Metabolizmas ir energija yra fizinių, cheminių ir fiziologiniai procesai asimiliacija maistinių medžiagų organizme su energijos išsiskyrimu. Metabolizme (metabolizme) vyksta du tarpusavyje susiję, bet daugiakrypčiai procesai – anabolizmas ir katabolizmas. Anabolizmas- yra biosintetinių procesų visuma organiniai junginiai, ląstelių, organų ir audinių komponentai iš absorbuotų maistinių medžiagų. Katabolizmas- tai sudėtingų komponentų padalijimo į procesus paprastos medžiagos, aprūpinantis kūno energijos ir plastiko poreikius. Gyvybinę organizmo veiklą užtikrina energija dėl anaerobinis Ir aerobinis su maistu gaunamų baltymų, riebalų ir angliavandenių katabolizmas.

Pagrindiniai mainai yra energijos kiekis, kurį kūnas praleidžia visiškai pailsėdamas raumenims, 12–14 valandų po valgio ir esant 20–22 °C aplinkos temperatūrai. Bazinis medžiagų apykaitos greitis palaiko organizmą gyvą esant žemiausiam aktyvumo lygiui. nervų sistema, širdelės, kvėpavimo aparatas, virškinimas, endokrininės liaukos, šalinimo procesai, poilsis griaučių raumenys. Net ir visiško poilsio sąlygomis nesustoja medžiagų apykaita ląstelėse ir audiniuose – organizmo gyvybės pagrindas. Bazinio metabolizmo rodiklis yra šilumos gamyba kcal per 1 valandą 1 kg kūno svorio ir yra lygus 1 kcal.

Pagrindinis vaidmuo metabolizme priklauso funkcinei nervų sistemos būklei, jos organų ir audinių metabolizmo lygio reguliavimui, išlaikant santykinį baltymų sudėties pastovumą, cheminė sudėtis kraujas, temperatūra ir kt. santykinai nepriklausomi nuo pokyčių išorinė aplinka, adresu skirtingos sąlygos gyvenimą. Endokrininių liaukų veikla taip pat labai veikia bazinį metabolizmą. Pavyzdžiui, bazinis metabolizmas didėja didėjant funkcijai Skydliaukė ir, atvirkščiai, mažėja sumažėjus jo funkcijoms ir hipofizei. Kūno temperatūrai padidėjus 1 °C, bazinis metabolizmas padidėja vidutiniškai 10%. Šaltame klimate bazinė medžiagų apykaita suaktyvėja, o karštame – sumažėja 10-20%. Miego metu dėl skeleto raumenų atsipalaidavimo jis sumažėja iki 13%. Pasninko metu sumažėja bazinė medžiagų apykaita. Nuo 20 iki 40 metų bazinis metabolizmas palaikomas maždaug tame pačiame lygyje, o vėliau palaipsniui mažėja: vyrų iki 7%, o moterų iki 17%.

Bendra medžiagų apykaita- atsiranda normaliomis gyvenimo sąlygomis. Jis yra žymiai didesnis nei bazinis medžiagų apykaitos greitis ir daugiausia priklauso nuo skeleto raumenų aktyvumo, taip pat nuo padidėjusio aktyvumo. Vidaus organai. Kilokalorijos, sunaudotos viršijant bazinį metabolizmą, vadinamos motorinėmis kalorijomis. Kuo intensyvesnė raumenų veikla, tuo daugiau motorinių kalorijų ir aukštesnė bendra medžiagų apykaita. Protinį darbą dirbant bendra medžiagų apykaita padidėja nežymiai – 2-3 proc., o jei protinį darbą lydi raumenų veikla – 10-20 proc.

Žymiai suaktyvėja medžiagų apykaita ir maisto virškinimo metu, o tai vadinama specifiniu jo dinaminiu veikimu. Kadangi baltymų virškinimui reikia ypač didelių energijos sąnaudų, ypatingai didelis specifinis dinaminis baltymų poveikis. Vidutiniškai suvalgius baltyminio maisto bazinė medžiagų apykaita padidėja 30-37%, o suvalgius riebalų ir angliavandenių - 4-6%.

Baltymų apykaita

Baltymai yra pagrindinė plastikinė medžiaga, iš kurios gaminamos kūno ląstelės ir audiniai. Jie yra neatskiriama dalis raumenys, fermentai, hormonai, hemoglobinas, antikūnai ir kiti gyvybiškai svarbūs dariniai. Baltymų sudėtyje yra įvairių amino rūgštys, kurios skirstomos į keičiamus ir nepakeičiamus. Keičiamas amino rūgštys gali būti sintetinamos organizme, ir nepakeičiamas(valinas, leucinas, izoleucinas, lizinas, metioninas, triptofanas, fenilalaninas, argininas ir histidinas) gaunami tik su maistu.

Į organizmą patekę baltymai žarnyne suskaidomi iki amino rūgščių ir tokia forma absorbuojami į kraują ir perkeliami į kepenis.Jei su maistu gaunamas perteklinis baltymų kiekis, nuo jų atskyrus amino grupes. , jie organizme virsta angliavandeniais ir riebalais.Žmogaus organizme nėra baltymų sandėlių.

Kartu su pagrindine plastine funkcija baltymai gali atlikti energijos šaltinių vaidmenį. Kai organizme oksiduojasi 1 g baltymų, išsiskiria 4,1 kcal energijos. Galutiniai produktai baltymų skaidymas audiniuose yra karbamidas, šlapimo rūgštis, amoniako, kreatino, kreatinino ir kai kurių kitų medžiagų. Iš organizmo jie išsiskiria per inkstus ir iš dalies – per prakaito liaukas.

Apie baltymų apykaitos būklę organizme sprendžiama pagal azoto balansą, t.y., į organizmą patenkančio ir iš organizmo pašalinamo azoto kiekio santykį. Jei šis dydis yra vienodas, vadinasi, būsena azoto balansas. Būklė, kai azoto absorbcija viršija jo išsiskyrimą, vadinama teigiamas azoto balansas. Tai būdinga augančiam organizmui, sportininkams treniruočių metu, sergantiesiems. Visiško ar dalinio baltymų bado metu, taip pat tam tikrų ligų metu azoto pasisavinama mažiau nei išskiriama. Ši sąlyga vadinama neigiamas azoto balansas. Pasninko metu kai kurių organų baltymai gali būti naudojami kitų, svarbesnių, gyvybinėms funkcijoms palaikyti. Šiuo atveju pirmiausia suvartojami kepenų ir griaučių raumenų baltymai; baltymų kiekis miokarde ir smegenų audinyje išlieka beveik nepakitęs.

Normalus organizmo funkcionavimas įmanomas tik esant azoto balansui arba teigiamam azoto balansui. Tokios būsenos pasiekiamos, jei organizmas per dieną gauna apie 100 g baltymų; esant dideliam fiziniam krūviui, baltymų poreikis išauga iki 120-150 g Pasaulio sveikatos organizacija rekomenduoja per dieną suvartoti ne mažiau kaip 0,75 g baltymų 1 kg kūno svorio. Baltymų gausu mėsoje, žuvyje, kepenyse, grybuose, ankštinėse daržovėse, sojoje ir kt.

Riebalų apykaita

Fiziologinis lipidų vaidmuo, kuris apima neutralūs riebalai, fosfatidai ir steroliai, organizme yra tai, kad jie yra dalis ląstelių struktūros, atlieka plastinę funkciją ir yra energijos šaltiniai.

Iš viso riebalų kiekis žmogaus organizme labai svyruoja ir sudaro 10-20% kūno svorio, o nutukus gali siekti 40-50%. Riebalų sandėliai kūne nuolat atnaujinami. Laikantis gausios angliavandenių dietos ir nesant riebalų maiste, riebalų sintezė organizme gali vykti iš angliavandenių.

Neutralūs riebalai, patenkantys į audinius iš žarnyno ir riebalų sandėlių, oksiduojami ir naudojami kaip energijos šaltinis. Oksiduojant 1 g riebalų išsiskiria 9,3 kcal energijos. Dėl to, kad riebalų molekulėje yra palyginti mažai deguonies, riebalų oksidacijai reikia daugiau deguonies nei angliavandenių oksidacijai. Riebalai, kaip energijos šaltinis, daugiausia naudojami ramybės būsenoje ir ilgalaikių žemo intensyvumo pratimų metu. fizinis darbas. Intensyvesnės raumenų veiklos pradžioje daugiausia naudojami angliavandeniai, kurie vėliau pakeičiami riebalais, nes sumažėja jų atsargos. Ilgai dirbant dėl ​​riebalų oksidacijos sunaudojama iki 80% visos energijos.

Riebalinis audinys, apimantis įvairius organus, saugo juos nuo mechaninio įtempimo. Riebalų kaupimasis pilvo ertmė užtikrina vidaus organų fiksaciją ir poodinį riebalinis audinys apsaugo organizmą nuo per didelio šilumos praradimo. Paslaptis riebalinės liaukos apsaugo odą nuo išsausėjimo ir per didelio drėkinimo vandeniu.

Svarbu fiziologinis vaidmuo visų pirma priklauso steroliams cholesterolio.Šios medžiagos yra tulžies rūgščių susidarymo organizme šaltinis, taip pat antinksčių žievės ir lytinių liaukų hormonai. Kai organizme yra cholesterolio perteklius, jis vystosi patologinis procesas- aterosklerozė. Kai kurie maisto steroliai, pvz. vitaminas D, taip pat turi didelį fiziologinį aktyvumą.

Lipidų apykaita yra glaudžiai susijusi su baltymų ir angliavandenių apykaita. Baltymų ir angliavandenių perteklius, patekęs į organizmą, paverčiamas riebalais. Priešingai, pasninko metu riebalai, suskaidę, tarnauja kaip angliavandenių šaltinis. Galutiniai lipidų apykaitos produktai yra vanduo ir anglies dioksidas. Dienos riebalų poreikis yra 70-100 g.

Angliavandenių apykaita

Didelis angliavandenių kiekis randamas augaliniame maiste: ruginė duona 45%, kviečiuose - 50%, grikiuose - 64%, ryžiuose - 72%, bulvėse - 20%. Cukrus yra grynas angliavandenis. Angliavandeniai į žmogaus organizmą patenka daugiausia krakmolo ir glikogeno pavidalu. Virškinimo proceso metu jie gamina gliukozę, fruktozę, laktozę ir galaktozę. Gliukozė absorbuojama į kraują ir per vartų vena patenka į kepenis. Fruktozė ir galaktozė kepenų ląstelėse paverčiama gliukoze. Gliukozės perteklius kepenyse fosforilinamas ir paverčiamas glikogenu. Jo atsargos suaugusio žmogaus kepenyse ir raumenyse yra 300-400 g.Angliavandenių badavimo metu glikogenas skyla, gliukozė patenka į kraują.

Angliavandeniai yra pagrindinis organizmo energijos šaltinis. Oksiduojant 1 g angliavandenių išsiskiria 4,1 kcal energijos. Angliavandenių oksidacijai reikia žymiai mažiau deguonies nei riebalų oksidacijai. Sumažėjus gliukozės koncentracijai kraujyje, fizinis darbingumas smarkiai sumažėja. Didelė svarba angliavandeniai yra būtini normaliai nervų sistemos veiklai. Pasninko metu sumažėja glikogeno atsargos kepenyse ir gliukozės koncentracija kraujyje. Tas pats nutinka ir ilgai ir intensyviai dirbant be fizinio darbo papildomas suvartojimas angliavandenių. Gliukozės kiekio kraujyje sumažėjimas iki 0,06-0,07% (normali koncentracija 0,08-0,12%) sukelia vystymąsi. hipoglikemija, kuris pasireiškia raumenų silpnumas, kūno temperatūros kritimas, o vėliau - traukuliai ir sąmonės netekimas. Sergant hiperglikemija (cukraus kiekis kraujyje pasiekia 0,15% ar daugiau), gliukozės perteklius greitai pašalinamas per inkstus. Ši būklė gali atsirasti emocinio susijaudinimo metu, valgant maistą, kuriame gausu lengvai virškinamų angliavandenių, taip pat sergant kasos ligomis. Išeikvojus glikogeno atsargas, suaktyvėja fermentų, užtikrinančių gliukoneogenezės reakciją, t.y., gliukozės sintezę iš laktato ar aminorūgščių, sintezė.

Galutiniai angliavandenių apykaitos produktai yra vanduo, anglies dioksidas ir ATP. Kasdienis angliavandenių poreikis yra apie 450 g.

Metabolizmo lygis natūraliame žmogaus gyvenime vadinamas bendri mainai. Atliekant fizinį ir protinį darbą, keičiasi laikysena, emocijos, suvalgius suaktyvėja medžiagų apykaitos procesai. Šiame procese labiausiai dalyvaujantys raumenys susitraukia. Be to, skeleto raumenų būklė daugiausia įtakoja medžiagų apykaitos intensyvumą esant kai kurioms kitoms fiziologinėms sąlygoms. Taigi, net ir sprendžiant matematinį uždavinį, didėja tonizuojanti griaučių raumenų įtampa. Tuo pačiu metu pačiose centrinės nervų sistemos ląstelėse kinta medžiagų apykaitos procesų aktyvumas, bet ne tiek, kad reikšmingai paveiktų viso organizmo energijos suvartojimo lygį. Tuo pačiu, jei lydi protinis darbas emocinis stresas, mainai aktyvuojami didesniu mastu. Taip yra dėl to, kad daugėja hormonų, kurie sustiprina medžiagų apykaitos procesus.

Specifinis dinaminis maisto veikimas

Metabolizmo padidėjimas stebimas gana ilgą laiką (iki 10-12 valandų) po valgio. Šiuo atveju energija eikvojama ne tik pačiam virškinimo, sekrecijos, judrumo, įsisavinimo procesui). Pasirodo, vadinamasis ypač dinamiškas maisto veikimas. Tai daugiausia lemia medžiagų apykaitos procesų aktyvinimas virškinimo produktais. Šis poveikis yra didžiausias, kai tiekiami baltymai. Jau po 1 valandos ir per kitas 3-12 valandų (trukmė priklauso nuo suvartoto maisto kiekio) energijos gamybos procesų aktyvumas padidėja iki 30% bazinės apykaitos lygio. Vartojant angliavandenių ir riebalų, šis padidėjimas yra ne didesnis kaip 15%.

Temperatūros poveikis

Medžiagų apykaitos procesų intensyvumas taip pat didėja, kai aplinkos temperatūra nukrypsta nuo patogaus lygio. Didžiausi medžiagų apykaitos pokyčiai vyksta mažėjant temperatūrai, nes norint palaikyti pastovią kūno temperatūrą, kitų rūšių energija paverčiama šiluma.

Energijos mainai prie darbo veikla

Didžiausią energijos suvartojimo padidėjimą lemia trumpalaikiai skeleto raumenys. Todėl normaliomis egzistavimo sąlygomis medžiagų apykaitos procesų lygis pirmiausia priklauso nuo fizinė veikla asmuo. Suaugę gyventojai Pagal bendrojo metabolizmo lygį juos galima suskirstyti į penkias grupes. Klasifikavimas grindžiamas fizinio darbo intensyvumu, nervine įtampa, kylančia darbo procesų metu, individualiomis operacijomis ir daugybe kitų požymių. Įvedant ir plintant naujoms darbo veiklos rūšims ir formoms, susijusioms su technologine pažanga, darbo intensyvumo grupės turi būti peržiūrėtos, patikslintos ir papildytos. Išskirtos penkios darbuotojų grupės:

1-a - daugiausia protiškai ištrinami;

2-a - lengvas fizinis darbo;

3 - vidutinio sunkumo fizinis darbas;

4-a - sunkus fizinis darbas;

5-a – ypač sunkus fizinis darbas.

Energijos poreikis padidėja asmenims, kurių darbui būdingas ne tik fizinis, bet ir neuropsichinis stresas. Be to, į šiuolaikinėmis sąlygomis jo reikšmė visuose darbo procesuose vis didėja.

Moterims per mažesnį medžiagų apykaitos procesų intensyvumą, mažiau raumenų masė energijos poreikis yra maždaug 15% mažesnis nei vyrų.

Nustatant suaugusių darbingų gyventojų energijos poreikį, manoma, kad visus skaičiavimus tikslinga atlikti trims amžiaus kategorijoms: 18-29, 30-39, 40-59 m. Tai buvo pagrįsta kai kuriais amžiaus ypatybės medžiagų apykaitą. Taigi 18-29 metų amžiaus augimo procesai ir fizinis vystymasis. Nuo 40 metų, o ypač po 50 metų, katabolizmas pradeda vyrauti prieš anabolizmą.

Rengiant 18–60 metų amžiaus gyventojų energijos poreikio kriterijus, sąlyginai buvo nustatytas idealus kūno svoris: vyrų – 70 kg, moterų – 60 kg. Energijos poreikį galima apskaičiuoti 1 kg vidutinio idealaus kūno svorio. Energijos poreikis 1 kg idealaus svorio vyrams ir moterims yra beveik vienodas ir yra: 1-ajai darbo intensyvumo grupei - 167,4 kJ (40 kcal), 2-ajai - 179,9 kJ (43 kcal), 3 1-ajai - 192,5 kJ (46 kcal), 4-am - 221,7 kJ (53 kcal), 5-am - 255,2 kJ (61 kcal).

Energijos apykaitos reguliavimas

Organizmas turi nuolat derinti viso organizmo medžiagų apykaitos poreikius su atskirų savo organų ir ląstelių poreikiais. Tai pasiekiama pasiskirstant tarp jų įsisavintas maistines medžiagas, taip pat perskirstant medžiagas iš organizmo saugyklų arba tų, kurios susidaro biosintezės procesuose.

Atskirų ląstelių ir organų dalių lygmenyje galima nustatyti vietinius energijos formavimosi proceso reguliavimo mechanizmus. Taigi, atliekant raumenų darbą, raumenų susitraukimo pradžia sukelia panaudoto ATP resintezės procesus (žr. 1 skyrių „Skeleto raumenys“).

Energijos gamybos procesų reguliavimą organizme kaip visumoje vykdo autonominė nervų ir endokrininės sistemos vyraujant pastariesiems. Pagrindiniai reguliatoriai – skydliaukės hormonai – tiroksinas ir G3, taip pat A antinksčių liaukos, skatinančios šiuos procesus. Be to, veikiant šiems hormonams, taip pat persiskirsto metabolitai, naudojami energijai formuoti. Taigi fizinio aktyvumo metu gliukozė ir riebalų rūgštys patenka į kraują iš kepenų ir riebalų sandėlių, kurie naudojami raumenyse.

Pagumburis vaidina ypatingą vaidmenį reguliuojant, per kurį realizuojami neurorefleksiniai (autonominiai nervai) ir endokrininiai mechanizmai. Jų pagalba užtikrinamas aukštesnių centrinės nervų sistemos dalių dalyvavimas medžiagų apykaitos procesų reguliavime. Jūs netgi galite aptikti sąlyginį refleksinį energijos gamybos lygio padidėjimą. Taigi, sportininkui prieš startą, darbuotojui prieš atliekant darbo procesą, suaktyvėja mainai. Hipnotizuojantis pasiūlymas atlikti sunkų raumenų darbą gali padidinti medžiagų apykaitos procesų lygį.

Pagumburio, hipofizės, kasos ir kt. hormonai endokrininės liaukosįtakoja tiek augimą, dauginimąsi, kūno vystymąsi, tiek anabolizmo ir katabolizmo procesų santykį. Organizme šių procesų veikla yra dinaminės pusiausvyros būsenoje, tačiau tam tikrais momentais Tikras gyvenimas tikėtina, kad vienas iš jų nugalės. (Šie procesai išsamiau aptariami biochemijos kurse.)

Tyrimo metodai

Organizmo energijos balanso vertinimo metodai remiasi dviem pagrindiniais principais: tiesioginiu išsiskiriančios šilumos kiekio matavimu (tiesiogine kalorimetrija), o netiesioginiu – sugerto deguonies kiekio nustatymu ir anglies dioksidas išsiskiria (netiesioginė kalorimetrija).

Dažniausiai naudojamas Netiesioginės kalorimetrijos metodai.Šiuo atveju pirmiausia nustatomas sugerto deguonies ir išsiskyrusio anglies dioksido kiekis. Žinant jų tūrį, galima nustatyti kvėpavimo koeficientą (RC): išsiskyrusio CO2 ir absorbuoto 02 santykį:

Remiantis DC verte, galima netiesiogiai įvertinti (yra atitinkamos lentelės) gaminio oksidaciją, nes priklausomai nuo to išsiskiria skirtingi šilumos kiekiai. Taigi, gliukozės oksidacijos metu išsiskiria 4 kcal1g šilumos, riebalų -9,0 kcal1g, baltymų -4,0 kcal1g (šios vertės apibūdina atitinkamų maistinių medžiagų energetinę vertę). Nuolatinės srovės priklausomybę nuo produkto oksidacijos lemia tai, kad oksiduojant gliukozę kiekvienai CO2 molekulei susidaro tiek pat 02 molekulių (DC = 1,0). Dėl to, kad struktūroje riebalų rūgštys Viename CO2 atome yra mažiau 02 atomų nei angliavandeniuose; jų oksidacijos metu nuolatinė srovė yra 0,7. Vartojant baltyminį maistą, DC yra 0,8.

Tačiau naudojant netiesioginės kalorimetrijos metodą, būtina atsižvelgti į tai, kad realiomis žmogaus gyvenimo sąlygomis mišrios sudedamosios dalys paprastai oksiduojasi. Dėl praktinis pritaikymas Sukurtos specialios lentelės, kurių pagalba pagal absorbuoto deguonies kiekį per laiko vienetą ir DC reikšmę galima nustatyti išsiskiriančios energijos kiekį, tai yra medžiagų apykaitos procesų intensyvumą.

Amžiaus ir lyties ypatybės energijos apykaitą

Ontogenetinio vystymosi laikotarpiu medžiagų apykaitos procesai patiria reikšmingų pokyčių. Iki brendimo pabaigos (15 lentelė) vyrauja anaboliniai procesai.

15 lentelė. Su amžiumi susiję bendrojo ir bazinio metabolizmo pokyčiai

Amžius	Generolas mainai, kcal1dobu	BX
		kcal1dobu	kcal1m 1dobu	kcal1kg1dobu
1 diena
1 mėnuo
1 metai
3 metai
5 metai
10 metų
14 metų
Suaugusieji

Kadangi užtikrinti amžiaus raida yra išleista didelis skaičius energijos, bazinio metabolizmo lygis tiek masės vieneto, tiek kūno paviršiaus atžvilgiu smarkiai padidėja. Didžiausi rodikliai yra pirmaisiais gyvenimo metais, kai bazinė medžiagų apykaita pagreitėja 2-2,5 karto, palyginti su suaugusiųjų. Senstant vyrauja kataboliniai procesai, kuriuos lydi laipsniškas bazinio metabolizmo mažėjimas. Be to, visais amžiaus tarpsniais bazinė medžiagų apykaita moterims yra mažesnė nei vyrų. Pavyzdžiui, 40 metų vyrams jo vidutinė reikšmė yra 36,3 kcal1m21 m., 70 metų – 33 kcal1m21 m.; moterų – atitinkamai 34,9 ir 31,7 kcal1m21metai.

Žmonėms ir gyvūnams normaliomis egzistavimo sąlygomis tai vadinama bendra medžiagų apykaita.

Žmonių vidutinis bendras metabolizmas yra daug didesnis nei gyvūnų. 1 kg kūno svorio suaugęs žmogus per savo gyvenimą suvartoja iki 3 300 000 kJ, arklys - 685 000, šuo - 690 000, karvė - 592 000 kJ. Iš šio kJ kiekio žmogus kūno svoriui atstatyti sunaudoja apie 5%, arklys ir karvė - 33%, šuo - 35% (M. Rubneris). Vadinasi, žmogus per savo gyvenimą darbui ir šilumos gamybai išleidžia apie 2 900 000 kJ vienam masės kilogramui, o tai yra kelis kartus daugiau nei gyvūnų.

Metabolizmas griežtai apibrėžtomis sąlygomis, leidžiantis palyginti skirtingų gyvūnų metabolizmą, vadinamas baziniu.

Bazinė medžiagų apykaita – itin žemas lygis medžiagų apykaitą, žmogaus gyvybę užtikrinant raumenų ir psichikos poilsį, esant tuščiam skrandžiui, ryte, praėjus ne mažiau kaip 12-14 valandų po valgio, su normali temperatūra kūno ir aplinkos temperatūra apie 20-22 laipsnius.

Kiekvienam žmogui bazinis medžiagų apykaitos greitis yra santykinai pastovi reikšmė. Pagrindinė medžiagų apykaita priklauso nuo funkcinė būklė nervų sistema, amžius, lytis, ūgis ir kūno paviršius, fiziologinė būklė organizmas, metų laikas ir gyvūnai, taip pat priklausomai nuo rūšies ir veislės.

Gyvūnams bazinė medžiagų apykaita nustatoma tokiomis sąlygomis: 1) santykinai ramybės būsenoje, 2) esant tam tikrai gyvūnų rūšiai optimaliai temperatūrai, 3) kai virškinimo kanale nėra pakankamai maisto.

Norint palyginti skirtingų gyvūnų organizmų bazinį metabolizmą, atsižvelgiama į šilumos gamybą kilodžauliais per valandą 1 kg kūno svorio.

Bazinė medžiagų apykaita yra mažiausias energijos sąnaudų lygis, skirtas palaikyti pagrindinius gyvybės procesus ląstelėse, audiniuose ir organuose, sutraukti kvėpavimo raumenis, širdį ir liaukų veiklą. Nustatant bazinį metabolizmą reikia atsižvelgti į tai, kad didžioji dalis šiluminės energijos išsiskiria vykstant oksidaciniams procesams raumenyse.

Vidutinis bazinis metabolizmo greitis sveikas žmogus vidutinio amžiaus yra maždaug 4,2 kJ per 1 valandą 1 kg kūno svorio.

Liekni žmonės 1 kg kūno svorio gamina 50% daugiau šilumos nei stori žmonės. Tačiau šis skirtumas beveik išnyksta, jei skaičiuojama 1 m 2 kūno paviršiaus. Tai leido daryti prielaidą, kad pagrindinė medžiagų apykaita yra maždaug proporcinga kūno paviršiui ir nepriklauso nuo kūno dydžio (Rubnerio taisyklė). Šis modelis nebuvo patvirtintas. Paaiškėjo, kad medžiagų apykaita priklauso ne tik nuo paviršiaus, bet ir nuo gyvūno kūno dydžio, pavyzdžiui, arklio pagrindinis metabolizmas 1 m 2 yra beveik 2 kartus didesnis nei žiurkės.

Metabolizmo intensyvumą daugiausia lemia citoplazmos aktyvumas, ypač raumenų veikla, o ne išorinio paviršiaus dydis, pavyzdžiui, pirmaisiais gyvenimo metais vaiko svoris padidėja 3 kartus, o dydis. jos išorinio paviršiaus smarkiai sumažėja (V.N. Nikitinas, 1963).

Pagrindinis vaidmuo reguliuojant pagrindinio metabolizmo lygį pagal gyvenimo sąlygas priklauso nervų sistemai.

Su amžiumi susiję, kasdieniai, klimato ir kiti bazinio metabolizmo pokyčiai

Bazinis metabolizmas mažėja su amžiumi. Visų amžiaus grupių vyrų bazinė medžiagų apykaita yra didesnė nei moterų.

Miego metu bazinė medžiagų apykaita sumažėja iki 13% dėl visiško skeleto raumenų atsipalaidavimo. Kai organizmas pakyla 1°C, bazinė medžiagų apykaita padidėja vidutiniškai 10 proc. Karštame klimate bazinė medžiagų apykaita yra 10-20% mažesnė, o šalto klimato sąlygomis, atvirkščiai, daug didesnė. Bazinė medžiagų apykaita priklauso ir nuo endokrininių liaukų veiklos, pavyzdžiui, padidėjus skydliaukės funkcijai, ji gerokai padidėja, o sumažėjus hipofizės ir skydliaukės funkcijai – smarkiai sumažėja.

Specifinis dinaminis maisto poveikis yra tas, kad pavalgius suaktyvėja medžiagų apykaita. Todėl bazinė medžiagų apykaita nustatoma prieš valgant.

Ypatingai didelis dinaminis efektas. Kai baltymai patenka į organizmą, bazinė medžiagų apykaita padidėja vidutiniškai 30 proc., o vidutiniškai 4 proc. Specifinis dinaminis veiksmas maistinių medžiagų priklauso nuo oksidacinių procesų sustiprinimo tarpiniais medžiagų apykaitos produktais. Nereikšmingą vaidmenį atlieka virškinimo kanalo aktyvumo padidėjimas po to, kai maistas patenka į jį. Kadangi medžiagų apykaitą reguliuoja nervų sistema, specifinis dinaminis veiksmas priklauso nuo nervų sistemos funkcijų ir yra reguliuojamas besąlyginių refleksų.

Vaikams specifinis dinaminis maistinių medžiagų poveikis yra mažiau ryškus nei suaugusiesiems.

Valgymas padidina medžiagų apykaitą sąlyginio reflekso būdu.

Energijos suvartojimas eksploatacijos metu

Darbinis valiutos kursas per dieną yra daug didesnis nei bazinis valiutos kursas. Dauguma padidėjusios energijos sąnaudos yra raumenų darbo rezultatas, mažiau - .

Daugiau nei bazinė medžiagų apykaita išleidžiama raumenų darbui. Šios išlaidos tuo didesnės, kuo intensyvesnis fizinis darbas.

Žmogaus energijos suvartojimas per dieną, dirbant mažai fizinio darbo, yra 9211-11732 kJ. vidutinio sunkumo 11723-15073 kJ, su sunkiu fiziniu darbu 150773-18841-30146 kJ. Vidutinis kūno kultūros mokinių energijos suvartojimas yra 16 748 kJ.

Vidutinis energijos suvartojimas kJ 1 kg kūno svorio (įjungtas - 3,9, gulint nemiegant - 4,63, skaitymas garsiai - 6,3, spausdinimas - 8,4, namų darbai - 7,55-12,6, ramus bėgimas lygiu keliu - 25,2, greitas bėgimas 100 m - 189, slidinėjimas 12 km per valandą greičiu - 50,5, irklavimas - 10,5-25,2, dviratis - 14,7-37,8.

Žmonėms energijos sąnaudos dirbant protinį darbą yra 2-3% didesnės už bazinį medžiagų apykaitos greitį, o jei protinį darbą lydi raumenų veikla emocijų metu (lektorius, pranešėjas, menininkas ir kt.), tai energijos sąnaudos padidėja 10-20 % kelias dienas.

Bendroji energijos apykaita – tai bazinio metabolizmo, darbo prieaugio ir specifinio dinaminio maisto veikimo energijos suma. Darbo prieaugis – tai energijos sąnaudos fiziniam ir protiniam darbui. Pagal gamybinės veiklos pobūdį ir energijos suvartojimą išskiriamos šios gyventojų grupės:

1. Protinį darbą dirbantys asmenys (dėstytojai, studentai, gydytojai ir kt.). Jų energijos sąnaudos siekia 2200-3300 kcal/dieną.

2. Darbininkai, dirbantys mechanizuotą darbą (montuotojai ant konvejerio). 2350-3500 kcal per dieną.

3. Asmenys, dirbantys iš dalies mechanizuotą darbą (vairuotojai, tekintojai, mechanikai). 2500-3700 kcal per dieną.

4. Dirbantiems sunkų nemechanizuotą darbą (krautuvai). 2900-4200 kcal per dieną.

Specifinis dinaminis maisto poveikis yra energijos suvartojimas maistinėms medžiagoms pasisavinti. Jis ryškiausias baltymuose. Mažiau riebalų ir angliavandenių. Visų pirma, baltymai padidina energijos apykaitą 30%, o riebalai ir angliavandeniai - 15%.

Fiziologinis mitybos pagrindas. Maitinimo režimai

Priklausomai nuo amžiaus, lyties ir profesijos, baltymų, riebalų ir angliavandenių suvartojimas turėtų būti:

Praėjusiame amžiuje Rubneris suformulavo izodinamikos dėsnį, pagal kurį maistinės medžiagos gali būti keičiamos jų energine verte. Tačiau tai yra santykinai svarbi, nes plastinį vaidmenį atliekantys baltymai negali būti sintetinami iš kitų medžiagų. Tas pats pasakytina ir apie nepakeičiamas riebalų rūgštis. Todėl būtina subalansuota visų medžiagų mityba. Be to, būtina atsižvelgti į maisto virškinamumą. Tai su išmatomis pasisavintų ir išskiriamų maistinių medžiagų santykis. Lengviausiai virškinami gyvūniniai produktai. Todėl gyvuliniai baltymai turėtų sudaryti ne mažiau kaip 50% dienos baltymų dietos, tačiau riebalai neturėtų viršyti 70% riebalų.

Dieta reiškia valgymo dažnumą ir kalorijų kiekio paskirstymą kiekvienam valgymui. Valgant tris kartus per dieną, pusryčiai turėtų sudaryti 30% dienos kalorijų normos, pietūs - 50%, vakarienė - 20%. Tarpas tarp pusryčių ir pietų neturi viršyti 5 valandų. Vakarienė turėtų būti bent 3 valandos prieš miegą. Valgymo laikas turi būti pastovus.

Vandens ir mineralų mainai

Vandens kiekis organizme yra vidutiniškai 73%. Vandens balansas Organizmas palaikomas suvienodinant suvartojamo ir išskiriamo vandens kiekį. Paros poreikis yra 20-40 ml/kg svorio. Apie 1200 ml vandens patenka su skysčiais, 900 ml su maistu ir 300 ml susidaro maistinių medžiagų oksidacijos metu. Minimalus vandens poreikis 1700 ml. Trūkstant vandens, atsiranda dehidratacija, o jei jo kiekis organizme sumažėja 20%, įvyksta mirtis. Vandens perteklių lydi intoksikacija vandeniu su centrinės nervų sistemos stimuliacija ir traukuliais.

Natris, kalis, kalcis, magnis, chloras yra būtini normaliam visų ląstelių funkcionavimui. Visų pirma, jie suteikia membranos potencialo atsiradimo, veikimo potencialo atsiradimo mechanizmus, transmembraninio metabolizmo reguliavimą ir kt.. Natrio ir kalio dienos poreikis yra 2-3 g, kalcio 0,8 g, chloro 3-5 g. Kalcis būtinas kaulų skeleto susidarymas. Be to, jis reikalingas kraujo krešėjimui, ląstelių metabolizmo reguliavimui, veikimo potencialų generavimui ir raumenų susitraukimui ir kt. Didžioji fosforo dalis taip pat koncentruojasi kauluose. Tuo pačiu metu jis yra membranų fosfolipidų dalis ir dalyvauja medžiagų apykaitos procesuose. Jo paros poreikis – 0,8 g.Daugiausia geležies yra hemoglobine ir mioglobine. Geležis užtikrina deguonies surišimą. Fluoras yra danties emalio dalis. Sieros baltymuose ir vitaminuose. Cinkas yra daugelio fermentų ir insulino komponentas. Kobaltas ir varis yra būtini eritropoezei. Visų šių mikroelementų poreikis svyruoja nuo dešimčių iki šimtų mg per parą.

teksto_laukai

teksto_laukai

rodyklė_aukštyn

Pagal bazinis metabolizmas(OO) suprasti minimalų lygį energijos suvartojimas, būtinos gyvybinėms organizmo funkcijoms palaikyti sąlyginai visiško fizinio ir emocinio poilsio sąlygomis.

Santykinio poilsio būsenoje energija eikvojama nervų sistemos funkcijoms, nuolat vykstančiai medžiagų sintezei, jonų siurblių veikimui, kūno temperatūros palaikymui, lygiųjų raumenų kvėpavimo raumenų darbui, širdis ir inkstai.

Organizmo energijos suvartojimas didėja dirbant fizinį ir protinį darbą, patiriant psichoemocinę įtampą, pavalgius, nukritus temperatūrai.

Bazinio metabolizmo nustatymas

teksto_laukai

teksto_laukai

rodyklė_aukštyn

Siekiant pašalinti išvardintų veiksnių įtaką energijos suvartojimo kiekiui, OO nustatymas atliekamas standartinėmis, griežtai kontroliuojamomis sąlygomis:

1. Ryte, gulimoje padėtyje, maksimaliai atpalaiduojant raumenis,

2. Būdamas budrus, esant komforto temperatūrai (apie 22°C),

3. Nevalgius (12-14 valandų po valgio).

Tokiomis sąlygomis gautos OO reikšmės apibūdina pradinę vertę "bazinis" organizmo energijos sąnaudų lygis.

Suaugusiam žmogui vidutinė OO reikšmė yra 1 kcal/kg/val. Iš čia

70 kg sveriančiam vyrui energijos suvartojimas OO yra apie 1700 kcal per dieną,
moterims – apie 1500 kcal/dieną.

Kūno paviršiaus dėsnis

teksto_laukai

teksto_laukai

rodyklė_aukštyn

Energijos sąnaudos 1 kg kūno svorio gali labai skirtis. Bazinės medžiagų apykaitos greičio intensyvumas yra labiau susijęs su kūno paviršiaus dydžiu, o tai yra dėl tiesioginės šilumos perdavimo kiekio priklausomybės nuo kūno paviršiaus ploto. Dar praėjusiame amžiuje vokiečių fiziologas M. Rubneris įrodė, kad įvairaus kūno dydžio šiltakraujų organizmuose nuo 1 m 2 kūno paviršiaus iki aplinką išsklaido tiek pat šilumos.

Tuo remdamasis Rubneris suformulavo Kūno paviršiaus dėsnis , Kuriuo Šiltakraujo organizmo energijos sąnaudos yra proporcingos kūno paviršiaus dydžiui.

Bazinio metabolizmo greičio apskaičiavimas

teksto_laukai

teksto_laukai

rodyklė_aukštyn

Pagrindinio metabolizmo reikšmės nustatomos ir taip pat apskaičiuojamos naudojant lygtis, atsižvelgiant į lytį, amžių, ūgį ir kūno svorį (10.4 lentelė).

Grindys	Amžius (metai)	OO (kcal per dieną) skaičiavimo lygtys
M	10 — 18	16,6 mt + 119Р + 572
IR		7,4 MT + 482R + 217
M	18 — 30	15,4 mt - 27Р + 717
IR		13,3 MT + 334R + 35
M	30 — 60	11,3 mt + 16Р + 901
IR		8,7 mt - 25Р + 865
M	> 60	8,8 MT + 1128Р — 1071
IR		9,2 MT + 637R – 302
mt – kūno svoris (kg), P – ūgis (m)

OO reikšmė priklauso nuo anabolizmo ir katabolizmo procesų santykio organizme.

Persvara in vaikystė anaboliniai procesai metabolizme, o ne kataboliniai procesai lemia daugiau didelės vertės OO reikšmės vaikams (1,8 kcal/kg/h ir 1,3 kcal/kg/h atitinkamai 7 ir 12 metų vaikams), palyginti su suaugusiaisiais (1 kcal/kg/h), kurių sveikatos būklės anabolizmo procesai subalansuoti. ir katabolizmas.

Kiekvienam Amžiaus grupėžmonės yra nustatyti ir priimti kaip bazinio metabolizmo vertės standartai. Tai leidžia prireikus išmatuoti asmens OO vertę ir palyginti iš jo gautus rodiklius su normatyviniais. RO vertės nuokrypis nuo standartinės vertės ne daugiau kaip ±10 % laikomas normaliu diapazonu. Sunkesni OO nukrypimai gali būti diagnostiniai tokių organizmo būklių, kaip skydliaukės disfunkcija, požymiai; atsigavimas po sunkių ir ilgalaikių ligų, kurias lydi medžiagų apykaitos procesų suaktyvėjimas: intoksikacija ir šokas, lydimas medžiagų apykaitos slopinimo.

teksto_laukai

teksto_laukai

rodyklė_aukštyn

Kūno energijos sąnaudos fizinio aktyvumo sąlygomis. Esant sąlygoms, medžiagų apykaitos procesų intensyvumas organizme žymiai padidėja fizinė veikla. Tiesioginė energijos suvartojimo kiekio priklausomybė nuo apkrovos sunkumo leidžia naudoti energijos suvartojimo lygį kaip vieną iš atliekamo darbo intensyvumo rodiklių (10.5 lentelė).

Kaip dar vieną kriterijų, nustatant kūno atliekamo fizinio darbo intensyvumą, galima paimti deguonies suvartojimo greitį.. Tačiau šis rodiklis yra sunkus fizinė veikla neatspindi tikslaus energijos suvartojimo, nes organizmas dalį energijos gauna per anaerobinius glikolizės procesus, kurie vyksta nenaudojant deguonies.

Darbo padidėjimas

teksto_laukai

teksto_laukai

rodyklė_aukštyn

Skirtumas tarp energijos kiekių, reikalingų organizmui atlikti įvairių tipų darbo ir energijos suvartojimas bazinei medžiagų apykaitai yra vadinamasisdarbo padidėjimas .

Didžiausias leistinas darbų, atliekamų per kelerius metus, sunkumas neturi viršyti tam tikro asmens bazinės medžiagų apykaitos greičio energijos suvartojimo daugiau nei tris kartus.

Protinis darbas nereikalauja tiek energijos, kiek fizinis darbas. Organizmo energijos sąnaudos dirbant protinį darbą padidėja vidutiniškai tik 2-3 proc. Protinis darbas, lydimas lengvos raumenų veiklos ir psichoemocinės įtampos, lemia energijos sąnaudų padidėjimą 11-19% ar daugiau.

Specifinis dinaminis maisto poveikis

teksto_laukai

teksto_laukai

rodyklė_aukštyn

Specifinis dinaminis maisto poveikis- padidėjęs medžiagų apykaitos greitis vartojant maistą ir padidėjęs organizmo energijos suvartojimas, palyginti su medžiagų apykaitos ir energijos sąnaudų lygiu, kuris įvyko prieš valgį.

Specifinį dinaminį maisto poveikį lemia energijos sąnaudos:

1. Maisto virškinimas,

2. Maistinių medžiagų įsisavinimas iš virškinamojo trakto į kraują ir limfą,

3. Baltymų, kompleksinių lipidų ir kitų molekulių resintezė;

4. Įtaka biologiškai aktyvių medžiagų, patenkančių į organizmą kaip maisto dalis (ypač baltymų) ir jame susidarančių virškinimo metu, apykaitai (taip pat žr. 9 skyrių).

Organizmo energijos suvartojimo padidėjimas, viršijantis tą lygį, kuris buvo prieš valgį, atsiranda praėjus maždaug valandai po valgio, o maksimalus pasiekia po trijų valandų, o tai yra dėl to, kad šiuo metu vyksta intensyvūs virškinimo, absorbcijos procesai. ir į organizmą patenkančių medžiagų resintezė. Specifinis dinaminis maisto poveikis gali trukti 12-18 valandų. Labiausiai jis pasireiškia vartojant baltyminį maistą, dėl kurio medžiagų apykaita pagreitėja iki 30 proc., o mažiau – vartojant mišrų maistą, todėl medžiagų apykaita padidėja 6-15 proc.

Bendrų energijos sąnaudų lygis, taip pat pagrindinis metabolizmas, priklauso nuo amžiaus:

Kasdieninės energijos sąnaudos vaikams padidėja nuo 800 kcal (6 mėn.-1 metai) iki 2850 kcal (11-14 metų).

Staigus energijos suvartojimo padidėjimas pastebimas 14-17 metų paaugliams (3150 kcal).

Po 40 metų energijos suvartojimas mažėja, o 80 metų – apie 2000-2200 kcal/d.

IN Kasdienybė suaugusio žmogaus energijos sąnaudų lygis priklauso ne tik nuo atliekamo darbo ypatybių, bet ir nuo bendro lygio motorinė veikla, poilsio pobūdis ir socialinės gyvenimo sąlygos.