Обмін речовин в організмі людини

Майже половина всієї енергії, що отримується в результаті катаболізму, втрачається у вигляді тепла в процесі утворення молекул АТФ. М'язове скорочення - процес ще менш ефективний. Близько 80% енергії, що використовується при м'язовому скороченні, втрачається у вигляді тепла і лише 20% перетворюється в механічну роботу (скорочення м'язи). Якщо людина не здійснює роботу, то практично вся генерована ним енергія втрачається у формі тепла (наприклад, у людини, що лежить в ліжку). Отже, величина теплопродукції є точним вираженням величини обміну в організмі людини.

Для визначення кількості затрачуваної організмом енергії застосовують пряму і непряму калориметр. Перші прямі виміри енергетичного обміну провели в 1788 р Лавуазьє і Лаплас.

Пряма калориметрія полягає у безпосередньому вимірі тепла, що виділяється організмом. Для цього тварина або людина поміщається в спеціальну герметичну камеру, по трубах, які проходять через неї, протікає вода. Для обчислення теплопродукції використовуються дані про теплоємності рідини, її обсязі, що протікає через камеру за одиницю часу, і різниці температур що надходить в камеру і витікаючої рідини.

За співвідношенням між кількістю виділеного вуглекислого газу і кількістю спожитого за цей період часу кисню - дихального коефіцієнту (ДК) - можна встановити, які речовини окислюються в організмі. ДК при окисленні білків дорівнює 0,8, при окисленні жирів - 0,7, а вуглеводів - 1,0. Кожному значенню ДК відповідає певний холеричний еквівалент кисню, тобто то кількість тепла, яке виділяється при окисленні якого-небудь речовини на кожен літр поглиненого при цьому кисню. Кількість енергії на одиницю споживаного 02 залежить від типу окислюються в організмі речовин. Теплотворний еквівалент кисню при окисленні вуглеводів дорівнює 21 кДж на 1 л 02 (5 ккал / л), білків - 18,7 кДж (4,5 ккал), жирів - 19,8 кДж (4,74 ккал).

Для непрямого визначення інтенсивності обміну можуть бути використані деякі фізіологічні параметри, пов'язані зі споживанням кисню: частота дихання і вентиляційний об'єм, частота скорочень серця і хвилинний обсяг кровотоку - всі вони відображають витрати енергії. Однак ці показники були не зовсім точні.

Інтенсивність енергетичного обміну значно варіює і залежить від багатьох факторів. Тому для порівняння енергетичних витрат у різних людей була введена умовна стандартна величина - основний обмін. Основний обмін [00] - це мінімальні для бодрствующего організму витрати енергії, визначені в строго контрольованих стандартних умовах:

1) при комфортній температурі (18-20 градусів тепла);
2) в положенні лежачи (але обстежуваний не повинен спати);
3) в стані емоційного спокою, так як стрес підсилює метаболізм;
4) натще, тобто через 12- 16 год після останнього прийому їжі.

Основний обмін залежить від статі, віку, росту і маси тіла людини. Величина основного обміну в середньому становить 1 ккал в 1 ч на 1 кг маси тіла. У чоловіків на добу основний обмін приблизно дорівнює 1 700 ккал, у жінок основний обмін на 1 кг маси тіла приблизно на 10% менше, ніж у чоловіків, у дітей він більше, ніж у дорослих, і зі збільшенням віку поступово знижується.

Добовий витрата енергії

Добовий витрата енергії у здорової людини значно перевищує величину основного обміну і складається з наступних компонентів: основного обміну; робочої надбавки, тобто енерговитрат, пов'язаних з виконанням тієї чи іншої роботи; специфічного-динамічної дії їжі. Сукупність компонентів добової витрати енергії становить робочий обмін. М'язова робота суттєво змінює інтенсивність обміну. Чим інтенсивніше виконувана робота, тим вище витрати енергії. Ступінь енергетичних витрат при різної фізичної активності визначається коефіцієнтом фізичної активності - відношенням загальних енерговитрат на всі види діяльності в добу до величини основного обміну. За цим принципом все населення ділиться на 5 груп.

16131 - 17598 (3850 - 4200)

Для людей, що виконують легку роботу сидячи, потрібно 2400 - 2600 ккал на добу, що працюють з більшою м'язової навантаженням, потрібно 3400 - 3600 ккал, що виконують важку м'язову роботу - 4000-5000 ккал і вище. У тренованих спортсменів при короткочасних інтенсивних вправах величина робочого обміну може в 20 разів перевищувати основний обмін. Споживання кисню при фізичному навантаженні не відображає загальної витрати енергії, так як частина її витрачається на гліколіз (анаеробний) і не вимагає витрати кисню.

Різниця між потребою в 02 і його споживанням становить енергію, одержувану в результаті анаеробного розпаду, і називається кисневим боргом. Споживання 0 ^ і після закінчення м'язової роботи залишається високим, так як в цей час відбувається повернення кисневого боргу. Кисень витрачається на перетворення головного побічного продукту анаеробного метаболізму - молочної кислоти в пировиноградную, на фосфорилювання енергетичних сполук (креатинфосфат) і відновлення запасів 02 в м'язовому миоглобине.

Прийом їжі підсилює енергетичний обмін (специфічна динамічна дія їжі). Білкова їжа підвищує інтенсивність обміну на 25 - 30%, а вуглеводи і жири - на 10% або менше. Під час сну інтенсивність метаболізму майже на 10% нижче основного обміну. Різниця між неспання в стані спокою і сном пояснюється тим, що під час сну м'язи розслаблені. При гіперфункції щитовидної залози основний обмін підвищується, а при гіпофункції - знижується. Зниження основного обміну відбувається при недостатності функцій статевих залоз і гіпофіза.

При розумовій праці енерговитрати значно нижче, ніж при фізичному. Навіть дуже інтенсивний розумову працю, якщо він не супроводжується рухами, викликає підвищення витрат енергії лише на 2 - 3% в порівнянні з повним спокоєм. Однак якщо розумова активність супроводжується емоційним збудженням, енерговитрати можуть бути помітно більшими. Пережите емоційне збудження може викликати протягом кількох наступних днів підвищення обміну на 11 -19%.