Лекция № 12 Обмен веществ и энергии

1. Общие определения

Обмен веществ и энергии – совокупность физических, химических, физиологических процессов усвоения питательных веществ в организме с высвобождением энергии. В обмене веществ (метаболизме) выделяют анаболизм и катаболизм.

Анаболизм –биосинтез органических соединений из поглощенных питательных веществ (идет с потреблением энергии).

Катаболизм – расщепление сложных компонентов до простых веществ, что обеспечивает энергетические и пластические потребности организма (идет с выделением энергии).

Для того, чтобы компенсировать потерю тепла и обеспечить выделение энергии, необходимой для поддержания температуры тела при выполнении работы, человеку приходится постоянно принимать пищу. Энергетическая ценность отдельных ее компонентов стандартизирована и выражается в килоджоулях (кДж):

• 1г белков обеспечивает выделение 17 кДж (4,1 ккал)

• 1г жиров обеспечивает выделение 37 кДж (9,3 ккал)

• 1г углеводов обеспечивает выделение 17 кДж (4,1 ккал)

Жизнедеятельность организма обеспечивается энергией за счет анаэробного и аэробного катаболизма поступающих с пищей белков, жиров и углеводов.

2. Обмен энергии

Для нормальной жизнедеятельности необходим энергетический баланс поступления и расходования энергии. Поступает энергия в виде запасов, аккумулированных в химических связях белков, жиров и углеводов. При биологическом окислении эта энергия высвобождается и используется для синтеза АТФ.

Выделяемая энергия необходима для того, чтобы:

• предупредить потерю веса;

• поддержать постоянной температуру тела;

• облегчить функциональную активность всех клеток, тканей, желез и органов.

Основными факторами, которые оказывают влияние на интенсивность обмена веществ, являются: размеры тела, возраст, пол, климатические условия, включая температуру окружающей среды, тип носимой одежды и характер работы. Очевидно, что уровень обмена веществ зависит от индивидуальной мышечной активности (то есть будет выше у людей физического труда, чем у служащих, ведущих сидячий образ жизни).

В зависимости от активности организма и воздействий на него внешней среды различают 3 уровня энергообмена:

• Основной обмен – количество энергии затрачиваемое при полном мышечном покое через 12-14 ч после приема пищи и при окружающей температуре 20-22 (эта энергия тратится на дыхание, кровообращение и деятельность ЦНС). У взрослого человека величина основного обмена в среднем 1 ккал/кг массы в 1 час. При массе тела 70 кг величина основного обмена мужчин около 1700 ккал/сутки, у женщин немного ниже, у детей выше. На уровень основного обмена влияет нервное напряжение, при котором изменяется частота дыхания и сердцебиения, а также сила сердечных сокращений. Уровень основного обмена существенно меняется при поражении щитовидной железы. Повышение секреторной активности щитовидной железы (гипертиреоз) вызывает усиление основного обмена. При уменьшении секреторной активности щитовидной железы уровень основного обмена сокращается.

• Энерготраты в состоянии относительного покоя – превышают величину основного обмена из-за трат на пищеварение, терморегуляцию вне зоны комфорта и траты на поддержание позы. Для больного (постельный режим) требуется 1200ккал/сутки. Для человека на отдыхе требуется 1800ккал/сутки.

• Энерготраты при различных видах труда – зависят от вида деятельности, которую делят на 4 группы

• люди умственного труда 2200-300 ккал/сутки

• при механизированной работе – 2300-3200 ккал/сутки

• частично механизированная работа – 2500-3400 ккал/сутки

• немеханизированный тяжелый труд – 3500-4000 ккал/сутки, а при спортивной деятельности 4500-6000 ккал/сутки и выше.

Детям в период роста требуется более энергоемкая диета в перечете на 1кг массы тела, чем взрослым.

Большая часть энергии идет не на механическую работу, а расходуется в виде тепла. Часть энергии, идущая на работу называется коэффициент полезного действии (КПД). В среднем КПД = 20-25%, у высококвалифицированных спортсменов до 35%.

Основными питательными веществами, которые обеспечивают организм энергией и теплом, являются углеводы и жиры. Белки выполняют эту функцию только при определенных условиях.