Понятие об обмене веществ и энергии. Основной обмен

Понятие об обмене веществ и энергии. Основной обмен.

 

План лекции:

• Всасывание веществ в различных отделах пищеварительного тракта.
• Виды и механизм всасывания.
• Общее понятие об обмене веществ и энергии.
• Основной обмен. Энергетический «рабочий обмен».
• Методы изучения обмена энергии. Прямая и непрямая калориметрия.

 

 

 

 

Общее  понятие об обмене веществ  и энергии

 

Обмен веществ и энергии  – это совокупность физических, химических и физиологических  процессов превращения веществ  и энергии в организме человека.

Различают 4 этапа обмена  веществ:

• Гидролиз пищевых веществ в пищеварительном тракте – ферментативное расщепление питательных веществ.
• Всасывание конечных продуктов гидролиза в кровь и лимфу.
• Транспорт питательных и О_² в клетку – внутриклеточный обмен веществ и энергии.
• Выделение конечных  продуктов обмена веществ.

В обмене веществ и энергии выделяют два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса: анаболизм (ассимиляцию) и катаболизм (диссимиляцию).

 

В процессе обмена веществ происходит превращение энергии: потенциальная энергия сложных органических соединений, поступивших с пищей, превращается в тепловую, механическую, электрическую.

 

В здоровом организме сохраняется баланс между энергообразованием и энерготратами (закон сохранения энергии)

В обмене веществ и  энергии выделяют два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса: анаболизм (ассимиляцию) и катаболизм (диссимиляцию).

 

В процессе обмена веществ  происходит превращение энергии: потенциальная энергия сложных  органических соединений, поступивших  с пищей, превращается в тепловую, механическую, электрическую.

 

В здоровом организме  сохраняется баланс между энергообразованием  и энерготратами (закон сохранения  энергии)

Высвобождающаяся в процессе  биологического окисления энергия  используется для:

• Синтеза АТФ
• Механической работы
• Химического синтеза
• Транспорта веществ
• Осмотической и электрической работы
• Поддержания температуры тела
• Обеспечения жизнедеятельности, роста и развития организма и др.

 

Энергия, образовавшаяся  в организме, может быть выражена  в единицах тепла – калориях или джоулях (система СИ)

Роль питательных веществ и их физиологические нормы 

 

• Питание- процесс поступления переваривания, всасывания и усвоения  в организме пищевых веществ (нутриентов), необходимых для покрытия пластических и энергетических нужд организма, образования физиологически активных веществ.
• Макронутриенты (белки, углеводы, липиды)- при их окислении высвобождается энергия, необходимая для всех процессов жизнедеятельности организма.

• Обмен белков
• Основной источник белка для организма – белок пищи. 
• Значение белков :
• Пластическая роль - из белка восполняются или вновь образуются структурные компоненты клетки.
• Энергетическая- использование энергии белка, образующейся при их расщеплении
• Двигательная функция ( актин, миозин).
• Ферментативная функция ( ферменты- белки, обеспечивающие основные функции организма: дыхание, пище6варение, выделение.

• Физиологическая норма: 90-100г в сутки. Из 20 аминокислот, входящих в состав белков организма 12 синтезируются в организме, 8 не синтезируются ( незаменимые аминокислоты: метин, лизин, треонин и др).
• В организме  азот содержится в белках. Об обмене белка ( т.е. об его поступлении и выведение) можно судить по величине поступившего и выделенного азота. Соотношение количества азота, поступившего с пищей и выделенного с мочой и потом, называется азотистым балансом.
• У взрослого человека количество введенного в организм азота равно  количеству азота, выведенного из организма.-сохраняется азотистый баланс. Положительный азотистый баланс- синтез белка преобладает над распадом  ( у детей). Отрицательный азотистый баланс – выделение азота превышает его поступление (при недостаточным питании- усиленный распад белков в организме.
• Регуляция белкового обмена- Центры регуляции в ядрах гипоталамуса. Симпатическая нервная система усиливает диссимиляцию белка. Парасимпатическая усиливает синтез белки . Усиливают синтез белков – СТГ ,трийодтироксин, тироксин

• Обмен углеводов 
• Основной источник энергии поступают в виде ди-полисахаридов, всасываются виде моносахаридов. В печени из глюкозы синтезируется гликоген. При уменьшении глюкозы крови – усиливается распад глюкогена печени.
• Регуляция обмен углеводов: Гипергликемия вызывает раздражение гипоталамуса и коры головного мозга, реализация влияния через вегетативные нервы. Симпатическая нервная система усиливает распад гликогена-гликолиз. Парасимпатическая нервная система усиливает синтез гликогена из глюкозы-гликогенез.

• Обмен жира
• Пластическая, энергетическая роль . Жиры всасываются из кишечника в лимфу и кровь в виде глицерина и жирных кислот (образуя мицеллы с желчными кислотами).
• Регуляция осуществляются гипоталамусом. Распад жиров происходит  под действием адреналина, норадреналина СТГ, и тироксина Раздражение  симпатической нервной системы – усиливает распад жира .

   Парасимпатическая – способствует отложению жира.

• Пища состоит из многих компонентов, белков, жиров, углеводов, макро- и микроэлементов, витаминов, фитонцидов и пищевых волокон. Рациональное питание- это питание, которое удовлетворяет  энергетические, пластические и другие потребности организма и обеспечивает необходимый уровень обмена.
• Основные составляющие рационального питания :
• 1 ) Сбалансированность
• 2) Режим питания
• 3) Энергетический баланс

Суточные физиологические нормы пищевых веществ для врослого населения: 

 

• Белки-80-100г белка ( не меее 1 г белка на 1 кг массы тела) в том числе животных белков-55%
• Липиды-80-100г. ( 50-60% животный жир, 30-40% растительный)
• Углеводы-400-500г.
• Соотношение белков, жиров и углеводов : Б:Ж:У-1:1:4,6

 

Основной обмен. Энергетический  «рабочий обмен»

 

Основной обмен – минимальный  уровень энергозатрат для поддержания  жизнедеятельности организма в  условиях относительно полного  физического и эмоционального  покоя. Определение основного обмена  проводят в стандартных условиях:

• утром – натощак через 12-14 часов после приема пищи.
• в положении лежа – при максимальном расслаблении мышц.
• в условиях температурного комфорта – 18-22^оС

 

Для взрослого человека  среднее значение основного обмена  равно  
1 ккал/кг/час

Для взрослого мужчины  массой 70 кг, рост 165-170, возраст 35-16 величина  основного обмена = 1700 ккал/сут

Для женщин = 1500 ккал/сут

Зависимость величин энерготрат  от тяжести нагрузки определяет  «рабочий обмен».

В зависимости от интенсивности  труда для взрослого трудоспособного  населения составлены рекомендуемые  средние величины потребления  энергии, питательных веществ в  сутки.

Энергетические затраты  организма при различной интенсивности  физической работы

 

группа

 

Вид деятельности

 

Энерго-трата, ккал/сут

 

1

 

работники умственного труда, не занятые физическим трудом: руководители предприятий и организаций; инженерно-технические работники; медицинские работники (кроме врачей-хирургов, медсестер, санитарок); педагоги; воспитатели; работники науки и литературы; печати; учета; делопроизводители и т.п.

 

2200-2800

 

2

 

работники, занятые легким физическим трудом: инженерно-технические работники, труд которых связан с некоторыми физическими условиями; работники, занятые на автоматизированных производствах; агрономы; зоотехники; медсестры; санитарки; тренеры и т.п.

 

2300-3000

 

3

 

работники среднего по тяжести труда: станочники, наладчики, врачи-хирурги; текстильщики; работники пищевой промышленности; водители различного вида транспорта; железнодорожники; полиграфисты.

 

2500-3200

 

4

 

работники тяжелого физического труда: строительные рабочие; сельскохозяйственные рабочие и механизаторы; горнорабочие; работники нефтяной и газовой промышленности; деревообработчики; плотники.

 

2900-3700

 

5

 

работники тяжелого физического труда: шахтеры; сталевары, вальщики леса, каменщики, бетонщики, землекопы, грузчики.

 

3900-4300

Методы изучения обмена энергии

 

• Прямая калориметрия – непосредственный учет количества тепла, выделяемого организмом в биокалориметре (камера Этуотера-Бенедикта).
• Непрямая калориметрия – определение теплообразования в организме по его газообмену – учет количества потребляемого кислорода и выделяемого углекислого газа с последующим расчетом основного обмена организма (способ Дугласа, оксиспирография).

Для определения этих  параметров вычисляют 

• Дыхательный коэффициент – ДК=СО_² (объем выделенного) 
  О_² (обем поглощенного)

Зависит от характера  пищи

ДК_{^{для белков}}                 =0,8

ДК_{^{для углеводов}}            =1,0

ДК_{^{для жиров}}                   =0,7

ДК_{^{при смешанной пище}}=0,85

2) КЭК – калорический эквивалент О_² – это количество энергии, которое выделяется при употреблении 1 л О_². При смешанной пище = 4,865 ккал.

3) Калорический коэффициент питательных веществ.

 

Калорический или тепловой  коэффициент – количество тепла, освобождающееся при сгорании 1 г  вещества

Калорический коэффициент питательных веществ при окислении в организме

 

1 г белка

 

4,1 ккал

 

17,17 кДж

 

1 г жира 

 

9,3 ккал

 

38,94 кДж

 

1 г углеводов

 

4,1 ккал

 

17,17 кДж