Основной обмен

один из показателей интенсивности обмена веществ и энергии в организме; выражается количеством энергии, необходимой для поддержания жизни в состоянии полного физического и психического покоя, натощак, в условиях теплового комфорта. О. о. отражает энергетические траты организма, обеспечивающие постоянную деятельность сердца, почек, печени, дыхательной мускулатуры и некоторых других органов и тканей. Освобождаемая в ходе метаболизма тепловая энергия расходуется на поддержание постоянства температуры тела.

Определяют в состоянии бодрствования (во время сна уровень О. о. понижается на 8-10%). Определение О. о. проводят в условиях мышечного покоя; не менее чем через 12-16 ч после последнего приема пищи, при исключении белков из пищевого рациона за 2-3 суток до момента определения О. о.; при внешней температуре комфорта, не вызывающей ощущения холода или жары (18-20°).

Величину О. о. обычно выражают количеством тепла в килокалориях (ккал ) или в килоджоулях (кДж ) в расчете на 1 кг массы тела или на 1 м 2 поверхности тела за 1 ч или за 1 сутки. Величина, или уровень, О. о. колеблется у различных людей и зависит возраста, веса (массы) тела, пола и некоторых других факторов. В среднем величина основного обмена у мужчины весом 70 кг составляет около 1700 ккал в сутки (1 ккал на 1 кг веса в 1 ч ). У женщин интенсивность О. о. ниже примерно на 10-15%. У новорожденных величина О. о. составляет 46-54 ккал на 1 кг массы тела в сутки и возрастает в течение первых месяцев жизни, достигая максимума в конце первого - начале второго года. При этом интенсивность О. о. ребенка превышает О. о. взрослого человека в 1,5-2 раза. Затем интенсивность О. о. начинает постепенно уменьшаться, стабилизируясь в возрасте 20-40 лет. У пожилых людей О. о. снижается.

Если расчет интенсивности О. о. производить не на единицу веса, а на единицу площади, то выясняется, что индивидуальные различия величины О. о. менее значительны. На основании фактов, свидетельствующих о наличии закономерной связи между интенсивностью обмена веществ и величиной поверхности, немецкий физиолог Рубнер (М. Rubner) сформулировал « », согласно которому затраты энергии теплокровными животными пропорциональны величине поверхности тела. Вместе с тем установлено, что этот закон имеет относительное значение и позволяет проводить лишь ориентировочные расчеты высвобождения энергии в организме. Против абсолютного значения «закона поверхности» свидетельствует и тот факт, что интенсивность обмена веществ может значительно различаться у двух индивидуумов с одинаковой поверхностью тела. Уровень окислительных процессов определяется, т.о. не столько теплоотдачей с поверхности тела, сколько теплопродукцией тканей и зависит от биологических особенностей вида животных и состояния организма, которое обусловлено деятельностью нервной и эндокринной систем.

Даже в том случае, когда соблюдаются все стандартные условия для определения О. о., интенсивность процессов обмена подвергается суточным колебаниям: она возрастает утром и снижается в ночной период (см. Биологические ритмы). Отмечены сезонные изменения О. о. у человека: повышение его весной и ранним летом и понижение поздней осенью и зимой. Сезонные изменения связаны не столько с температурными факторами, сколько с изменением двигательной активности, колебаниями гормональной активности и т.д. Потребление питательных веществ и их последующее переваривание повышают интенсивность процессов обмена, особенно в том случае, если питательные вещества имеют белковую природу. Такое влияние пищи на уровень обмена веществ и энергии носит название специфического динамического действия пищи. К изменению уровня О. о. ведут также продолжительное ограничение питания, избыточное потребление пищи, повышенное или недостаточное содержание в рационе отдельных питательных веществ.

Температура окружающей среды также влияет на интенсивность процессов О. о.: сдвиги в сторону охлаждения приводят к большему усилению обмена веществ, чем соответствующие сдвиги в сторону повышения температуры (при падении температуры воздуха на 10° уровень О. о. повышается на 2,5%).

Определение О. о. имеет большое значение в диагностике некоторых заболеваний. На основании результатов обследования большого числа здоровых людей установлена средняя О. о. - так называемый должный О. о. Должный О. о. (в ккал за 24 ч ) принят в расчетах за 100%. Фактический О. о. выражается в процентах отклонения от должного в сторону повышения со знаком плюс, в сторону понижения - со знаком минус

Допустимое отклонение от должной величины колеблется от +10 до +15%. Отклонения в пределах от +15% до +30% считаются сомнительными, требуют контроля и наблюдения; от +30% до +50% относят к отклонениям средней тяжести; от +50% до +70% - к тяжелым, а свыше +70% - к очень тяжелым. Снижение обмена на 10% еще нельзя считать патологическим, При снижении на 30-40% требуется основного заболевания.

Для определения О. о. используют методы прямой и непрямой калориметрии. Необходимо учитывать возможность расхождения данных прямой и непрямой калориметрии, что связано с кратковременностью определения потребления кислорода. При более длительных определениях (порядка 24 ч ) результаты обоих методов должны, очевидно, совпадать. Искажение представления об О. о. может быть связано с тем, что калорическая ценность кислорода оказывается различной в зависимости от характера субстратов ( , жиры или ), преимущественно окисляющихся в организме в процессе Газообмен а. Величину О. о. можно ориентировочно определить с помощью специальных клинических формул (например, формул Рида, Гейла и др.). По формуле Рида процент отклонения О. о. равен: 75, умноженным на , плюс разница систолического и диастолического артериального давления, умноженная на 0,74-72. По формуле Гейла процент отклонения О. о. равен: пульс плюс разница систолического и диастолического минус 111. Общими обязательными условиями при этом являются следующие: подсчет пульса, измерение АД должны осуществляться всегда только в стандартных условиях О. о.; клинические формулы неприменимы к больным с декомпенсированными заболеваниями сердца, почек и печени, гипертонической болезнью, мерцательной аритмией, пароксизмальной тахикардией, недостаточностью клапанов аорты и некоторыми другими тяжелыми заболеваниями и состояниями.

Патологическая . Согласно существующим представлениям, общая организма складывается из первичной и вторичной теплоты. Первичная теплота - это результат рассеивания энергии окисления субстратов в цепи транспорта электронов, вторичная - следствие использования для той или иной клеточной функции образующихся в ходе тканевого дыхания макроэргических соединений. Основные клеточные механизмы нарушений О. о. сводятся к изменению интенсивности образования первичной или вторичной теплоты или обоих ее видов вместе. Изменение каждого из этих процессов сопровождается изменением потребления кислорода - наиболее распространенного критерия величины О. о. В случае усиленного расходования макроэргических соединений на различные виды работы клетки вступает в силу дыхательной контроль в митохондриях, сущность которого заключается в том, что продукт дефосфорилирования является мощным стимулятором тканевого дыхания (см. Дыхание тканевое). При ослаблении или полном снятии дыхательного контроля («рыхлое» сопряжение или разобщение окислительного фосфорилирования) обычно регистрируется усиленное потребление кислорода.

Патология нервной системы может обусловить изменение О. о. как в результате прямого нарушения образования первичной теплоты, так и вследствие изменения интенсивности функционирования того или иного органа или ткани. Примером первого механизма являются, по-видимому, поражения диэнцефальных вегетативных центров ( , опухоли, кровоизлияния и т.п.), воспроизводимые в эксперименте «тепловыми уколами» в подкорковые образования. Второй механизм обусловливает снижение О. о. при параличах и повышение его при усиленном функционировании органов дыхания, кровообращения, мышц и. по-видимому, печени. Значение изменений деятельности различных органов для возникновения сдвигов в О. о. не одинаково. Так, напряженная деятельность головного мозга или почек относительно мало влияет на общий тепловой баланс организма, тогда как , а также работа сердца и органов дыхания играют определяющую роль в общей теплопродукции организма.

Значительное влияние на О. о. оказывает вегетативной (преимущественно симпатической) нервной системы, т.к. вырабатываемые ею принимают непосредственное участие в терморегуляции (Терморегуляция). хромаффинной ткани (см. Хромаффинома) секретирующей и норадреналин, сопровождаются резким повышением О. о. Удаление симпатических ганглиев и мозгового вещества надпочечников, наоборот, может снизить О. о. Помимо влияния на функцию внутренних органов, эти вещества, по-видимому, могут действовать и на процессы образования первичной теплоты, но механизм такого эффекта пока не полностью ясен.

Причиной изменений О. о. при разнообразных видах эндокринной патологии наиболее часто являются заболевания щитовидной железы, сопровождающиеся повышенной или пониженной секрецией тиреоидных гормонов, выполняющих в организме специфическую роль регуляторов интенсивности тканевого дыхания и энергетического обмена. Повышение О. о. служит наиболее постоянным признаком гипертиреоза, сопровождающего такие эндокринные заболевания, как токсический , тиреотоксическую аденому и др. (см. Тиреотоксикоз). Снижение функции щитовидной железы (см. Гипотиреоз) обусловливает уменьшение основного обмена.

Выраженные изменения О. о. наблюдаются при патологии передней доли гипофиза, например снижение О. о. при гипопитуитаризме (см. Гипоталамо-гипофизарная недостаточность) или удалении гипофиза. Роль других гормонов в генезе механизмов нарушения О. о. недостаточно изучена. обычно сопровождается снижением О. о., однако у больных аддисоновой болезнью его снижение является непостоянным симптомом. поджелудочной железы снижает О. о. за счет своего угнетающего действия на катаболические процессы. Способность этого гормона уменьшать теплопродукцию используют при экспериментальной гибернации. Удаление поджелудочной железы, а также сахарный приводят к повышению О. о., что, вероятно, обусловлено не только выпадением прямого влияния инсулина на теплопродукцию, но и метаболическими изменениями, в частности повышением уровня свободных жирных кислот и кетоновых , которые в больших концентрациях способны угнетать процессы окислительного фосфорилирования.

Изменения О. о. часто наблюдаются при различных интоксикациях, инфекционно-лихорадочных заболеваниях. При этом выявлена независимость стимуляции окислительных процессов от самого факта существования лихорадки. Наиболее изученным является действие 2,4-α-динитрофенола, который считается классическим разобщителем окислительного фосфорилирования. Повышение О. о. при динитрофеноловой интоксикации, как и при действии тиреоидных гормонов, характеризуется большим приростом теплопродукции, несоразмерным с потреблением кислорода. Другие могут повышать О. о. либо за счет разобщения окислительного фосфорилирования (дифтерийный, стафилококковый и стрептококковый токсины, салицилаты), либо за счет иных, не до конца выясненных причин (например, эндотоксины). Имеются данные, что повышение О. о., вызываемое инфекционно-токсическими агентами, связано с действием гормонов щитовидной железы.

Повышение О. о. характерно для поздних стадий развития злокачественных опухолей и особенно лейкозов. Причины этого не вполне установлены, но, по-видимому, сам клеточный как процесс, сопровождающийся усиленным распадом макроэргических соединений с увеличением образования вторичной теплоты, не исчерпывает механизмов повышения теплопродукции в этих случаях.

Гипоксия обычно характеризуется повышением О. о. за счет повышения интенсивности деятельности систем органов дыхания и кровообращения, а также накопления токсических продуктов межуточного обмена. Вместе с тем очень тяжелые степени гипоксии сопровождаются снижением О. о. При анализе влияния гипоксии необходимо учитывать ее частое сочетание с гиперкапнией, поскольку значительный избыток углекислоты угнетает теплопродукцию. обычно протекают с повышением О. о., в генезе которого могут играть роль токсические продукты метаболизма. Фактором, обусловливающим изменение О. о., является длительное , при котором включаются механизмы резкого ограничения энерготрат, приводящие к снижению О. о.

Библиогр.: Држевецкая И.А. Основы физиологии обмена веществ и , М., 1977; Мак-Мюррей У. веществ у человека, . с англ., М., 1980; Теппермен Дж. и Теппермен X. обмена веществ и эндокринной системы, пер. с англ., М., 1989; Физиология человека, под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса, пер. с англ., т. 4, М., 1986.

1. Малая медицинская энциклопедия. - М.: Медицинская энциклопедия. 1991-96 гг. 2. Первая медицинская помощь. - М.: Большая Российская Энциклопедия. 1994 г. 3. Энциклопедический словарь медицинских терминов. - М.: Советская энциклопедия. - 1982-1984 гг .

Смотреть что такое "Основной обмен" в других словарях:

Количество энергии, расходуемое животным или человеком при полном покое, натощак и при комфортной температуре (для человека 18 20С). Выражают в кДж (ккал) за 1 ч (или 1 сут) в расчете на 1 кг массы или 1 м² поверхности тела. Основной обмен… … Большой Энциклопедический словарь

Количество энергии, расходуемое животным или человеком при полном покое, натощак и при комфортной температуре (для человека 18 20°C). Выражают в кДж (ккал) за 1 ч (или 1 сут) в расчёте на 1 кг массы или 1 м2 поверхности тела. Основной обмен… … Энциклопедический словарь

Совокупность процессов обмена веществ и энергии, происходящих в организме человека или животного в бодрствующем состоянии, при покое, натощак, при оптимальной (комфортной) температуре. Количество энергии, расходуемой организмом на… … Большая советская энциклопедия

основной обмен - rus основной обмен (м) eng basal metabolism, basal metabolic rate fra métabolisme (m) de base, métabolisme (m) basal deu Grundumsatz (m) spa metabolismo (m) basal … Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки

Количество энергии, расходуемое животным или человеком при полном покое, натощак и при комфортной темп ре (для человека 18 20 °С). Выражают в кДж (ккал) за 1 ч (или 1 сут) в расчёте на 1 кг массы или 1 м2 поверхности тела. О. о. определяют при… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Основной обмен - – минимальное количество энергии, необходимое для нормальной жизнедеятельности организма в состоянии полного покоя при исключении всех внутренних и внешних влияний; выражается количеством энергии в единицу времени, кДж/кг/сутки; определяют утром… … Словарь терминов по физиологии сельскохозяйственных животных

У человека и животных при обычных условиях существования называют общим обменом.

Средний общий обмен у людей значительно выше, чем у животных. На 1 кг массы тела взрослый человек потребляет в течение жизни до 3 300 000 кДж, лошадь - 685000, собака - 690 000, корова - 592000 кДж. Из этого количества кДж на возобновление массы тела человек использует около 5%, лошадь и корова - 33%, собака - 35% (М. Рубнер). Следовательно, у человека на работу и теплообразование на каждый кг массы расходуется в течение жизни примерно 2 900 000 кДж, чего в несколько раз больше, чем у животных.

Обмен веществ при строго определенных условиях, позволяющий сравнивать обмен веществ у различных животных, называется основным.

Основной обмен - предельно низкий уровень обмена веществ, обеспечивающий жизнь человека при мышечном и умственном покое, натощак, в утренние часы, не менее чем через 12-14 ч после приема пищи, при нормальной температуре тела и температуре окружающей среды около 20-22 градусов.

Для каждого человека основной обмен - относительно постоянная величина. Основной обмен зависит от функционального состояния нервной системы, возраста, пола, роста и поверхности тела, физиологического состояния организма, времени года, а у животных также от вида и породы.

У животных основной обмен определяется при следующих условиях: 1) в состоянии относительного покоя, 2) при температуре, оптимальной для данного вида животных, 3) при относительно освобожденном от пищи пищеварительном канале.

Для сравнения основного обмена у различных животных организмов учитывают теплопроизводство в килоджоулях в 1 ч на 1 кг массы тела.

Основной обмен представляет собой наименьший уровень затрат энергии на поддержание основных процессов жизни в клетках, тканях и органах, на сокращения дыхательной мускулатуры, сердца, деятельность желез. При определении основного обмена следует учесть, что больше всего тепловой энергии освобождается при окислительных процессах в мускулатуре.

Средний основной обмен у здорового человека среднего возраста равен приблизительно 4,2 кДж в 1 ч на 1 кг массы тела.

Худые люди производят на 50% больше тепла на 1 кг массы, чем полные. Однако эта разница почти исчезает, если произвести расчет на 1 м 2 поверхности тела. Это позволило считать, что основной обмен веществ приблизительно пропорционален поверхности тела и не зависит от величины тела (правило Рубнера). Эта закономерность не подтвердилась. Оказалось, что обмен веществ зависит не только от поверхности, но и от величины тела животного, например, у лошади основной обмен на 1 м 2 почти в 2 раза больше, чем у крысы.

Интенсивность обмена веществ определяется главным образом активностью цитоплазмы, особенно мышечной деятельностью, а не величиной внешней поверхности, например, в первый год жизни вес ребенка увеличивается в 3 раза, а величина его наружной поверхности резко уменьшается (В. Н. Никитин, 1963).

Ведущая роль в регуляции уровня основного обмена веществ в соответствии с условиями существования принадлежит нервной системе.

Возрастные, суточные, климатические и другие изменения основною обмена

Основной обмен уменьшается с возрастом. Во всех возрастах у мужчин основной обмен больше, чем у женщин.

Во время сна основной обмен понижается до 13% вследствие полного расслабления скелетной мускулатуры. При повышении тела на 1°С основной обмен увеличивается в среднем на 10%. В жарком климате основной обмен ниже на 10-20%, и, наоборот, он значительно выше в холодном климате. Основной обмен зависит и от деятельности желез внутренней секреции, например, при увеличении функции щитовидной железы он значительно повышается, а при понижении функции гипофиза и щитовидной железы - резко понижается.

Специфически-динамическое действие пищи состоит в том, что после приема пищи увеличивается обмен веществ. Поэтому основной обмен определяется до приема нищи.

Специфически-динамическое действие особенно велико. При поступлении белков в организм основной обмен веществ увеличивается в среднем на 30%, и - в среднем на 4%. Специфически-динамическое действие пищевых веществ зависит от усиления окислительных процессов продуктами промежуточного обмена веществ. Незначительную роль играет и увеличение деятельности пищеварительного канала после поступления в него пищи. Так как обмен веществ регулируется нервной системой, то специфически-динамическое действие зависит от функций нервной системы и регулируется безусловными рефлексами.

У детей специфически-динамическое действие пищевых веществ выражено слабее, чем у взрослых.

Прием пищи повышает обмен веществ и условнорефлекторым путем.

Затрата энергии при работе

Рабочий обмен в течение дня намного выше основного обмена. Большая часть повышения расхода энергии - результат мышечной работы, меньшая - .

На мышечную работу расходуется сверх основного обмена. Этот расход тем больше, чем интенсивнее физический труд.

Расход энергии у человека в сутки при небольшом физическом труде равен 9211-11732 кДж, при физическом труде средней тяжести 11723-15073 кДж, при тяжелом физическом труде 150773-18841-30146 кДж. Расход энергии у студентов-физкультурников в среднем 16748 кДж.

Средний расход энергии в кДж на 1 кг массы тела во время (на - 3,9, лежания без сна - 4,63, чтения вслух - 6,3, печатания на машинке - 8,4, домашней работы - 7,55-12,6, спокойного бега по ровной дороге - 25,2, скоростного бега на 100 м - 189, ходьбы на лыжах со скоростью 12 км в 1 ч - 50,5, гребли - 10,5-25,2, езды на велосипеде - 14,7-37,8.

У человека расход энергии при умственном труде выше основною обмена на 2-3%, а если умственный труд сопровождается мышечной деятельностью при эмоциях (лектор, оратор, артист и т. д.), то расход энергии увеличивается на 10 - 20% в течение нескольких дней.

text_fields

text_fields

arrow_upward

Под основным обменом (ОО) понимают мини­мальный уровень энергозатрат, необходимых для поддержания жизнедеятельности организма в условиях относительно полного физи­ческого и эмоционального покоя.

В состоянии относительного покоя энергия затрачивается на осуществление функций нервной системы, постоянно идущий синтез веществ, работу ионных насосов, поддер­жание температуры тела, работу дыхательной мускулатуры гладких мышц, работу сердца и почек.

Энергозатраты организма возрастают при физической и умствен­ной работе, психоэмоциональном напряжении, после приема пищи, при понижении температуры.

Oпределение основного обмена

text_fields

text_fields

arrow_upward

Для того, чтобы исключить влияние перечисленных факторов на величину энергозатрат, определение ОО проводят в стандартных строго контролируемых условиях:

1. Утром, в положении лежа, при максимальном расслаблении мышц,

2. В состо­янии бодрствования, в условиях температурного комфорта (около 22°С),

3. Натощак (через 12- 14 часов после приема пищи).

Полученные в таких условиях величины ОО характеризуют исходный «базальный» уровень энергозатрат организма.

Для взрослого человека среднее значение величины ОО равно 1 ккал/кг/час. Отсюда

для мужчины массой 70 кг величина энергозатрат ОО составляет около 1700 ккал/сутки,
для женщин - около 1500 ккал/сутки.

Закон поверхности тела

text_fields

text_fields

arrow_upward

Энергетические затраты в расчете на 1 кг массы тела могут колебаться в больших пределах. Интенсивность основного обмена более тесно связана с размерам поверхности тела, что обусловлено прямой зависимостью величины отдачи тепла от площади поверхности тела. Еще в прошлом столетии немецкий физиолог М.Рубнер показал, что у теплокровных организмов, имею­щих разные размеры тела, с 1 м 2 поверхности тела в окружающую среду рассеивается одинаковое количество тепла.

На этом основании Рубнер сформулировал Закон поверхности тела , согласно которому Энергетические затраты теплокровного организма пропорциональны величине поверхности тела.

Расчет основного обмена

text_fields

text_fields

arrow_upward

Величины Основного Обмена определяют , а также рассчитывают по уравнениями с учетом пола, возраста, роста и массы тела (табл. 10.4).

Пол	Возраст (лет)	Уравнения для расчета ОО (ккал/сутки)
М	10 — 18	16.6 мт + 119Р + 572
Ж		7.4 мт + 482Р + 217
М	18 — 30	15.4 мт — 27Р + 717
Ж		13.3 мт + 334Р + 35
М	30 — 60	11.3 мт + 16Р + 901
Ж		8.7 мт — 25Р + 865
М	> 60	8.8 мт + 1128Р — 1071
Ж		9.2 мт + 637Р — 302
мт - масса тела (кг), Р - рост (м)

Величина ОО зависит от соотношения в организме процессов анаболизма и катаболизма .

Преобладание в детском возрасте про­цессов анаболической направленности в обмене веществ над про­цессами катаболической направленности обусловливает более высокие значения величин ОО у детей (1,8 ккал/кг/ч и 1,3 ккал/кг/ч у детей 7 и 12 лет соответственно) по сравнению со взрослыми людьми (1 ккал/кг/ч), у которых уравновешены в состоянии здоро­вья процессы анаболизма и катаболизма.

Для каждой возрастной группы людей установлены и приняты в качестве стандартов величины Основного Обмена . Это дает возможности при не­обходимости измерить величину ОО у человека и сравнить получен­ные у него показатели с нормативными. Отклонение величины ОО от стандартной не более чем на ±10% считается в пределах нормы. Более резкие отклонения ОО могут служить диагностическими при­знаками таких состояний организма, как нарушение функции щи­товидной железы; выздоровление после тяжелых и длительных за­болеваний, сопровождающееся активацией метаболических процес­сов: интоксикация и шок, сопровождающиеся угнетением метабо­лизма.

text_fields

text_fields

arrow_upward

Энергетические затраты организма в условиях физической нагрузки. Интенсивность обменных процессов в организме значи­тельно возрастает в условиях физической нагрузки. Прямая зависи­мость величины энергозатрат от тяжести нагрузки позволяет испо­льзовать уровень энергозатрат в качестве одного из показателей ин­тенсивности выполняемой работы (табл. 10.5).

В качестве еще одно­го критерия для определения интенсивности физической работы, выполняемой организмом, может быть принята скорость потребле­ния кислорода . Однако, этот показатель при тяжелой физической нагрузке не отражает точного расхода энергии, так как часть энер­гии организм получает за счет анаэробных процессов гликолиза, идущих без затраты кислорода.

Рабочая прибавка

text_fields

text_fields

arrow_upward

Разница между величинами энергозатрат организма на выполнение различных видов работ и энергозатрат на основной обмен состав­ляет так называемую рабочую прибавку .

Предельно допустимая по тяжести работа, выполняемая на протяжении ряда лет, не должна превышать по энергозатратам уровень основного обмена для данно­го индивидуума более, чем в три раза.

Умственный труд не требует столь значительных энергозатрат, как физический. Энергозатраты организма возрастают при умственной работе в среднем лишь на 2-3%. Умственный труд, сопровожда­ющийся легкой мышечной деятельностью, психоэмоциональным на­пряжением, приводит к повышению энергозатрат уже на 11-19% и более.

Специфически-динамическое действие пищи

text_fields

text_fields

arrow_upward

Специфически-динамическое действие пищи - усиление под вли­янием приема пищи интенсивности обмена веществ и увеличение энергетических затрат организма относительно уровней обмена и энергозатрат, имевших место до приема пищи.

Специфически-ди­намическое действие пищи обусловлено затратами энергии на:

1. Пере­варивание пищи,

2. Всасывание в кровь и лимфу питательных веществ из желудочно-кишечного тракта,

3. Ресинтез белковых, сложных липидных и других молекул;

4. Влиянием на метаболизм биологически активных веществ, поступающих в организм в составе пищи (в особенности белковой) и образующихся в нем в процессе пищева­рения (см. также гл.9).

Увеличение энергозатрат организма выше уровня, имевшего место до приема пищи, проявляется примерно через час после приема пищи, достигает максимума через три часа, что обусловлено разви­тием к этому времени высокой интенсивности процессов пищева­рения, всасывания и ресинтеза поступающих в организм веществ. Специфически-динамическое действие пищи может продолжаться 12-18 часов. Оно наиболее выражено при приеме белковой пищи, повышающей интенсивность обмена веществ до 30%, и менее зна­чительно при приеме смешанной пищи, повышающей интенсивность обмена на 6-15%.

Уровень общих энергозатрат, как и Основной Обмен, зависит от возраста:

Суточный расход энергии возрастает у детей с 800 ккал (6 мес -1 год) до 2850 ккал (11-14 лет).

Резкий прирост энергозатрат имеет место у подростков-юношей 14-17 лет (3150 ккал).

После 40 лет энергозатраты снижаются и к 80 годам составляют около 2000-2200 ккал/сутки.

В повседневной жизни уровень энергозатрат у взрослого человека зависит не только от особенностей выполняемой работы, но и от общего уровня двигательной активности, характера отдыха и соци­альных условий жизни.

Конечно, обмен веществ – это огромная тема, включающая в себя неисчислимое количество сложных химических процессов.

На этой странице мы лишь слегка коснёмся нескольких его сторон, имеющих отношение к теме сайта. Мы коротко расскажем об:

1. общем обмене веществ,
2. энерго-обмене,
3. водно-солевом обмене.

Энерго-обмен и водно-солевой обмен выбраны потому что пототделение принимает в них самое активное участие. А понимание процессов общего обмена веществ является ключём ко всему остальному.

Общий обмен веществ.

.

Каждый день с пищей в наш организм поступают разнообразные питательные вещества. Но, при этом, наше тело состоит не из морковки, капусты или котлет по-киевски. Оно состоит из белков, жиров, углеводов и многих других веществ, синтезируемых самим организмом в процессе обмена веществ.

Обмен веществ (метаболизм) - набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни.

Благодаря этим химическим реакциям питательные вещества, попадающие в наш организим, превращаются в составные части клеток этого самого организма, а продукты распада выводятся из него.　

Катаболизм и анаболизм

.

Химические реакции в организме осуществляются в двух противоположных направлениях.

С одной стороны - это расщепление сложных соединений до более простых (катаболизм, или диссимиляция ).

С другой стороны - это синтез сложных соединений из более простых. Совокупность таких реакций называют анаболизмом, или ассимиляцией.

В организме процессы катаболизма и анаболизма находятся в состоянии динамического равновесия.

Преобладание анаболических процессов будет приводить к росту, к увеличению массы тканей.

Преобладание процессов катаболизма будет приводить к потере веса и разрушению сначала жировых, а потом и остальных тканей нашего организма.

При равенстве скоростей этих процессов рост организма прекращается и обмен веществ переходит в состояние, близкое к стационарному.

В детстве и юности у человека преобладают анаболические реакции. В старости – катаболические.

Четыре стадии процесса

Обмен веществ можно разделить на несколько стадий:

1. Первая стадия (диссимиляция) - начинается в желудочно-кишечном тракте. На этой стадии происходит ферментативное расщепление сложных органических веществ, поступивших в организм в виде пищи. В результате этого расщепления из сложных молекул образуются простые, часть из которых впоследствии послужит исходным материалом для будущего синтеза.
2. На этом этапе происходит всасывание через кишечную стенку продуктов расщепления в кровь и транспортировка их кровью по сосудам и капилярам к каждой клетке нашего тела, к местам будущего синтеза.
3. В клетках продолжаются катаболические процессы расщепления, но параллельно с ними происходят анаболические процессы синтеза, в результате чего из простых веществ строятся сложные, уже присущие самому нашему организму: белки, липиды (жиры), углеводы, сахара, нуклеиновые кислоты и многие другие.
4. На этом этапе организм освобождается от продуктов распада, т.е. тех веществ, которые ему больше не нужны.

Главная часть отработанных веществ выделяется через мочевыделительную систему и желудочно-кишечный тракт. Другая часть – через кожу в виде пота. Углерод (в виде углекислого газа СО 2) и водород (в виде пара) - выделяются через лёгкие.

Энерго-обмен

.

Все процессы, описаные выше, нуждаются в энергии.

Проблема обеспечения нашего организма энергией решается точно также как проблема его обеспечения веществами для синтеза.

Мы отчасти повторим здесь содержание предыдущего раздела.

Источником энергии, как и источником исходных материалов для синтеза всех веществ в организме, является пища.

Пища, попадая в наш организм, расщепляется. В ходе расщепления выделяется энергия. Часть этой энергии рассеивается, поднимая температуру тела. Другая часть будет использована в реакциях синтеза.

В отличие от катаболических реакций, идущих с выделением тепла, анаболические реакции, наоборот, нуждаются в энергии для своего протекания. Эта необходимая энергия будет получена ими в результате катаболических реакций расщепления.

АТФ – универсальный источник энергии

Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а сначала запасается в форме специальных соединений, как правило, это аденозинтрифосфат (АТФ).

В первую очередь, это соединение известно как универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах

. АТФ синтезируется в клетках во время протекания реакций катаболизма.

АТФ – своеобразный аккумулятор энергии в клетке.

При синтезе АТФ этот аккумулятор, образно говоря, “заряжается” энергией, возникающей при расщеплении веществ, пришедших с пищей.

Позже АТФ сам подвергнется расщеплению. Аккумулятор разрядится.

Эта разрядка подстраивается под нужды синтеза и обеспечивает бесперебойность снабжения. Когда это требуется, АТФ расщепляется и предоставляет энергию для реакций синтеза белков, жиров, углеводов и любых других жизненных функций клеток.

Кругооборот енергии и вещества

Молекулы белков функционируют в организме от нескольких часов до нескольких дней. За этот период в них накапливаются нарушения, и белки становятся непригодными для выполнения своих функций. Они заменяются на вновь синтезируемые, а старые расщепляются с выделением энергии. Часть энергии опять рассеивается, поднимая температуру тела. Но другая её часть опять используется для синтеза АТФ и так, по кругу, пока мы живы.

Вот такой кругооборот вещества и энергии.

ВОДНО-СОЛЕВОЙ ОБМЕН

ВОДНО-СОЛЕВОЙ ОБМЕН

- совокупность процессов потребления воды и солей (электролитов), их всасывания, распределения во внутренних средах и выделения из организма.

Вода в тканях человека

Процентное содержание воды в тканях человека составляет, примерно 65-70%. Но на протяжении жизни это количество не постоянно.

У 4-месячного эмбриона человека воды содержится - 94%
у новорожденного ребенка - 74%
у взрослого человека - около 65.

К старости количество воды становится ещё меньше. Многие ученые считают, что одной из причин старения человека является снижение способности коллоидов, особенно белков, связывать большие количества воды.

Распределение воды в теле человека неравномерно.

Наименьшее количество ее содержат:
кости - 45% и
жировая т кань - 29%,
Наибольшее:
моча - 83 %
кровь - 92%,
пот - 97%,
слюна - 99%.

В коже – 72 %
В с соединительной ткани –80 %
В почках - 82 %

Большую часть воды в организме (у человека до 2/3) составляет внутриклеточная вода; меньшую часть (у человека около 1/3) -внеклеточная вода.

Суточное потребление воды

Суточное потребление человеком воды составляет, примерно, 2, 5 л.

1. 1,2 л он выпивает
2. 1 л он получает с пищей.
3. 0,3 л он получает при окислении пищевых веществ.

При нормальном водном балансе столько же воды (около 2,5 л) выделяется из организма:

1. 1-1,5 л выводится почками
2. около 0,5 л выводится с потом
3. около 0,4 л выводится лёгкими через дыхание
4. 0,05 – 0,2 л выводится с калом

Транспортная функция воды

Вода в составе крови, лимфы, мочи или пота играет роль транспорта.

При помощи крови питательные вещества, необходимые для синтеза, попадают в места синтеза. Кислород, участвующий в реакциях окисления, доставляется артериальной кровью от легких к каждой клетке тела. Ненужные продукты распада, наоборот, уносятся венозной кровью и, впоследствии, выводятся из организма в составе мочи и пота.

Внутриклеточная вода – это среда, в которой происходят обменные процессы. В этом случае она является посредником между взаимодействующими веществами. То есть обеспечивает это взаимодействие и, таким образом, сохраняет свои транспортные функции.

Благодаря этому вода непосредственно учавствует в формировании клеточных структур и, в значительной мере, определяет их активность. Так, от степени набухания митохондрий зависит интенсивность протекающих в них процессов окислительного фосфорилирования (один из этапов синтеза АТФ), от насыщения водой рибосом - активность биосинтеза белка. Только при определенной степени оводнённости белки и нуклеиновые кислоты полностью проявляют свою биологическую активность.

Минеральные элементы

Минеральные элементы находятся в организме в виде солей, которые распадаются на ионы. Кругооборот этих элементов в организме называют солевым обменом веществ.

В состав организмов входят ионы Na+, К+, Са++, Mg++, Cl-, сульфаты, фосфаты, бикарбонаты; они определяют характер физико-химических процессов в тканях.

Особенно велико значение минеральных элементов в функционировании ферментативного аппарата любого живого организма.

Многие ферментативные реакции протекают только в присутствии определенных ионов.

Особое значение среди минеральных веществ имеют

микроэлементы. Они входят в состав живых организмов в очень малых количествах – тем не менее крайне необходимы, так как их отсутствие приводит к серьезным нарушениям метаболизма. Объясняется это тем, что микроэлементы активируют многие ферментативные процессы (будучи в составе или самих ферментов, или их активаторов), а также необходимы для образования некоторых витаминов и гормонов.

К микроэлементам относятся: В, Мп, Zn, Си, Мо, Со, Ni, Li, Se, I, CI, Br и некоторые другие элементы.

Поддержание концентраций растворенных веществ - важное условие жизни.

Концентрации растворенных в организме веществ должны сохраняться постоянными в довольно узких пределах, так как для оптимального протекания обменных процессов требуется совершенно определенный и относительно неизменный состав жидкостей тела.

Значительные отклонения от нормального состава обычно несовместимы с жизнью. Перед живым организмом стоит задача поддержать надлежащие концентрации растворенных веществ в жидкостях тела, несмотря на то, что потребление этих веществ с пищей может значительно изменяться.

Одним из средств поддержания постоянной концентрации является осмос.

Осмос

О́смос - процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону бо́льшей концентрации растворённого вещества (меньшей концентрации растворителя).

В нашем случае полупроницаемая мембрана – это стенка клетки.

Клетка заполнена внутриклеточной жидкостью. Сами клетки окружены межклеточной жидкостью. Если концентрации какого-либо вещества внутри клетки и вне её окажутся не одинаковыми, то возникнет ток жидкости (растворителя), стремящийся выровнять концентрации (движение из области с большей концентрации в сторону меньшей концентрации).

Взаимосвязанность водного и солевого обменов

Если говорить о поддержании постоянной концентрации растворённых веществ внутри нашего организма, то водный и солевой обмены тесно взаимосвязаны.

То есть, концентрация какого-либо вещества в организме может возрасти, с одной стороны,

При увеличении его потребления в составе пищи,

с другой стороны,

При сокращении количества воды в составе нашей крови.

Это может произойти в случае нехватки воды или из-за какой-либо болезни, приводящей к обезвоживанию. При этом объём потребления этого вещества останется неизменным.

Мы ни в коей мере не говорим о том, что эти ситуации тождественны. Мы только лишь хотим подчеркнуть взаимосвязанность водного и солевого обменов.　

Регулирование водно-солевого обмена

Для поддержания постоянной концентрации различных веществ в процессах обмена наш организм оснащён разнообразными системами регулирования.

В регуляции обмена воды у человека и животных первостепенное значение имеют импульсы, поступающие от специальных рецепторов, реагирующих на изменение концентрации осмотически активных веществ, объема жидкости и состава ионов. Эти данные передаются в центральную нервную систему, в результате чего соответствующим образом меняется выделение из организма воды и солей и их потребление организмом - появляются чувство жажды и, так называемый, солевой аппетит.

Гормоны гипофиза оказывают существенное влияние на баланс воды. Диуретический гормон передней доли гипофиза обеспечивает выведение воды, а его антагонист вазопрессин (гормон задней доли гипофиза) удерживает воду, обеспечивая обратное всасывание ее в почечных канальцах.

Что такое энергетический обмен?

Какие, на ваш взгляд, вещества дают больше энер¬гии - жиры, белки или углеводы?

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) - совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающихся выделением энергии.

При расщеплении 1 грамма белков выделяется 17,6 кДж (килоджоуль) энергии.

При расщеплении 1 грамма углеводов выделяется 17,6 кДж (килоджоуль) энергии. При расщеплении 1 грамма липидов выделяется 39,1 кДж либо 38,9 кДж (килоджоуль) энергии. Соответственно жиры дают больше энергии.

1. Что такое основной обмен? Почему он меньше общего?

Под основным обменом понимают энерготраты в стандартных условиях: у спокойно лежащего, но не спящего человека, утром натощак. Общий обмен кроме основного обмена включает еще энергограты на все другие виды деятельности, например на мышечную работу.

2. Чем объяснить, что у подростков основной обмен выше, чем у взрослых людей?

Скорость основного обмена уменьшается по мере взросления организма. Подросток - это еще ребенок. У детей скорость основного обмена выше, чем у взрослых, потому что быстрее проходят обменные реакции и двигательные процессы больше, а также гормоны.

3. Почему энергоёмкость пищи должна несколько превышать энергетические траты?

Потому что пища, которую мы поглощаем, усваивается не полностью, и она идет не только на энергию, но и на замену отмерших клеток.

4. Достаточно ли при составлении рациона учитывать только калорийность продуктов? Ответ обоснуйте.

Немецкий ученый Макс Рубнер установил важную закономерность. Белки, углеводы и жиры в энергетическом отношении взаимозаменяемы. Так, 1 г углеводов или 1 г белков при окислении дают 17,17 кДж, a 1г жира - 38,97 кДж. Значит, для того чтобы правильно составить рацион, надо знать, сколько килоджоулей было потрачено и сколько пищи необходимо съесть, чтобы компенсировать израсходованную энергию, т. е. надо знать энерготраты человека и энергоемкость (калорийность) пищи. Последняя величина показывает, сколько энергии может выделиться при ее окислении.

5. Как определяются нормы питания?

При составлении норм питания учитываются средние энерготраты за неделю и разовые нагрузки.

6. Проделайте опыт с задержкой дыхания до и после нагрузки. По таблице 5 определите, к какой категории людей вы бы смогли отнести себя. Ответьте на вопросы.

Почему после выполнения физической работы удаётся задержать дыхание на меньшее время, чем до неё?

Почему у тренированных людей меньше разница между временем задержки дыхания до и после работы?

При выполнении физической работы организм человека настраивается на специфический режим дыхания (быстро втянуть воздух, быстрее извлечь из него кислород и т.д., чтобы скорее снабжать органы и ткани кислородом). Чем интенсивнее работа, тем больше это проявляется. И необходимо некоторое время для адаптации к состоянию покоя и более равномерному дыханию, прежде чем удастся максимизировать вдох. У тренированных людей организм уже привык к нагрузкам, и экономит энергию. А организм обычного человека, в экстремальной ситуации, тратит очень много энергии.