Енергетичнийобмін
Усі процеси життєдіяльності здійснюються з використанням енергії.У процесі утворення макроергів частинаенергіївиділяєтьсяувиглядітепла–первиннетепло.ПіслявикористанняАТФчастинаенергіїтрансформуєтьсявтепло–вториннетепло.Витраченіенергетичніресурсипостійновідновлюютьсязарахунокїжі.Енергетичнацінністьвуглеводів-4,1ккал/г(17,16кДж/г),білків-4,1ккал/г(17,17кДж/г),жирів-9,3ккал/г(38,94кДж/г).
Одиниці вимірюванняенергії
Основний обмін—це мінімальна кількість енергії,яка необхідна для підтримки нормальної життєдіяльності організму при певнихумовах:
станповногоспокою;
натщесерце;
лежачиприповномурозслабленнім’язів;
притемпературікомфорту.Основнийобмінзалежитьвід:
віку(табл.11.3);
росту;
маситіла;
статі.
Таблиця11.3
Вік |
Основнийобмін |
||
ккал/добу |
ккалм-2 добу-1 |
ккалкг-1г -1 |
|
1-йдень |
122 |
580 |
1,5 |
1міс |
205 |
860 |
2,0 |
3міс |
330 |
1075 |
2,3 |
6міс |
445 |
1193 |
2,3 |
9міс |
540 |
1287 |
2,3 |
1рік |
580 |
1318 |
2,4 |
3роки |
750 |
1240 |
2,1 |
5років |
840 |
1167 |
2,0 |
10років |
1120 |
1096 |
1,6 |
14років |
1360 |
1028 |
1,4 |
Дорослі |
1700 |
1000 |
1,0 |
Вікові зміни основногообміну
Середнявеличинаосновногообмінудорослогодорівнює1ккалза1годна1кгмаситіла.Підчасснупримінімальномутонусіскелетнихм’язівобмінречовинстаєнижчимвідрівняосновногообміну.Належ-
нийосновнийобмін(такий,щоповиненбутивнормівконкретноїлюдини)визначаєтьсязатаблицямиГаріса-Бенедикта.Реальнийосновнийобмін(визначаєтьсяшляхомпрямоїчинепрямоїкалориметрії)неповиненунормівідрізнятисявідналежногобільше,ніжна10-15%.
Загальний обмін–уся енергія,яку виробляє організм за одиницю часу для виконання ро-боти,на теплоутворення й для створення запасів енергії.
Специфічно-динамічнийвпливїжі–підвищенняобмінупісляприйомуїжі(до10-12годин).Особли-воцейвпливвираженийпринадходженнібілків(зростаєдо30%).
Притрудовійдіяльностівідбуваєтьсянайбільшийприрістенерговитрат.Доросленаселеннязарів-немзагальногообмінуможебутиподіленона5груп:
1-ша–зайнятіпереважнорозумовоюпрацею,2200-2800ккал; 2-га–зайнятілегкоюфізичноюроботою,2350-3000ккал;
3-тя–зайнятіфізичноюроботоюсередньоїважкості,2500-3200ккал; 4-та–зайнятіважкоюфізичноюроботою,2900-3700ккал;
5-та–зайнятідужеважкоюфізичноюроботою,3900-4300ккал.
Потребаорганізмужіноквенергіїприблизнона15%нижча,ніжучоловіків.
Таблиця11.4
Добова витрата енергії у дітей та підлітків залежно відвіку
Вік |
добовавитратаене-ргії,кДж(ккал) |
6міс- 1рік |
3 349(800) |
1-1,5роки |
5 443 (1300) |
1,5-2роки |
6 280 (1500) |
3-4роки |
7 536 (1800) |
5-6років |
8 374 (2000) |
7-10років |
10 048 (2400) |
11-14років |
11 932 (2850) |
хлопці14-17років |
13 188 (3150) |
дівчата13-17 |
11 514 (2750) |
Методи оцінки обміну енергіїґрунтуються на двохпринципах.
Пряма калориметрія–пряме вимірювання у спеціальних термоізольованих камерах кількості тепла,щовиділяється.
Непряма калориметрія–шляхомвизначеннякількості виділеного вуглекислого газу та кількості спожитого кисню.При непрямій калориметрії спо-чатку визначаютьдихальний коефіцієнт(ДК) -відношення об’єму виділеного СО2до об’єму спо-житого О2(ДК= VСО2: VО2).Величина ДК різна при окисленні білків(0,8),вуглеводів(1,0)чижирів(0,7).При змішаному харчуванні ДК коливається вмежах0,85-0,90.
НаступнимкрокомєвизначеннязаотриманимДК з використанням таблицькалоричногокоефі-цієнта кисню–кількість енергії,яка виділяється привикористанні1лкисню(рис.11.2,табл.11.5).
Нарешті,кількість використаного кисню(за1хв., 1год.чи за1добу)множать на калоричний коефіцієнт кисню й отримують реальніенергетичнівитратиорганізмувконкретнихумовах.
Непряму калориметрію можна провести за резуль-татаминеповного газового аналізу(визначення за допомогоюспірографіїлишеоб’ємуспожитогокисню).ВеличинаДКтодіприймаєтьсяза0,85.
Рис. 11.2.Залежність між величиною калоричного еквівалентукиснютадихальнимкоефіцієнтом
Дихальний коефіцієнт |
Калоричний еквіваленткисню |
Дихальний коефіцієнт |
Калоричний еквіваленткисню |
0,70 |
4,686 |
0,86 |
4,875 |
0,71 |
4,690 |
0,87 |
4,887 |
0,72 |
4,702 |
0,88 |
4,900 |
0,73 |
4,714 |
0,89 |
4,912 |
0,74 |
4,727 |
0,90 |
4,924 |
0,75 |
4,739 |
0,91 |
4,936 |
0,76 |
4,752 |
0,92 |
4,948 |
0,77 |
4,764 |
0,93 |
4,960 |
0,78 |
4,776 |
0,94 |
4,973 |
0,79 |
4,789 |
0,95 |
4,985 |
0,80 |
4,801 |
0,96 |
4,997 |
0,81 |
4,813 |
0,97 |
5,010 |
0,82 |
4,825 |
0,98 |
5,022 |
0,83 |
4,838 |
0,99 |
5,034 |
0,84 |
4,850 |
1 |
5,047 |
0,85 |
4,863 |
|
|
Таблиця11.5Величина калоричного еквівалента кисню прирізних значеннях дихальногокоефіцієнта
Терморегуляція
Температуратілалюдинизалежитьвіддвохос-новнихфакторів:
теплопродукції,
тепловіддачі.
Баланс між теплоутворенням і тепловіддачею визначає температуру тіла.Оскільки швидкість хімічних реакцій залежить від температури,і сис-темиензимівворганізмімаютьвузькітемпературнімежі,у яких їх активність оптимальна,тонормаль-на життєдіяльність організму визначена порівняно сталоютемпературою(рис.11.3).
Рис. 11.3.Співвідношення між температурою тілататемпературою оточуючого середовища упойкілотермних та гомойотермнихтварин
Різні ділянки поверхні шкіри мають різнутемпе-ратуру.Тулуба і голови- 33-34°С,дистальних віді-длівкінцівок-28°С.Поверхняшкірипідодягоммаєвищу температуру,оскільки одяг зменшує тепло-віддачу(рис.11.4).
Температуру тіла людини оцінюють шляхом її вимірювання під пахвою,де у здорової людини вона складає36,5-36,9°С.Протягом доби вона можеколиватисявмежах±0,5-0,7°С(рис.11.5).
Найнижчатемпературабуваєвночі(3-4г.),най-вища-о16-18годині.У клініці нерідко(особливо немовлят)вимірють температуру в прямій кишці,де вона вища,ніж під пахвою,і складає вздоровоїлюдинивсередньому37,2-37,5°С.
Постійність температури тіла та рівновага між теплопродукцією та тепловіддачею підтримуєтьсяфізіологічними процесами—терморегуляцією.
Розрізняютьхімічнутафізичнутерморегуляцію.
Рис. 11.4.Температура різних ділянок(пове-рхнітаядра)тілалюдинипритемпературіпові-тря20ºС(А)та35ºС(Б).
Рис. 11.5.Періодичний характер зміни темпера-тури тіла протягомдоби.
Хімічна терморегуляція—зміна рівня обміну речовин,що підвищує чи понижує рівень утворен-ня тепла в організмі.У стані спокою на печінку припадає близько20%загальної теплопродукції,на інші внутрішні органи– 56%,на скелетні м’язи– 20%;при фізичному навантаженні на скелетні м’язи–до90%,на внутрішні органи–лише8%.
Фізична терморегуляція—фізіологічні процеси,за рахунок яких змінюється рівень тепловідда-чі.При підвищені температури навколишнього середовища тепловіддача збільшується,при понижені—зменшується.
Віддачатеплавідбуваєтьсяпроведенням,конвекцією,випроміненнямівипаровуванням.
Улюдинивстаніспокоюприt=20°Сбіля60%теплавіддаєтьсязарахуноквипромінювання(радіації),
близько12-15% -конвекцією повітря, 2-5% -проведенням і близько20%тепла втрачається шляхом ви-паровуванняпоту.Теплопровідність,конвекціяівипромінюванняєпасивнимишляхамитепловіддачі,які ґрунтуються на законах фізики–тепловіддача здійснюється лише тоді,коли температура поверхні тіла більшазатемпературунавколишньогосередовища.Приоднаковійтемпературі,абопривищійтемпера-турінавколишньогосередовищазгаданішляхинетількинеефективні,алейможевідбуватисянагріван-ня тіла.У цих умовах спрацьовує лише один механізм тепловіддачі–шляхом випаровування поту(для випаровування1млпотувитрачається0,58ккал).
Восновіхімічноїтафізичноїтерморегуляціїлежатьрефлекторніреакції.Центртерморегуляціїрозташовановгіпоталамусі.
У ретикулярній формації середнього мозку й у спинному мозку є центральні терморецептори,якісприймають коливання температуритіла.
Гуморальна регуляція забезпечується гормонами гіпофізу,щитоподібної залози йнаднирників.
Головнурольурегуляціїпроцесівтепловіддачівідіграютьзміникровопостачанняшкіри.Звуження судин сприяє меншому надходженню тепла від ядра до оболонки й збереженню його в організмі.При розширенні судин шкіри її температура може збільшуватися на7-8ºС,при цьому збільшується й тепло-віддача.