Metabolizam i energija je kombinacija fizikalnih, kemijskih i fiziološki procesi asimilacija hranjivim tvarima u tijelu za oslobađanje energije. U metabolizmu (metabolizmu) razlikuju se dva međusobno povezana, ali višesmjerna procesa - anabolizam i katabolizam. Anabolizam je skup biosintetskih procesa organski spojevi, komponente stanica, organa i tkiva iz apsorbiranih hranjivih tvari. katabolizam su procesi cijepanja složenih komponenti na jednostavne tvari osiguravanje energetskih i plastičnih potreba tijela. Vitalna aktivnost tijela osigurava se energijom zbog anaerobni I aerobni katabolizam prehrambenih proteina, masti i ugljikohidrata.

Glavna mjenjačnica naziva se količina energije koju tijelo potroši u potpunom odmoru mišića, 12-14 sati nakon obroka i pri temperaturi okoline od 20-22°C. Bazalni metabolizam održava tijelo na životu na najnižoj razini aktivnosti. živčani sustav, srca, dišni aparat, probava, endokrine žlijezde, procesi izlučivanja, odmor skeletni mišić. Čak i u uvjetima potpunog mirovanja u stanicama i tkivima, metabolizam - osnova života organizma - ne prestaje. Pokazatelj glavnog metabolizma je proizvodnja topline u kcal po 1 satu po 1 kg tjelesne težine i jednaka je 1 kcal.

Vodeća uloga u metabolizmu pripada funkcionalnom stanju živčanog sustava, njegovoj regulaciji razine metabolizma u organima i tkivima, održavanju relativne konstantnosti sastava proteina, kemijski sastav krvi, temperature itd. relativno neovisno o promjenama vanjsko okruženje, na različitim uvjetimaživot. Aktivnost endokrinih žlijezda također značajno utječe na bazalni metabolizam. Na primjer, bazalni metabolizam raste s povećanjem funkcije Štitnjača a obrnuto smanjuje se smanjenjem njegovih funkcija i hipofize. S povećanjem tjelesne temperature za 1 ° C, bazalni metabolizam se povećava u prosjeku za 10%. U hladnoj klimi bazalni metabolizam se povećava, au vrućoj se smanjuje za 10-20%. Tijekom spavanja, kao rezultat opuštanja skeletnih mišića, smanjuje se na 13%. Tijekom gladovanja bazalni metabolizam se smanjuje. Od 20. do 40. godine bazalni metabolizam održava se na približno istoj razini, a zatim postupno opada: u muškaraca na 7%, au žena na 17%.

Opći metabolizam- Javlja se u normalnim uvjetima. Značajno je veći od bazalnog metabolizma i ovisi uglavnom o aktivnosti skeletnih mišića, kao io pojačanoj aktivnosti unutarnji organi. Kilokalorije koje se u tom slučaju potroše iznad osnovnog metabolizma nazivaju se motoričke kalorije. Što je intenzivnija mišićna aktivnost, to je više motoričkih kalorija i veći je ukupni metabolizam. Uz mentalni rad, ukupni se metabolizam lagano povećava - za 2-3%, a ako je mentalni rad popraćen mišićnom aktivnošću - za 10-20%.

Značajno povećanje metabolizma događa se i tijekom probave hrane, što se označava kao njezino specifično dinamičko djelovanje. Budući da probava bjelančevina zahtijeva posebno velik utrošak energije, posebno je veliko specifično dinamičko djelovanje bjelančevina. U prosjeku, nakon konzumiranja proteinske hrane, bazalni metabolizam se povećava za 30-37%, a nakon masti i ugljikohidrata za 4-6%.

Metabolizam proteina

Proteini su glavni plastični materijal od kojeg su građene stanice i tkiva u tijelu. Oni su sastavni dio mišiće, enzime, hormone, hemoglobin, antitijela i druge vitalne tvorevine. Proteini se sastoje od raznih aminokiseline, koji se dijele na zamjenjive i nezamjenjive. Zamjenjivi aminokiseline se mogu sintetizirati u tijelu, i nezamjenjiva(valin, leucin, izoleucin, lizin, metionin, triptofan, fenilalanin, arginin i histidin) dolaze samo s hranom.

Bjelančevine koje uđu u organizam razgrađuju se u crijevima do aminokiselina te se u tom obliku apsorbiraju u krv i transportiraju u jetru.U slučaju pretjeranog unosa bjelančevina hranom, nakon što se od njih odcijepe amino skupine , u organizmu prelaze u ugljikohidrate i masti.U ljudskom tijelu nema depoa proteina.

Uz glavnu, plastičnu funkciju, proteini mogu imati ulogu izvora energije. Kada se oksidira u tijelu, 1 g proteina oslobađa 4,1 kcal energije. krajnji proizvodi razgradnja proteina u tkivima su urea, mokraćne kiseline, amonijak, kreatin, kreatinin i neke druge tvari. Iz tijela se izlučuju putem bubrega i djelomično putem žlijezda znojnica.

O stanju metabolizma bjelančevina u organizmu prosuđuje se ravnoteža dušika, odnosno omjer količine dušika koji je ušao u tijelo i njegove količine izlučene iz tijela. Ako je ovaj broj isti, tada se zove država ravnoteža dušika. Stanje u kojem apsorpcija dušika premašuje izlučivanje dušika naziva se pozitivna ravnoteža dušika. Tipično je za tijelo u razvoju, sportaše tijekom treninga i osobe koje su imale bolesti. S potpunim ili djelomičnim izgladnjivanjem proteina, kao i tijekom određenih bolesti, apsorbira se manje dušika nego što se izlučuje. Takvo stanje se zove negativna ravnoteža dušika. Tijekom gladovanja, proteini nekih organa mogu se koristiti za potporu vitalnoj aktivnosti drugih, važnijih. U ovom slučaju prvenstveno se troše bjelančevine jetre i skeletnih mišića; sadržaj proteina u miokardu i moždanim tkivima ostaje gotovo nepromijenjen.

Normalna životna aktivnost organizma moguća je samo uz ravnotežu dušika, odnosno pozitivnu ravnotežu dušika. Takva se stanja postižu ako tijelo prima oko 100 g proteina dnevno; kod velikog tjelesnog napora potreba za bjelančevinama raste na 120-150 g. Svjetska zdravstvena organizacija preporuča unos najmanje 0,75 g bjelančevina na 1 kg tjelesne težine dnevno. Proteinima bogato meso, riba, jetra, gljive, mahunarke, soja itd.

Metabolizam masti

Fiziološka uloga lipida, koja uključuje neutralne masti, fosfatidi i steroli, u tijelu je da su oni dio stanične strukture, obavljajući plastičnu funkciju i kao izvori energije.

Ukupno masnoća u ljudskom tijelu jako varira i iznosi 10-20% tjelesne težine, s pretilošću može doseći 40-50%. Depoi masti u tijelu stalno se ažuriraju. S obilnom ugljikohidratnom prehranom i nedostatkom masti u hrani, sinteza masti u tijelu može se dogoditi iz ugljikohidrata.

Neutralne masti koje ulaze u tkiva iz crijeva i masnih depoa oksidiraju se i koriste kao izvor energije. Pri oksidaciji 1 g masti oslobađa se 9,3 kcal energije. Zbog činjenice da molekula masti sadrži relativno malo kisika, kisik je potreban više za oksidaciju masti nego za oksidaciju ugljikohidrata. Kao energetski materijal, masti se koriste uglavnom u mirovanju i tijekom dugotrajnog niskog intenziteta fizički rad. Na početku jačeg mišićnog rada uglavnom se koriste ugljikohidrati, koji se kasnije zbog smanjenja njihovih rezervi zamjenjuju mastima. Tijekom dugotrajnog rada troši se do 80% sve energije kao rezultat oksidacije masti.

Masno tkivo pokrivajući razne organe, štiti ih od mehaničkih utjecaja. Nakupljanje masti u trbušne šupljine osigurava fiksaciju unutarnjih organa, i potkožnog masnog tkivaštiti tijelo od prekomjernog gubitka topline. Tajna lojne žlijezdeštiti kožu od isušivanja i pretjeranog vlaženja vodom.

Važno fiziološka uloga spada u sterole, posebno kolesterol. Ove tvari su izvor stvaranja žučnih kiselina u tijelu, kao i hormona nadbubrežnog korteksa i spolnih žlijezda. S viškom kolesterola u tijelu se razvija patološki proces- ateroskleroza. Neki steroli iz hrane, kao npr vitamin D, također imaju veliku fiziološku aktivnost.

Metabolizam lipida usko je povezan s metabolizmom bjelančevina i ugljikohidrata. Proteini i ugljikohidrati koji u organizam uđu u prekomjernim količinama pretvaraju se u mast. Naprotiv, tijekom gladovanja masti, cijepajući se, služe kao izvor ugljikohidrata. Krajnji produkti metabolizma lipida su voda i ugljikov dioksid. Dnevna potreba za mastima je 70-100 g.

Metabolizam ugljikohidrata

Velika količina ugljikohidrata nalazi se u biljnoj hrani: u raženi kruh 45%, u pšenici - 50%, u heljdi - 64%, u riži - 72%, u krumpiru - 20%. Neto ugljikohidrat je šećer. Ugljikohidrati ulaze u ljudsko tijelo uglavnom u obliku škroba i glikogena. U procesu probave stvaraju glukozu, fruktozu, laktozu i galaktozu. Glukoza se apsorbira u krv i kroz portalna vena ulazi u jetru. Fruktoza i galaktoza pretvaraju se u glukozu u stanicama jetre. Višak glukoze u jetri se fosforilira i pretvara u glikogen. Njegove rezerve u jetri i mišićima kod odrasle osobe iznose 300-400 g. Tijekom gladovanja ugljikohidratima, glikogen se razgrađuje i glukoza ulazi u krv.

Ugljikohidrati služe kao glavni izvor energije u tijelu. Kada se oksidira 1 g ugljikohidrata, oslobađa se 4,1 kcal energije. Za oksidaciju ugljikohidrata potrebno je puno manje kisika nego za oksidaciju masti. S padom koncentracije glukoze u krvi, fizička izvedba se naglo smanjuje. Velika važnost ugljikohidrati su neophodni za normalno funkcioniranje živčanog sustava. Tijekom posta smanjuju se zalihe glikogena u jetri i razina glukoze u krvi. Isto se događa tijekom dugog i intenzivnog fizičkog rada bez dodatni prijem ugljikohidrata. Smanjenje glukoze u krvi na 0,06-0,07% (normalna koncentracija 0,08-0,12%) dovodi do razvoja hipoglikemija koji se očituje slabost mišića, pad tjelesne temperature, au budućnosti - konvulzije i gubitak svijesti. Uz hiperglikemiju (šećer u krvi doseže 0,15% ili više), višak glukoze se brzo izlučuje putem bubrega. Ovo stanje može se pojaviti kod emocionalnog uzbuđenja, nakon jela obroka bogatog lako probavljivim ugljikohidratima, kao i kod bolesti gušterače. S iscrpljivanjem zaliha glikogena, povećava se sinteza enzima koji osiguravaju reakciju glukoneogeneze, tj. sintezu glukoze iz laktata ili aminokiselina.

Krajnji produkti metabolizma ugljikohidrata su voda, ugljikov dioksid i ATP. Dnevna potreba za ugljikohidratima je oko 450 g.

Razina razmjene u uvjetima prirodnog ljudskog života naziva se opća razmjena. Prilikom obavljanja tjelesnog i mentalnog rada, promjene položaja, emocija, nakon uzimanja hrane, metabolički procesi postaju intenzivniji. Prije svega, smanjeni su mišići uključeni u ovaj proces. Štoviše, stanje skeletnih mišića najviše utječe na intenzitet metabolizma u nekim drugim fiziološkim stanjima. Dakle, čak i pri rješavanju matematičkog problema, tonička napetost skeletnih mišića raste. Pritom, iako se sama aktivnost metaboličkih procesa u stanicama središnjeg živčanog sustava mijenja, ona se ne mijenja u tolikoj mjeri da bi bitno utjecala na razinu energetske potrošnje cijelog organizma. Međutim ako je popraćen umni rad emocionalni stres, razmjena se aktivira u većoj mjeri. To je zbog povećanja stvaranja niza hormona koji poboljšavaju metaboličke procese.

Specifično dinamičko djelovanje hrane

Porast metabolizma opaža se dovoljno dugo (do 10-12 sati) nakon jela. U ovom slučaju, energija se troši ne samo na stvarni proces probave, sekrecije, pokretljivosti, apsorpcije). Ispostavilo se da tzv specifično dinamičko djelovanje hrane. To je uglavnom zbog aktivacije metaboličkih procesa produktima probave. Ovaj učinak je najveći kod unosa proteina. Već nakon 1 sata i tijekom sljedećih 3-12 sati (trajanje ovisi o količini konzumirane hrane), aktivnost procesa stvaranja energije se povećava na 30% razine bazalnog metabolizma. S unosom ugljikohidrata i masti to povećanje nije veće od 15%.

Učinak temperature

Intenzitet metaboličkih procesa također se povećava kada temperatura okoline odstupa od ugodne razine. Najznačajniji pomaci u intenzitetu metabolizma s padom temperature, jer se za održavanje stalne tjelesne temperature energija drugih vrsta pretvara u toplinu.

Razmjena energije pri radna aktivnost

Najveće povećanje potrošnje energije je zbog skeletnih prolaznih mišića. Stoga, u normalnim uvjetima postojanja, razina metaboličkih procesa prvenstveno ovisi o tjelesna aktivnost osoba. odraslo stanovništvo prema razini opće razmjene mogu se podijeliti u pet skupina. Klasifikacija se temelji na intenzitetu fizičkog rada, živčanoj napetosti koja proizlazi iz izvođenja radnih procesa, pojedinačnih operacija i niza drugih značajki. Uvođenjem i širenjem novih vrsta i oblika radne aktivnosti povezanih s tehničkim napretkom, grupe intenziteta rada treba revidirati, doraditi i dopuniti. Postoji pet grupa radnika:

1-a - pretežno mentalno izbrisiv;

2-a - pluća tjelesni rad;

3. - fizički rad umjerene težine;

4-a - teški fizički rad;

5-a - posebno težak fizički rad.

Potreba za energijom je povećana kod osoba čiji rad karakterizira ne samo fizički, već i neuropsihički stres. I u modernim uvjetima njegov značaj u svim procesima rada sve više raste.

Kod žena, kroz manji intenzitet metaboličkih procesa, manje mišićna masa energetske potrebe su otprilike 15% niže nego kod muškaraca.

Pri određivanju energetskih potreba odraslog radno sposobnog stanovništva smatra se svrhovitim sve izračune izvršiti za tri dobne kategorije: 18-29, 30-39, 40-59 godina. Ovo se temeljilo na nekim dobne značajke metabolizam. Dakle, u dobi od 18-29 godina, procesi rasta i tjelesni razvoj. Od 40. godine, a posebno nakon 50. godine, katabolizam počinje prevladavati nad anabolizmom.

Prilikom izrade kriterija energetskih potreba za populaciju od 18 do 60 godina uvjetno je određena idealna tjelesna težina: za muškarce je 70 kg, za žene - 60 kg. Energetske potrebe mogu se izračunati na temelju 1 kg prosječne idealne tjelesne težine. Potreba za energijom po 1 kg idealne težine za muškarce i žene gotovo je ista i iznosi: za 1. skupinu intenziteta rada - 167,4 kJ (40 kcal), za 2. - 179,9 kJ (43 kcal), za 3. - 192,5 kJ (46 kcal), za 4. - 221,7 kJ (53 kcal), za 5. - 255,2 kJ (61 kcal).

Regulacija razmjene energije

U tijelu se metaboličke potrebe cijelog organizma moraju stalno usklađivati ​​s potrebama pojedinih njegovih organa i stanica. To se postiže raspodjelom hranjivih tvari između njih, kao i preraspodjelom tvari iz vlastitih tjelesnih depoa ili onih koje nastaju u procesima biosinteze.

Na razini pojedinih stanica i dijelova organa moguće je otkriti prisutnost lokalnih mehanizama za regulaciju procesa proizvodnje energije. Dakle, tijekom izvođenja mišićnog rada, početak mišićne kontrakcije pokreće procese resinteze upotrijebljenog ATP-a (vidi odjeljak 1 - "Skeletni mišići").

Regulaciju procesa proizvodnje energije u tijelu kao cjelini provodi autonomni živčani i endokrini sustavi s tim da prevladava ovo drugo. Glavni regulatori - hormoni štitnjače - tiroksin i G3, kao i A nadbubrežne žlijezde koje potiču te procese. Štoviše, pod utjecajem ovih hormona dolazi do preraspodjele metabolita koji se koriste za stvaranje energije. Dakle, tijekom tjelesne aktivnosti, glukoza, masne kiseline, koje se koriste u mišićima, ulaze u krv iz jetre, depoa masti u krv.

Posebnu ulogu u regulaciji ima hipotalamus, preko kojeg se ostvaruju neurorefleksni (vegetativni živci) i endokrini mehanizmi. Uz njihovu pomoć osigurava se sudjelovanje viših odjela središnjeg živčanog sustava u regulaciji metaboličkih procesa. Možete čak otkriti uvjetno refleksno povećanje razine proizvodnje energije. Dakle, za sportaša prije starta, za radnika, prije obavljanja procesa rada, aktivira se razmjena. Hipnotički prijedlog za izvođenje teškog mišićnog rada može dovesti do povećanja razine metaboličkih procesa.

Hormoni hipotalamusa, hipofize, gušterače i drugi endokrine žlijezde utječu kako na rast, reprodukciju, razvoj tijela, tako i na odnos procesa anabolizma i katabolizma. U tijelu je aktivnost tih procesa u stanju dinamičke ravnoteže, ali u određenim trenucima stvaran život vjerojatno prevalencija jednog od njih. (O ovim se procesima detaljnije raspravlja u tečaju biokemije.)

Metode istraživanja

Metode za procjenu energetske ravnoteže tijela temelje se na dva glavna principa: izravno mjerenje količine oslobođene topline (izravna kalorimetrija) i neizravno mjerenje - određivanjem količine apsorbiranog kisika i ugljični dioksid ističe se (indirektna kalorimetrija).

Najčešće se koristi metode neizravne kalorimetrije. U tom slučaju najprije se određuje količina apsorbiranog kisika i oslobođenog ugljičnog dioksida koji se oslobađa. Znajući njihov volumen, moguće je odrediti respiratorni koeficijent (RC): omjer oslobođenog CO2 prema apsorbiranom CO2:

Prema DC vrijednosti moguće je neizravno procijeniti (postoje odgovarajuće tablice) oksidaciju proizvoda, jer se ovisno o tome oslobađa različita količina topline. Tako se tijekom oksidacije glukoze oslobađa 4 kcal / g topline, masti - 9,0 kcal / g, proteina - 4,0 kcal / g (ove vrijednosti karakteriziraju energetsku vrijednost odgovarajućih hranjivih tvari). Ovisnost DC o produktu je oksidirana, određena činjenicom da se tijekom oksidacije glukoze isti broj molekula O2 koristi za stvaranje svake molekule CO2 (DR = 1,0). Zbog činjenice da u strukturi masne kiseline manje je atoma 02 po atomu CO2 nego u ugljikohidratima, tijekom njihove oksidacije DC je 0,7. Uz konzumaciju proteinske hrane, DC je 0,8.

Međutim, pri primjeni metode neizravne kalorimetrije mora se uzeti u obzir da se u stvarnim uvjetima ljudskog života u pravilu oksidiraju miješani sastojci. Za praktična aplikacija razvijene su posebne tablice uz pomoć kojih se količinom apsorbiranog kisika u jedinici vremena i vrijednosti DC može odrediti količina oslobođene energije, odnosno intenzitet metaboličkih procesa.

Značajke dobi i spola energetski metabolizam

Tijekom ontogenetskog razvoja metabolički procesi prolaze kroz značajne promjene. Do kraja puberteta (tablica 15) prevladavaju procesi anabolizma.

Tablica 15 Promjene općeg i bazalnog metabolizma povezane s dobi

Dob	Općenito razmjena, kcal1dobu	BX
		kcal1dobu	kcal 1m 1dobu	kcal1kg1dobu
1 dan
1 mjesec
1 godina
3 godine
5 godina
10 godina
14 godina
odrasle osobe

Jer za osiguranje dobni razvoj potrošeno veliki broj energije, razina bazalnog metabolizma u smislu jedinice mase i površine tijela je naglo povećana. Najviše su stope tijekom prvih godina života, kada je bazalni metabolizam povećan u usporedbi s onim kod odraslih za 2-2,5 puta. Tijekom starenja prevladavaju katabolički procesi, što je popraćeno postupnim smanjenjem bazalnog metabolizma. Štoviše, u svim dobnim razdobljima bazalni metabolizam kod žena je niži nego kod muškaraca. Na primjer, kod muškaraca u dobi od 40 godina njegova prosječna vrijednost je 36,3 kcal/m21, u dobi od 70 godina 33 kcal/m21; kod žena iznosi 34,9 odnosno 31,7 kcal/m21.

Kod ljudi i životinja, u normalnim uvjetima postojanja, naziva se opći metabolizam.

Prosječni ukupni metabolizam kod ljudi je puno veći nego kod životinja. Za 1 kg tjelesne težine odrasla osoba tijekom života potroši do 3.300.000 kJ, konj - 685.000, pas - 690.000, krava - 592.000 kJ. Od ove količine kJ, čovjek koristi oko 5% za vraćanje tjelesne težine, konj i krava - 33%, pas - 35% (M. Rubner). Dakle, čovjek za svaki kg mase tijekom života potroši oko 2.900.000 kJ za rad i stvaranje topline, što je nekoliko puta više nego kod životinja.

Metabolizam pod strogo određenim uvjetima, koji omogućuju usporedbu metabolizma kod različitih životinja, naziva se glavnim.

Osnovna zamjena - izuzetno niska razina metabolizam koji čovjeku osigurava mišićni i mentalni odmor, na prazan želudac, ujutro, najmanje 12-14 sati nakon obroka, uz normalna temperatura temperatura tijela i okoline oko 20-22 stupnja.

Za svaku je osobu stopa bazalnog metabolizma relativno konstantna vrijednost. Bazalna izmjena ovisi o funkcionalno stanježivčani sustav, dob, spol, visina i površina tijela, fiziološko stanje organizam, godišnje doba, a kod životinja i na vrstu i pasminu.

U životinja se osnovni metabolizam utvrđuje u sljedećim uvjetima: 1) u stanju relativnog mirovanja, 2) na temperaturi koja je optimalna za određenu životinjsku vrstu, 3) s relativno slobodnim probavnim kanalom.

Za usporedbu bazalnog metabolizma u različitim životinjskim organizmima uzima se u obzir proizvodnja topline u kilodžulima po 1 satu po 1 kg tjelesne težine.

Bazalni metabolizam najniža je razina utroška energije za održavanje osnovnih procesa života u stanicama, tkivima i organima, za kontrakcije dišnih mišića, srca i rad žlijezda. Pri određivanju bazalnog metabolizma treba uzeti u obzir da se najveći dio toplinske energije oslobađa tijekom oksidativnih procesa u mišićima.

Prosječna stopa bazalnog metabolizma zdrava osoba prosječna dob je otprilike 4,2 kJ u 1 satu po 1 kg tjelesne težine.

Mršavi ljudi proizvode 50% više topline po 1 kg težine nego puni. Međutim, ta razlika gotovo nestaje ako se proračun vrši za 1 m 2 površine tijela. To je omogućilo da se smatra da je osnovni metabolizam približno proporcionalan površini tijela i ne ovisi o veličini tijela (Rubnerovo pravilo). Ovaj uzorak nije potvrđen. Pokazalo se da metabolizam ne ovisi samo o površini, već io veličini tijela životinje, na primjer, kod konja, glavni metabolizam po 1 m 2 je gotovo 2 puta veći nego kod štakora.

Intenzitet metabolizma određen je uglavnom aktivnošću citoplazme, osobito mišićnom aktivnošću, a ne veličinom vanjske površine, npr. u prvoj godini života težina djeteta poraste 3 puta, a veličina njegove vanjske površine naglo se smanjuje (V. N. Nikitin, 1963).

Vodeća uloga u regulaciji razine osnovnog metabolizma u skladu s uvjetima postojanja pripada živčanom sustavu.

Dobne, dnevne, klimatske i druge promjene u osnovnom metabolizmu

Stopa bazalnog metabolizma opada s godinama. U svim životnim dobima muškarci imaju višu bazalnu stopu metabolizma od žena.

Tijekom spavanja bazalni metabolizam pada na 13% zbog potpunog opuštanja skeletnih mišića. S porastom u tijelu za 1 ° C, bazalni metabolizam se povećava u prosjeku za 10%. U vrućim klimama, stopa bazalnog metabolizma je 10-20% niža, i, obrnuto, mnogo je veća u hladnim klimama. Bazalni metabolizam također ovisi o aktivnosti endokrinih žlijezda, npr. kod povećanja funkcije štitnjače značajno se povećava, a kod smanjenja funkcije hipofize i štitnjače naglo opada. .

Specifični dinamički učinak hrane je da se nakon jela ubrzava metabolizam. Stoga se glavna izmjena određuje prije uzimanja hrane.

Posebno je velik specifični dinamički učinak. Kada bjelančevine uđu u tijelo, osnovni metabolizam se povećava u prosjeku za 30%, i - u prosjeku za 4%. Specifično dinamičko djelovanje hranjivim tvarima ovisi o pojačanju oksidativnih procesa produktima intermedijarnog metabolizma. Beznačajnu ulogu igra povećanje aktivnosti probavnog kanala nakon ulaska hrane u njega. Budući da metabolizam regulira živčani sustav, specifično dinamičko djelovanje ovisi o funkcijama živčanog sustava i regulirano je bezuvjetnim refleksima.

U djece je specifično dinamičko djelovanje hranjivih tvari manje izraženo nego u odraslih.

Prehrana pojačava metabolizam na uvjetno refleksni način.

Potrošnja energije tijekom rada

Radna razmjena tijekom dana je mnogo veća od glavne razmjene. Većina povećana potrošnja energije - rezultat rada mišića, manje -.

Troši se na rad mišića više od osnovnog metabolizma. Taj trošak je veći što je fizički rad intenzivniji.

Dnevna potrošnja energije čovjeka uz malo fizičkog rada iznosi 9211-11732 kJ, uz fizički rad umjereno 11723-15073 kJ, s teškim fizičkim radom 150773-18841-30146 kJ. Potrošnja energije učenika tjelesne i zdravstvene kulture iznosi prosječno 16748 kJ.

Prosječna potrošnja energije u kJ po 1 kg tjelesne težine tijekom (u - 3,9, ležeći budan - 4,63, čitanje naglas - 6,3, tipkanje - 8,4, domaća zadaća - 7,55-12,6, mirno trčanje po ravnoj cesti - 25,2, brzo trčanje 100 m - 189, skijanje brzinom od 12 km na sat - 50,5, veslanje - 10,5-25,2, biciklizam - 14,7-37,8.

Kod čovjeka je potrošnja energije tijekom mentalnog rada veća od bazalnog metabolizma za 2-3%, a ako je mentalni rad popraćen mišićnom aktivnošću s emocijama (predavač, govornik, umjetnik itd.), tada se potrošnja energije povećava za 10- 20% na nekoliko dana.

Ukupna energetska izmjena je zbroj bazalnog metabolizma, radnog povećanja i energije specifičnog dinamičkog djelovanja hrane. Povećanje rada je utrošak energije za fizički i mentalni rad. Prema prirodi proizvodnih aktivnosti i potrošnje energije razlikuju se sljedeće skupine stanovništva:

1. Osobe mentalnog rada (učitelji, studenti, liječnici itd.). Potrošnja energije im je 2200-3300 kcal/dan.

2. Radnici koji se bave mehaniziranim radom (montažeri na pokretnoj traci). 2350-3500 kcal/dan

3. Osobe koje obavljaju djelomično mehanizirani rad (šoferi, tokari, bravari). 2500-3700 kcal/dan

4. Zaposleni teškim nemehaniziranim radom (utovarivači). 2900-4200 kcal/dan

Specifično-dinamički učinak hrane je utrošak energije za asimilaciju hranjivih tvari. Najizraženiji je u bjelančevinama. Manje masti i ugljikohidrata. Konkretno, proteini povećavaju energetski metabolizam za 30%, a masti i ugljikohidrati za 15%.

Fiziološke osnove prehrane. Načini napajanja

Ovisno o dobi, spolu i profesiji, potrošnja bjelančevina, masti i ugljikohidrata trebala bi biti:

Rubner je u prošlom stoljeću formulirao zakon izodinamike, prema kojem se hranjive tvari mogu međusobno izmjenjivati ​​prema njihovoj energetskoj vrijednosti. Međutim, to je relativno važno, budući da se proteini koji imaju plastičnu ulogu ne mogu sintetizirati iz drugih tvari. Isto vrijedi i za esencijalne masne kiseline. Stoga je potrebna uravnotežena prehrana za sve tvari. Osim toga, potrebno je voditi računa o probavljivosti hrane. Ovo je omjer hranjivih tvari apsorbiranih i izlučenih u fecesu. Najlakše se probavljaju životinjski proizvodi. Stoga životinjske bjelančevine trebaju činiti najmanje 50% dnevne proteinske prehrane, ali masti ne smiju prelaziti 70% masti.

Pod dijetom se podrazumijeva učestalost obroka i raspodjela sadržaja kalorija za svaki obrok. Uz tri obroka dnevno, doručak bi trebao činiti 30% dnevnog kalorijskog unosa, ručak 50%, večera 20%. Razmak između doručka i ručka ne smije biti duži od 5 sati. Večera bi trebala biti najmanje 3 sata prije spavanja. Vrijeme obroka mora biti dosljedno.

Metabolizam vode i minerala

Sadržaj vode u tijelu je prosječno 73%. Ravnoteža vode Organizam se održava jednakošću utrošene i otpuštene vode. Dnevna potreba za njim je 20-40 ml/kg tjelesne težine. Oko 1200 ml vode dolazi s tekućinom, 900 ml s hranom, a 300 ml nastaje u procesu oksidacije hranjivih tvari. Minimalna količina vode je 1700 ml. S nedostatkom vode dolazi do dehidracije, a ako se njezina količina u tijelu smanji za 20%, nastupa smrt. Višak vode prati intoksikacija vodom s ekscitacijom CNS-a i konvulzijama.

Natrij, kalij, kalcij, magnezij, klor neophodni su za normalno funkcioniranje svih stanica. Osobito osiguravaju mehanizme za nastanak membranskog potencijala, akcijskog potencijala, regulaciju transmembranskog metabolizma itd. Dnevna potreba za natrijem i kalijem je 2-3 g, kalcijem 0,8 g, klorom 3-5 g. . Osim toga, potreban je za zgrušavanje krvi, regulaciju staničnog metabolizma, stvaranje akcijskih potencijala i kontrakciju mišića itd. Glavnina fosfora također je koncentrirana u kostima. Istodobno je uključen u sastav membranskih fosfolipida i sudjeluje u metaboličkim procesima. Dnevna potreba za njim je 0,8 g. Najviše željeza nalazi se u hemoglobinu i mioglobinu. Željezo osigurava vezanje kisika. Fluor je dio cakline zuba. Sumpor u sastavu bjelančevina i vitamina. Cink je sastavni dio niza enzima i inzulina. Kobalt i bakar neophodni su za eritropoezu. Potreba za svim tim elementima u tragovima je od desetaka do stotina mg dnevno.

tekstualna_polja

tekstualna_polja

strelica_gore

Pod, ispod glavna mjenjačnica(OO) razumjeti minimalnu razinu potrošnja energije, nužna za održavanje vitalne aktivnosti organizma u uvjetima relativno potpunog tjelesnog i emocionalnog odmora.

U stanju relativnog odmora energija se troši na provedbu funkcija živčanog sustava, kontinuiranu sintezu tvari, rad ionskih pumpi, održavanje tjelesne temperature, rad respiratornih mišića glatkih mišića, rad srca i bubrega.

Potrošnja energije u tijelu povećava se tijekom fizičkog i mentalnog rada, psiho-emocionalnog stresa, nakon jela, s padom temperature.

Definicija bazalnog metabolizma

tekstualna_polja

tekstualna_polja

strelica_gore

Kako bi se isključio utjecaj navedenih faktora na količinu utroška energije, određivanje RO se provodi u standardnim strogo kontroliranim uvjetima:

1. Ujutro, u ležećem položaju, uz maksimalno opuštanje mišića,

2. U stanju budnosti, u uvjetima toplinske ugodnosti (oko 22°C),

3. Natašte (12-14 sati nakon jela).

RO vrijednosti dobivene pod takvim uvjetima karakteriziraju početnu "bazalni" razina potrošnje energije tijela.

Za odraslu osobu prosječna RO vrijednost je 1 kcal/kg/sat. Odavde

za čovjeka težine 70 kg, količina utroška energije OO je oko 1700 kcal / dan,
za žene - oko 1500 kcal / dan.

zakon površine tijela

tekstualna_polja

tekstualna_polja

strelica_gore

Troškovi energije po 1 kg tjelesne težine mogu jako varirati. Intenzitet bazalnog metabolizma je tješnje povezan s veličinom tjelesne površine, što je posljedica izravne ovisnosti količine prijenosa topline o površini tijela. Njemački fiziolog M. Rubner je još u prošlom stoljeću pokazao da kod toplokrvnih organizama različite veličine tijela, od 1 m 2 tjelesne površine do okoliš odvode istu količinu topline.

Na temelju toga Rubner je formulirao zakon površine tijela , pri čemu Troškovi energije toplokrvnog organizma proporcionalni su veličini tjelesne površine.

Obračun glavne razmjene

tekstualna_polja

tekstualna_polja

strelica_gore

Vrijednosti Osnovnog metabolizma se određuju, te također izračunavaju prema jednadžbama, uzimajući u obzir spol, dob, visinu i tjelesnu težinu (tablica 10.4).

Kat	Dob (godine)	Jednadžbe za izračun RO (kcal / dan)
M	10 — 18	16,6 mt + 119R + 572
I		7,4 mt + 482R + 217
M	18 — 30	15,4 mt - 27R + 717
I		13,3 mt + 334R + 35
M	30 — 60	11,3 mt + 16R + 901
I		8,7 mt - 25R + 865
M	> 60	8,8 mt + 1128R - 1071
I		9,2 mt + 637R - 302
mt - tjelesna težina (kg), P - visina (m)

Vrijednost RO ovisi o omjeru procesa anabolizma i katabolizma u tijelu.

Prevladavanje u djetinjstvo procesi anaboličke orijentacije u metabolizmu nad procesima kataboličke orijentacije uzrokuju više visoke vrijednosti RO vrijednosti kod djece (1,8 kcal/kg/h i 1,3 kcal/kg/h kod djece od 7 odnosno 12 godina) u usporedbi s odraslima (1 kcal/kg/h), koji su uravnoteženi u zdravstvenim procesima anabolizma i katabolizam.

Za svakoga dobna skupina ljudi su uspostavljeni i prihvaćeni kao standardi za vrijednost bazalnog metabolizma. To omogućuje, ako je potrebno, mjerenje vrijednosti RO u osobi i usporedbu dobivenih pokazatelja s normativnim. Odstupanje vrijednosti RO od standarda za ne više od ± 10% smatra se unutar normalnog raspona. Oštrija odstupanja RO mogu poslužiti kao dijagnostički znakovi takvih stanja tijela kao što je oštećena funkcija štitnjače; oporavak nakon teške i dugotrajne bolesti, praćene aktivacijom metaboličkih procesa: intoksikacija i šok, praćeni inhibicijom metabolizma.

tekstualna_polja

tekstualna_polja

strelica_gore

Energetski troškovi tijela u uvjetima tjelesne aktivnosti. Intenzitet metaboličkih procesa u tijelu značajno se povećava pod uvjetima tjelesna aktivnost. Izravna ovisnost količine potrošnje energije o težini opterećenja omogućuje korištenje razine potrošnje energije kao jednog od pokazatelja intenziteta obavljenog rada (tablica 10.5).

Kao još jedan kriterij za određivanje intenziteta fizičkog rada koji tijelo obavlja može se uzeti stopa potrošnje kisika.. Međutim, ova brojka za teške tjelesna aktivnost ne odražava točnu potrošnju energije, budući da tijelo dobiva dio energije zbog procesa anaerobne glikolize koji se odvijaju bez potrošnje kisika.

Radni porast

tekstualna_polja

tekstualna_polja

strelica_gore

Razlika između vrijednosti utroška energije tijela za izvođenje razne vrste rad i utrošak energije za glavnu razmjenu je tzvradno povećanje .

Najveća dopuštena težina rada koji se obavlja tijekom više godina ne bi smjela premašiti razinu bazalnog metabolizma za određenu osobu više od tri puta u smislu potrošnje energije.

Mentalni rad ne zahtijeva toliko energije kao fizički rad. Potrošnja energije tijela povećava se tijekom mentalnog rada u prosjeku za samo 2-3%. Mentalni rad, popraćen laganom mišićnom aktivnošću, psiho-emocionalnim stresom, dovodi do povećanja troškova energije za 11-19% ili više.

Specifično dinamičko djelovanje hrane

tekstualna_polja

tekstualna_polja

strelica_gore

Specifično dinamičko djelovanje hrane- povećanje intenziteta metabolizma pod utjecajem unosa hrane i povećanje energetskih troškova tijela u odnosu na razine metabolizma i energetskih troškova koji su se dogodili prije obroka.

Specifično-dinamički učinak hrane posljedica je utroška energije na:

1. Probava hrane,

2. Apsorpcija hranjivih tvari iz probavnog trakta u krv i limfu,

3. Resinteza proteina, složenih lipida i drugih molekula;

4. Utjecaj na metabolizam biološki aktivnih tvari koje ulaze u tijelo kao dio hrane (osobito proteina) i formiraju se u njemu tijekom probave (vidi također Poglavlje 9).

Povećanje tjelesne potrošnje energije iznad razine koja se dogodila prije jela, manifestira se otprilike jedan sat nakon jela, doseže maksimum nakon tri sata, što je posljedica razvoja do tog vremena visokog intenziteta procesa probavu, apsorpciju i resintezu tvari koje ulaze u tijelo. Specifično dinamičko djelovanje hrane može trajati 12-18 sati. Najizraženiji je kod uzimanja proteinske hrane, koja ubrzava metabolizam do 30%, a manje izražen kod uzimanja miješane hrane, koja ubrzava metabolizam za 6-15%.

Razina ukupne potrošnje energije, kao i osnovni metabolizam, ovisi o dobi:

Dnevna potrošnja energije raste kod djece s 800 kcal (6 mjeseci -1 godina) na 2850 kcal (11-14 godina).

Naglo povećanje potrošnje energije događa se kod dječaka adolescenata u dobi od 14-17 godina (3150 kcal).

Nakon 40 godina potrošnja energije se smanjuje i do dobi od 80 godina iznosi oko 2000-2200 kcal/dan.

U Svakidašnjica razina potrošnje energije kod odrasle osobe ne ovisi samo o karakteristikama obavljenog posla, već io općoj razini motorna aktivnost, priroda rekreacije i društveni uvjeti života.