2 семестр / 2 модуль / 3. Физиология энергетического обмена, терморегуляции и питания

5. Затраты на терморегуляцию.

​Энергозатраты возрастают при адаптации:

к низкой температуре (возрастает теплопродукция);

к высокой температуре (дополнительные траты энергии нужны для повышенной теплоотдачи).

6. Специфическое динамическое действие пищи.

​Прием пищи сопровождается повышением энергозатрат, что связано с процессами:

переваривания пищи;

всасывания питательных веществ;

депонирования питательных веществ.

​Особенно повышаются энергозатраты при приеме белков на 30% в течение 3-12 ч.

3

Понятие о валовом обмене.

Определение

Общий (валовый) обмен – обмен веществ и энергии между организмом и внешней средой, происходящий у человека при обычных условиях его жизни в течение суток. 6

Показатель энергозатрат: суточный расход питательных веществ.

Обоснование: при полном распаде питательных веществ высвобождается энергия, соответствующая их калорической ценности (при распаде углеводов и белков – 4,1 ккал/г, липидов – 9,3 ккал/г). Следовательно, если определить количество распавшихся за сутки белков, липидов и углеводов и умножить эти значения на значения калорических ценностей, то будут точно определены суточные

энергозатраты. [3]

Валовый обмен определяется по формуле:

Валовый обмен Основной обмен СДДП Рабочая прибавка

[4]

Исследование валового обмена

Длительное (на протяжении суток) определение газообмена дает возможность не только рассчитать теплопродукцию организма, но решить вопрос о том, за счет окисления каких питательных веществ шло теплообразование.

Рассмотрим это на примере

Допустим, что обследуемый человек за сутки использовал 654,141 л О и выделил 574,180 л СО . За это же время с мочой выделилось 16,8 г азота и 9,019 г углерода.

Количество белка, распавшегося в организме, определяем по азоту мочи. Так как 1 г азота содержится в 6,25 г белка, то, следовательно, в организме распалось:

г белка

Находим количество углерода белкового происхождения. Для этого определяем количество углерода в распавшемся белке. Так как в белках содержится около 53 % углерода, то, следовательно, в распавшемся белке его было:

г

На образование СО затрачено количество углерода, равное разности между количеством углерода в распавшемся белке и количеством углерода, выделившегося с мочой:

л СО

Определяем объемное количество СО белкового происхождения, выделенного через легкие, исходя из того, что из 1 грамм-молекулы углерода (12 г) образуется 22,4 л СО :

л СО

Далее исходя из ДК, равного для белков 0,8, находим количество О, затраченного на окисление белков:

л

По разности между количеством всего поглощенного О и количеством О , затраченного на окисление белков, находим количество О , затраченное на окисление углеводов и жиров:

По разности между количеством всего выделившегося СО и количеством СО белкового происхождения, выделившегося легкими, находим количество СО образовавшегося при

окислении углеводов и жиров:

Определяем количество углеводов и жиров, окислившихся в организме обследуемого за сутки. На основании того, что при окислении 1 г жира потребляется 2,019 л О и образуется 1,431 л СО , а при окислении 1 г углеводов потребляется 0,829 л О и столько же (0,829 г) образуется СО (ДК для углеводов равен 1), составляем уравнение, приняв за х количество жира, а за у количество углеводов, окисленных в организме. Решив систему уравнений с двумя неизвестными, получим:

г жира

Находим количество углеводов, окисленных в организме, подставляя значение x в любое из уравнений:

г углеводов

Итак, освобождение энергии в организме протекало за счет окисления 105 г белков, 99 г жиров и 417 г углеводов. Зная количество тепла, образуемого при окислении 1 г каждого из веществ, нетрудно рассчитать общую теплопродукцию организма за сутки:

ккал кДж

[1]

Практическое применение: в связи с большой сложностью определение валового обмена практически не применяется. Однако это единственный прямой метод оценки энергозатрат, позволяющий четко определить, какой вклад в общее энергообеспечение вносит распад разных субстратов. [3]

2. Вопрос

Основной обмен.

Интенсивность окислительных процессов и превращение энергии зависят:

от индивидуальных особенностей организма:

пол,

возраст,

масса тела и рост,

условия и характер питания,

мышечная работа,

состояние эндокринных желез, нервной системы и внутренних органов (печени, почек, пищеварительного тракта) и др.;

от условий внешней среды:

температура,

барометрическое давление,

влажность воздуха и его состав,

воздействие лучистой энергии и др. [1]

Определение

Основной обмен – присущая данному организму интенсивность окислительных процессов и энергетических затрат, определяемая в определенных стандартных условиях. [1,7]

Величину основного обмена обычно выражают количеством тепла в килоджоулях

(килокалориях) на 1 кг массы тела или на 1 м поверхности тела за 1 ч или за 1 сут.

При этом стремятся исключить влияние факторов, которые существенно сказываются на интенсивности энергетических затрат, а именно:

мышечную работу,

прием пищи,

влияние температуры окружающей среды.

Для определения основного обмена обследуемый должен находиться:

1.в состоянии мышечного покоя (положение лежа с расслабленной мускулатурой), не подвергаясь раздражениям, вызывающим эмоциональное напряжение;

​Основной обмен определяют в состоянии бодрствования

Во время сна уровень окислительных процессов и, следовательно, энергетических затрат организма на 8-10 % ниже, чем в состоянии покоя при бодрствовании.

2.натощак, т. е. через 12-16 ч после приема пищи;

3.при внешней температуре «комфорта» (18-20 °С), не вызывающей ощущения холода или жары.

Энергозатраты в условиях основного обмена связаны:

с поддержанием минимального необходимого для жизни клеток уровня окислительных процессов с деятельностью постоянно работающих органов и систем дыхательных мышц, сердца, почек, печени.

некоторая часть – с поддержанием мышечного тонуса.

Освобождение в ходе всех этих процессов тепловой энергии обеспечивает ту теплопродукцию,

которая необходима для поддержания температуры тела на постоянном уровне, как правило,

превышающем температуру внешней среды.

Нормальные величины основного обмена человека.

В зависимости от пола:

для мужчины среднего возраста (примерно 35 лет), среднего роста (примерно 165 см) и со средней массой тела (примерно 70 кг) основной обмен равен 4,19 кДж (1 ккал) на 1 кг массы тела в час, или 7117 кДж (1700 ккал) в сутки.

для женщины той же массы он примерно на 10 % ниже.

В зависимости от возраста:

у детей значительно выше, чем у взрослых (интенсивность основного обмена, пересчитанная на 1 кг массы тела);

у человека в возрасте 20-40 лет величина основного обмена сохраняется на довольно постоянном уровне;

у людей пожилого возраста основной обмен снижается.

Согласно формуле Дрейёра, суточная величина основного обмена в килокалориях (H) составляет:

где W – масса тела (г); А – возраст человека; К – константа, равная для мужчины – 0,1015, а для женщины – 0,1129.

Формулы и таблицы основного обмена:

представляют средние данные, выведенные из большого числа исследований здоровых людей

разного пола, возраста, массы тела и роста;

дают приблизительно верные (ошибка 5-8 %) величины затраты энергии у здоровых людей нормального телосложения.

Pathology

Несоразмерно высокие данные для определенной массы тела, роста, возраста и поверхности тела величины основного обмена наблюдаются при избыточной функции щитовидной железы.

Понижение основного обмена встречается при недостаточности:

щитовидной железы (микседема),

гипофиза,

половых желез.

Правило поверхности тела, относительность его применения.

Если пересчитать интенсивность основного обмена на 1 кг массы тела, то окажется, что у теплокровных животных разных видов (табл. 10.4.) и у людей с разной массой тела и ростом она весьма различна.

Если же произвести перерасчет интенсивности основного обмена на 1 м поверхности тела, полученные у разных животных и людей величины различаются не столь резко.

Правило поверхности тела

Затраты энергии теплокровными животными пропорциональны величине поверхности тела.

Ежедневная продукция тепла на 1 м поверхности тела:

у человека равна 3559-5234 кДж (850-1250 ккал),

средняя цифра для мужчин – 3969 кДж (948 ккал).

Для определения поверхности тела R применяется формула:

массы тела

Константа К у человека равна 12,3.

Эта формула выведена на основании анализа результатов прямых измерений поверхности тела.

Более точная формула предложена Дюбуа:

где W – масса тела в килограммах, Н – рост в сантиметрах. Результат вычисления выражен в

квадратных сантиметрах.

Правило поверхности верно не абсолютно.

Об относительности правила поверхности свидетельствует тот факт, что у двух индивидуумов с

одинаковой поверхностью тела интенсивность обмена веществ может значительно различаться.

Уровень окислительных процессов определяется:

не столько теплоотдачей с поверхности тела,

сколько теплопродукцией, зависящей:

от биологических особенностей вида животных;

от состояния организма, которое обусловлено деятельностью нервной, эндокринной и других систем.

Как показано выше (см. табл. 10.5)

Определение

Рабочая прибавка – энергия, которую тратит организм в течение суток на физическую и умственную деятельность.

Энергозатраты в зависимости от особенностей профессии.

По энергетическим затратам все профессии разделены на несколько групп, каждая из которых характеризуется своим суточным расходом энергии:

Группа I:

работники преимущественно умственного труда:

студенты гуманитарных специальностей,

научные работники,

операторы ЭВМ,

контролеры,

педагоги,

диспетчеры,

работники пультов управления и др.

очень легкая физическая активность:

коэффициент физической активности – 1,4;

расход энергии – 1800-2450 ккал/сут.

Группа II:

работники, занятые легким физическим трудом:

водители трамваев, троллейбусов,

работники конвейеров,

агрономы,

санитарки,

весовщицы,

упаковщицы,

медицинские сестры,

работники сферы обслуживания,

продавцы промышленных товаров и др.

легкая физическая активность;

коэффициент физической активности – 1,6;

расход энергии – 2100-2800 ккал/сут.

Группа III:

работники средней тяжести труда:

слесари,

боровикиуровики,

обувщики

наладчики,

станочники,

аппаратчики,

настройщики,

врачи-хирурги,

текстильщики,

водители автобусов,

железнодорожники,

металлурги-доменщики,

водители угольных комбайнов,

водители экскаваторов и бульдозеров,

продавцы продовольственных товаров,

водники,

аппаратчики,

работники химических заводов и др.

Средняя физическая активность:

коэффициент физической активности – 1,9;

расход энергии – 2500-3300 ккал/сут.

Группа IV:

работники тяжелого физического труда:

помощники буровиков,

деревообработчики,

проходчики,

хлопкоробы,

основная масса сельскохозяйственных рабочих и механизаторов,

доярки,

овощеводы,

строительные рабочие,

металлурги,

литейщики и др.

высокая физическая активность;

коэффициент физической активности – 2,2;

расход энергии – 2800-3850 ккал/сут.

Группа V:

работники особо тяжелого труда (только мужчины):

землекопы,

бетонщики,

каменщики,

горнорабочие,

механизаторы,

вальщики леса,

сельскохозяйственные рабочие в посевной и уборочный периоды,

грузчики немеханизированного труда,

оленеводы и др.