§ 3. Основний і загальний обмін речовин і енергії. Звільнення і перетворення енергії в організмі

Одночасно з обміном речовин в організмі відбувається і обмін енергії. Обидва ці процеси невіддільні один від одного; не буває обміну речовин без обміну енергії або навпаки.

Поживні речовини що надходять в організм, в клітинах розщеплюють­ся і окислюються. При цьому звільняється вся або майже вся їх потенціаль­на енергія. Звільнена енергія використовується організмом на процеси асиміляції, на діяльність серця, мозку, органів травлення, виділення, на виконувану м’язами механічну роботу.

При процесах розпаду складних сполук і окислення продуктів їх роз­паду енергія звільняється у різних видах: у вигляді хімічної, механічної, теплової, електричної і променевої. Частина звільненої енергії у вигляді хімічної енергії використовується організмом на процеси синтезу. Найбіль­ша частина звільнюваної енергії використовується у формі тепла, і тільки ¹/₄ частина переходить у кінетичну енергію. В електричну і променеву енергію перетворюється незначна частина звільненої енергії.

Але зрештою всі види звільнюваної в організмі енергії перетворюються переважно в теплову і в такому вигляді віддаються організмом в навколишнє середовище. Отже, щоб мати уявлення про кількість затраченої організмом енергії, досить виміряти кількість тепла, яке виділяється організмом у зо­внішнє середовище.

Основний обмін. Організм витрачає енергію навіть і тоді, коли перебу­ває в повному спокої. В цьому разі енергія витрачається на роботу внутріш­ніх органів (серця, нирок, органів дихання та ін.) і на підтримання темпера­тури тіла. Кількість енергії, яку витрачає організм при повному спокої, натщесерце і температурі середовища близько 20—22°, називається основ­ним обміном. Величина основного обміну змінюється залежно від віку, статі, зросту і поверхні тіла, пори року і кліматичних умов.

У дорослої людини основний обмін в середньому дорівнює 1 ккал на 1 кг ваги протягом 1 год. У людини вагою 70 кг за добу основний обмін становить близько 1700 ккал. У чоловіків величина основного обміну трохи більша, ніж у жінок тієї самої ваги.

У дітей основний обмін на 1 кг ваги вищий, ніж у дорослих. У новона­роджених він дорівнює 40—50 ккал на 1 кг ваги за добу. До 1—1,5-річного віку основний обмін поступово збільшується до максимальної величини — 55—60 ккал на 1 кг ваги, а потім поступово зменшується, наближаючись до основного обміну дорослої людини.

У дівчаток і хлопчиків основний обмін однаковий лише протягом першого півроку життя, а починаючи з другої половини року і до 12—13 ро­ків, він вищий у хлопчиків, ніж у дівчаток. З 12—13 років до кінця періоду статевого дозрівання основний обмін вищий у дівчаток, а після статевого дозрівання знову вищий у хлопців.

У людей тропічних країн основний обмін на 10—20% нижчий, ніж у людей помірної смуги, а на півночі в холодну пору року — вищий.

Загальний обмін. Протягом доби організм перебуває як у спокійному стані, так і в стані виконання різних видів роботи. Тому витрати енергії за добу як у дорослої людини, так і в дітей значно перевищують величину основного обміну. Найбільші витрати енергії зумовлені м’язовою роботою. Чим важча м’язова робота, тим більше енергії витрачає людина.

При м’язовій роботі близько 20% хімічної енергії перетворюється в кі­нетичну енергію, а 80% —в теплову. Відношення енергії, затраченої на м’язову роботу, до всієї енергії, звільненої під час роботи, називається коефіцієнтом корисної дії. Цей коефіцієнт коливається від 16 до 25%. При тренуванні коефіцієнт корисної дії збільшується до 25—ЗО % і навіть до 35%.

На м’язову роботу витрачаються калорії понад основний обмін. Вони позначаються як «моторні» калорії. «Моторних» калорій тим більше, чим інтенсивніша фізична праця. Ці зміни витрат енергії мають Значення для харчового режиму при фізичному вихованні школярів.

Розумова праця підвищує витрати енергії проти основ­ного обміну на 20—30%, але коли розумова праця супро­воджується м’язовою діяль­ністю (оратор, лектор, артист і т. д.), затрата енергії під­вищується на 50—60%. До­бова витрата енергії залежить від професії. Це треба вра­ховувати при організації харчування молоді юнацького віку під час трудо­вого виховання.

Приймання їжі, особливо білкової, також підвищує витрати енергії. Це зв’язано з посиленою роботою органів травлення і з дією продуктів розщеплення білків на обмін речовин у клітинах.

У дітей добова витрата енергії на 1 кг ваги тіла більша, ніж у дорослих. Пояснюється це насамперед тим, що в них близько 15% енергії витрачається на ріст. З віком витрата енергії на 1 кг ваги в дітей поступово зменшується.

Регуляція обміну речовин. Обмін речовин і енергії регулюється вищими центрами вегетативної нервової системи, розміщеними в проміжному мозку та в корі великих півкуль. З цих центрів по нервових волокнах імпульси йдуть безпосередньо до м’язів, печінки та інших органів. Вегетативні центри проміжного мозку впливають також на діяльність залоз внутрішньої секре­ції, змінюючи інтенсивність виділення ними гормонів. Останні, надходячи в кров і розносячись по всьому організму, впливають на процеси обміну речовин. Особливо велике значення в обміні речовин мають гормони гі­пофіза, щитовидної, надниркових і підшлункової залоз. Надходження в кров гормонів цих залоз викликає значні зміни білкового, жирового, вугле­водного, мінерального та водного обміну.

Отже, в організмі існує нейрогуморальна регуляція обміну речовин і енергії, при провідній ролі нервової системи.