Обмен веществ и энергии - это совокупность физических, химических и физиологических процессов усвоения питательных веществ в организме с высвобождением энергии. В обмене веществ (метаболизме) выделяют два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса - анаболизм и катаболизм. Анаболизм - это совокупность процессов биосинтеза органических соединений, компонентов клеток, органов и тканей из поглощенных питательных веществ. Катаболизм - это процессы расщепления сложных компонентов до простых веществ, обеспечивающих энергетические и пластические потребности организма. Жизнедеятельность организма обеспечивается энергией за счет анаэробного и аэробного катаболизма поступающих с пищей белков, жиров и углеводов.

Основным обменом называется количество энергии, которое тратит организм при полном мышечном покое, через 12-14 часов после приема пищи и при окружающей температуре 20-22 °С. Основной обмен поддерживает жизнь организма на самом низком уровне деятельности нервной системы, сердца, дыхательного аппарата, пищеварения, желез внутренней секреции, выделительных процессов, покоя скелетных мышц. Даже в условиях полного покоя в клетках и тканях не прекращается обмен веществ - основа жизни организма. Показателем основного обмена является теплопроизводство в ккал в 1 ч на 1 кг веса тела и равен 1 ккал.

Ведущая роль в обмене веществ принадлежит функциональному состоянию нервной системы, регулированию ею уровня обмена веществ в органах и тканях, поддерживающему относительное постоянство состава белков, химического состава крови, температуры и т. д. относительно независимо от изменений внешней среды, при разных условиях жизни. Существенно влияет на основной обмен также деятельность желез внутренней секреции. Например, основной обмен увеличивается при повышении функции щитовидной железы и, наоборот, уменьшается при понижении ее функций и гипофиза. При повышении температуры тела на 1 °С основной обмен в среднем увеличивается на 10 %. В холодном климате основной обмен возрастает, а в жарком снижается на 10-20 %. Во время сна в результате расслабления скелетных мышц он уменьшается до 13 %. При голодании основной обмен снижается. С 20 до 40 лет основной обмен поддерживается примерно на одинаковом уровне, а затем постепенно падает: у мужчин до 7 %, а у женщин до 17 %.

Общий обмен веществ - происходит в обычных условиях жизни. Он значительно выше основного обмена и зависит главным образом от деятельности скелетных мышц, а также увеличения деятельности внутренних органов. Килокалории, расходуемые при этом сверх основного обмена, называются моторными калориями. Чем интенсивнее мышечная деятельность, тем больше моторных калорий и тем выше общий обмен веществ. При умственном труде общий обмен веществ увеличивается незначительно - на 2-3 %, а если умственный труд сопровождается мышечной деятельностью - на 10-20 %.

Значительное увеличение обмена веществ происходит также при переваривании пищи, что обозначается как ее специфически-динами-ческое действие. Так как для переваривания белков требуется особенно большая затрата энергии, то специфически-динамическое действие белков особенно велико. В среднем, после употребления белковой пищи основной обмен увеличивается на 30-37 %, а после жиров и углеводов на 4-6 %.

Обмен белков

Белки являются основным пластическим материалом, из которого построены клетки и ткани организма. Они являются составной частью мышц, ферментов, гормонов, гемоглобина, антител и других жизненно важных образований. В состав белков входят различные аминокислоты , которые подразделяются на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокислоты могут синтезироваться в организме, а незаменимые (валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, триптофан, фенилаланин, аргинин и гистидин) поступают только с пищей.

Поступившие в организм белки расщепляются в кишечнике до аминокислот и в таком виде всасываются в кровь и транспортируются в печень.При избыточном поступлении белков с пищей, после отщепления от них аминогрупп, они превращаются в организме в углеводы и жиры.Белковых депо в организме человека нет.

Наряду с основной, пластической функцией, белки могут играть роль источников энергии. При окислении в организме 1 г белка выделяется 4,1 ккал энергии. Конечными продуктами расщепления белков в тканях являются мочевина, мочевая кислота, аммиак, креатин, креатинин и некоторые другие вещества. Они выводятся из организма почками и частично потовыми железами.

О состоянии белкового обмена в организме судят по азотистому балансу, т. е. по соотношению количества азота, поступившего в организм, и его количества, выведенного из организма. Если это количество одинаково, то состояние называется азотистым равновесием . Состояние, при котором усвоение азота превышает его выведение, называется положительным азотистым балансом . Оно характерно для растущего организма, спортсменов в период их тренировки и лиц, перенесших заболевания. При полном или частичном белковом голодании, а также во время некоторых заболеваний азота усваивается меньше, чем выделяется. Такое состояние называется отрицательным азотистым балансом . При голодании белки одних органов могут использоваться для поддержания жизнедеятельности других, более важных. При этом расходуются в первую очередь белки печени и скелетных мышц; содержание белков в миокарде и тканях мозга остается почти без изменений.

Нормальная жизнедеятельность организма возможна лишь при азотистом равновесии, или положительном азотистом балансе. Такие состояния достигаются, если организм получает около 100 г белка в сутки; при больших физических нагрузках потребность в белках возрастает до 120-150 г. Всемирная Организация Здравоохранения рекомендует употреблять не менее 0,75 г белка на 1 кг массы тела в сутки. Богаты белками мясо, рыба, печень, грибы, бобовые, соя и т. п.

Обмен жиров

Физиологическая роль липидов, к которым относят нейтральные жиры, фосфатиды и стерины, в организме заключается в том, что они входят в состав клеточных структур, выполняя пластическую функцию и являясь источниками энергии.

Общее количество жира в организме человека колеблется в широких пределах и составляет 10-20 % массы тела, при ожирении оно может достигать 40-50 %. Жировые депо в организме непрерывно обновляются. При обильном углеводном питании и отсутствии жиров в пище синтез жира в организме может происходить из углеводов.

Нейтральные жиры, поступающие в ткани из кишечника и жировых депо, окисляются и используются как источник энергии. При окислении 1 г жира освобождается 9,3 ккал энергии. В связи с тем, что в молекуле жира содержится относительно мало кислорода, последнего требуется для окисления жиров больше, чем при окислении углеводов. Как энергетический материал жиры используются главным образом в состоянии покоя и при выполнении длительной малоинтенсивной физической работы. В начале более напряженной мышечной деятельности используются преимущественно углеводы, которые в дальнейшем в связи с уменьшением их запасов замещаются жирами. При длительной работе до 80 % всей энергии расходуется в результатеокисления жиров.

Жировая ткань, покрывающая различные органы, предохраняет их от механических воздействий. Скопление жира в брюшной полости обеспечивает фиксацию внутренних органов, а подкожная жировая клетчатка защищает организм от излишних теплопотерь. Секрет сальных желез предохраняет кожу от высыхания и излишнего смачивания водой.

Важная физиологическая роль принадлежит стеринам, в частности,холестерину. Эти вещества являются источником образования в организме желчных кислот, а также гормонов коры надпочечников и половых желез. При избытке холестерина в организме развивается патологический процесс - атеросклероз. Некоторые стерины пищи, например,витамин Д, также обладают большой физиологической активностью.

Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. Поступающие в организм в избытке белки и углеводы превращаются в жир. Наоборот, при голодании жиры, расщепляясь, служат источником углеводов. Конечные продукты обмена липидов - вода и углекислый газ. Суточная потребность в жирах составляет 70-100 г.

Обмен углеводов

Большое количество углеводов содержится в растительных продуктах: в ржаном хлебе 45 %, в пшеничном - 50 %, в гречневой крупе- 64 %, в рисе - 72 %, в картофеле - 20 %. Чистым углеводом является сахар. Углеводы поступают в организм человека, в основном, в виде крахмала и гликогена. В процессе пищеварения их них образуются глюкоза, фруктоза, лактоза и галактоза. Глюкоза всасывается в кровь и через воротную вену поступает в печень. Фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу в печеночных клетках. Избыток глюкозы в печени фосфорилируется и переходит в гликоген. Его запасы в печени и мышцах у взрослого человека составляют 300-400 г. При углеводном голодании происходит распад гликогена и глюкоза поступает в кровь.

Углеводы служат в организме основным источником энергии. При окислении 1 г углеводов освобождается 4,1 ккал энергии. Для окисления углеводов требуется значительно меньше кислорода, чем при окислении жиров. При уменьшении концентрации глюкозы в крови резко снижается физическая работоспособность. Большое значение углеводы имеют для нормальной деятельности нервной системы. При голодании запасы гликогена в печени и концентрация глюкозы в крови уменьшаются. То же происходит при длительной и напряженной физической работе без дополнительного приема углеводов. Снижение содержания глюкозы в крови до 0,06-0,07 % (нормальная концентрация 0,08-0,12 %) приводит к развитию гипогликемии ,что проявляется мышечной слабостью, падением температуры тела, а в дальнейшем - судорогами и потерей сознания. При гипергликемии (содержание сахара в крови достигает 0,15 % и более) избыток глюкозы быстро выводится почками. Такое состояние может возникать при эмоциональном возбуждении, после приема пищи, богатой легкоусвояемыми углеводами, а также при заболеваниях поджелудочной железы. При истощении запасов гликогена усиливается синтез ферментов, обеспечивающих реакцию глюконеогенеза, т. е. синтеза глюкозы из лактата или аминокислот.

Конечными продуктами обмена углеводов являются вода, углекислый газ и АТФ. Суточная потребность в углеводах около 450 г.

В условиях полного покоя человек расходует некоторое количество энергии. Этот расход обусловлен тем, что в нашем организме непрерывно происходит затрата энергии, связанной

с его жизнедеятельностью. Большое количество энергии тратит , которое, сокращаясь, производит значительную работу, почки, где непрерывно идет процесс мочеобразования, дыхательные мышцы, которые регулярно сокращаются, печень, где идут процессы желчеобразования, да и все другие органы и ткани живого организма.

Количество энергии, которое тратит организм при полном покое, натощак, т. е. через 12-16 часов после еды, и при температуре 18-20°, называется основным обменом.

Основной обмен определяется методом непрямой калориметрии, т. е. изучением газообмена.

Основной обмен в среднем равен у взрослого здорового человека 1 большой калории на 1 кг веса в течение 1 часа.

У человека весом 70 кг основной обмен будет равен 70×24=1680 больших калорий. Это количество энергии, которое затрачивается для обеспечения жизнедеятельности организма. Основной обмен зависит от пола, возраста, роста и веса человека. У мужчин основной обмен больше, чем у женщин того же веса.

Величина основного обмена на 1 кг веса тела у детей больше, чем у взрослого человека, но с возрастом теплообразование уменьшается. Понижение теплообразования продолжается до 20 лет. С 20 до 40 лет теплообразование не изменяется, а после 40 лет - вновь понижается.

Исследования показали, что у различных животных величина основного обмена, рассчитанная на 1 кг веса, колеблется довольно резко: чем меньше животное, тем больше основной обмен на 1 кг веса. Между тем, при расчете не на вес, а на единицу площади поверхности тела ока илось, что почти у всех животных количество энергии, расходуемой на 1 м 2 поверхности тела, приблизительно одинаково или колеблется в незначительных пределах. Это видно из мог 10.

ТАБЛИЦА Основной обмен при paсчете на 1 м 2 по верхности тела и на 1 кг веса тела у разных животных и у человека

Эта закономерность получила название закона поверхности, но он не является абсолютным. Однако этот закон дает возможность установить наиболее удобную для сравнения меру величины основного обмена: количество калорий, отдаваемых на единицу поверхности тела в сутки.

Изменения основного обмена наблюдаются при нарушении деятельности желез внутренней секреции. Так, например, усиление функции щитовидной железы приводит к повышению основного обмена, измерение которого часто производится с диагностической целью.

Расход энергии при работе

Основной обмен у здорового взрослого человека равен в среднем 1700 калорий. При мышечной работе расход энергии быстро возрастает: чем тяжелее мышечная работа, тем больше энергии тратит человек.

При работе важно вычислить коэффициент полезного действия, т. е. отношение произведенной работы к затраченному количеству энергии. Исследование показало, что коэффициент полезного действия у человека равен в среднем 20%; при тренировке он повышается и доходит до 25-35%.

По количеству затрачиваемой энергии людей разных профессий можно разделить на несколько групп.

Первая группа. Работа в сидячем положении, не требующая больших мышечных движений: канцелярские служащие, литографы и др.,-2200-2400 больших калорий.

ТАБЛИЦА Расход энергии за сутки лиц разных профессий

Вторая группа. Работа в сидячем положении- портные, механики по тонким работам,-2600 2800 больших калорий.

Третья группа. Умеренная мышечная работа: сапож ники, почтальоны,врачи, лабораторные работники — 3000 больших калорий.

Четвертая группа. Напряженная мышечная работа: металлисты, маляры, столяры,- 3400-3600 больших калорий.

Пятая группа. Тяжелый физический труд-4000 больших калорий и более.

Шестая группа. Очень тяжелый труд - 5000 больших калорий и более.

При умственной работе затрачивается очень небольшое количество энергии. В том случае, когда умственная работа сочетается с движением, мышечной нагрузкой, например у артиста или оратора, затрата энергии возрастает.

В последние годы подробно изучена затрата энергии у лиц разных профессий. Эти данные приводятся в табл.

РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

При изучении действия усиливающее нервасердца И. П. Павлов показал, что усиливающий нерв оказывает трофическое влияние на сердечную мышцу, т. е. изменяет интенсивность протекающего в ней обмена веществ.

Учение о трофической функции нервной системы широко разработано советской физиологией. Показана роль вегетативной нервной системы, в регуляции обмена веществ и энергии. Осуществляется это действие влиянием нервной системы на и энергии как непосредственно, так и через физиологически активные - гормоны.

На и энергии влияют разные отделы нервной системы. Если животному произвести укол в дно IV желудочка продолговатого мозга, происходит резкое увеличение сахара в крови и сахар начинает выделяться с мочой. С белковым обменом связана деятельность промежуточного мозга.

На и энергии оказывают влияние большие полушария головного мозга. Опытами, проведенными в лаборатории К. М. Быкова, была показана тесная связь деятельности коры головного мозга с обменом веществ и энергии.

В наблюдениях над рабочими было установлено, что если рабочий спокойно сидит на стуле в цехе, а другие члены его бригады работают, обмен веществ и расход энергии у сидящего рабочего также резко усиливаются. Ясно, что это может произойти только под влиянием коры головного мозга.

В другом наблюдении определялся основной обмен у рабочего, причем в комнату, где производилось это определение, доходил рабочий шум из цеха. В этих условиях основной обмен повышался на 15-30%. В нерабочий день такого повышения не наблюдалось.

Как уже было сказано, на обмен веществ влияют гормоны желез внутренней секреции. Гормон надпочечника - адреналин, и гормон поджелудочной железы - инсулин, оказывают действие на углеводный обмен. На обмен жиров и белков влияют гормоны щитовидной железы, гипофиза, половых желез.

Выделение гормонов регулируется нервной системой, поэтому гормоны в здоровом организме действуют в том же направлении, что и в данный момент. Нервные и гормональные влияния представляют собой единый механизм.

Различные нарушения обмена веществ, возникающие при расстройстве деятельности той или другой железы внутренней секреции, будут подробно разобраны в главе о железах внутренней секреции.

Статья на тему Основной обмен у человека

Тема: Физиология и Патофизиология обмена веществ

Вопросы для самостоятельного изучения:

Понятие об обмене веществ. Анаболические и катаболические процессы.

Основной и общий обмен веществ.

Обмен белков и его регуляция.

Обмен жиров и его регуляция.

Обмен углеводов и его регуляция.

Обмен воды и минеральных веществ.

Нарушения обмена белков.

Нарушение обмена жиров.

Нарушение обмена углеводов.

Нарушение обмена воды и минеральных солей.

Задание для самоподготовки:

– составление конспекта по теме (возможно использование ниже приведенных материалов + хрестоматия).

– выполнение лабораторных работ, приведенных в лабораторном занятии 3 (в лабораторной работе №2 выполнить только задание по определению суточной калорийности питания).

Контроль:

проверка конспекта по теме;

проверка протокола лабораторного занятия 3.

Литература

Физиология человека: учеб. пособие для учащихся специальности "Лечебное дело" учреждений, обеспечивающих получение сред. спец. образования / А.А. Семенович [и др.]; под ред. А. А. Семеновича. – 3-е изд., испр. – Минск: Выш. шк., 2009. – 544 с. (С. 413–450).

Вопрос 1. Понятие об обмене веществ. Анаболические и катаболические процессы.

Обмен веществ – совокупность изменений, которые претерпевают вещества от момента их поступления в пищеварительный тракт до образования конечных продуктов распада, выделяемых из организма.

Обмен веществ является основой жизни.

К необходимым для поддержания жизни веществам относятся белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные вещества, кислород и вода.

В процессе роста обновление клеток организма возможно лишь тогда, когда в организм непрерывно поступает О 2 и питательные вещества, являющиеся строительным материалом, из которого строится организм. Но для построения новых клеток организма, их непрерывного обновления, а также для совершения человеком какой-то работы нужна энергия. Эту энергию организм человека получает при распаде и окислении в процессах обмена веществ (метаболизма). Причем процессы метаболизма (анаболизм и катаболизм) тонко согласованы друг с другом и протекают в определенной последовательности.

Анаболизм – процесс усвоения организмом веществ, при котором расходуется энергия (т.е. совокупность реакций синтеза).

Катаболизм – процесс распада сложных органических соединений, протекающий с высвобождением энергии т.е. совокупность реакций распада.

Необходимо учитывать, что оба эти процесса непрерывно связаны. Катаболические процессы обеспечивают анаболизм энергией и исходными веществами, а анаболические процессы - синтез структур, формирование новых тканей в связи с процессами роста организма, синтез гормонов и ферментов, необходимых для жизнедеятельности.

Процессы анаболизма и катаболизма находятся в динамическом равновесии. Преобладание анаболических процессов над катаболическими приводит к росту, накоплению массы тканей, а преобладание катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур, выделению энергии.

Установлено, что в детском возрасте преобладает анаболизм, в старческом – катаболизм.

Вопрос 2. Основной обмен и общий обмен энергии.

Основной обмен - минимальное количество энергии, необходимое для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма в состоянии покоя в стандартных условиях.

Стандартные условия требуют определения основного обмена утром натощак (через 12-14 ч после последнего приема пищи), в положении пациента лежа на спине, при полном расслаблении мышц, в условиях температурного комфорта (18-20 °С).

Показатель основного обмена - это величина энергии, которая потребовалась бы организму для пребывания в условиях основного обмена на протяжениисуток, выраженная в ккал/сут или кДж/сут.

Средняя величина основного обмена составляет около 1700 ккал/сут.

Энергия основного обмена расходуется на :

1) синтез АТФ и анаболические процессы, обеспечивающие обновление и рост тканей;

2) механическую работу, выполняемую сердечной и дыхательными мышцами, гладкими мышцами внутренних органов;

3) транспорт веществ через мембраны, генерацию биопотенциалов, секреторные процессы в организме.

Нормальная величина основного обмена является одним из показателей благополучия в организме. У взрослого человека интенсивность основного обмена приближается к 1 ккал на 1 кг массы тела в 1 ч.

У детей она больше, а у пожилых людей меньше приведенной величины.

В условиях основного обмена особенно интенсивны энергетические затраты на единицу массы у тканей коры мозга, печени и почек. В тех же условиях отмечается наименьший расход энергии в жировой ткани. Поэтому у худых людей на единицу массы расходуется несколько больше энергии основного обмена, чем у полных.

Интенсивность основного обмена зависит от

возраста,

• площади поверхности тела.

На основе этих данных рассчитывают показатель должной величины основ ного обмена - индивидуальную норму для конкретного человека.

Для такого расчета применяются таблицы и формулы. Весьма употребительны таблицы Гаррис-Бенедикта.

Но особенно сильно коррелирует величина основного обмена с площадью поверхности тела. Эта закономерность отражена в

правиле Рубнера : величина энергетических затрат организма в условиях физиологического покоя прямо пропорциональна площади поверхности тела.

Такая корреляция выявляется не только для людей, но и распространяется на всех теплокровных животных. Так, у мыши и слона на единицу площади поверхности тела приходится приблизительно одинаковый расход энергии.

У мужчин основной обмен в пересчете на единицу массы тела приблизительно на 10% больше, чем у женщин. Это связано с тем, что мужские половые гормоны стимулируют обменные процессы, а также тем, что у мужчин меньше относительная масса жировой и больше относительная масса мышечной ткани.

Определение показателей основного обмена используется для диагностики в клинической практике. Особенно ценны данные об уровне основного обмена для диагностики нарушений функций щитовидной железы. При ее гиперфункции величина основного обмена повышается более чем на 20% относительно нормы. Величина основного обмена также повышается при туберкулезе, малярии, при развитии лихорадки.

Общий обмен энергии .

Общим обменом энергии называют энергетические затраты организма в условиях проявления обыч ной жизнедеятельности.

Так, интенсивность расхода энергии в организме увеличивается после приема пищи. Это называют специфическим динамическим действием пищи (затрата энергии па переваривание, всасывание, транспорт и ассимиляцию нутриентов на уровне клетки).

Прием богатой углеводами пищи увеличивает энергетические затраты организма на 5-10%, богатой белками - до 30%.

В общий обмен энергии входит также рабочая прибавка , т.е. затраты энергии на выполнение работы, величина которых зависит от вида и интенсивности работы.

Умственная работа требует относительно небольшого увеличения энергетических затрат (5-15%). Несмотря на небольшое увеличение суммарных энергетических затрат организма, при умственной нагрузке интенсивность обменных процессов в отдельных локальных участках головного мозга может значительно возрастать. Такая работа сопряжена с расходом некоторых биологически активных веществ и при наличии переутомления может вызывать ряд неблагоприятных изменений в организме.

Интенсивность энергетических затрат увеличивается пропорционально возрастанию мышечной работы и может быть в десятки раз больше, чем в состоянии физического покоя.

Если принять общий обмен за 100%, а основной за 60% от общего обмена, то у ребенка 15% энергии расходуется на рост и отложение веществ, 0,5% – на специфически–динамическое действие пищи, 15% – на работу мышц и 5–10% на потерю с экскрементами. У взрослого нет расхода энергии на рост и отложение веществ, на специфически–динамическое действие пищи приходится 10%, на работу мышц –25%, на потерю с экскрементами –5%. Остальная часть обмена веществ у детей и взрослых приходится на внутренние органы.

На основе определения уровня общих энергетических затрат организма разработаны критерии подразделения трудоспособного населения по группам. Каждая из этих групп имеет свои нормы пищевого рациона, особенности нормирования рабочего дня, периодичности отдыха и отпусков.

В литературе приводятся гигиенические нормативы суточных энергозатрат для лиц разной профессиональной принадлежности:

I группа - работники умственного труда : руководители предприятий, медики (кроме хирургов), педагоги, научные работники, писатели, работники печатной отрасли, журналисты, студенты. Суточный расход энергии составляет для мужчин 2550-2800 ккал, для женщин 2200-2400 ккал, т. е. в среднем 40 ккал/кг массы тела;

II группа - работники легкого физического труда (рабочие автоматизированных линий, швейники, агрономы, ветеринары, медсестры, продавцы промтоваров, тренеры, инструкторы по физической культуре). Суточный расход энергии составляет 3000-3200 ккал для мужчин и 2550-2700 ккал для женщин; в среднем 43 ккал;

III группа - работники среднего по тяжести труда (водители, хирурги, работники пищевой промышленности, продавцы продовольственных товаров, работники водного транспорта). Суточный расход энергии составляет 3200-3650 ккал (муж.) и 2600-2800 ккал (жен.), на 1 кг массы в среднем 46 ккал;

IV группа - работники тяжелого физического труда (строители, сельхозрабочие, механизаторы, металлурги, спортсмены). Суточный расход энергии составляет 3700-4250 ккал (муж.) и 3150-2900 ккал (жен.), 53 ккал/кг массы;

V группа - лица особо тяжелого физического труда (сталевары, лесорубы, шахтеры, грузчики). Суточный расход энергии составляет 3900-4300 ккал у мужчин (61 ккал/кг); для женщин этот расход не нормируется. Вышеуказанные цифры энергозатрат ориентированы на мужчин и женщин среднего веса (70 кг и 60 кг, соответственно).

В каждой перечисленной группе следует различать три возрастные категории: 18-29, 30-39 и 40-59 лет . Для лиц 60-74 лет среднесуточный расход энергии составляет 2300 ккал (муж.), 2100 ккал (жен.); старше 75 лет - 2000 ккал (муж.) и 1900 ккал (жен.).

Если лица пенсионного возраста работают, то расход энергии у них возрастает на 5-10 %.

Для лиц, занимающихся спортом профессионально, существуют другие нормативные значения суточных энергозатрат, конкретизированные по видам спорта.

Уровень обмена в условиях естественной жизни человека называется общим обменом. При выполнении физического и умственного труда, изменении позы, эмоциях, после потребления пищи обменные процессы становятся более интенсивными. Больше всего задействованные в этом процессе мышцы, сокращаются. Причем состояние скелетных мышц в основном влияет на интенсивность обмена и при некоторых других физиологических состояний. Так, даже при решении математической задачи повышается тоническое напряжение скелетных мышц. При этом в самих клетках ЦНС активность обменных процессов хотя и меняется, но не в такой степени, чтобы существенно повлиять на уровень энергозатрат всего организма. Вместе с тем, если умственная работа сопровождается эмоциональным напряжением, обмен активируется в большей степени. Это обусловлено увеличением образования ряда гормонов, усиливающих обменные процессы.

Специфически динамическое действие пищи

Повышение обмена наблюдают в течение достаточно длительного (до 10-12 ч) времени после еды. В этом случае энергия расходуется не только на собственно процесс пищеварения, секрецию, моторику, всасывание). Оказывается так называемая специфически динамическое действие пищи. Она в основном обусловлена активацией обменных процессов продуктами пищеварения. Этот эффект наибольший при поступлении белков. Уже через 1 ч и в течение последующих 3-12 ч (продолжительность зависит от количества потребленной пищи) активность процессов энергообразования возрастает до 30 % уровня основного обмена. При поступлении углеводов и жиров этот прирост составляет не более 15 %.

Влияние температуры

Интенсивность обменных процессов возрастает также при отклонении температуры окружающей среды от комфортного уровня. Найвираженіше сдвиги интенсивности обмена веществ при снижении температуры, поскольку для сохранения константной температуры тела энергия других видов превращается в тепловую.

Обмен энергии при трудовой деятельности

Наибольший прирост энергозатрат обусловлено скелетными скорочувальними мышцами. Поэтому в обычных условиях существования уровень обменных процессов в первую очередь зависит от физической активности человека. Взрослое население по уровню общего обмена можно разделить на пять групп. Классификация основывается на интенсивности физического труда, нервной напряженности, возникающей при выполнении трудовых процессов, отдельных операций, и ряде других особенностей. По мере внедрения и распространения новых видов и форм трудовой деятельности, связанных с техническим прогрессом, группы интенсивности труда должны пересматриваться, уточняться и дополняться. Выделено пять групп рабочих:

1-а - преимущественно умственной стираемые;

2-а - легкого физического труда;

3-я - физического труда средней степени тяжести;

4-а - тяжелого физического труда;

5-а - особо тяжелого физического труда.

Потребность в энергии повышена у лиц, труд которых характеризуется не только физическим, но и нервно-психической нагрузкой. Причем в современных условиях его значение во всех трудовых процессах все более возрастает.

У женщин через меньшую интенсивность обменных процессов, меньшую мышечную массу потребность в энергии примерно на 15 % ниже, чем у мужчин.

При определении потребности в энергии взрослого трудоспособного населения признано целесообразным все расчеты делать для трех возрастных категорий: 18-29, 30-39,40-59 лет. Основой для этого стали некоторые возрастные особенности обмена веществ. Так, в 18-29 лет еще продолжаются процессы роста и физического развития. С 40 лет, а особенно после 50, катаболизм начинает преобладать над анаболізмом.

При разработке критериев потребности в энергии для населения в возрасте от 18 до 60 лет условно определено идеальную массу тела: у мужчин она составляет 70 кг, у женщин - 60 кг. Потребность в энергии может исчисляться из расчета на 1 кг средней идеальной массы тела. Потребность в энергии на 1 кг идеальной массы у мужчин и женщин практически одинакова и составляет: для 1-й группы интенсивности труда - 167,4 кДж (40 ккал), для 2-й - 179,9 кДж (43 ккал), для 3-й - 192,5 кДж (46 ккал), для 4-й - 221,7 кДж (53 ккал), для 5-й - 255,2 кДж (61 ккал).

Регуляция обмена энергии

В организме постоянно должно происходить согласование метаболических потребностей всего организма с потребностями отдельных его органов и клеток. Это достигается с помощью распределения между ними усмоктуваних питательных веществ, а также перераспределением веществ из собственных депо организма или тех, что образуются в процессах биосинтеза.

На уровне отдельных клеток и кусочков органов можно выявить наличие местных механизмов регуляции процесса энергообразования. Так, во время выполнения мышечной работы начало сокращения мышцы запускает процессы ресинтеза применяемой АТФ (см. разд. 1 -"Скелетные мышцы").

Регуляция процессов энергообразования в организме в целом осуществляется вегетативной нервной и эндокринной системами с преобладанием последней. Основные регуляторы - гормоны щитовидной железы- тироксин и Г3, а также А надпочечников, стимулирующие эти процессы. Причем под влиянием этих гормонов находится и перераспределение метаболитов, применяют для образования энергии. Так, во время физической нагрузки с печени, жировых депо в кровь поступает глюкоза, жирные кислоты, которые применяются в мышцах.

Особую роль в регуляции играет гипоталамус, через который реализуются нервно-рефлекторные (вегетативные нервы) и эндокринные механизмы. С помощью их обеспечивается участие высших отделов ЦНС в регуляции обменных процессов. Можно обнаружить даже условно-рефлекторное повышение уровня образования энергии. Так, у спортсмена перед стартом, у рабочего перед выполнением трудового процесса обмен активируется. Гипнотическое внушение выполнения тяжелой мышечной работы может привести к повышению уровня обменных процессов.

Гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной и других эндокринных желез влияют как на рост, размножение, развитие организма, так и на соотношение процессов анаболизма и катаболизма. В организме активность этих процессов находится в состоянии динамического равновесия, но в отдельные моменты реальной жизни вероятно и превалирование одного из них. (Подробнее эти процессы рассмотрены в курсе биохимии.)

Методы исследования

Методы оценки энергетического баланса организма основываются на двух главных принципах: прямом измерении количества тепла, которое выделилось (прямая калориметрия), и косвенном измерении - определением количества кислорода, поглощаемого и углекислого газа выделяется (непрямая калориметрия).

Чаще всего применяют способы непрямой калориметрии. При этом сначала определяют количество кислорода, поглощаемого и выделяемого углекислого газа, что выделяется. Зная их объемы, можно определить дыхательный коэффициент (ДК): отношение выделенного СО2 к поглощенного 02:

По величине ДК можно косвенно оценивать (есть соответствующие таблицы) окисненість продукта, так как в зависимости от этого выделяется разное количество тепла. Так, при окислении глюкозы выделяется 4 ккал1г тепла, жиров -9,0 ккал1г, белков-4,0 ккал1г (эти величины характеризуют энергетическую ценность соответствующих питательных веществ). Зависимость ДК от продукта окисляется, определяется тем, что при окислении глюкозы для образования каждой молекулы СО2 применяется такое же количество молекул 02 (ДК = 1,0). В связи с тем, что в структуре жирных кислот на один атом СО2 приходится меньше атомов 02, чем в углеводах, во время их окисления ДК равен 0,7. При потреблении белковой пищи ДК составляет 0,8.

Однако, применяя метод непрямой калориметрии, необходимо учитывать, что в реальных условиях жизни человека, как правило, окисляющиеся смешанные ингредиенты. Для практического применения разработаны специальные таблицы, с помощью которых по количеству поглощенного за единицу времени кислорода и величине ДК можно определить количество высвобожденной энергии, то есть интенсивность обменных процессов.

Возрастные и половые особенности энергетического обмена

В период онтогенетического развития обменные процессы претерпевают значительные изменения. До окончания периода полового созревания (табл. 15) преобладают процессы анаболизма.

Таблица 15. Возрастные изменения общего и основного обмена

Поскольку для обеспечения возрастного развития расходуется большое количество энергии, уровень основного обмена в пересчете как на единицу массы, так и поверхность тела, резко увеличен. Самые высокие показатели на протяжении первых лет жизни, когда основной обмен увеличен по сравнению с таковым у взрослых в 2-2,5 раза. При старении преобладают катаболические процессы, что сопровождается постепенным снижением основного обмена. Причем во все возрастные периоды основной обмен у женщин ниже, чем у мужчин. Например, у мужчин в возрасте 40 лет его величина в среднем равна 36,3 ккал1м21год, в 70 лет-33 ккал1м21год; у женщин он составляет соответственно 34,9 и 31,7 ккал1м21год.

Величина основного обмена (ВОО) – это минимальное количество калорий, необходимых для поддержания жизнедеятельности организма в состоянии полного покоя. Проще говоря, это то количество энергии (измеряется в калориях), которое тело затратит, если Вы будете спать целый день. Основной обмен может сжигать до 70% от общего количества затрачиваемых калорий, но эта цифра изменяется в зависимости от различных факторов (о них мы поговорим ниже). Калории расходуются на различные физиологические процессы, такие как дыхание, циркуляция крови и поддержание нужной температуры тела. Естественно, что в среднем тело затрачивает больше калорий, чем составляет ВОО.

Основной обмен веществ является одним из важнейших факторов, определяющих интенсивность обмена веществ в целом. Этот показатель подсказывает нам, сколько калорий нужно организму, чтобы сохранить вес, сбросить его или набрать. Величина основного обмена определяется комбинацией генетических (внутренних) и внешних факторов, таких как:

Генетика . Одни люди рождаются с более быстрым обменом веществ, другие с более медленным.
Пол . У мужчин больше мышечной массы и меньше жира в организме. Это значит, что у них больше величина основного обмена.
Возраст. С возрастом основной обмен веществ замедляется. После 20-летнего возраста, каждые десять лет этот показатель снижается в среднем на 2% .
Вес . Чем больше вес человека, тем больше ВОО.
Площадь поверхности тела . Это соотношение Вашего роста и веса. Чем больше общая площадь поверхности Вашего тела, тем выше у Вас ВОО.
У высоких, худых людей ВОО больше. Если сравнить высокого и низкого человека с одинаковым весом, которые потребляют одинаковое количество калорий для поддержания веса, то мы сможем заметить, что через год вес более высокого человека останется неизменным, зато вес человека пониже может увеличиться приблизительно на 7 кг.
Процент жировых отложений . Чем он меньше, тем больше ВОО. Именно меньший процент жировых отложений у мужчин является причиной, по которой интенсивность их основного обмена больше, чем у женщин.
Диета . Голодание или резкое сокращение количества потребляемых калорий может снизить величину основного обмена на 30% . Низкокалорийная диета для потери веса может привести к снижению ВОО на 20% .
Температура тела . При увеличении внутренней температуры тела на полградуса, ВОО увеличивается примерно на 7% . Чем выше температура тела, етм быстрее присходят химические реакции в организме. Поэтому ВОО пациента с температурой 42°C увеличится приблизительно на 50% .
Внешняя температура . Температура окружающей среды также влияет на основной обмен. Воздействие холодных температур приводит к увеличению ВОО, ведь организму нужно выделять больше тепла для поддержания необходимой внутренней температуры тела. Непродолжительное пребывание в условиях высокой температуры имеет небольшое влияние на метаболизм, т.к. температура компенсируется за счёт возросшей теплоотдачи. Но длительное пребывание на жаре может также повысить ВОО.
Гормоны . Тироксин (производится в щитовидной железе) является одним из ключевых регуляторов ВОО. Он ускоряет метаболическую активность тела. Чем больше вырабатывается тироксина, тем выше ВОО. Если организм производит его слишком много (это состояние известно как тиреотоксикоз) ВОО может возрасти вдвое. Если его слишком мало (микседема), ВОО может уменьшится на 30-40% по сравнению с нормой. Как и тироксин, адреналин также увеличивает ВОО, но в меньшей степени.
Упражнения . Физические упражнения не только влияют на вес, сжигая калории, но и помогают повысить интенсивность основного обмена за счет увеличения объемов мышечной массы.

Кратковременные факторы, влияющие на общий обмен

Суточный обмен веществ

Методы определения потребности в калориях

Быстрым и простым методом для определения потребности в калориях является расчёт, исходя из общей массы тела.
Сжигание жира : 26-29 калорий на 1 кг массы тела
Поддержание веса : 33-35 калорий на 1 кг массы тела
Увеличение веса : = 40-45 калорий на 1 кг массы тела

Это очень простой способ, который помогает оценить потребность в калориях. Но есть и очевидные недостатки этого метода, ведь он не учитывает уровень активности и комплекцию. Чрезвычайно активным людям может потребоваться гораздо больше калорий, чем показывает данная формула. Кроме того, чем больше мышечная масса, тем больше будет потребность в калориях.

Так как здесь не учитывается степень ожирения , формула может преувеличить потребность в калориях для людей с избыточным весом. Например, 50-летняя женщина, которая ведёт малоактивный образ жизни, весит 117 кг, а её общее количество жира составляет 34%. Она никогда не сможет сбросить вес, потребляя 3000 калорий каждый день.

Вычисления на основе величины основного обмена

Самая низкая ВОО – во время сна, когда организм не перерабатывает пищу. Стоит отметить, что, чем больше Ваша мышечная масса тела, тем больше Ваша ВОО. Это очень важная информация, если Вы хотите сбросить вес. Чем больше у Вас мышц, тем больше калорий Вы будете сжигать.

Мышцы - это метаболически активные ткани, и даже для того, чтобы поддерживать их массу постоянной, требуется много энергии. Очевидно, что один из отличных способов увеличить интенсивность основного обмена – это заняться бодибилдингом, т.е. тренировки направленные на рост и укрепление мышечной массы.

Формула Гарриса-Бенедикта (ВОО на основе общей массы тела)

Мужчины : ВОО = 66 + (13.7 х вес в кг) + (5 х рост в см) - (6.8 х возраст в годах)
Женщины : ВОО = 655 + (9.6 х вес в кг) + (1.8 х рост в см) - (4.7 х возраст в годах)

Пример :
Вы женщина
Вам 30 лет
Ваш рост 167,6 см
Вы весите 54,5 кг
Ваша ВОО = 655 + 523 + 302 - 141 = 1339 калорий в день

Коэффициенты активности:
Сидячий образ жизни = ВОО х 1.2 (мало или совсем не делаете упражнения, сидячая работа)
Небольшая активность = ВОО х 1.375 (небольшая физическая нагрузка/ занятия спортом 1-3 раза в неделю)
Умеренная активность = ВОО х 1.55 (достаточно большая физическая нагрузка / занятия спортом 3-5 раз в неделю)
Высокая активность = ВОО х 1.725 (большая физическая нагрузка/ занятия спортом 6-7 раз в неделю)
Очень высокая активность = ВОО х 1.9 (очень большая ежедневная физическая нагрузка/ занятия спортом и физическая работа или тренировки 2 раза в день, например, марафон, соревнования)

Пример :
Ваша ВОО 1339 калорий в день
У Вас умеренный уровень активности (занятия 3-4 раза в неделю)
Ваш коэффициент активности 1,55
Ваша суточная потребность в калориях = 1,55 х 1339 = 2075 калорий в день

Формула Кетча-МакАрдла (ВОО на основе мышечной массы тела)

Основной обмен (мужчины или женщины) = 370 + (21.6 х мышечную массу тела (ММТ) в кг)

Пример :
Вы женщина
Вы весите 54,5 кг
Ваше общее количество жира составляет 20% (10,9 кг жира)
Ваша масса тела за вычетом жира = 43.6 кг
Ваша ВОО = 370 + (21.6 X 43.6) = 1312 калорий
Для того, чтобы определить суточную потребность в калориях (СПК) Вам нужно просто умножить ВОО на коэффициент активности:

Пример :
Ваша ВОО 1312 калорий
У Вас умеренный уровень активности (тренировки 3-4 раза в неделю)
Ваш коэффициент активности 1.55
Суточная потребность в калориях = 1.55 X 1312 = 2033 калорий

Как Вы могли заметить, разница между значениями, рассчитанными по двум формулам невелика (2075 калорий против 2033 калорий), так как человек, которого мы рассматривали в качестве примера имеет средний размер и состав тела. Основным преимуществом расчета, учитывающего мышечную массу, является то, что он с большей точностью показывает суточную потребность в калориях (СПК) для очень мускулистых или, наоборот, страдающих ожирением людей.

Подкорректируйте количество потребляемых калорий в соответствии с Вашей целью

Отрицательный баланс калорий – самый важный фактор для снижения веса

Граница дефицита калорий: какое количество можно считать предельно допустимым?

Пример 1 :
Ваш вес 54,5 кг
Ваш СПК 2033 калорий
Дефицит калорий для снижения веса - 500
Ваше оптимальное потребление калорий для снижения веса: 2033 - 500 = 1533 калорий
Пример 2:
Ваш дефицит калорий для снижения веса составляет 20% от СПК (20% от 2033 = 406 калорий)
Ваше оптимальное потребление калорий для снижения веса = 1627 калорий

Положительный баланс калорий необходим, чтобы нарастить мышечную массу

Отправной точкой для прибавления веса должно быть увеличение СПК на 300…500 калорий в день. Либо Вы можете добавлять 15-20 % от Вашего СПК.

Пример :
Ваш вес 54,5 кг
Ваш СПК 2033 калорий
Для того, чтобы увеличить вес, Вам нужно калорий на 15-20% больше, чем Ваш СПК = 305…406 калорий
Ваше оптимальное потребление калорий для увеличения веса, это 2033 + (305…406) = 2338…2439 калорий

Изменяйте количество потребляемых калорий постепенно

Измерьте Ваши результаты и отрегулируйте количество калорий

Успехов Вам на пути у идеальной фигуре!