Главная | Обратная связь

Правило поверхности

У млекопитающих величина основного обмена, рассчи­танная на 1 кг массы тела, сильно различается: чем меньше животное, тем выше обмен, так как относительная площадь поверхности тела (S oотносительная = S тела / M тела) у мыши будет больше, чем у слона (кривая «мышь-слон»). Если пересчитать интенсивность обмена на 1 м поверхности тела, полученные величины от­личаются не столь значительно. Затраты энергии пропорцио­нальны величине поверхности тела. Это объясняется необхо­димостью поддерживать постоянную температуру соотно­шением теплопродукции и теплоотдачи, так как при относи­тельно большой поверхности теряется больше тепла.

Правило поверхности лишь относительно верно: у индивидуумов содинаковой поверхностью тела интенсивность метаболизма может зна­чительно различаться. Это связано с особенностями метабо­лизма, состоянием нервной, эндокринной и других систем.

Суточный расход энергии

Суточный расход энергии у здорового человека значи­тельно превышает величину основного обмена и складывается из следующих компонентов: основного обмена; рабочей прибавки, т.е. энергозатрат, связанных с выполнением той или иной работы; специфически-динамического действия пищи (белковая пища по­вышает интенсивность обмена на 25-30%, а углеводы и жи­ры - на 10% или меньше).

Совокупность компонентов суточного расхода энер­гии составляет общий обмен. По степени энер­гетических затрат при различной физической активности все население разделено на 5 групп (таблица).

Таблица

Группы работников по энерготратам

Группа	Особенности профессии	Коэфф. физиче­ской активности	Суточный расход энергии кДж (ккал)
Первая	Умственный труд	1,4	9799-10265 (2100-2450)
Вторая	Легкий физический труд	1,6	10475-11732 (2500-2800)
Третья	Физический труд средней тяжести	1,9	12360-13827 (2950-3300)
Четвертая	Тяжелый физиче­ский труд	2,2	14246-16131 (3400-3850)
Пятая	Особо тяжелый физический труд	2,5	16131-17598 (3850-4200)

 

Потребление кисло­рода при физической нагрузке не отражает общего расхода энергии, так как часть ее тратится на гликолиз (анаэробный энергообмен) и не требует затраты кислорода. Разность между потребностью в О₂ и его потреблением составляет энергию, получае­мую в результате анаэробного распада, и называется кисло­родным долгом. Потребление О₂ и после окончания мышеч­ной работы остается высоким, так как в это время происхо­дит возвращение кислородного долга. Кислород затрачивает­ся на превращение молочной кислоты в пировиноградную, на восстановление АТФ и восстановление запасов О₂ в мышечном миоглобине.

При умственном труде также происходят энерготраты, особенно, если умственная активность сопровож­дается эмоциональным возбуждением. Так, пережитое эмоциональное возбуж­дение может вызывать в течение нескольких последующих дней повышение обмена на 11-19%.

Обмен веществ

Обмен веществ начинается с поступления питательных веществ в желудочно-кишечный тракт и воздуха в легкие. Осуществляется в несколько этапов:

1) фермента­тивные процессы расщепления белков, жиров и углеводов до растворимых в воде аминокислот, моно- и дисахаридов, гли­церина, жирных кислот и других соединений в желудочно-кишечном тракте, а также всасывание этих веществ в кровь и лимфу.

2) транспорт питатель­ных веществ и кислорода кровью к тканям и сложные хи­мические превращения веществ в клет­ках. В них одновременно осуществляется расщепление пита­тельных веществ до конечных продуктов метаболизма, син­тез ферментов, гормонов, составных частей цитоплазмы. Расщепление веществ сопровождается выделением энергии, которая используется для процессов синтеза и обеспечения работы каждого органа и организма в целом.

3) удаление конечных продуктов распада из клеток, их транспорт и выделение почками, лег­кими, потовыми железами и кишечником.

Обмен белков

Белки используются в организме в первую очередь в качестве пластических материалов. Потребность в белке оп­ределяется тем его минимальным количеством, которое бу­дет уравновешивать его потери организмом. Белки находятся в состоянии непрерывного обмена и обновления. Из аминокислот, полученных в процессе пищеварения, синтезируются белки, специфические для данного вида организма. Де­сять аминокислот из 20 (валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, триптофан, треонин, фенилаланин, аргинин и гистидин) в случае их недостаточного поступления с пищей не могут быть синтезированы в организме и называются неза­менимыми. Другие десять аминокислот (заменимые) могут синтезироваться в организме. Часть аминокислот используется как энергетический материал, т.е. подвергаются расщеплению.

О количестве белка, подвергшегося распаду за сутки, судят по количеству азота, выводимого из организма человека. В 100 г белка содержится 16 г азота. За сутки из организма взрослого человека выде­ляется около 3,7 г азота, т.е. масса разрушившегося белка со­ставляет 23 г. Если количество азота, поступающего в организм с пищей, равно количеству азота, выводимого из организма, то организм находится в состоянии азотистого равновесия. Если в организм поступает азота больше, чем выделяется, то это свидетельствует о положительном азотистом балансе. Он возникает при увеличении массы мы­шечной ткани (интенсивные физические нагрузки), в период роста организма, беременности, во время выздоровления по­сле тяжелого заболевания. Состояние, при котором количе­ство выводимого из организма азота превышает его поступ­ление в организм, называют отрицательным азотистым ба­лансом.Оно возникает при питании неполноценными белка­ми, когда в организм не поступают какие-либо из незамени­мых аминокислот, при белковом или полном голодании, в старческом возрасте.

Необходимо потребление не менее 0,75 г белка на 1 кг массы тела в сутки, что для взрослого здорового человека массой 70 кг составляет не менее 52,5 г полноценного белка. Для надежной стабильности азотистого баланса рекоменду­ется принимать с пищей 85-90 г белка в сутки. У детей, беременных и кормящих женщин эти нормы должны быть выше (до 2 г белка на 1 кг веса).

Обмен липидов

Липиды являются сложными эфирами глицерина и высших жирных кислот. Липиды играют в организме энергетическую и пластическую роль. За счет окисления жиров обеспечивается около 50% потребности в энергии взрослого организма. Жиры служат резервом питания организма, их запасы у человека в среднем составляют 10-20% массы тела. Из них около половины находятся в подкожной жировой клетчатке, значительное количество откладывается в боль­шом сальнике, околопочечной клетчатке и между мышцами. В состоянии голода, при действии на организм холода, при физической или психоэмоциональной нагрузке происходит интенсивное расщепление запасенных жиров. В условиях покоя после приема пищи происходит ресинтез и отложение липидов в депо. Главную энергетическую роль играют нейтральные жиры - триглицериды, а пластическую - осущест­вляют фосфолипиды, холестерин и жирные кислоты, кото­рые выполняют функции структурных компонентов клеточ­ных мембран, входят в состав липопротеидов, являются предшественниками стероидных гормонов, желчных кислот и простагландинов.

Липидные молекулы, всосавшиеся из кишечника, упа­ковываются в эпителиоцитах в транспортные частицы (хиломикроны), которые через лимфатические сосуды поступа­ют в кровоток. Липидные молекулы могут также синтезироваться в организме, за исключением ненасыщен­ных линолевой, линоленовой и арахидоновой жирных ки­слот, которые должны поступать с пищей. Эти незаменимые кислоты. Отсутствие или недостаточ­ное поступление в организм незаменимых жирных кислот приводит к задержке роста, нарушению функции почек, за­болеваниям кожи, бесплодию.

Так как холестерин и триглицериды являются гидро­фобными соединениями, нерастворимыми в плазме крови, в печени для их транспорта формируются липопротеиды (жи­ровые вещества, связанные с белками), которые отличаются друг от друга по своему размеру, составу и физико-хими­ческим свойствам. Различают три основных группы липопротеидов: липопротеиды очень низкой плотности (ЛПОНП), липопротеиды низкой плотности (ЛПНП) и липопротеиды высокой плотности (ЛПВП).

ЛПОНП содержат много триглицеридов и мало холестерина. Транспортируются кровью к мыш­цам и обеспечивают их энергией. После извлечения из них большей части триглицеридов они трансформируются в ос­таточные частицы, которые возвращаются в печень. В ней они превращаются в ЛПНП.

ЛПНП содержат около 70% общего холестерина плаз­мы крови. Они транспортируют холестерин к надпочечни­кам, другим эндокринным железам и тканям. В процессе их модификации эндотелием образуются окисленные формы ЛПНП, которые, как и ЛПОНП, инициируют формирование атеросклеротических бляшек.

ЛПВП - маленькие частицы, которые содержат много фосфолипидов и белков, их функция заключается в удалении избытка холестерина из сосудистой стенки и других тканей. После насыщения холе­стерином они возвращаются в печень, где холестерин и его эфиры превращаются в желчные кислоты и выводятся с жел­чью. ЛПВП снижают образование окисленных форм и счи­таются единственным антиатерогенным (т.е. препятствую­щим развитию атеросклероза) классом липопротеидов. Кро­ме того, эфиры холестерина липопротеидов высокой плотно­сти используются для синтеза стероидных гормонов в надпо­чечниках.

Обмен углеводов

Углеводы являются основным источником энергии, а также выполняют в организме пластические функции, в ходе окисления глюкозы образуются промежуточные продукты - пентозы, которые входят в состав нуклеотидов и нуклеино­вых кислот. Глюкоза необходима для синтеза некоторых аминокислот, синтеза и окисления липидов, полисахаридов.

Организм человека получает углеводы главным образом в виде растительного полисахарида крахмала и в небольшом количестве в виде животного полисахарида гликогена. В же­лудочно-кишечном тракте осуществляется их расщепление до уровня моносахаридов (глюкозы, фруктозы, лактозы, га­лактозы). Моносахариды, основным из которых является глюкоза, всасываются в кровь и через воротную вену посту­пают в печень. Здесь фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу. Внутриклеточная концентрация глюкозы в гепатоцитах близка к ее концентрации в крови. При избыточном поступлении в печень глюкозы она пре­вращается в резервную форму ее хранения - гликоген. Коли­чество гликогена может составлять у взрослого человека 150-200 г. В случае ограничения потребления пищи, при снижении уровня глюкозы в крови происходит расщепление гликогена и поступление глюкозы в кровь. После истощения запасов гликогена усиливается синтез ферментов, обеспечивающих реакции глюконеогенеза - синтеза глюкозы из лактата или аминокислот. В среднем за сутки человек потребляет 400-500 г углеводов. Избыток углеводов депонируется в виде жира.