VII. Перетворення енергії в організмі. Основний обмін

І. Біологічне значення обміну енергії.

Обмін енергії – це загальний обмін, він складається із основного обміну та додаткового рівня

витрати енергії.

Основний обмін – рівень обмінних процесів організму, необхідний для його функціонування в

умовах фізіологічного спокою.

Виражають основний обмін в кількості енергії, виділено організмом (кдж. або ккал).

В стані фізичного і психічного спокою організм затрачую енергію на:

1.Постійне здійснення хімічних процесів.

2.Механічну роботу окремих органів.

3.На діяльність залозисто - секреторного апарату, яка не припиняється.

Основний обмін залежить від:

віку,

росту,

маси тіла і

статі.

Середня величина основного обміну у здорової людини =4,2 Кдж (1 ккал) в одну год. на 1 кг

маси тіла.

Інтенсивність основного обміну в жировій тканині у 3 рази нижче, ніж в іншій клітинній масі організму. Худі люди виробляють тепла більше, ніж повні.

Додатковий рівень – підвищення енергетичного обміну поверх основного.

Це відбувається при:

вживанні їжі,

низькій або високій температурі,

м’язовій роботі.

Методи вимірювання затрат енергії:

1. Пряма калориметрія – вимірює кількість тепла, яку виділяє організм.

2. Не пряма калориметрія – вимірює об’єм легеневої вентиляції, кількість поглинання кисню,

кількість звільненої вуглекислоти.

ІІ. Терморегуляція

Теплообмін організму складається з 2-х процесів:

теплоутворення і

Тепловиділення.

Якщо теплоутворення = тепловіддачі, то температура тіла постійна.

Хімічна терморегуляція – процес утворення тепла в організмі.

Фізична терморегуляція – процес, який забезпечує виділення тепла з організму.

Гіпоталамус – головний рефлекторний центр терморегуляції.

 

ЛЕКЦІЯ № 14

 

Обмін енергії та терморегуляції

Найбільш важливу, центральну роль в енергетичному обміні займає аденозинтрифосфорна кислота (АТФ). АТФ, яка утворюється з інших макроергичних зв’язків, сама приймає участь в їх синтезі.

Енергія, яка виникає із органічних речовин, уніфікується і накопичується в формі АТФ, кількість якої в тканинах організму підтримується на високому рівні. АТФ є у кожній клітині організму. Найбільша її кількість знаходиться в скелетних м’язах - 0,2-0,5%. Будь-яка діяльність клітини завжди точно співпадає за часом з розпадом АТФ.

Під час бігу на коротку дистанцію (100м) м’язи працюють майже тільки за рахунок вмісту АТФ, а вмісту в АТФ енергії, зруйновані молекули АТФ, повинні поновлюватися для того, щоб м’язи знову могли скорочуватись. Це відбувається за рахунок енергії, яка звільняється при розпаді вуглеводів та інших речовин.

АТФ- єдине та універсальне джерело енергії для функціональної діяльності клітин і організму в цілому. Енергія організму розгодується основного обміну речовин, роботу м’язів та при специфічному впливі їжі.

 

Методи вимірювання затрат енергії

 

Пряма калориметрія - заснована на безпосередньому визначенні тепла, яке визволяється в

процесі життєдіяльності організму.

Людину розміщують в спеціальну калориметричну камеру, в якій враховують всю кількість тепла, що віддається тілом людини. Тепло, що виділяється організмом, поглинається водою, яка протікає по системі труб, котрі прокладені між стінками камери. Цей метод громіздкий, тому використовують його тільки в спеціальних наукових закладах. Внаслідок цього в практичній медицині широко використовують метод непрямої калориметрії.

Непряма калориметрія Суть цього метода заключається в тому, що спочатку визначають об’єм легеневої вентиляції, а потім кількість поглинутого кисню і виділеної вуглекислоти. Відношення об’єму, виділеної вуглекислоти до об’єму поглинутого кисню, називається дихальний коефіцієнт. За його величиною судять про характер окислювальних речовин в організмі

При окислені вуглеводів ДК = 1, так як для повного окислення однієї молекули глюкози до вуглекислого газу і води потрібно 6 молекул кисню, і при цьому виділяється 6 молекул вуглекислого газу.

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂О

В жирах і білках міститься мало внутрішньомолекулярного кисню, тому для їх окислення необхідно більше кисню: для окислення одного граму білків 0,97л кисню і 1 граму жирів 2,03л.

 

Визначенню розходу енергії за газообміном

 

Кількість тепла, яке визволяється в організмі при вживанні 1 л кисню - калоричний еквівалент кисню залежить від того, на окисленні яких використовувався кисень.

Калоричний еквівалент кисню при окисленні

вуглеводів = 21,13 кДж (5,05ккал),

білків 20,1 кДЖ(4,8 ккал),

жирів 19,62 кДж (4,686ккал).

Існує залежність між дихальним коефіцієнтом і кількістю енергії, яка утворюється при поглинанні 1 л кисню (таб.6).

Основний обмін і значення його вимірювання для клініки

 

Основний обмін (ОО) - це мінімальна кількість енергії необхідна для нормальної

життєдіяльності організму в стані повного фізіологічного спокою.

ОО речовин визначається вранці, натще (через 12-14 год. після останнього прийому їжі)

в стані лежачі на спині при повному розслаблені м’язів,

в комфортних температурних умовах (18-20 С).

Виражають ОО кількістю енергії, виділеної організмом кДЖ, або ккал.

В стані повного фізичного і психічного спокою організм розходжує енергію на:

1) постійно протікаючи хімічні процеси

2) механічну роботу окремих органів

3) на діяльність залозисто- секреторного апарату.

ОО речовин залежить від

віку - самий інтенсивний ОО речовин на 1кг маси тіла у дітей:

новонароджений 50-53 ккал на 1кг за добу;

діти одного року життя 42 ккал на 1 кг маси

Росту,

маси тіла - із збільшенням маси тіла збільшується ОО речовин У доросло це

4.2 кДж(1ккал) в час на 1 кг маси тіла. Інтенсивність ОО в жировій тканині в три рази

нижчий, ніж в іншій клітинній масі організму. Худі люди виробляють тепла більше на один кг маси тіла, ніж гладкі. Якщо розрахувати енерговиділення на 1м²

поверхні тіла, то ця різниця майже зникає, так як згідно з правилом Рубнера ОО

приблизно пропорціональний поверхні тіла для різних видів тварин і людини.

статі - у жінок ОО нижчий ніж у чоловіків, це пов’язано з тим що у жінок

менша маса і поверхня тіла

За розподілом енергії в стані спокою тканини організму неоднорідні, більш активно розходжують енергію внутрішні органи, менш активно м’язова тканина. При збільшенні м’язової тканини по відношенню до маси внутрішніх органів розхід енергії знижується.

Відміченні сезонні коливання величини ОО - збільшення його весною і зниження зимою. На величину ОО впливає передуюча м’язова робота. М’язова діяльність викликає збільшення ОО пропорціонально виконаної роботи. Значним змінам ОО приводять порушення функцій органів і систем організму. При підвищеній функції щитоподібної залози, малярії, черевному тифі, туберкульозі, які супроводжуються лихоманкою ОО збільшується.

Розхід енергії при роботі

Розхід енергії людини залежить від стану організму і м’язової діяльності. При м’язовій роботі значно збільшуються енергетичні затрати організму. Це збільшення енергетичних затрат складає робочу надбавку, яка тим більша, чим інтенсивніша робота. В порівнянні зі сном при повільній ходьбі розхід енергії збільшується в три рази, а під час бігу на короткі дистанції в сорок разів. При короткочасних навантаженнях енергія розходжується за рахунок окислення вуглеводів. При тривалих м’язових навантаженнях в організмі згорають переважно жири. У тренованих спортсменів енергія м’язових скорочень забезпечується виключно за рахунок згорання жирів. Під час тривалої тяжкої роботи окислення жирів дає приблизно 80% всієї необхідної енергії. У людини, яка займається фізичною працею енергетичні затрати збільшуються пропорційно інтенсивністю праці. За енергетичними втратами всі професії розділяються на декілька груп, кожна група визначеним добовим розходом енергії (табл.8).

Харчування

Поновлення енергетичних затрат організму відбувається за рахунок поживних речовин. Їжа повинна вміщувати білки, вуглеводи, жири, мінеральні солі і вітаміни в необхідній кількості і правильному співвідношенні. Жири і вуглеводи, що поступають в ШКТ не повністю засвоюються організмом, що необхідно враховувати при складанні харчового раціону.

Засвоюваність поживних речовин залежить віл:

індивідуальних особливостей і стану організму,

від кількості і якості їжї,

співвідношення різних складових частин її,

методу приготування.

Рослинні продукти засвоюються гірше ніж продукти тваринного походження. Це пов’язано з тим, що в рослинних продуктах міститься велика кількість клітковини.

Білковий режим харчування сприяє здійсненню процесу всмоктування і засвоєння харчових речовин. При переважені вмісту вуглеводів засвоєння білків і жирів знижується. Заміна рослинних продуктів продуктами тваринного походження посилює обмінні процеси в організмі. Якщо замість рослинних давати білки м’ясних або молочних продуктів, а замість житнього хліба пшеничний, то засвоєння продуктів харчування значно підвищиться.

Таким чином, щоб забезпечити правильне харчування людини, слід враховувати і ступінь засвоєння продуктів організму. Крім того їжа повинна обов’язково вміщувати всі незамінні (обов’язкові) поживні речовини: білки, і незамінні амінокислоти, вітаміни, жирні кислоти, мінеральні речовини і воду. Замінними речовинами являються вуглеводи і неповноцінні жири.

Основну масу їжі 75-80% складають вуглеводи і жири. Незамінні поживні речовини (без води) не перевищують 15-20% і рідко досягають 25% загальної маси їжі.

Харчовий раціон

Харчовий раціон - к ількість і склад продуктів харчування необхідних людині за добу.

До раціону пред’являють певні вимоги:

а) Він повинен поповнювати добові енергетичні витрати організму і

б)включати в достатній кількості всі поживні речовини.

Для складання харчових раціонів необхідно знати вміст білків, жирів, вуглеводів в продуктах та їх енергетичну цінність.

В залежності від важкості виконуваної роботи добова потреба в поживних речовинах неоднакова. Знаючи про склад і енергетичну цінність продуктів харчування можна скласти науково обоснований харчовий раціон для людей різного віку статі і роду занять. При складані харчового раціону треба враховувати також фактори, які сприяють засвоєнню поживних речовин. Їжа повинна бути смачною, вид її і запах повинні викликати апетит. (табл 9,10).