Енергетичний обмін людини, компетентно про здоров’я на ilive

Етапи енергетичного обміну

Хоча дисиміляція і синтез структур білків, жирів і вуглеводів мають характерні особливості і специфічні форми, проте в перетворенні цих різних речовин є ряд принципово загальних етапів і закономірностей. По відношенню до вивільняється при обміні речовин енергії енергетичний обмін слід поділити на три основних етапи.

На I етапі в шлунково-кишковому тракті великі молекули поживних речовин розщеплюються на дрібні. З вуглеводів утворюються 3 гексози (глюкоза, галактоза, фруктоза), з білків - 20 амінокислот, з жиру (тригліцеридів) - гліцерин і жирні кислоти, а також більш рідкісні цукру (наприклад, пентози і ін.). Обчислено, що в середньому через організм людини за час його життя проходить вуглеводів - 17,5 т, білків - 2,5 т, жирів - 1,3 т. Кількість енергії, що вивільняється в I фазі незначно, при цьому вона виділяється у вигляді тепла. Так, при розщепленні полісахаридів і білків вивільняється близько 0,6%, жирів - 0,14% від загальної енергії, яка утворюється при їх повному розпаді до кінцевих продуктів обміну. Тому значення хімічних реакцій I фази полягає головним чином в підготовці поживних речовин до дійсного вивільнення енергії.

На II етапі ці речовини піддаються подальшому розщепленню шляхом неповного згоряння. Результат цих процесів - неповне згоряння - здається несподіваним. З 25-30 речовин утворюються, крім СО2 і Н2О, тільки три кінцеві продукти: α-кетоглутарова, щавелевоуксусная кислота і оцтова кислота у вигляді ацетілкоензіма А. Кількісно при цьому переважає ацетілкоензім А. У II фазі вивільняється близько 30% енергії, що міститься в поживних речовинах.

На III етапі, так званому циклі трикарбонових кислот Кребса, три кінцеві продукти II фази згоряють до вуглекислого газу і води. При цьому звільняється 60-70% енергії поживних речовин. Цикл Кребса є загальним кінцевим шляхом розщеплення як вуглеводів, так і білків і жирів. Це як би вузловий пункт в обміні, де сходяться перетворення різних структур і можливий взаимопереход синтетичних реакцій.

На відміну від I етапу - етапи гідролізу в шлунково-кишковому тракті - в II і III фазах розщеплення речовин відбувається не тільки вивільнення енергії, але і особливий вид її накопичення.

Реакції енергетичного обміну

Збереження енергії здійснюється за рахунок перетворення енергії розщеплення харчових продуктів в особливу форму хімічних сполук, які називаються макроергів. Носіями цієї хімічної енергії в організмі є різні фосфорні сполуки, в яких зв'язок залишку фосфорної кислоти і є макроергічним зв'язком.

Головне місце в енергетичному обміні належить пірофосфатной зв'язку зі структурою аденозинтрифосфорної кислоти. У формі цього з'єднання в організмі використовується від 60 до 70% всієї енергії, що вивільняється при розпаді білків, жирів, вуглеводів. Використання енергії (окислення в формі АТФ) має велике біологічне значення, тому що завдяки цьому механізму можливо роз'єднання місця і часу вивільнення енергії і її фактичного споживання в процесі функціонування органів. Підраховано, що за 24 год кількість що утворюється і розщеплюється АТФ в організмі приблизно дорівнює масі тіла. Перетворення АТФ в АДФ вивільняє 41,84-50,2 кДж, або 10-12 ккал.

Настає внаслідок обміну речовин енергія витрачається на основний обмін, т. Е. На підтримку життя в стані повного спокою при температурі навколишнього повітря 20 ° С, на зростання (пластичний обмін), м'язову роботу і на перетравлення і засвоєння їжі (специфічно-динамічна дія їжі). Є відмінності у витрачанні енергії, що утворюється в результаті обміну, у дорослого і дитини.

основний обмін

У дитини, як і у всіх ссавців, які народжуються незрілими, відзначається первинне підвищення основного обміну до 1 1/2 років, яке потім неухильно продовжує підвищуватися в абсолютному вираженні і настільки ж закономірно знижуватися в розрахунку на одиницю маси тіла.

Нерідко використовують розрахункові методи обчислення основного обміну. Формули зазвичай орієнтовані на показники або довжини, або маси тіла.

Розрахунок основного обміну через масу тіла (ккал / добу). Рекомендації ФАО / ВО3

Сумарна енергія, що надійшла з їжею, розподіляється на забезпечення основного обміну, специфічно-динамічна дія їжі, втрати тепла, пов'язані з екскрецією, фізичну (рухову) активність і зростання. У структурі розподілу енергії, тобто енергетичного обміну розрізняють:

  • Енергія надійшла (з їжі) = Енергія депонированная + Енергія використана.
  • Енергія абсорбована = Енергія надійшла - Енергія виведена з екскрементами.
  • Енергія метаболізуються = Енергія надійшла - Енергія забезпечення (життя) і активності, або «основних витрат».
  • Енергія основних витрат дорівнює сумі:
    • основного обміну;
    • терморегуляції;
    • зігріваючого ефекту їжі (СДДП);
    • витрат на активність;
    • витрат на синтез нових тканин.
  • Енергія депонування - енергія, витрачена на відкладення білка і жиру. Глікоген не враховується, так як його відкладення (1%) незначимо.
  • Енергія депонування = Енергія метаболізуються - Енергія основних витрат.
  • Енергія вартості зростання = Енергія синтезу нових тканин + Енергія, що депонує в новій тканини.

Головні вікові відмінності полягають у відносинах між витратами на зростання і, в меншій мірі, на активність.

Вікові особливості розподілу добових енерговитрат (ккал / кг)

Втрати на екскрецію

Як видно, витрати на зростання мають дуже важливе значення для маловагої новонародженого і протягом першого року життя. Природно, що у дорослої людини вони просто відсутні. Фізична активність створює значні витрати енергії навіть у новонародженого і немовляти, де її виразом є смоктання грудей, неспокій, плач і крик.

При неспокої дитини витрата енергії зростає на 20-60%, а при крику - в 2-3 рази. Захворювання пред'являють свої вимоги до витрат енергії. Особливо вони зростають при підвищенні температури тіла (на 1 ° С підвищення збільшення обміну становить 10-16%).

На відміну від дорослої людини, у дітей багато енергії витрачається на зростання (пластичний обмін). В даний час встановлено, що для накопичення 1 г маси тіла, т. Е. Нової тканини, необхідно затратити приблизно 29,3 кДж, або 7 ккал. Більш точною є наступна розрахункова оцінка:

  • Енергетична «вартість» зростання = Енергія синтезу + Енергія депонування в новій тканини.

У недоношеної маловагої дитини Енергія синтезу становить від 1,3 до 5 кДж (від 0,3 до 1,2 ккал) на 1 г, доданий до маси тіла. У доношеної - 1,3 кДж (0,3 ккал) на 1 г нової маси тіла.

Загальна енергетична вартість зростання:

  • до 1 року = 21 кДж (5 ккал) на 1 г нової тканини,
  • після 1 року = 36,5-50,4 кДж (8,7-12 ккал) на 1 г нової тканини, або близько 1% від загальної енергії суми поживних речовин.

Оскільки інтенсивність росту у дітей в різні періоди різниться, то частка пластичного обміну в загальному витрачання енергії різна. Найбільш інтенсивний ріст у внутрішньоутробному періоді розвитку, коли маса зародка людини збільшується в 1 млрд 20 млн раз (1,02хЮ9). Темп зростання продовжує залишатися досить високим і в перші місяці життя. Про це свідчить значне збільшення маси тіла. Тому у дітей перших 3 міс частка «пластичного» обміну у витрачанні енергії становить 46%, потім на першому році вона знижується, однак з 4 років, і особливо в препубертатний період, спостерігається збільшення інтенсивності росту, що знову відбивається у вигляді збільшення пластичного обміну. В середньому у дітей 6-12 років на зростання витрачається 12% енергетичної потреби.

Витрати енергії на зростання

Витрата енергії на важко враховуються втрати

До важко враховуються втрат відносяться втрати з фекаліями жиру, травних соків і секретів, що виробляються в стінці травного тракту і в залозах, зі слущивающимися епітеліальними клітинами, з відпадають покривними клітинами шкіри, волоссям, нігтями, з потом, а після досягнення статевої зрілості у дівчат - з менструальної кров'ю. На жаль, це питання у дітей майже не вивчений. Вважають, що у дітей старше року він становить близько 8% енергетичних витрат.

Витрата енергії на активність і підтримання сталості температури тіла

Частка витрат енергії на активність і підтримання температури тіла змінюється з віком дитини (після 5 років це входить в поняття м'язової роботи). У перші 30 хв після народження температура тіла у новонародженого знижується майже на 2 ° С, що викликає значні витрати енергії. У дітей раннього віку на підтримку постійної температури тіла при температурі навколишнього середовища нижче критичної (28. 32 ° С) і активність організм дитини змушений витрачати 200,8-418,4 кДж / (кг • добу), або 48-100 ккал / ( кг • добу). Тому з віком збільшується абсолютний витрата енергії на підтримання сталості температури тіла і активність.

Однак частка витрат енергії на підтримання сталості температури тіла у дітей першого року життя тим нижче, чим менша дитина. Потім знову відбувається зниження витрати енергії, так як поверхня тіла, віднесена на 1 кг маси тіла, знову зменшується. У той же час збільшується витрата енергії на активність (м'язову роботу) у дітей старше року, коли дитина починає самостійно ходити, бігати, займатися фізкультурою або спортом.

Енергетична вартість фізичної активності

У дітей у віці 6-12 років частка енергії, що витрачається на фізичну активність, становить приблизно 25% від енергетичної потреби, а у дорослого - 1/3.

Специфічно-динамічна дія їжі

Спеціфіческідінаміческое дію їжі змінюється в залежності від характеру харчування. Сильніше воно виражено при багатою білками їжі, менше - при прийомі жирів і вуглеводів. У дітей другого року життя специфічно-динамічна дія їжі становить 7-8%, у дітей більш старшого віку - вище 5%.

Витрати на реалізацію і подолання стресу

Дані про збільшення енергетичної потреби при стресі наведені нижче.

Додаткові витрати

Компенсація пошкодження - основний обмін множать: при малій хірургії - на 1,2; при скелетної травми - на 1,35; при сепсисі - на 1,6; при опіках - на 2,1.

Специфічно-динамічна дія їжі: + 10% від основного обміну.

Фізична активність: прикованность до ліжка + 10% від основного обміну; сидить в кріслі + 20% від основного обміну; палатний режим хворого + 30% від основного обміну.

Витрати на лихоманку: на 1 ° С середньодобового підвищення температури тіла + 10-12% від основного обміну.

Надбавка маси тіла: до 1 кг / тиждень + 1260 кДж (300 ккал) в день.

Прийнято формувати деякі нормативи вікового забезпечення енергією для населення. Багато країн мають такі нормативи. На їх основі розробляють все харчові раціони організованих колективів. З ними звіряють і індивідуальні раціони харчування.

Рекомендації по енергетичній цінності харчування дітей раннього віку та до 11 років