Metabolisms un enerģija ir fizikālo, ķīmisko un fizioloģiskie procesi asimilācija barības vielas organismā ar enerģijas izdalīšanos. Vielmaiņā (vielmaiņā) ir divi savstarpēji saistīti, bet daudzvirzienu procesi – anabolisms un katabolisms. Anabolisms- ir biosintētisko procesu kopums organiskie savienojumi, šūnu, orgānu un audu sastāvdaļas no absorbētām barības vielām. Katabolisms- tie ir sarežģītu komponentu sadalīšanas procesi vienkāršas vielas, nodrošinot ķermeņa enerģijas un plastmasas vajadzības. Ķermeņa dzīvībai svarīgo darbību nodrošina enerģija, pateicoties anaerobs Un aerobikas ar pārtiku piegādāto olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu katabolisms.

Pamata apmaiņa ir enerģijas daudzums, ko organisms pavada pilnīgā muskuļu mierā, 12-14 stundas pēc ēšanas un apkārtējās vides temperatūrā 20-22 °C. Pamata vielmaiņas ātrums uztur ķermeni dzīvu zemākajā aktivitātes līmenī. nervu sistēma, sirdis, elpošanas aparāts, gremošana, endokrīnie dziedzeri, izvadīšanas procesi, atpūta skeleta muskuļi. Pat pilnīgas atpūtas apstākļos neapstājas vielmaiņa šūnās un audos - ķermeņa dzīvības pamats. Pamata metabolisma rādītājs ir siltuma ražošana kcal uz 1 stundu uz 1 kg ķermeņa svara un ir vienāda ar 1 kcal.

Vadošā loma vielmaiņā ir nervu sistēmas funkcionālajam stāvoklim, tā regulēšanai orgānu un audu metabolisma līmenī, saglabājot proteīnu sastāva relatīvo noturību, ķīmiskais sastāvs asinis, temperatūra utt. relatīvi neatkarīgi no izmaiņām ārējā vide, plkst dažādi apstākļi dzīvi. Endokrīno dziedzeru darbība būtiski ietekmē arī bazālo vielmaiņu. Piemēram, bazālais metabolisms palielinās, palielinoties funkcijai vairogdziedzeris un, gluži pretēji, samazinās, samazinoties tā funkcijām un hipofīzei. Paaugstinoties ķermeņa temperatūrai par 1 °C, bazālais metabolisms palielinās vidēji par 10%. Aukstā klimatā bazālā vielmaiņa palielinās, bet karstā klimatā tas samazinās par 10-20%. Miega laikā skeleta muskuļu relaksācijas rezultātā tas samazinās līdz 13%. Badošanās laikā bazālā vielmaiņa samazinās. No 20 līdz 40 gadiem bazālais metabolisms tiek uzturēts aptuveni tādā pašā līmenī un pēc tam pakāpeniski samazinās: vīriešiem līdz 7% un sievietēm līdz 17%.

Vispārējā vielmaiņa- notiek normālos dzīves apstākļos. Tas ir ievērojami augstāks par bazālo vielmaiņas ātrumu un galvenokārt ir atkarīgs no skeleta muskuļu aktivitātes, kā arī palielinātas aktivitātes iekšējie orgāni. Kilokalorijas, kas tiek iztērētas, pārsniedzot bazālo metabolismu, sauc par motora kalorijām. Jo intensīvāka ir muskuļu darbība, jo vairāk motoru kaloriju un augstāka kopējā vielmaiņa. Garīgā darba laikā kopējā vielmaiņa palielinās nedaudz - par 2-3%, un, ja garīgo darbu pavada muskuļu aktivitāte - par 10-20%.

Ievērojams metabolisma pieaugums notiek arī pārtikas sagremošanas laikā, ko sauc par tā specifisko dinamisko darbību. Tā kā olbaltumvielu sagremošanai nepieciešams īpaši liels enerģijas patēriņš, īpaši liela ir proteīnu specifiskā dinamiskā iedarbība. Vidēji pēc olbaltumvielu pārtikas ēšanas bazālā vielmaiņa palielinās par 30-37%, bet pēc tauku un ogļhidrātu ēšanas par 4-6%.

Olbaltumvielu metabolisms

Olbaltumvielas ir galvenais plastmasas materiāls, no kura tiek veidotas ķermeņa šūnas un audi. Viņi ir neatņemama sastāvdaļa muskuļi, fermenti, hormoni, hemoglobīns, antivielas un citi dzīvībai svarīgi veidojumi. Olbaltumvielas satur dažādas aminoskābes, kuras iedala nomaināmās un neaizvietojamās. Nomaināms aminoskābes var sintezēt organismā, un neaizstājams(valīns, leicīns, izoleicīns, lizīns, metionīns, triptofāns, fenilalanīns, arginīns un histidīns) nāk tikai no pārtikas.

Olbaltumvielas, kas nonāk organismā, zarnās tiek sadalītas aminoskābēs un tādā veidā uzsūcas asinīs un tiek transportētas uz aknām.Ja no pārtikas tiek uzņemtas liekās olbaltumvielas, pēc aminogrupu atdalīšanas no tām. , tie organismā pārvēršas ogļhidrātos un taukos.Cilvēka organismā nav olbaltumvielu depo.

Līdztekus galvenajai plastmasas funkcijai olbaltumvielas var pildīt enerģijas avotu lomu. Organismā oksidējoties 1 g proteīna, atbrīvojas 4,1 kcal enerģijas. Gala produkti olbaltumvielu sadalīšanās audos ir urīnviela, urīnskābe, amonjaks, kreatīns, kreatinīns un dažas citas vielas. Tie izdalās no organisma caur nierēm un daļēji ar sviedru dziedzeriem.

Olbaltumvielu vielmaiņas stāvokli organismā vērtē pēc slāpekļa līdzsvara, t.i., pēc organismā ienākošā un no organisma izvadītā slāpekļa daudzuma attiecības. Ja šis daudzums ir vienāds, tad sauc stāvokli slāpekļa līdzsvars. Stāvokli, kurā slāpekļa absorbcija pārsniedz tā izdalīšanos, sauc pozitīvs slāpekļa līdzsvars. Tas ir raksturīgs augošam organismam, sportistiem treniņu laikā un cilvēkiem, kas cietuši no slimībām. Pilnīga vai daļēja olbaltumvielu badošanās laikā, kā arī noteiktu slimību laikā slāpekļa tiek absorbēts mazāk, nekā tiek izvadīts. Šo nosacījumu sauc negatīvs slāpekļa bilance. Badošanās laikā dažu orgānu olbaltumvielas var izmantot citu, svarīgāku, dzīvībai svarīgo funkciju nodrošināšanai. Šajā gadījumā galvenokārt tiek patērētas aknu un skeleta muskuļu olbaltumvielas; olbaltumvielu saturs miokardā un smadzeņu audos paliek gandrīz nemainīgs.

Normāla organisma darbība ir iespējama tikai ar slāpekļa bilanci jeb pozitīvu slāpekļa bilanci. Šādi stāvokļi tiek sasniegti, ja organisms saņem aptuveni 100 g olbaltumvielu dienā; ar lielu fizisko slodzi nepieciešamība pēc olbaltumvielām palielinās līdz 120-150 g.Pasaules Veselības organizācija iesaka dienā uzņemt vismaz 0,75 g proteīna uz 1 kg ķermeņa svara. Ar olbaltumvielām bagāta ir gaļa, zivis, aknas, sēnes, pākšaugi, soja u.c.

Tauku vielmaiņa

Lipīdu fizioloģiskā loma, kas ietver neitrālie tauki, fosfatīdi un sterīni, organismā ir, ka tie ir daļa no šūnu struktūras, kas pilda plastisko funkciju un ir enerģijas avoti.

Kopā tauku daudzums cilvēka organismā ir ļoti atšķirīgs un veido 10-20% no ķermeņa svara, ar aptaukošanos tas var sasniegt 40-50%. Tauku noliktavas organismā tiek nepārtraukti atjaunotas. Ar bagātīgu ogļhidrātu diētu un tauku trūkumu pārtikā tauku sintēze organismā var notikt no ogļhidrātiem.

Neitrālie tauki, kas iekļūst audos no zarnām un tauku noliktavas, tiek oksidēti un izmantoti kā enerģijas avots. Kad tiek oksidēts 1 g tauku, atbrīvojas 9,3 kcal enerģijas. Sakarā ar to, ka tauku molekulā ir salīdzinoši maz skābekļa, tauku oksidēšanai nepieciešams vairāk skābekļa nekā ogļhidrātu oksidēšanai. Kā enerģijas avots tauki tiek izmantoti galvenokārt miera stāvoklī un ilgstošas ​​zemas intensitātes slodzes laikā. fiziskais darbs. Intensīvākas muskuļu aktivitātes sākumā pārsvarā tiek izmantoti ogļhidrāti, kas pēc tam tiek aizstāti ar taukiem, jo ​​samazinās to rezerves. Ilgstoši strādājot, tauku oksidēšanās rezultātā tiek patērēts līdz 80% no visas enerģijas.

Taukaudi, aptverot dažādus orgānus, pasargā tos no mehāniskās slodzes. Tauku uzkrāšanās vēdera dobums nodrošina iekšējo orgānu fiksāciju un zemādas taukaudi aizsargā ķermeni no pārmērīga siltuma zuduma. Noslēpums tauku dziedzeri aizsargā ādu no izžūšanas un pārmērīgas mitrināšanas ar ūdeni.

Svarīgs fizioloģiskā loma jo īpaši pieder pie sterīniem holesterīns.Šīs vielas ir žultsskābju veidošanās avots organismā, kā arī virsnieru garozas un dzimumdziedzeru hormoni. Ja organismā ir lieks holesterīns, tas attīstās patoloģisks process- ateroskleroze. Daži pārtikas sterīni, piem. D vitamīns, ir arī liela fizioloģiska aktivitāte.

Lipīdu metabolisms ir cieši saistīts ar olbaltumvielu un ogļhidrātu metabolismu. Olbaltumvielu un ogļhidrātu pārpalikums, kas nonāk organismā, tiek pārvērsts taukos. Gluži pretēji, badošanās laikā tauki, sadaloties, kalpo kā ogļhidrātu avots. Lipīdu metabolisma galaprodukti ir ūdens un oglekļa dioksīds. Tauku ikdienas nepieciešamība ir 70-100 g.

Ogļhidrātu metabolisms

Liels daudzums ogļhidrātu ir atrodams augu pārtikā: rudzu maize 45%, kviešos - 50%, griķos - 64%, rīsos - 72%, kartupeļos - 20%. Cukurs ir tīrs ogļhidrāts. Ogļhidrāti cilvēka organismā nonāk galvenokārt cietes un glikogēna veidā. Gremošanas procesā tie ražo glikozi, fruktozi, laktozi un galaktozi. Glikoze uzsūcas asinīs un caur portāla vēna iekļūst aknās. Fruktoze un galaktoze aknu šūnās tiek pārveidota par glikozi. Glikozes pārpalikums aknās tiek fosforilēts un pārveidots par glikogēnu. Tā rezerves pieauguša cilvēka aknās un muskuļos ir 300-400 g.Ogļhidrātu badā glikogēns sadalās un glikoze nonāk asinīs.

Ogļhidrāti kalpo kā galvenais ķermeņa enerģijas avots. 1 g ogļhidrātu oksidēšanās atbrīvo 4,1 kcal enerģijas. Ogļhidrātu oksidēšanai nepieciešams ievērojami mazāk skābekļa nekā tauku oksidēšanai. Kad glikozes koncentrācija asinīs samazinās, fiziskā veiktspēja strauji samazinās. Liela nozīme ogļhidrāti ir nepieciešami normālai nervu sistēmas darbībai. Badošanās laikā samazinās glikogēna krājumi aknās un glikozes koncentrācija asinīs. Tas pats notiek ar ilgstošu un intensīvu fizisko darbu bez papildu uzņemšana ogļhidrāti. Glikozes līmeņa pazemināšanās asinīs līdz 0,06-0,07% (normālā koncentrācija 0,08-0,12%) izraisa attīstību hipoglikēmija, kas izpaužas muskuļu vājums, ķermeņa temperatūras pazemināšanās un pēc tam - krampji un samaņas zudums. Hiperglikēmijas gadījumā (cukurs asinīs sasniedz 0,15% vai vairāk) glikozes pārpalikums tiek ātri izvadīts caur nierēm. Šis stāvoklis var rasties emocionāla uztraukuma laikā, pēc viegli sagremojamiem ogļhidrātiem bagātas maltītes, kā arī aizkuņģa dziedzera slimību gadījumā. Kad glikogēna rezerves ir izsmeltas, pastiprinās enzīmu sintēze, kas nodrošina glikoneoģenēzes reakciju, t.i., glikozes sintēzi no laktāta vai aminoskābēm.

Ogļhidrātu metabolisma galaprodukti ir ūdens, oglekļa dioksīds un ATP. Ikdienas ogļhidrātu nepieciešamība ir aptuveni 450 g.

Vielmaiņas līmeni cilvēka dabiskajā dzīvē sauc vispārējā apmaiņa. Veicot fizisku un garīgu darbu, mainās poza, emocijas, kā arī pēc ēdiena uzņemšanas vielmaiņas procesi kļūst intensīvāki. Šajā procesā visvairāk iesaistītie muskuļi saraujas. Turklāt skeleta muskuļu stāvoklis galvenokārt ietekmē vielmaiņas intensitāti dažos citos fizioloģiskos apstākļos. Tādējādi, pat risinot matemātisku uzdevumu, palielinās skeleta muskuļu tonizējošais sasprindzinājums. Tajā pašā laikā pašās centrālās nervu sistēmas šūnās mainās vielmaiņas procesu aktivitāte, taču ne tiktāl, lai būtiski ietekmētu visa organisma enerģijas patēriņa līmeni. Tajā pašā laikā, ja garīgo darbu pavada emocionāls stress, apmaiņa tiek aktivizēta lielākā mērā. Tas ir saistīts ar vairāku hormonu veidošanās palielināšanos, kas uzlabo vielmaiņas procesus.

Pārtikas specifiskā dinamiskā darbība

Metabolisma palielināšanās tiek novērota diezgan ilgu laiku (līdz 10-12 stundām) pēc ēšanas. Šajā gadījumā enerģija tiek tērēta ne tikai faktiskajam gremošanas, sekrēcijas, kustīguma, absorbcijas procesam). Izrādās t.s īpaši dinamiska pārtikas darbība. Tas galvenokārt ir saistīts ar vielmaiņas procesu aktivizēšanu ar gremošanas produktiem. Šis efekts ir vislielākais, ja tiek piegādāts proteīns. Jau pēc 1 stundas un nākamo 3-12 stundu laikā (ilgums atkarīgs no patērētās pārtikas daudzuma) enerģijas ražošanas procesu aktivitāte palielinās līdz 30% no bazālā metabolisma līmeņa. Ar ogļhidrātu un tauku uzņemšanu šis pieaugums ir ne vairāk kā 15%.

Temperatūras ietekme

Vielmaiņas procesu intensitāte palielinās arī tad, kad apkārtējās vides temperatūra novirzās no ērtā līmeņa. Vislielākās vielmaiņas ātruma izmaiņas notiek, pazeminoties temperatūrai, jo, lai uzturētu nemainīgu ķermeņa temperatūru, cita veida enerģija tiek pārvērsta siltumā.

Enerģijas apmaiņa plkst darba aktivitāte

Vislielākais enerģijas patēriņa pieaugums ir saistīts ar īslaicīgiem skeleta muskuļiem. Tāpēc normālos eksistences apstākļos vielmaiņas procesu līmenis galvenokārt ir atkarīgs no fiziskā aktivitāte persona. Pieaugušo iedzīvotāju skaits Pamatojoties uz vispārējā vielmaiņas līmeni, tos var iedalīt piecās grupās. Klasifikācija balstās uz fiziskā darba intensitāti, nervu spriedzi, kas rodas darba procesu laikā, individuālajām operācijām un vairākām citām pazīmēm. Ieviešot un izplatoties jauniem ar tehnoloģisko progresu saistītiem darba darbības veidiem un formām, ir jāpārskata, jāprecizē un jāpapildina darbaspēka intensitātes grupas. Ir noteiktas piecas strādnieku grupas:

1-a - pārsvarā garīgi dzēšams;

2-a - viegla fiziska darbaspēks;

3. - mērens fiziskais darbs;

4-a - smags fiziskais darbs;

5-a - īpaši smags fizisks darbs.

Nepieciešamība pēc enerģijas palielinās cilvēkiem, kuru darbu raksturo ne tikai fizisks, bet arī neiropsihisks stress. Turklāt iekšā mūsdienu apstākļos tā nozīme visos darba procesos arvien pieaug.

Sievietēm, izmantojot zemāku vielmaiņas procesu intensitāti, mazāk muskuļu masa enerģijas vajadzības ir par aptuveni 15% zemākas nekā vīriešiem.

Nosakot pieaugušo darbspējīgo iedzīvotāju enerģijas vajadzības, tiek uzskatīts par lietderīgu visus aprēķinus veikt trīs vecuma kategorijās: 18-29, 30-39, 40-59 gadi. Tas bija balstīts uz dažiem vecuma īpašības vielmaiņa. Tādējādi 18-29 gadu vecumā augšanas procesi un fiziskā attīstība. No 40 gadu vecuma un īpaši pēc 50 gadiem katabolisms sāk dominēt pār anabolismu.

Izstrādājot kritērijus enerģijas prasībām iedzīvotājiem vecumā no 18 līdz 60 gadiem, nosacīti tika noteikts ideālais ķermeņa svars: vīriešiem tas ir 70 kg, sievietēm - 60 kg. Enerģijas vajadzības var aprēķināt uz 1 kg vidējā ideālā ķermeņa svara. Enerģijas nepieciešamība uz 1 kg ideālā svara vīriešiem un sievietēm ir gandrīz vienāda un ir: 1. darba intensitātes grupai - 167,4 kJ (40 kcal), 2. - 179,9 kJ (43 kcal), 3 1. - 192,5 kJ (46 kcal), 4. - 221,7 kJ (53 kcal), 5. - 255,2 kJ (61 kcal).

Enerģijas metabolisma regulēšana

Organismam pastāvīgi jāsaskaņo visa organisma vielmaiņas vajadzības ar tā atsevišķo orgānu un šūnu vajadzībām. Tas tiek panākts, sadalot starp tām absorbētās barības vielas, kā arī pārdalot vielas no paša organisma depo vai biosintēzes procesos radušajām vielām.

Atsevišķu šūnu un orgānu gabalu līmenī ir iespējams identificēt vietējo mehānismu klātbūtni enerģijas veidošanās procesa regulēšanai. Tādējādi, veicot muskuļu darbu, muskuļu kontrakcijas sākums izraisa izmantotā ATP resintēzes procesus (skat. 1. sadaļu - "Skeleta muskuļi").

Enerģijas ražošanas procesu regulēšanu organismā kopumā veic veģetatīvās nervu un endokrīnās sistēmas ar pēdējo pārsvaru. Galvenie regulatori - vairogdziedzera hormoni - tiroksīns un G3, kā arī A virsnieru dziedzeri, stimulējot šos procesus. Turklāt šo hormonu ietekmē notiek arī metabolītu pārdale, kas tiek izmantota enerģijas veidošanai. Tātad fiziskās aktivitātes laikā glikoze un taukskābes nonāk asinīs no aknām un tauku noliktavām, kuras tiek izmantotas muskuļos.

Regulēšanā īpaša loma ir hipotalāmam, caur kuru tiek realizēti neirorefleksi (autonomie nervi) un endokrīnie mehānismi. Ar to palīdzību tiek nodrošināta augstāko centrālās nervu sistēmas daļu līdzdalība vielmaiņas procesu regulēšanā. Jūs pat varat noteikt nosacītu refleksu enerģijas ražošanas līmeņa paaugstināšanos. Tādējādi sportistam pirms starta, strādniekam pirms dzemdību procesa veikšanas tiek aktivizēta apmaiņa. Hipnotisks ierosinājums veikt smagu muskuļu darbu var izraisīt vielmaiņas procesu līmeņa paaugstināšanos.

Hipotalāma, hipofīzes, aizkuņģa dziedzera un citu hormoni endokrīnie dziedzeri ietekmē gan ķermeņa augšanu, vairošanos, attīstību, gan anabolisma un katabolisma procesu attiecību. Organismā šo procesu darbība ir dinamiska līdzsvara stāvoklī, bet noteiktos brīžos īsta dzīve visticamāk, ka kāds no tiem gūs virsroku. (Šie procesi sīkāk apskatīti bioķīmijas kursā.)

Pētījuma metodes

Ķermeņa enerģijas bilances novērtēšanas metodes balstās uz diviem galvenajiem principiem: tiešo izdalītā siltuma daudzuma mērīšanu (tiešā kalorimetrija), un netiešo mērījumu - absorbētā skābekļa daudzuma noteikšanu un oglekļa dioksīds tiek atbrīvots (netiešā kalorimetrija).

Visbiežāk izmanto Netiešās kalorimetrijas metodes.Šajā gadījumā vispirms tiek noteikts absorbētā skābekļa un atbrīvotā oglekļa dioksīda daudzums. Zinot to apjomus, ir iespējams noteikt elpošanas koeficientu (RC): izdalītā CO2 attiecību pret absorbēto 02:

Pamatojoties uz līdzstrāvas vērtību, var netieši novērtēt (ir atbilstošas ​​tabulas) produkta oksidāciju, jo atkarībā no tā izdalās dažādi siltuma daudzumi. Tādējādi glikozes oksidēšanās laikā izdalās 4 kcal1g siltuma, tauki -9,0 kcal1g, olbaltumvielas -4,0 kcal1g (šīs vērtības raksturo atbilstošo uzturvielu enerģētisko vērtību). Līdzstrāvas atkarību no produkta oksidēšanās nosaka tas, ka glikozes oksidēšanas laikā katras CO2 molekulas izveidošanai tiek izmantots vienāds 02 molekulu skaits (DC = 1,0). Sakarā ar to, ka struktūrā taukskābes Uz vienu CO2 atomu ir mazāk 02 atomu nekā ogļhidrātos; to oksidēšanās laikā līdzstrāva ir 0,7. Lietojot olbaltumvielu pārtiku, DC ir 0,8.

Tomēr, izmantojot netiešās kalorimetrijas metodi, jāņem vērā, ka reālos cilvēka dzīves apstākļos jauktās sastāvdaļas parasti tiek oksidētas. Priekš praktisks pielietojums Ir izstrādātas speciālas tabulas, ar kuru palīdzību, pamatojoties uz uzņemtā skābekļa daudzumu laika vienībā un līdzstrāvas vērtību, var noteikt izdalītās enerģijas daudzumu, tas ir, vielmaiņas procesu intensitāti.

Vecuma un dzimuma īpašības enerģijas metabolisms

Ontoģenētiskās attīstības periodā vielmaiņas procesos notiek būtiskas izmaiņas. Līdz pubertātes beigām (15. tabula) dominē anaboliskie procesi.

15. tabula. Ar vecumu saistītas izmaiņas vispārējā un bazālajā metabolismā

Vecums	Ģenerālis maiņa, kcal1dobu	BX
		kcal1dobu	kcal1m 1dobu	kcal1kg1dobu
1 diena
1 mēnesis
1 gads
3 gadi
5 gadi
10 gadi
14 gadi
Pieaugušie

Jo, lai nodrošinātu vecuma attīstība ir iztērēts liels skaits enerģētiski strauji palielinās bazālā metabolisma līmenis gan masas vienības, gan ķermeņa virsmas izteiksmē. Visaugstākie rādītāji ir pirmajos dzīves gados, kad bazālā vielmaiņa ir palielināta 2-2,5 reizes, salīdzinot ar pieaugušajiem. Novecojot, dominē kataboliskie procesi, ko pavada pakāpeniska bazālā metabolisma samazināšanās. Turklāt visos vecuma periodos bazālais vielmaiņas ātrums sievietēm ir zemāks nekā vīriešiem. Piemēram, vīriešiem vecumā no 40 gadiem tā vidējā vērtība ir 36,3 kcal1m21 gads, vīriešiem vecumā no 70 - 33 kcal1m21 gads; sievietēm tas ir attiecīgi 34,9 un 31,7 kcal1m21 gadā.

Cilvēkiem un dzīvniekiem normālos eksistences apstākļos to sauc par vispārējo metabolismu.

Vidējais kopējais metabolisms cilvēkiem ir daudz augstāks nekā dzīvniekiem. Uz 1 kg ķermeņa svara pieaugušais dzīves laikā patērē līdz 3 300 000 kJ, zirgs - 685 000, suns - 690 000, govs - 592 000 kJ. No šī kJ daudzuma cilvēks ķermeņa masas atjaunošanai izmanto ap 5%, zirgs un govs - 33%, suns - 35% (M. Rubners). Līdz ar to cilvēks savas dzīves laikā darbam un siltuma ražošanai tērē aptuveni 2 900 000 kJ uz kg masas, kas ir vairākas reizes vairāk nekā dzīvniekiem.

Vielmaiņu stingri noteiktos apstākļos, kas ļauj salīdzināt vielmaiņu dažādos dzīvniekos, sauc par pamata.

Bāzes vielmaiņa - ārkārtīgi zems līmenis vielmaiņu, cilvēka dzīvības nodrošināšana ar muskuļu un garīgu atpūtu, tukšā dūšā, no rīta, vismaz 12-14 stundas pēc ēšanas, ar normāla temperatūraķermeņa un apkārtējās vides temperatūra aptuveni 20-22 grādi.

Katrai personai pamata vielmaiņas ātrums ir relatīvi nemainīgs lielums. Pamata vielmaiņa ir atkarīga no funkcionālais stāvoklis nervu sistēma, vecums, dzimums, augums un ķermeņa virsma, fizioloģiskais stāvoklis organismu, gada laiku un dzīvniekiem arī atkarībā no sugas un šķirnes.

Dzīvniekiem bazālo vielmaiņu nosaka šādos apstākļos: 1) relatīvā miera stāvoklī, 2) konkrētai dzīvnieku sugai optimālā temperatūrā, 3) ar gremošanas kanālu relatīvi brīvu no barības.

Lai salīdzinātu bazālo metabolismu dažādos dzīvnieku organismos, siltuma ražošana tiek ņemta vērā kilodžoulos stundā uz 1 kg ķermeņa svara.

Bāzes vielmaiņa ir zemākais enerģijas patēriņa līmenis, lai uzturētu dzīvības pamatprocesus šūnās, audos un orgānos, lai sarautos elpošanas muskuļus, sirdi un dziedzeru darbību. Nosakot bazālo vielmaiņu, jāņem vērā, ka lielākā daļa siltumenerģijas izdalās oksidatīvos procesos muskuļos.

Vidējais bazālais vielmaiņas ātrums vesels cilvēks vidējais vecums ir aptuveni 4,2 kJ uz 1 stundu uz 1 kg ķermeņa svara.

Tievi cilvēki ražo par 50% vairāk siltuma uz kg ķermeņa svara nekā resni cilvēki. Tomēr šī atšķirība gandrīz izzūd, ja aprēķinu veic uz 1 m 2 ķermeņa virsmas. Tas ļāva pieņemt, ka pamata vielmaiņa ir aptuveni proporcionāla ķermeņa virsmai un nav atkarīga no ķermeņa izmēra (Rubnera likums). Šis modelis netika apstiprināts. Izrādījās, ka vielmaiņa ir atkarīga ne tikai no virsmas, bet arī no dzīvnieka ķermeņa lieluma, piemēram, zirgam pamata vielmaiņa uz 1 m 2 ir gandrīz 2 reizes lielāka nekā žurkām.

Metabolisma intensitāti nosaka galvenokārt citoplazmas aktivitāte, īpaši muskuļu aktivitāte, nevis ārējās virsmas izmērs, piemēram, pirmajā dzīves gadā bērna svars palielinās 3 reizes, un izmērs tās ārējās virsmas krasi samazinās (V.N. Ņikitins, 1963).

Vadošā loma pamata vielmaiņas līmeņa regulēšanā atbilstoši dzīves apstākļiem pieder nervu sistēmai.

Ar vecumu saistītas, ikdienas, klimata un citas izmaiņas bazālajā vielmaiņā

Bāzes metabolisms samazinās līdz ar vecumu. Visos vecumos vīriešiem ir augstāks pamata vielmaiņas ātrums nekā sievietēm.

Miega laikā pamata vielmaiņas ātrums samazinās līdz 13%, jo skeleta muskuļi pilnībā atslābinās. Kad ķermenis paaugstinās par 1°C, bazālā vielmaiņa palielinās vidēji par 10%. Karstā klimatā bazālā vielmaiņa ir par 10-20% zemāka, un, gluži otrādi, aukstā klimatā tas ir daudz augstāks. Pamata metabolisms ir atkarīgs arī no endokrīno dziedzeru aktivitātes, piemēram, palielinoties vairogdziedzera funkcijai, tas ievērojami palielinās, un, samazinoties hipofīzes un vairogdziedzera funkcijai, tas strauji samazinās.

Pārtikas specifiskā dinamiskā iedarbība ir tāda, ka pēc ēšanas pastiprinās vielmaiņa. Tāpēc bazālo vielmaiņu nosaka pirms ēšanas.

Īpaši liels ir īpašais dinamiskais efekts. Kad olbaltumvielas nonāk organismā, bazālā vielmaiņa palielinās vidēji par 30%, bet vidēji par 4%. Īpaša dinamiska darbība barības vielas atkarīgs no oksidatīvo procesu pastiprināšanas ar starpproduktu vielmaiņas produktiem. Nenozīmīgu lomu spēlē gremošanas kanāla aktivitātes palielināšanās pēc pārtikas nonākšanas tajā. Tā kā vielmaiņu regulē nervu sistēma, specifiskā dinamiskā darbība ir atkarīga no nervu sistēmas funkcijām un tiek regulēta ar beznosacījuma refleksiem.

Bērniem barības vielu specifiskā dinamiskā iedarbība ir mazāk izteikta nekā pieaugušajiem.

Ēšana palielina vielmaiņu kondicionētā refleksā.

Enerģijas patēriņš darbības laikā

Darba maiņas kurss dienas laikā ir daudz augstāks par bāzes kursu. Lielākā daļa palielināts enerģijas patēriņš ir muskuļu darba rezultāts, mazāk - .

Vairāk nekā pamata vielmaiņa tiek tērēta muskuļu darbam. Šie izdevumi ir lielāki, jo intensīvāks ir fiziskais darbs.

Cilvēka enerģijas patēriņš dienā ar nelielu fizisko darbu ir 9211-11732 kJ mērena smaguma pakāpe 11723-15073 kJ, ar smagu fizisko darbu 150773-18841-30146 kJ. Enerģijas patēriņš fiziskās audzināšanas audzēkņu vidū ir vidēji 16 748 kJ.

Vidējais enerģijas patēriņš kJ uz 1 kg ķermeņa svara laikā (ieslēgts - 3,9, guļus nomodā - 4,63, lasīšana skaļi - 6,3, drukāšana - 8,4, mājasdarbs - 7,55-12,6, klusa skriešana pa līdzenu ceļu - 25,2, ātruma skriešana 100 m - 189, slēpošana ar ātrumu 12 km stundā - 50,5, airēšana - 10,5-25,2, riteņbraukšana - 14,7-37,8.

Cilvēkiem enerģijas patēriņš garīgā darba laikā ir par 2-3% lielāks nekā bazālās vielmaiņas ātrums, un, ja garīgo darbu pavada muskuļu aktivitāte emociju laikā (lektors, runātājs, mākslinieks utt.), tad enerģijas patēriņš palielinās par 10-20 % vairākas dienas.

Vispārējā enerģijas vielmaiņa ir pamata vielmaiņas, darba pieauguma un pārtikas specifiskās dinamiskās darbības enerģijas summa. Darba ieguvums ir enerģijas patēriņš fiziskajam un garīgajam darbam. Pamatojoties uz ražošanas darbību raksturu un enerģijas patēriņu, izšķir šādas iedzīvotāju grupas:

1. Garīgā darba personas (skolotāji, studenti, ārsti utt.). To enerģijas patēriņš ir 2200-3300 kcal/dienā.

2. Strādnieki, kas nodarbojas ar mehanizēto darbu (montieri uz konveijera). 2350-3500 kcal/dienā.

3. Personas, kas nodarbojas ar daļēji mehanizētu darbu (šoferi, virpotāji, mehāniķi). 2500-3700 kcal/dienā.

4. Tie, kas nodarbojas ar smago nemehanizēto darbu (iekrāvēji). 2900-4200 kcal/dienā.

Pārtikas specifiskā dinamiskā iedarbība ir enerģijas patēriņš uzturvielu uzsūkšanai. Tas ir visizteiktāk olbaltumvielās. Mazāk tauku un ogļhidrātu. Jo īpaši olbaltumvielas palielina enerģijas metabolismu par 30%, bet tauki un ogļhidrāti - par 15%.

Uztura fizioloģiskais pamats. Jaudas režīmi

Atkarībā no vecuma, dzimuma un profesijas olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu patēriņam jābūt:

Pagājušajā gadsimtā Rubners formulēja izodinamikas likumu, saskaņā ar kuru pārtikas vielas var apmainīties ar to enerģētisko vērtību. Tomēr tam ir relatīva nozīme, jo olbaltumvielas, kurām ir plastiska loma, nevar sintezēt no citām vielām. Tas pats attiecas uz neaizstājamām taukskābēm. Tāpēc ir nepieciešams sabalansēts uzturs ar visām vielām. Turklāt ir jāņem vērā pārtikas sagremojamība. Šī ir uzsūkto un ar izkārnījumiem izdalīto uzturvielu attiecība. Dzīvnieku izcelsmes produkti ir visvieglāk sagremojami. Tāpēc dzīvnieku olbaltumvielām vajadzētu būt vismaz 50% no ikdienas olbaltumvielu daudzuma, bet taukiem nevajadzētu pārsniegt 70% no taukiem.

Ar diētu mēs saprotam ēdienreižu biežumu un tās kaloriju satura sadalījumu katrai ēdienreizei. Ar trīs ēdienreizēm dienā brokastīm vajadzētu būt 30% no ikdienas kaloriju daudzuma, pusdienām 50%, vakariņām 20%. Intervāls starp brokastīm un pusdienām nedrīkst pārsniegt 5 stundas. Vakariņām vajadzētu būt vismaz 3 stundas pirms gulētiešanas. Ēdināšanas laikam jābūt nemainīgam.

Ūdens un minerālvielu apmaiņa

Ūdens saturs organismā ir vidēji 73%. Ūdens bilance Organisms tiek uzturēts, izlīdzinot patērēto un izvadīto ūdeni. Ikdienas nepieciešamība pēc tā ir 20-40 ml/kg svara. Apmēram 1200 ml ūdens nāk ar šķidrumiem, 900 ml ar pārtiku un 300 ml veidojas barības vielu oksidēšanās laikā. Minimālā ūdens nepieciešamība 1700 ml. Ar ūdens trūkumu notiek dehidratācija un, ja tā daudzums organismā samazinās par 20%, iestājas nāve. Lieko ūdeni pavada ūdens intoksikācija ar centrālās nervu sistēmas stimulāciju un krampjiem.

Nātrijs, kālijs, kalcijs, magnijs, hlors ir nepieciešami visu šūnu normālai darbībai. Jo īpaši tie nodrošina membrānas potenciāla rašanās mehānismus, darbības potenciālus, transmembrānu metabolisma regulēšanu uc Ikdienas nepieciešamība pēc nātrija un kālija ir 2-3 g, kalcija 0,8 g, hlora 3-5 g Kalcijs ir nepieciešams kaulu skeleta veidošanās. Turklāt tas ir nepieciešams asins recēšanai, šūnu metabolisma regulēšanai, darbības potenciālu ģenerēšanai un muskuļu kontrakcijai utt. Lielākā daļa fosfora koncentrējas arī kaulos. Tajā pašā laikā tas ir daļa no membrānu fosfolipīdiem un piedalās vielmaiņas procesos. Ikdienas nepieciešamība pēc tā ir 0,8 g Lielāko daļu dzelzs satur hemoglobīns un mioglobīns. Dzelzs nodrošina skābekļa piesaisti. Fluors ir daļa no zobu emaljas. Sērs olbaltumvielās un vitamīnos. Cinks ir vairāku enzīmu un insulīna sastāvdaļa. Kobalts un varš ir būtiski eritropoēzei. Visu šo mikroelementu nepieciešamība svārstās no desmitiem līdz simtiem mg dienā.

teksta_lauki

teksta_lauki

bultiņa_augšup

Zem bazālā vielmaiņa(OO) saprast minimālo līmeni enerģijas patēriņš, nepieciešamas, lai uzturētu organisma dzīvības funkcijas samērā pilnīgas fiziskās un emocionālās atpūtas apstākļos.

Relatīvā atpūtas stāvoklī enerģija tiek tērēta nervu sistēmas funkcijām, pastāvīgi notiekošai vielu sintēzei, jonu sūkņu darbībai, ķermeņa temperatūras uzturēšanai, gludo muskuļu elpošanas muskuļu darbam, sirds un nieres.

Organisma enerģijas patēriņš palielinās fiziskā un garīgā darba, psihoemocionālā stresa, pēc ēšanas, temperatūras pazemināšanās laikā.

Bazālā metabolisma noteikšana

teksta_lauki

teksta_lauki

bultiņa_augšup

Lai izslēgtu uzskaitīto faktoru ietekmi uz enerģijas patēriņa apjomu, OO noteikšana tiek veikta standarta, stingri kontrolētos apstākļos:

1. No rīta, guļus stāvoklī, ar maksimālu muskuļu relaksāciju,

2. Nomodā, temperatūras komforta apstākļos (apmēram 22°C),

3. Tukšā dūšā (12-14 stundas pēc ēšanas).

OO vērtības, kas iegūtas šādos apstākļos, raksturo sākotnējo "bazāls"ķermeņa enerģijas patēriņa līmenis.

Pieaugušam cilvēkam OO vidējā vērtība ir 1 kcal/kg/stundā. No šejienes

vīrietim, kas sver 70 kg, enerģijas patēriņš OO ir aptuveni 1700 kcal/dienā,
sievietēm - apmēram 1500 kcal/dienā.

Ķermeņa virsmas likums

teksta_lauki

teksta_lauki

bultiņa_augšup

Enerģijas izmaksas uz 1 kg ķermeņa svara var ļoti atšķirties. Pamata vielmaiņas ātruma intensitāte ir ciešāk saistīta ar ķermeņa virsmas lielumu, kas ir saistīts ar tiešo siltuma pārneses daudzuma atkarību no ķermeņa virsmas laukuma. Pat pagājušajā gadsimtā vācu fiziologs M. Rubners parādīja, ka siltasiņu organismos ar dažādu ķermeņa izmēru no 1 m 2 ķermeņa virsmas līdz vidi tiek izkliedēts tāds pats siltuma daudzums.

Pamatojoties uz to, Rubners formulēja Ķermeņa virsmas likums , Kurā Siltasiņu organisma enerģijas patēriņš ir proporcionāls ķermeņa virsmas lielumam.

Bāzes vielmaiņas ātruma aprēķins

teksta_lauki

teksta_lauki

bultiņa_augšup

Pamata vielmaiņas vērtības tiek noteiktas un arī aprēķinātas, izmantojot vienādojumus, ņemot vērā dzimumu, vecumu, augumu un ķermeņa svaru (10.4. tabula).

Stāvs	Vecums (gadi)	Vienādojumi OO (kcal/dienā) aprēķināšanai
M	10 — 18	16,6 mt + 119Р + 572
UN		7,4 MT+482R+217
M	18 — 30	15,4 mt - 27Р + 717
UN		13,3 MT + 334R + 35
M	30 — 60	11,3 mt + 16Р + 901
UN		8,7 mt - 25Р + 865
M	> 60	8,8 MT + 1128Р — 1071
UN		9,2 MT + 637R–302
mt - ķermeņa svars (kg), P - augums (m)

OO vērtība ir atkarīga no anabolisma un katabolisma procesu attiecības organismā.

Pārsvars iekšā bērnība anaboliskie procesi vielmaiņā nekā kataboliskie procesi nosaka vairāk augstas vērtības OO vērtības bērniem (attiecīgi 1,8 kcal/kg/h un 1,3 kcal/kg/h 7 un 12 gadus veciem bērniem) salīdzinājumā ar pieaugušajiem (1 kcal/kg/h), kuriem ir līdzsvaroti anabolisma procesi. un katabolisms.

Katram vecuma grupa cilvēki ir izveidoti un pieņemti kā pamatmetabolisma vērtības standarti. Tas dod iespēju nepieciešamības gadījumā izmērīt personas OO vērtību un salīdzināt no viņa iegūtos rādītājus ar normatīvajiem. Normālā diapazonā tiek uzskatīta RO vērtības novirze no standarta vērtības ne vairāk kā par ±10%. Smagākas OO novirzes var kalpot par diagnostikas pazīmēm tādiem ķermeņa stāvokļiem kā vairogdziedzera disfunkcija; atveseļošanās pēc smagām un ilgstošām slimībām, ko pavada vielmaiņas procesu aktivizēšanās: intoksikācija un šoks, ko pavada vielmaiņas kavēšana.

teksta_lauki

teksta_lauki

bultiņa_augšup

Organisma enerģijas patēriņš fiziskās aktivitātes apstākļos. Apstākļos ievērojami palielinās vielmaiņas procesu intensitāte organismā fiziskā aktivitāte. Enerģijas patēriņa daudzuma tiešā atkarība no slodzes smaguma pakāpes dod iespēju izmantot enerģijas patēriņa līmeni kā vienu no veiktā darba intensitātes rādītājiem (10.5. tabula).

Kā vēl vienu kritēriju ķermeņa veiktā fiziskā darba intensitātes noteikšanai var ņemt skābekļa patēriņa ātrumu.. Tomēr šis rādītājs ir smags fiziskā aktivitāte neatspoguļo precīzu enerģijas patēriņu, jo organisms daļu enerģijas saņem caur anaerobiem glikolīzes procesiem, kas notiek bez skābekļa patēriņa.

Darba pieaugums

teksta_lauki

teksta_lauki

bultiņa_augšup

Atšķirība starp enerģijas daudzumiem, kas nepieciešami ķermeņa darbībai dažādi veidi darba un enerģijas patēriņš bazālajam metabolismam ir t.sdarba pieaugums .

Vairāku gadu laikā veiktā darba maksimālais pieļaujamais smagums nedrīkst pārsniegt pamata vielmaiņas ātruma enerģijas patēriņu konkrētai personai vairāk nekā trīs reizes.

Garīgais darbs neprasa tik daudz enerģijas kā fiziskais darbs. Organisma enerģijas patēriņš garīgā darba laikā palielinās vidēji tikai par 2-3%. Garīgais darbs, ko pavada viegla muskuļu aktivitāte un psihoemocionāls stress, izraisa enerģijas izmaksu pieaugumu par 11-19% vai vairāk.

Pārtikas specifiskā dinamiskā iedarbība

teksta_lauki

teksta_lauki

bultiņa_augšup

Pārtikas specifiskā dinamiskā darbība- palielināts vielmaiņas ātrums pārtikas uzņemšanas ietekmē un palielināts ķermeņa enerģijas patēriņš salīdzinājumā ar vielmaiņas un enerģijas patēriņa līmeni, kas notika pirms ēšanas.

Pārtikas īpašo dinamisko ietekmi nosaka enerģijas patēriņš:

1. Pārtikas sagremošana,

2. Barības vielu uzsūkšanās no kuņģa-zarnu trakta asinīs un limfā,

3. Olbaltumvielu, komplekso lipīdu un citu molekulu resintēze;

4. Ietekme uz bioloģiski aktīvo vielu vielmaiņu, kas nonāk organismā kā pārtikas sastāvdaļa (īpaši olbaltumvielas) un veidojas tajā gremošanas procesā (sk. arī 9. nodaļu).

Ķermeņa enerģijas patēriņa pieaugums virs līmeņa, kāds bija pirms ēšanas, parādās aptuveni stundu pēc ēšanas, maksimumu sasniedzot pēc trim stundām, kas ir saistīts ar augstu gremošanas, uzsūkšanās procesu intensitāti šajā laikā. un organismā nonākušo vielu resintēze. Pārtikas specifiskā dinamiskā iedarbība var ilgt 12-18 stundas. Tas visspilgtāk izpaužas, uzņemot olbaltumvielu pārtiku, kas palielina vielmaiņas ātrumu līdz pat 30%, un mazāk būtiski, ja lietojat jauktu pārtiku, kas palielina vielmaiņas ātrumu par 6-15%.

Kopējā enerģijas patēriņa līmenis, kā arī pamata vielmaiņa ir atkarīgs no vecuma:

Ikdienas enerģijas patēriņš bērniem pieaug no 800 kcal (6 mēneši -1 gads) līdz 2850 kcal (11-14 gadi).

Straujš enerģijas patēriņa pieaugums notiek 14-17 gadus veciem pusaudžiem (3150 kcal).

Pēc 40 gadiem enerģijas patēriņš samazinās un līdz 80 gadiem tas ir aptuveni 2000-2200 kcal/dienā.

IN Ikdiena enerģijas patēriņa līmenis pieaugušajam ir atkarīgs ne tikai no veiktā darba īpašībām, bet arī no vispārējā līmeņa motora aktivitāte, atpūtas raksturs un sociālie dzīves apstākļi.