittaus (suora kalorimetria) ja epäsuora mittaus - imeytyneen hapen määrän määrittäminen ja hiilidioksidi vapautuu (epäsuora kalorimetria).

Useimmiten käytetty epäsuoran kalorimetrian menetelmät. Tällöin määritetään ensin imeytyneen hapen ja vapautuneen hiilidioksidin määrä. Kun tiedät niiden tilavuudet, on mahdollista määrittää hengityskerroin (RC): vapautuneen CO2:n suhde absorboituneeseen 02:

DC-arvon perusteella voidaan epäsuorasti arvioida (vastaavat taulukot) tuotteen hapettumista, koska siitä riippuen vapautuu erilaisia ​​lämpömääriä. Näin ollen glukoosin hapettumisen aikana vapautuu 4 kcal1g lämpöä, rasvoja -9,0 kcal1g, proteiineja -4,0 kcal1g (nämä arvot kuvaavat vastaavien ravintoaineiden energia-arvoa). DC:n riippuvuus tuotteen hapettumisesta määräytyy sen perusteella, että glukoosin hapettumisen aikana jokaiseen CO2-molekyyliin muodostuu sama määrä 02 molekyyliä (DC = 1,0). Johtuen siitä, että rakenteessa rasvahapot CO2-atomia kohden on vähemmän 02 atomia kuin hiilihydraateissa; niiden hapettumisen aikana DC on 0,7. Proteiinipitoisia ruokia kulutettaessa DC on 0,8.

Epäsuoraa kalorimetriamenetelmää käytettäessä on kuitenkin otettava huomioon, että todellisissa ihmiselämän olosuhteissa sekoitetut ainesosat yleensä hapetetaan. varten käytännön sovellus On kehitetty erityisiä taulukoita, joiden avulla aikayksikköä kohden imeytyneen hapen määrän ja DC-arvon perusteella voidaan määrittää vapautuvan energian määrä eli aineenvaihduntaprosessien intensiteetti.

Ikä- ja sukupuoliominaisuudet energian aineenvaihduntaa

Ontogeneettisen kehityksen aikana aineenvaihduntaprosesseissa tapahtuu merkittäviä muutoksia. Puberteetin loppuun asti (taulukko 15) anaboliset prosessit ovat vallitsevia.

Taulukko 15. Ikään liittyvät muutokset yleisessä ja perusaineenvaihdunnassa

Ikä	Kenraali vaihto, kcal1dobu	BX
		kcal1dobu	kcal 1m 1dobu	kcal1kg1dobu
1 päivä
1 kuukausi
1 vuosi
3 vuotta
5 vuotta
10 vuotta
14 vuotta
Aikuiset

Koska varmistaa iän kehitys kulutetaan suuri määrä energiaa, perusaineenvaihdunnan taso sekä yksikkömassassa että kehon pinnassa mitattuna lisääntyy jyrkästi. Korkeimmat ovat ensimmäisten elinvuosien aikana, jolloin perusaineenvaihdunta kiihtyy 2-2,5 kertaa aikuisiin verrattuna. Ikääntyessä kataboliset prosessit hallitsevat, mihin liittyy asteittainen perusaineenvaihdunnan väheneminen. Lisäksi kaikissa ikäjaksoissa naisten perusaineenvaihdunta on alhaisempi kuin miesten. Esimerkiksi 40-vuotiailla miehillä sen keskiarvo on 36,3 kcal1m21v, 70-vuotiailla miehillä -33kcal1m21v; naisilla se on 34,9 ja 31,7 kcal1m21 vuotta.

Ihmisillä ja eläimillä normaaleissa elinoloissa sitä kutsutaan yleiseksi aineenvaihdunnaksi.

Ihmisten keskimääräinen kokonaisaineenvaihdunta on paljon korkeampi kuin eläimillä. 1 painokiloa kohden aikuinen kuluttaa elämänsä aikana jopa 3 300 000 kJ, hevonen - 685 000, koira - 690 000, lehmä - 592 000 kJ. Tästä kJ määrästä ihminen käyttää noin 5 % painon palauttamiseen, hevonen ja lehmä 33 %, koira 35 % (M. Rubner). Näin ollen ihminen kuluttaa elämänsä aikana työhön ja lämmöntuotantoon noin 2 900 000 kJ painokiloa kohden, mikä on useita kertoja enemmän kuin eläimillä.

Aineenvaihdunta tiukasti määritellyissä olosuhteissa, mikä mahdollistaa aineenvaihdunnan vertailun eri eläimissä, kutsutaan perusaineenvaihdunnaksi.

Perusaineenvaihdunta - erittäin matala taso aineenvaihdunta, ihmiselämän turvaaminen lihaksikkaalla ja henkisellä levolla, tyhjään vatsaan, aamulla, vähintään 12-14 tuntia ruokailun jälkeen, normaali lämpötila kehon ja ympäristön lämpötila noin 20-22 astetta.

Jokaisen henkilön perusaineenvaihduntanopeus on suhteellisen vakio. Perusaineenvaihdunta riippuu toimiva tila hermosto, ikä, sukupuoli, pituus ja kehon pinta, fysiologinen tila eliöistä, vuodenajasta ja eläimillä myös lajista ja rodusta riippuen.

Eläimillä perusaineenvaihdunta määritetään seuraavissa olosuhteissa: 1) suhteellisen lepotilassa, 2) tietylle eläinlajille optimaalisessa lämpötilassa, 3) ruoansulatuskanavan ollessa suhteellisen vapaa ravinnosta.

Eri eläinorganismien perusaineenvaihdunnan vertaamiseksi lämmöntuotanto otetaan huomioon kilojouleina tunnissa 1 painokiloa kohden.

Perusaineenvaihdunta edustaa alhaisinta energiankulutusta solujen, kudosten ja elinten elämän perusprosessien ylläpitämiseksi, hengityslihasten, sydämen ja rauhasten toiminnan supistamiseksi. Perusaineenvaihduntaa määritettäessä tulee ottaa huomioon, että suurin osa lämpöenergiasta vapautuu lihasten oksidatiivisten prosessien aikana.

Keskimääräinen perusaineenvaihduntanopeus terve ihminen keski-ikä on noin 4,2 kJ / 1 / 1 painokilo.

Laihat ihmiset tuottavat 50 % enemmän lämpöä painokiloa kohden kuin lihavat. Tämä ero kuitenkin melkein katoaa, jos lasketaan 1 m 2 kehon pintaa. Tämä antoi meille mahdollisuuden olettaa, että perusaineenvaihdunta on suunnilleen verrannollinen kehon pintaan eikä riipu kehon koosta (Rubnerin sääntö). Tätä mallia ei vahvistettu. Kävi ilmi, että aineenvaihdunta ei riipu pelkästään pinnasta, vaan myös eläimen kehon koosta, esimerkiksi hevosella perusaineenvaihdunta per 1 m 2 on lähes 2 kertaa suurempi kuin rotalla.

Aineenvaihdunnan intensiteetti määräytyy pääasiassa sytoplasman aktiivisuuden, erityisesti lihastoiminnan, eikä ulkopinnan koon perusteella, esimerkiksi ensimmäisenä elinvuotena lapsen paino kasvaa 3 kertaa ja koko sen ulkopinnan pinta pienenee jyrkästi (V.N. Nikitin, 1963).

Johtava rooli perusaineenvaihdunnan tason säätelyssä elinolojen mukaisesti kuuluu hermostoon.

Ikään liittyvät, päivittäiset, ilmastolliset ja muut muutokset perusaineenvaihdunnassa

Perusaineenvaihdunta heikkenee iän myötä. Kaiken ikäisillä miehillä on korkeampi perusaineenvaihdunta kuin naisilla.

Unen aikana perusaineenvaihdunta laskee 13 prosenttiin luurankolihasten täydellisen rentoutumisen vuoksi. Kun keho kohoaa 1°C, perusaineenvaihdunta kiihtyy keskimäärin 10 %. Kuumissa ilmastoissa perusaineenvaihdunta on 10-20% alhaisempi, ja päinvastoin se on paljon korkeampi kylmässä ilmastossa. Perusaineenvaihdunta riippuu myös endokriinisten rauhasten toiminnasta, esimerkiksi kilpirauhasen toiminnan lisääntyessä se lisääntyy merkittävästi, ja aivolisäkkeen ja kilpirauhasen toiminnan heikkeneessä se laskee jyrkästi.

Ruoan erityinen dynaaminen vaikutus on, että syömisen jälkeen aineenvaihdunta kiihtyy. Siksi perusaineenvaihdunta määritetään ennen ruokailua.

Erityinen dynaaminen vaikutus on erityisen suuri. Kun proteiineja tulee kehoon, perusaineenvaihdunta kiihtyy keskimäärin 30 % ja keskimäärin 4 %. Erityinen dynaaminen toiminta ravinteita riippuu oksidatiivisten prosessien tehostamisesta välituoteaineenvaihdunnan tuotteilla. Ruoansulatuskanavan toiminnan lisääntymisellä on merkityksetön rooli ruoan saapumisen jälkeen. Koska aineenvaihduntaa säätelee hermosto, erityinen dynaaminen toiminta riippuu hermoston toiminnoista ja sitä säätelevät ehdottomat refleksit.

Lapsilla ravintoaineiden erityinen dynaaminen vaikutus on vähemmän selvä kuin aikuisilla.

Syöminen lisää aineenvaihduntaa ehdollisella refleksillä.

Energiankulutus käytön aikana

Työskentely valuuttakurssi päivän aikana on paljon korkeampi kuin perusvaluuttakurssi. Suurin osa lisääntynyt energiankulutus on seurausta lihastyöstä, vähemmän - .

Enemmän kuin perusaineenvaihdunta kuluu lihastyöhön. Tämä kustannus on sitä suurempi, mitä intensiivisempi fyysinen työ on.

Ihmisen energiankulutus päivässä vähällä fyysisellä työllä on 9211-11732 kJ fyysisellä työllä kohtalainen vakavuus 11723-15073 kJ, raskaalla fyysisellä työllä 150773-18841-30146 kJ. Liikuntaopiskelijoiden energiankulutus on keskimäärin 16 748 kJ.

Keskimääräinen energiankulutus kJ per 1 painokilo aikana (päällä - 3,9, valveilla makaaminen - 4,63, ääneen lukeminen - 6,3, kirjoittaminen - 8,4, läksyt - 7,55-12,6, hiljainen juoksu tasaisella tiellä - 25,2, nopeusjuoksu 100 m - 189, hiihto nopeudella 12 km/h - 50,5, soutu - 10,5-25,2, pyöräily - 14,7-37,8.

Ihmisellä henkisen työn energiankulutus on 2-3 % suurempi kuin perusaineenvaihdunta, ja jos henkiseen työhön liittyy lihastoimintaa tunteiden aikana (luennoitsija, puhuja, taiteilija jne.), energiankulutus lisääntyy 10-20 % usean päivän ajan.

Yleinen energia-aineenvaihdunta on perusaineenvaihdunnan, työn lisäyksen ja ruoan tietyn dynaamisen toiminnan energian summa. Työhyöty on energiankulutusta fyysiseen ja henkiseen työhön. Tuotantotoiminnan luonteen ja energiankulutuksen perusteella erotetaan seuraavat väestöryhmät:

1. Henkistä työtä tekevät henkilöt (opettajat, opiskelijat, lääkärit jne.). Niiden energiankulutus on 2200-3300 kcal/vrk.

2. Mekanisoitua työtä tekevät työntekijät (kuljetinhihnalla olevat kokoajat). 2350-3500 kcal/päivä.

3. Osittain koneellista työtä tekevät henkilöt (kuljettajat, sorvaajat, mekaanikot). 2500-3700 kcal/päivä.

4. Raskaassa ei-mekaanisessa työssä työskentelevät (kuormaajat). 2900-4200 kcal/päivä.

Ruoan erityinen dynaaminen vaikutus on energiankulutus ravintoaineiden imeytymiseen. Se on selkeimmin proteiineissa. Vähemmän rasvoja ja hiilihydraatteja. Erityisesti proteiinit lisäävät energia-aineenvaihduntaa 30 % ja rasvat ja hiilihydraatit 15 %.

Ravinnon fysiologinen perusta. Virtatilat

Iästä, sukupuolesta ja ammatista riippuen proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien kulutuksen tulisi olla:

Viime vuosisadalla Rubner muotoili isodynamiikan lain, jonka mukaan ruoka-aineet voidaan vaihtaa energia-arvossaan. Sillä on kuitenkin suhteellinen merkitys, koska plastisen roolin suorittavia proteiineja ei voida syntetisoida muista aineista. Sama koskee välttämättömiä rasvahappoja. Siksi tarvitaan tasapainoista ruokavaliota kaikista aineista. Lisäksi on otettava huomioon ruoan sulavuus. Tämä on ulosteeseen imeytyneiden ja erittyneiden ravintoaineiden suhde. Eläintuotteet ovat helpoimmin sulavia. Siksi eläinproteiinin tulisi olla vähintään 50 % päivittäisestä proteiiniruokavaliosta, mutta rasvojen osuus ei saa ylittää 70 % rasvasta.

Ruokavaliolla tarkoitetaan ruokailutiheyttä ja sen kaloripitoisuuden jakautumista jokaiselle aterialle. Kun ateria on kolme kertaa päivässä, aamiaisen tulee muodostaa 30 % päivittäisestä kalorisaannista, lounaan 50 % ja päivällisen 20 %. Aamiaisen ja lounaan välinen aika ei saa ylittää 5 tuntia. Illallinen tulee olla vähintään 3 tuntia ennen nukkumaanmenoa. Ruokailuaikojen tulee olla vakioita.

Veden ja mineraalien vaihto

Kehon vesipitoisuus on keskimäärin 73 %. Vesitasapaino Kehoa ylläpidetään tasaamalla kulutettua ja erittynyttä vettä. Päivittäinen tarve on 20-40 ml/painokilo. Noin 1200 ml vettä tulee nesteiden mukana, 900 ml ruoan mukana ja 300 ml muodostuu ravinteiden hapettumisen aikana. Veden vähimmäistarve 1700 ml. Veden puutteessa tapahtuu kuivumista ja jos sen määrä kehossa vähenee 20%, kuolema tapahtuu. Ylimääräiseen vesiin liittyy vesimyrkytys, johon liittyy keskushermoston stimulaatiota ja kouristuksia.

Natrium, kalium, kalsium, magnesium, kloori ovat välttämättömiä kaikkien solujen normaalille toiminnalle. Ne tarjoavat erityisesti mekanismeja kalvopotentiaalin esiintymiseen, toimintapotentiaaliin, transmembraanisen aineenvaihdunnan säätelyyn jne. Päivittäinen natriumin ja kaliumin tarve on 2-3 g, kalsium 0,8 g, kloori 3-5 g. Kalsiumia tarvitaan mm. luun luuston muodostuminen. Lisäksi sitä tarvitaan veren hyytymiseen, solujen aineenvaihdunnan säätelyyn, toimintapotentiaalien ja lihasten supistumisen synnyttämiseen jne. Suurin osa fosforista on myös keskittynyt luihin. Samalla se on osa kalvojen fosfolipidejä ja osallistuu aineenvaihduntaprosesseihin. Sen päivittäinen tarve on 0,8 g. Suurin osa raudasta on hemoglobiinissa ja myoglobiinissa. Rauta varmistaa hapen sitoutumisen. Fluori on osa hammaskiillettä. Rikki proteiineissa ja vitamiineissa. Sinkki on useiden entsyymien ja insuliinin komponentti. Koboltti ja kupari ovat välttämättömiä erytropoieesille. Kaikkien näiden mikroelementtien tarve vaihtelee kymmenistä satoihin mg päivässä.

text_fields

text_fields

nuoli_ylöspäin

Alla perusaineenvaihdunta(OO) ymmärtää vähimmäistason energiankulutus, välttämätön kehon elintoimintojen ylläpitämiseksi suhteellisen täydellisen fyysisen ja emotionaalisen levon olosuhteissa.

Suhteellisen levon tilassa energiaa kuluu hermoston toimintoihin, jatkuvasti jatkuvaan aineiden synteesiin, ionipumppujen toimintaan, kehon lämpötilan ylläpitämiseen, sileän lihaksen hengityslihasten työhön, sydän ja munuaiset.

Kehon energiankulutus lisääntyy fyysisessä ja henkisessä työssä, psykoemotionaalisessa stressissä, ruokailun jälkeen ja lämpötilan laskiessa.

Perusaineenvaihdunnan määritys

text_fields

text_fields

nuoli_ylöspäin

Jotta voidaan sulkea pois lueteltujen tekijöiden vaikutus energiankulutuksen määrään, OO:n määritys suoritetaan normaaleissa, tiukasti valvotuissa olosuhteissa:

1. Aamulla makuuasennossa, maksimaalisessa lihasrelaksaatiossa,

2. valveilla, mukavissa lämpötiloissa (noin 22 °C),

3. Tyhjään vatsaan (12-14 tuntia ruokailun jälkeen).

Tällaisissa olosuhteissa saadut OO-arvot luonnehtivat alkuarvoa "perus" kehon energiankulutuksen taso.

Aikuisen OO:n keskiarvo on 1 kcal/kg/tunti. Täältä

70 kg painavan miehen energiankulutus OO on noin 1700 kcal/vrk,
naisille - noin 1500 kcal / päivä.

Kehon pinnan laki

text_fields

text_fields

nuoli_ylöspäin

Energiakustannukset 1 painokiloa kohti voivat vaihdella suuresti. Perusaineenvaihduntanopeuden intensiteetti liittyy läheisemmin kehon pinnan kokoon, mikä johtuu lämmönsiirron määrän suorasta riippuvuudesta kehon pinta-alasta. Vielä viime vuosisadalla saksalainen fysiologi M. Rubner osoitti, että lämminverisissä organismeissa, joiden ruumiinkoko on erilainen, 1 m 2 kehon pinta-alasta ympäristöön sama määrä lämpöä haihtuu.

Tämän perusteella Rubner muotoili Kehon pinnan laki , Jonka mukaan Lämminverisen organismin energiankulutus on verrannollinen kehon pinnan kokoon.

Perusaineenvaihduntanopeuden laskeminen

text_fields

text_fields

nuoli_ylöspäin

Perusaineenvaihdunnan arvot määritetään ja lasketaan myös yhtälöillä ottaen huomioon sukupuoli, ikä, pituus ja ruumiinpaino (taulukko 10.4).

Lattia	Ikä (vuotta)	Yhtälöt OO:n (kcal/päivä) laskemiseen
M	10 — 18	16,6 mt + 119Р + 572
JA		7,4 MT + 482R + 217
M	18 — 30	15,4 mt - 27Р + 717
JA		13.3 MT + 334R + 35
M	30 — 60	11,3 mt + 16Р + 901
JA		8,7 mt - 25Р + 865
M	> 60	8,8 MT + 1128Р — 1071
JA		9,2 MT + 637R – 302
mt - ruumiinpaino (kg), P - pituus (m)

OO:n arvo riippuu anabolismin ja katabolian prosessien suhteesta kehossa.

Ylivoima sisällä lapsuus anaboliset prosessit aineenvaihdunnassa kuin kataboliset prosessit määräävät enemmän korkeat arvot OO-arvot lapsilla (1,8 kcal/kg/h ja 1,3 kcal/kg/h 7-vuotiailla ja 12-vuotiailla lapsilla) verrattuna aikuisiin (1 kcal/kg/h), joilla on tasapainoinen anabolian terveydentila ja katabolia.

Jokaiselle ikäryhmä ihmiset ovat vakiintuneet ja hyväksytty perusaineenvaihdunnan arvon standardeiksi. Näin voidaan tarvittaessa mitata henkilön OO:n arvoa ja verrata häneltä saatuja indikaattoreita normatiivisiin. RO-arvon poikkeama standardiarvosta enintään ±10 % katsotaan normaalin alueen sisällä. Vakavammat poikkeamat OO:ssa voivat toimia diagnostisina merkkeinä sellaisista kehon tiloista, kuten kilpirauhasen toimintahäiriöstä; toipuminen vakavien ja pitkäaikaisten sairauksien jälkeen, johon liittyy aineenvaihduntaprosessien aktivointi: myrkytys ja sokki, johon liittyy aineenvaihdunnan estyminen.

text_fields

text_fields

nuoli_ylöspäin

Kehon energiankulutus fyysisen toiminnan olosuhteissa. Aineenvaihduntaprosessien intensiteetti kehossa kasvaa merkittävästi olosuhteissa liikunta. Energiankulutuksen määrän suora riippuvuus kuorman vakavuudesta mahdollistaa energiankulutuksen tason käyttämisen yhtenä suoritetun työn intensiteetin indikaattoreista (taulukko 10.5).

Toisena kriteerinä kehon suorittaman fyysisen työn intensiteetin määrittämisessä voidaan ottaa hapenkulutusnopeus. Tämä indikaattori on kuitenkin vakava liikunta ei heijasta tarkkaa energiankulutusta, koska keho saa osan energiasta anaerobisten glykolyysiprosessien kautta, jotka tapahtuvat ilman hapen kulutusta.

Työ lisääntyy

text_fields

text_fields

nuoli_ylöspäin

Ero niiden energiamäärien välillä, jotka keho tarvitsee suorittaakseen erilaisia ​​tyyppejä työ- ja energiankulutus perusaineenvaihduntaan on nstyön lisäys .

Usean vuoden aikana suoritetun työn suurin sallittu vakavuus ei saisi ylittää yksittäisen henkilön perusaineenvaihdunnan energiankulutusta enempää kuin kolme kertaa.

Henkinen työ ei vaadi yhtä paljon energiaa kuin fyysinen työ. Kehon energiankulutus lisääntyy henkisen työn aikana keskimäärin vain 2-3 %. Henkinen työ, johon liittyy kevyttä lihastoimintaa ja psykoemotionaalista stressiä, johtaa energiakustannusten nousuun 11-19 % tai enemmän.

Ruoan erityinen dynaaminen toiminta

text_fields

text_fields

nuoli_ylöspäin

Ruoan erityinen dynaaminen toiminta- lisääntynyt aineenvaihdunta ruoan saannin vaikutuksesta ja lisääntynyt kehon energiankulutus suhteessa aineenvaihdunnan ja energiankulutuksen tasoon ennen ateriaa.

Ruoan erityinen dynaaminen vaikutus määräytyy energiankulutuksen perusteella:

1. Ruoan sulatus,

2. Ravinteiden imeytyminen maha-suolikanavasta vereen ja imusolmukkeeseen,

3. Proteiinien, kompleksisten lipidien ja muiden molekyylien uudelleensynteesi;

4. Vaikutus ruoan osana elimistöön joutuvien (erityisesti proteiinien) ja ruoansulatuksen aikana muodostuvien biologisesti aktiivisten aineiden aineenvaihduntaan (ks. myös luku 9).

Elimistön energiankulutuksen nousu ennen ateriaa tapahtuneen tason yläpuolella ilmenee noin tunti aterian jälkeen ja saavuttaa maksiminsa kolmen tunnin kuluttua, mikä johtuu ruoansulatus- ja imeytymisprosessien korkean intensiteetin kehittymisestä tähän mennessä. ja elimistöön joutuvien aineiden uudelleensynteesi. Ruoan erityinen dynaaminen vaikutus voi kestää 12-18 tuntia. Se on selkeimmin proteiinipitoisia ruokia käytettäessä, mikä lisää aineenvaihduntaa jopa 30%, ja vähemmän merkittävästi sekaruokaa nautittaessa, mikä lisää aineenvaihduntaa 6-15%.

Kokonaisenergiankulutuksen taso sekä perusaineenvaihdunta riippuu iästä:

Päivittäinen energiankulutus kasvaa lapsilla 800 kcal:sta (6kk -1v) 2850kcaliin (11-14v).

Energiankulutus lisääntyy jyrkästi 14-17-vuotiailla nuorilla pojilla (3150 kcal).

40 vuoden kuluttua energiankulutus laskee ja 80 vuoden kuluttua se on noin 2000-2200 kcal/vrk.

SISÄÄN Jokapäiväinen elämä aikuisen energiankulutuksen taso ei riipu vain suoritetun työn ominaisuuksista, vaan myös yleisestä tasosta motorista toimintaa, virkistyksen luonne ja sosiaaliset elinolosuhteet.