Раздел II. Частная физиология

Метаболические основы физиологических функций

26. Энергетический баланс организма. Общий обмен. Основной обмен. Энергетические затраты организма при разных видах труда. Правило поверхности.

Энергетический баланс организма.

Обмен веществ организма неразрывно связан с обменом энергии. После сложных химических изменений пищевые вещества превращаются из высокомолекулярных в простые, что сопровождается выделением энергии. Величину обмена можно определить точно, подсчитав состав поступивших пищевых веществ и состав выделяемых организмом продуктов распада, а также количество поглощенного О2 и выделенного СО2. Энергетический баланс прихода и расхода веществ можно определить, вычислив соотношение между количеством энергии, которое поступило в организм с пищей, и тем количеством энергии, которое организм выделил во внешнюю среду. Находящаяся в белках, жирах и углеводах пищи потенциальная химическая энергия в процессе обмена веществ превращается в различные формы химической и физической энергии. При мышечной деятельности она переходит в кинетическую, механическую энергию. Ничтожная ее часть превращается в электрическую энергию. Затем в конечном счете вся химическая энергия превращается в тепловую энергию, которая отдается внешней среде. Поэтому общий обмен веществ устанавливается по отдаче организмом тепла за определенный промежуток времени. Количество теплоты, отдаваемое организмом, измеряется и джоулях (Дж)1, а определение количества теплоты называется калориметрией. Для измерения количества выделяемой теплоты человек или животное помещается в герметически закрытую камеру, не пропускающую тепло (прямая калориметрия). В настоящее время энергетические затраты определяются подсчетом энергии в усвоенных организмом пищевых веществах (непрямая калориметрия). Калориметрия впервые была осуществлена Лавуазье и Лапласом. Так как пища в организме усваивается не полностью и часть энергии теряется с мочой и калом, то установлено, что при окислении в организме 1 г. Белка освобождается 17,16 кДж, 1 г. жира – 38,84 кДж и 1 г углевода – 17,16 кДж. Это калорические коэффициенты пищевых веществ, или количество теплоты, которое образуется при окислении их в организме. При расчетах необходимо учитывать коэффициенты усвоения пищевых веществ в организме. Учитывая состав и вес принятой пищи, содержание в ней белков, жиров и углеводов и коэффициентов усвоения, можно рассчитать количество окисления в организме пищевых веществ, а следовательно, и энергетический баланс организма. Энергетическая ценность пищевых продуктов (хлеба, овощей, мяса и т.д.) зависит от содержания в них пищевых веществ (белков, жиров, углеводов).

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ ОБЩИЙ.

Общий обмен энергии это сумма основного обмена, рабочей прибавки и энергии специфически-динамического действия пищи. Рабочая прибавка это энергозатраты на физическую и умственную работу. По характеру производственной деятельности и энергозатратам выделяют следующие группы населения:

1.Лица умственного труда (преподаватели, студенты, врачи и т.д.). Их энергозатраты 2200-3300 ккал/сут.

2.Работники занятые механизированным трудом (сборщики на конвейере). 2350-3500 ккал/сут.

3.Лица занятые частично механизированным трудом (шофера, токари, слесари). 2500-3700 ккал/сут.

4.Занятые тяжелым немеханизированным трудом (грузчики). 2900-4200 ккал/сут.

Специфически-динамическое действие пищи это энергозатраты на усвоение питательных веществ. Наиболее выражено он у белков. Меньше у жиров и углеводов. В частности белки повышают энергетический обмен на 30%, а жиры и углеводы на 15%.

Основной обмен

Интенсивность обмена, оцениваемая по общему расходу энергии, может меняться в зависимости от многих условий и в первую очередь от физической работы. Однако и в состоянии полного покоя обмен веществ и энергии не прекращается, и для обеспечения непрерывного поддержания тонуса мышц расходуется некоторое количество энергии. Определение интенсивности обмена проводят в стандартных условиях: при полном физическом и психическом покое, в лежачем положении, не менее, чем через 14 часов после последнего приема пищи, при окружающей температуре, обеспечивающей состояние комфорта. Полученную величину называют основным обменом. Начиная с 5 лет величина основного обмена снижается. Основной обмен может повышаться с повышением или понижением температуры, при физической и психической нагрузке.

ПРАВИЛО ПОВЕРХНОСТЕЙ, правило, сформулированное Ш. Рише (1899) и М. Рубнером (1902), согласно к-рому отношение продуцируемого тепла к единице поверхности тела (в м2) большинства гомойотермных животных выражается приблизительно одинаковыми величинами (порядка 1000 ккал/24 ч). Эмпирически доказано, что средняя величина теплопродукции, к-рую можно оценивать по количеству потребляемого кислорода, связана с величиной теплоотдачи; последняя тем больше, чем меньше животное. В связи с тем, что масса (объем) растет пропорционально кубу, а поверхность — лишь квадрату поперечника (диаметра), у мелких животных на единицу массы приходится относительно большая поверхность, нежели у крупных. В связи с этим относительная отдача тепла в окружающую среду мелкими животными выше, что и компенсируется увеличенной теплопродукцией.

Физиология терморегуляции