Охарактеризуйте основной обмен, факторы, влияющие на его величину. Охарактеризуйте рабочий обмен

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!

Все мы знаем главный принцип достижения прогресса в спорте. 40% тренировки, 20% сон, и 40% питание. Но, как правильно рассчитывать питание для достижения тех или иных целей? Конечно, для этого составляется план, в котором учитывается физические и умственные потребности и расходы. Но из всей этой формулы выпадает один единственный фактор, который и будет рассмотрен в следующем материале – основной обмен веществ.

Что это такое?

Основной обмен веществ – это расход энергии на базовые потребности организма. В них входит:

• Синтез основных гормонов.
• Синтез основных ферментов.
• Обеспечение базовой когнитивной функции.
• Переваривание пищи.
• Поддержание работоспособности иммунитета.
• Поддержание соотношения по отношению к катаболическим.
• Поддержание дыхательных функций.
• Транспортировка кровью основных энергетических элементов.
• Поддержание постоянной температуры тела по закону Рубнера.

И это далеко не полный список происходящего в нашем организме. В частности, даже когда человек спит, большая часть из процессов, пускай и в замедленном порядке, помогают синтезировать новые строительные элементы, и проводят расщепление гликогена на глюкозу. Все это требует постоянного притока калорийности, которую человек получает из пищи. В частности, этот базовый расход и является ежедневной минимальной нормой того, сколько калорий нужно для поддержания основных функций организма.

Поверхность Рубнера

Как ни странно, но иногда обмен веществ определяется не только биохимическими процессами, но и простыми физическими законами. В частности ученый Рубнер выявил зависимость, связывающую общую поверхность с количеством затрачиваемых калорий. Как это работает на самом деле? Есть 2 основных фактора, из-за которых его сумасшедшее предположение оказалось верным.

• 1-ое – размер организма. Чем больше поверхность тела, тем больше органы, и больший рычаг при любом действии, что приводит в движение большую «машину», потребляющую «больше топлива».
• 2-ое – поддержание тепла. Для нормального функционирования организма, обменные процессы происходят с выделением тепла. В частности, для человека это 36.6. Причем температура (за редким исключением) равномерно распределяется по всему организму. Так вот, чтобы протопить большую площадь, нужно больше энергии. Все это связано с термодинамикой.

Следовательно, из этого всего можно сделать вывод:

Плотные люди, действительно тратят больше энергии во время основного обмена веществ. Высокие люди, чаще всего худые из-за дефицита калорийности вызванного увеличенным базальным метаболизмом и тратами на сохранение температуры для большей площади тела.

Если рассматривать уровень базального метаболизма, как динамическую систему, подвижную, то есть факторы, которые определяют базовый фон, и количество распределяемой энергии:

• Количество поступающей энергии. Чем фривольней человек относится к своему питанию (постоянный переизбыток калорийности, частые перекусы, ), тем активнее тратит организм их даже в пассивном режиме. Все это приводит к постоянному гормональному фону и общему увеличению нагрузки на организм, и, как следствие, более быстрый выход отдельных систем из строя.
• Наличие искусственных стимуляторов скорости метаболизма. Например, люди, употребляющие кофеин имеют более низкий базальный метаболизм в случае отказа от кофеина. В то же время, их гормональная система начинает давать сбой.
• Общая подвижность человека. Так, во время сна, организм транспортирует глюкозу из печени в мышцы, синтезирует новые аминокислотные цепочки, и синтезирует ферменты. Количество (а, значит, и ресурсы), которые тратятся на эти процессы, напрямую зависят от общей нагрузки на организм.
• Изменение базовой скорости метаболизма. Если человек, вывел себя из баланса (естественной скорости), то организм будет тратить дополнительную энергию на восстановление и стабилизацию всех процессов. Причем это касается как ускорения, так и замедления.
• Наличие внешних факторов. Изменение температуры, заставит усиленно выделять тепло кожными покровами для поддержания общей температуры, что может изменить динамический фактор, влияющий на общий уровень базального метаболизма.
• Соотношение усваиваемых и выводимых нутриентов. При постоянном переизбытке калорийности, организм может просто отказаться от лишних нутриентов, в этом случае, базальные растраты увеличатся на процесс превращения полезных нутриентов в транспортировочный шлак.

Кроме этого стоит выделить и основные конечные продукты обмена веществ, которые выводятся из организма вне зависимости от его скорости.



Чем регулируется?

Теперь нужно определить, не только на что тратится основная энергия при общем обмене веществ, но и чем регулируется количество затрачиваемой энергии.

• Во-первых, это изначальная скорость метаболизма, которая определяется как соотношение общей подвижности к наличию избытка энергии.
• Во-вторых, базальный метаболизм регулируется, изначальным уровнем гормонов в крови. Например для диабетиков, или для людей страдающих с проблемами ЖКТ – общий метаболизм будет отличаться по скорости и соответственно по затратам от среднестатистического.
• В третьих, возраст. Как ни странно, однако с взрослением, базальный метаболизм замедляется, это связано с оптимизацией ресурсов организма, в попытках на дольше растянуть срок службы основных систем.
• Достатком кислорода. Как ни странно, но без окисления сложных полисахаридов до уровня простых моносахаридов, выделение энергии невозможно. Точнее изменяется механизм её вычленения. При большом количестве кислорода, скорость выделения увеличивается, что увеличивает и затраты базового метаболизма. В тоже время, в условиях недостатка кислорода, организм может перейти на топление жировых тканей, что кардинально отличается по скорости и по затратности.

Продолжая проводить аналогии с машинами. Это уменьшение скорости для того, чтобы уменьшить расход масла в двигателе, и, соответственно, уменьшить общий износ двигателя, тем самым продлив жизнь отдельной запчасти.

Нарушение баланса

Расчет основного обмена веществпроисходит с учетом динамических стрессов. Так, например, занятия спортом выводят организм из баланса, заставляя его постепенно ускорять обмен веществ, и полностью перестраиваться под новые условия. Это, в свою очередь, вызывает противодействие (которое характеризуется большой потерей питательного потенциала, и, возможно, на некоторое время выведением из штатного режима большинство систем организма).

Кроме того, для регуляции последствий стресса, увеличиваются расходы на поддержание эмоционального фона. Ну, и плюс, если равновесие выведено окончательно, организм начинает полностью перестраиваться под новый режим с новой скоростью метаболизма. Так, например, резкое изменение в питании, с последующим замедлением метаболизма тоже является достаточным фактором для изменения уровня базового расхода. При выведении системы из баланса она будет стремиться к нему. Это определяет текущий уровень ферментов и гормонов.



Формулы для расчёта базовых потребностей

Формула расчета основного обмена веществ – является несовершенной. Она не учитывает такие факторы как:

• Индивидуальная скорость метаболизма.
• Соотношение подкожного и глубинного жира.
• Наличие гликогенового депо.
• Внешнюю температуру.

Однако для общей прикидки, подойдет и такая формула. Перед таблицей вставим разъяснения:

• МТ – масса тела. Для наиболее точного расчета, лучше использовать чистую массу (без учета жировой ткани).
• Р – рост. В формуле используется из-за теоремы Рубнера. Является одним из самых неточных коэффициентов.
• Свободный коэффициент – волшебная цифра, подгоняющая ваш результат под нормы, еще раз доказывающая, что без такого коэффициента (индивидуального для каждого случая), получить адекватный расчет базального метаболизма не получится.

Пол	Возраст	Уравнение
М	10-18	16.6 мт + 119Р + 572
Ж	10-18	7.4 мт + 482Р + 217
М	18-30	15.4 мт + 27Р + 717
Ж	18-30	13.3 мт + 334Р + 35
М	30-60	11.3 мт + 16Р + 901
Ж	30-60	8.7 мт + 25Р + 865
М	>60	8.8 мт + 1128Р - 1071
Ж	>60	9.2 мт + 637Р - 302

Важно понимать, что формула расчёта не учитывает неравномерность растрат калорийности в течение дня. Так, например, днем во время приема пищи или после тренировки, разогнанный метаболизм заставляет организм потреблять больше энергии, пускай и использует её не так рационально. В то время, как во сне процессы метаболизма оптимизируются максимально, что позволяет достичь оптимального результата в поставленных целях.

Общий метаболизм

Естественно, что основные этапы и процессы, происходящие в организме во время основного обмена веществ, – это не единственные траты. При создании плана питания, скажем, для похудения, нужно воспринимать базальный метаболизм не как константу (посчитанную по формуле), а как динамическую систему, любое изменение в которой приводит к изменению в расчётах.

Во-первых, для расхода полной калорийности питания, нужно включить в список растраты калорийности на все производимые действия.

Примечание: Подробней расчет двигательных и умственных потребностей человека был рассмотрен в статье « ».

Во-вторых, изменение скорости метаболизма, возникающее как раз в ходе двигательной активности, или её отсутствия. В частности, возникновение белкового и углеводного окна после тренировок, стимулирует не только ускорение метаболизма, но и изменение трат организма на пищеварение. В это время, базальный метаболизм усиливается на 15-20%, пускай и в краткосрочном периоде, не считая остальных потребностей.

Итог

Расчет базального метаболизма для атлета, конечно, не является нужным и определяющим фактором для достижения оптимального роста. Несовершенство формул, изменение постоянных процессов, требует регулярной коррекции. Однако при первичном подсчете расхода калорий для создания избытка или дефицита, базальный метаболизм поможет понять, как корректировать получившиеся цифры.

Это особенно важно для тех, кто привык не самостоятельно составлять план питания, а пользоваться готовыми диетами. Все мы понимаем принципы похудения, а, следовательно, любую диету нужно подстраивать под себя. И, что для 90 килограммового толстяка похудение, то для 50 килограммовой фитоняшки, может оказаться вредным и избыточным.

Основной обмен- энергозатраты связаны с поддержанием минимально необходимого для жизни клеток уровня окислительных процессов и с деятельностью постоянно работающих органов и систем - дыхательной мускулатуры, сердца, почек, печени. Некоторая часть энергозатрат в условиях основного обмена связана с поддержанием мышечного тонуса. Освобождение в ходе всех этих процессов тепловой энергии обеспечивает ту теплопродукцию, которая необходима для поддержания температуры тела на постоянном уровне, как правило, превышающем температуру внешней среды.

Условия определения основного обмена: обследуемый должен находиться

1) в состоянии мышечного покоя (положение лежа с расслабленной мускулатурой), не подвергаясь раздражениям, вызывающим эмоциональное напряжение;

2) натощак, т. е. через 12- 16 ч после приема пищи;

3) при внешней температуре «комфорта» (18-20 °С), не вызывающей ощущения холода или жары.

Основной обмен определяют в состоянии бодрствования. Во время сна уровень окислительных процессов и, следовательно, энергетических затрат организма на 8-10 % ниже, чем в состоянии покоя при бодрствовании.

Методы определения основного обмена:

Прямая, непрямая калориметрия;

По уравнениям с учетом пола, возраста, роста, массы тела с помощью специальных таблиц.

Нормальные величины основного обмена человека. Величину основного обмена обычно выражают количеством тепла в килоджоулях (килокалориях) на 1 кг массы тела или на 1 м2 поверхности тела за 1 ч или за одни сутки.

Для мужчины среднего возраста (примерно 35 лет), среднего роста (примерно 165 см) и со средней массой тела (примерно 70 кг) основной обмен равен 4,19 кДж (1 ккал) на 1 кг массы тела в час, или 7117 кДж (1700 ккал) в сутки, для женщин около 15ОО ккал/сут. У женщин на 5-1О% ниже, чем у мужчин. У детей выше, чем у взрослых. У стариков ниже на 1О-15%. .

3.Потенциал действия и его фазы. Ионные механизмы возбуждения, Изменения проницаемости клеточной мембраны при возбуждении.

Потенциал действия - это кратковременное изменение разности потенциала между наружной и внутренней поверхностями мембраны (или между двумя точками ткани), возникающее в момент возбуждения. При регистрации потенциала действия с помощью микроэлектродной техники наблюдается типичный пикообразный потенциал. В нем выделяют следующие фазы или компоненты:

Локальный ответ - начальный этап деполяризации.

Фазу деполяризации - быстрое снижение мембранного потенциала до нуля и перезарядка мембраны (реверсия, или овершут).

Фазу реполяризации - восстановление исходного уровня мембранного потенциала; в ней выделяют фазу быстрой реполяризации и фазу медленной реполяризации, в свою очередь, фаза медленной реполяризации представлена следовыми процессами (потенциалами):следовая негативность (следовая деполяризация) и следовая позитивность (следовая гиперполяризация). Амплитудно-временные характеристики потенциала действия нерва, скелетной мышцы таковы: амплитуда потенциала действия 140-150 мВ; длительность пика потенциала действия (фаза деполяризации + фаза реполяризации) составляет 1-2 мс, длительность следовых потенциалов - 10-50 мс. Форма потенциала действия (при внутриклеточном отведении) зависит от вида возбудимой ткани: у аксона нейрона, скелетной мышцы - пикообразные потенциалы, у гладких мышц в одних случаях пикообразные, в других - платообразные (например, потенциал действия гладких мышц матки беременной женщины - платообразный, а длительность его составляет почти 1 минуту). У сердечной мышцы потенциал действия имеет платообразную форму.

Во внеклеточной жидкости высока концентрация ионов натрия и хлора, во внутриклеточной жидкости – ионов калия и органических соединений. В состоянии относительного физиологического покоя клеточная мембрана хорошо проницаема для катионов калия, чуть хуже для анионов хлора, практически непроницаема для катионов натрия и совершенно непроницаема для анионов органических соединений. В покое ионы калия без затрат энергии выходят в область меньшей концентрации (на наружную поверхность клеточной мембраны), неся с собой положительный заряд.

Ионы хлора проникают внутрь клетки, неся отрицательный заряд. Ионы натрия продолжают оставаться на наружной поверхности мембраны, еще больше усиливая положительный заряд.

Ионный механизм возбуждения:

В основе потенциала действия лежат последовательно развивающиеся во времени изменения ионной проницаемости клеточной мембраны. При действии на клетку раздражителя проницаемость мембраны для ионов Na+ резко повышается за счет активации натриевых каналов. При этом ионы Na+ по концентрационному градиенту интенсивно перемещаются извне-во внутриклеточное пространство. Вхождению ионов Na+ в клетку способствует и электростатическое взаимодействие. В итоге проницаемость мембраны для Na+ становится в 20 раз больше проницаемости для ионов К+.

Поскольку поток Na+ в клетку начинает превышать калиевый ток из клетки, то происходит постепенное снижение потенциала покоя, приводящее к реверсии - изменению знака мембранного потенциала. При этом внутренняя поверхность мембраны становится положительной по отношению к ее внешней поверхности. Указанные изменения мембранного потенциала соответствуют восходящей фазе потенциала действия (фазе деполяризации). Мембрана характеризуется повышенной проницаемостью для ионов Na+ лишь очень короткое время 0.2 - 0.5 мс. После этого проницаемость мембраны для ионов Na+ вновь понижается, а для К+ возрастает. В результате поток Na+ внутрь клетки резко ослабляется, а ток К+ из клетки усиливается. В течение потенциала действия в клетку поступает значительное количество Na+, а ионы К+ покидают клетку. Восстановление клеточного ионного баланса осуществляется благодаря работе Na+, К+ - АТФазного насоса, активность которого возрастает при повышении внутренней концентрации ионов Na+ и увеличении внешней концентрации ионов К+.

Благодаря работе ионного насоса и изменению проницаемости мембраны для Na+ и К+ первоначальная их концентрация во внутри - и внеклеточном пространстве постепенно восстанавливается.Итогом этих процессов и является реполяризация мембраны: внутреннее содержимое клетки вновь приобретает отрицательный заряд по отношению к внешней поверхности мембраны.

БИЛЕТ 24

Основной обмен (ОО) - это тот минимальный уровень энергетического обмена, расходуется только на поддержание жизни. Он определяется как энергозатраты организма в стандартных условиях: утром после пробуждения, натощак, лежа, в эмоциональном покое, при температуре комфорта - 18-20 ° С. Уровень обмена, определенный в стандартных условиях через 12-14 часов после последнего приема пищи, называют стандартным обменом. У взрослого человека он составляет около 7000 кДж, или 1700 ккал в сутки. Однако этот показатель у разных людей также колеблется в широких пределах, поскольку зависит от роста и массы тела, возраста человека, профессии, места жительства и т.д. (рис. 12.4).

М. Рубнер, изучая энергетический обмен в различных животных, установил, что выделение тепла зависит от поверхности тела. Эта закономерность получила название закон поверхности. Закон построен на чисто физическом явлении - выделение внутренней теплоты через поверхность тела: Q = К mn, где Q - теплопродукция; m - масса тела степенной показатель n = 0,75 вносит в уравнение поправку на изменение соотношения между поверхностью и

РИС. 12.4. Изменения уровня основного обмена мужчин и женщин в разные возрастные периоды. По вертикали - интенсивность основного обмена, по горизонтали - возраст

массой тела. Точная формула для определения поверхности тела предложена Дюбуа:

где R - поверхность тела

W - его масса в килограммах;

Н - рост в сантиметрах.

Однако правило поверхности является относительным, так как у двух человек с одинаковой поверхностью тела интенсивность обмена веществ может значительно отличаться и эти отмены могут быть связаны с разной теплопродукцией состоянию метаболизма, регуляторных систем организма.

Изменения основного обмена под влиянием физической активности называют рабочим обменом, или максимальным, который может быть значительно больше стандартного. Показатели основного обмена сравнивают с его соответствующими величинами (стандартным 00), который определяют по таблицам, учитывающие массу тела, рост, возраст и пол, поскольку от этих факторов зависит интенсивность метаболизма. При условии, что определенный 00 совпадает со стандартным в пределах ± 10%, его величину считают нормальным, что свидетельствует о нормальной интенсивность метаболизма.

Энергетический обмен в различных условиях

На интенсивность энергетического обмена индивидуума влияет ряд факторов: еды, физические нагрузки, температура окружающей среды и собственного тела, эмоциональное возбуждение, нервная и гормональная системы, антропометрические данные.

После приема пищи энергетический обмен существенно возрастает. Влияние пищи на усиление энергетического обмена называется специфически-динамическим действием пищи Так, при употреблении углеводов и жиров интенсивность энергетического обмена повышается на 10 %, белков - на 30%, смешанной пищи - на 15%, что свидетельствует о главной роли белков в специфической действия пищи. Увеличение энергетического обмена начинается через час и через 3-4 часа достигает максимума. Длительность динамического действия пищи составляет 12-17 часов. Она направлена на замещение отработавших молекул новыми, синтезируемых с усвоенных питательных веществ.

Энергетический обмен при физической нагрузке. Физическая активность значительно повышает интенсивность метаболизма, сопровождается выделением тепла. Даже при поднятии руки в стандартных условиях исследования энергетический объем значительно повышается.

Затраты энергии зависят от интенсивности выполненной работы. Наибольшие энергозатраты оговариваются сокращением скелетных мышц, о чем свидетельствует табл. 12.1.

Энергетический обмен при умственного нагрузки значительно меньше по сравнению с физическим. Он зависит от умственной и эмоциональной компоненты умственной деятельности. При решении задач, чтении и запоминании текста преобладает умственная компонента, которая повышает энергозатраты на 2-4%. Если умственная деятельность сочетается с двигательной активностью и эмоциональной компонентой (чтение лекции, выступление актера, преподавательская работа), ее энергетический обмен возрастает более чем на 20%. Когда к умственной работе прилагаются вегетативные реакции (повышение артериального давления, частоты пульса, потоотделение), то энергетический обмен возрастает еще больше.

При беременности и лактации вследствие дополнительных потребностей плода и кормления грудным молоком основной обмен значительно увеличивается (на 30-40%). во время

ТАБЛИЦА 12.1. Потребности в энергии людей разного возраста и пола в зависимости от интенсивности труда

длительного голодания уровень основного обмена снижается на 40%.

Регуляция интенсивности метаболизма. Поскольку интенсивность энергетического обмена зависит от количества и качества принимаемой пищи, температуры тела и окружающей среды, выполняемой работы и других факторов, которые контролируются гипоталамусом, то интегративным центром регуляции основного обмена может выступать именно гипоталамус. Кроме центров голода, насыщения и жажды, регулирующих обмен углеводов, жиров и белков, в гипоталамусе расположен центр терморегуляции и структуры, следят за поступлением кислорода и выведение углекислого газа и др.

Влияние гипоталамуса осуществляется при участии нейрогуморальных механизмов, среди которых следует назвать следующие: 1) симпатическая система и катехоламины стимулируют интенсивность метаболизма через активацию β-адренорецепторов мембран клеток, в том числе через α-адренорецепторы, - адипоцитов; 2) тиреоидные гормоны также стимулируют интенсивность метаболизма, увеличивая в клетках синтез белков, которые являются (^ адренорецепторами мембран, или увеличивая синтез фермента натрий-калиевой АТФ-азы, следствием чего является увеличение работы натрий-калиевых насосов мембран клеток. Повышение основного обмена (около 15- 20%) также вызывают мужские половые гормоны, в частности тестостерон, обладает анаболическим действием и приводит к наращиванию мышечной ткани, и гормон роста.

Уменьшение указанных воздействий приводит к замедлению интенсивности метаболизма: во время сна, когда преобладает влияние блуждающего нерва на висцеральные системы, величина основного обмена снижается на 10 %, поскольку ослабляется активность симпатоадреналовой системы и уменьшается концентрация тиреоидных гормонов. Отсутствие тироксина в организме уменьшает основной обмен на 50 %.

Возрастные аспекты энергетического обмена

Энергия, поступающая в организм, содержится в пищевых веществах. Они имеют не только энергетическое, но и пластическое значение, так как используются для роста и самообновления тканей.

Питательные вещества плод получает через плаценту из материнской крови, главным субстратом которых является глюкоза. Концентрация глюкозы в крови плода составляет 3,5 ммоль / л. Большую роль в ее обмене играет анаэробный путь окисления, не требующий кислорода. Глюкоза используется и для синтеза гликогена и жиров.

Важным компонентом являются аминокислоты, которые транспортируются путем активного транспорта в кровь плода. Они необходимы для синтеза тканевых белков, ферментов, гормонов белковой природы.

Через плаценту из крови матери могут транспортироваться в небольшом количестве белки, в частности гаммаглобулины, осуществляющих иммунную защиту, особенно в конце беременности.

Жиры синтезируются в печени плода значительно интенсивнее, чем у взрослых, а также в легких и мозга. В первой половине беременности жиры синтезируются преимущественно из жирных кислот матери. Количество жира у плода значительно увеличивается после 7-8 мес. и составляет 2-5,4 % массы тела перед рождением - 16% (почти как у взрослых). Жир откладывается преимущественно под кожей. Таким образом, энергетические потребности плода полностью обеспечиваются матерью, о чем свидетельствует повышенный уровень основного обмена у беременных.

Организм новорожденного ребенка использует запасы гликогена, его содержания печени уменьшается и в течение первых суток почти исчерпывается. То же самое происходит в скелетных мышцах и миокарде. Затем концентрация гликогена увеличивается и достигает уровня взрослых на 2-3-й неделе жизни. Потребность в жирах и белках до года увеличивается, а затем - до взрослого возраста - уменьшается.

Наиболее общим показателем энергетического обеспечения тканей является содержание в них АТФ и КФ. До взрослого возраста концентрация их нарастает. В процессе старения в таких жизненно важных органах, как сердце, мозг, печень и скелетные мышцы, она значительно падает (на 24%). Изменения объема энергии после рождения связаны с особенностями обмена веществ, становлением гормональной регуляции, ростом организма, типом питания, увеличением массы скелетных мышц и их деятельностью. Основной обмен в первый год после рождения повышается примерно с 120 до 600 ккал в сутки. После этого прирост основного обмена замедляется и снова растет в период полового созревания. С началом зрелого периода основной обмен до конца жизни неуклонно снижается.

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).

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.