4. Водно-мінеральний обмін

Значення води та мінеральних солей для зростаючого організму виключно велике.

Вода становить 80% маси тіла дитини. По мірі розвитку організму кількість води зменшується і дорівнює у дорослих 68-72% маси тіла. Чим молодша дитина, тим швидше вона розвивається, тим більші у неї потреби у воді. Так, у віці 6 років добова потреба у воді становить 100-110 г / кг ваги, в 14 років - 70-85 г, у 18 років - 40-50 г/кг. Незважаючи на те, що відносна кількість споживаної води з віком зменшується, її абсолютне споживання підвищується. Це пов'язано з тим, що з віком зростає маса тіла дитини. Тому загальна кількість споживаної води на добу, наприклад, у дітей від 6 до 10 років складає 1,6-2 л; у дорослих - 2,2-2,5 л. Ця «обводненість» тканин і клітин пов'язана з високими пластичним, регенеративними можливостями дитячого організму.

Для дітей характерні швидкі коливання водного обміну, який легко порушується під впливом зовнішніх і внутрішніх факторів. Діти важче, ніж дорослі долають різного роду порушення водного

обміну.

Мінеральні солі, особливо Са і Р, мають велике значення для формування кісткової тканини. Відзначається висока потреба в кальції в період статевого дозрівання. Для нормального розвитку організму важлива не тільки абсолютну кількість окремих мінеральних солей, але і їх співвідношення. Наприклад, якщо в дошкільному віці у добовому раціоні [Са2 +] / [Р] = 1:1, то у більш старшому віці має місце переважання фосфору над кальцієм, тобто

[Са2 ⁺]: [Р] = 1:2.

Зростаючий організм потребує також натрій, хлор, залізо. Крім того, в обміні речовин дітей мають значення і мікроелементи: мідь, цинк, кобальт, марганець.

5. Особливість обміну енергії

Особливості обміну енергії у дітей полягає в тому, що значна частка енергії (більше, ніж у дорослих) йде на процеси росту, розвитку зростаючого організму, тобто на пластичні процеси.

а) При заняттях фізичною культурою у дітей витрати енергії пов'язані не тільки з необхідністю поповнення витрачених джерел енергії при м'язовій роботі, але і з процесами росту і розвитку. А інтенсивний синтез білків вимагає значних енерговитрат (для б/с молекули білка Мr = 60 000 Д необхідно ~ 1500 молекул АТФ).

б) Великі енерготрати у дитини пов'язані зі значними енерговтратами. Діти дуже чутливі до зміни шкірної температури. При зниженні середньої шкірної температури на 2⁰С теплопродукція у дитини зростає в 2 рази (з 2 до 4 ккал / кг / год). Приблизно такий же рівень теплопродукціі (4,5 ккал / кг / год) відзначається у дорослої людини при зниженні кімнатної температури на 14 ⁰С (Корнієнко І., 1979). Відомо, що до 7-8 років судинне русло має відносний обсяг у 1,5-2 рази більший, ніж у дорослого. Дещо більші об'єм і вага серця по відношенню до ваги і об'єму тіла та інших органів. При цьому великі порожнини серця не забезпечені достатньою кількістю маси міокарда (невеликий хвилинний об'єм крові; тахікардія). Це супроводжується неадекватними пульсовий характеристиками до обсягу та інтенсивності навантажень. Так, максимальна ЧСС до 7 років досягає 300-320 уд / хв; до 11-12 років вона знижується до 220-230 уд / хв.

Біохімічне це створює у віці 7-8 років невідповідність між кількістю поглинутого О2 і обсягом виконаної роботи. Частково енергія окислення в дитячому віці використовується для терморегуляції. Дитина швидко охолоджується. І вона зігріває не через «м'язове тремтіння», а через роз'єднання дихання та фосфорилювання (хімічно). Дитина окислює для роботи значно більше речовин, ніж дорослий.

в) Основний обмін.

Основний обмін - витрати енергії при повному спокої натще, при температурі 16-20 градусів, через 12-14 годин після прийому їжі.

Для дорослої людини він становить 1 ккал на 1 кг ваги за 1 годину. У дітей основний обмін вищий, ніж у дорослих. Так, у 12-13 літніх підлітків він становить 1,4 ккал на 1 кг ваги в годину. Це є відображенням більшої інтенсивності окисних процесів у дітей. У той же час абсолютний основний обмін у зв'язку із збільшенням розмірів тіла з віком зростає.

г) Витрати енергії при фізичних вправах.

У підлітків при виконанні однакової з дорослими роботи енергетичний обмін вищий. З віком енерготрати при однаковому м'язової навантаженні знижуються. Наприклад, чим старші діти, тим менші енергетичні витрати на 1 метр шляху.

Витрати енергії у дітей та підлітків (у кал на 1 кг ваги) у спокої і при ходьбі (по Е. П. Кленова)

Вік, років	Дівчата		Хлопці		Енергетичні витрати на 1 метр шляху
	Основний обмін	Ходьба	Основний обмін	Ходьба	Дівчата	Хлопці
8 років	28,6	89,7	38,9	94,9	1,28	1,36
12 років	22,7	73,6	34,8	86,3	1,05	1,23
16 років	22,6	72,2	26,1	63,8	1,03	0,91

Порівняння кисневої вартості роботи, виконаної підлітком і дорослим, показує, що підліток на виконання одного кілограмометра роботи споживає більше кисню. Наприклад, при навантаженні на велоергометрі організм дитини 8-9 років витрачає на 1 кг · м роботи за хв, 7,6 мл О₂, а організм дорослого - 5,4 мл, тобто в 1,4 рази менше. Отже, з віком підвищується економічність м'язових зусиль. Підвищені витрати енергії у дітей та підлітків забезпечуються інтенсивними окисними процесами. Чим молодша дитина, тим вищий у неї рівень окисних процесів. Це знаходить відображення у більш високому, ніж у дорослих, споживанні кисню на 1 кг ваги тіла.

Споживання кисню у спокої

Вік, роки	9	10	11	12	13	14	15	16
Споживання О2, мл/кг/хв	5,6	6,0	5,4	5,0	4,8	4,8	4,6	4,7

д) Органи дихання та кровообігу

У дітей і підлітків знижена функціональна можливість органів дихання та кровообігу (менші величини максимальної легеневої вентиляції, велика частота дихання і ЧСС), що обмежує їх працездатність.

Проникність стінок легеневих альвеол для О₂ у дітей молодшого

шкільного віку утруднена. У видихуваному повітрі міститься 18-18,4% О₂, тобто його перехід в кров становить близько 3%. У 12-13-річному віці в кров переходить 3,6%, в 14-15-річному - 4%, в 16-17-річному - 4,3-4,5% О2.

Для зростаючого організму характерні також більш низький вміст гемоглобіну в крові та міоглобіну в м'язах, наслідком чого є менша киснева ємність організму.

Вміст міоглобіну в м'язах у дітей та підлітків

(по Н. Н. Яковлеву)

Вік	7-9 років	10-11 років	12-13 років	Дорослі
Вміст міоглобіна, г	7,9	7,9	8,4	10,5

Все це призводить до того, що навіть у стані спокою системи кровообігу і зовнішнього дихання у дітей та підлітків функціонують більш напружено. Ця напруженість роботи серця і органів дихання свідчить про їх менш резервні можливості в сенсі посилення діяльності при м'язової роботі. Тобто у дітей та підлітків аеробні можливості організму обмежені.

е) Анаеробна працездатність

З віком величина максимального кисневого боргу (МКБ) зростає. Встановлено, що діти 9-10 років припиняють роботу при навантаженні 8-9 кг·м/с, коли МКБ складає 800-1200 мл. Підлітки 12-14 років можуть виконати роботу, що дорівнює 12-17 кг · м/с, при МКД 2-2,5 л. Граничне навантаження для дорослих 20-45 кг·м /с, а кисневий борг - 6 л. Отже, абсолютний кисневий борг у дітей менше, ніж у дорослих. Разом з тим відносний кисневий борг у дітей вищий. Ще однією характерною біохімічною особливістю зростаючого організму є довга загальмованість мобілізації внутрішніх енергетичних ресурсів, що залежать від особливостей вищої нервової діяльності дітей та підлітків. Виконання дітьми фізичних навантажень супроводжується зниженням цукру в крові, що створює гірші умови для постачання ним м'язів, серця, ЦНС.

Для дітей і підлітків найбільш важким є збереження високого рівня енергетичного забезпечення у часі, тобто прояви різних форм швидкісної і спеціальної витривалості. Потужність роботи, яка може бути збережена протягом 3 хвилин дітьми 9 років, становить лише 40%, а у 15-річних - 92% потужності, які зберігаються дорослими протягом такого ж часу (Н. Фомін, В. Філін, 1972). Отже, діти і підлітки можуть виконувати роботу, однакову по потужності, більш короткий час, а при однаковій тривалості вони можуть працювати зі значно меншою потужністю, ніж дорослі. При виконанні максимальної роботи, доступної дітям і підліткам, підвищення рівня молочної кислоти в крові у них значно менше, ніж у дорослих, а при виконанні стандартної роботи - більше. Тобто навіть стандартна робота у дітей та підлітків не може бути забезпечена аеробними процесами в тій же мірі, як у дорослих, і здійснюється з великою участю анаеробного гліколізу.