Основні поняття розділу. Обмін речовин (метаболізм) та енергії – сукупність фізичних, хімічних та фізіологічних процесів перетворення речовин і енергії у організмі

Обмін речовин (метаболізм) та енергії – сукупність фізичних, хімічних та фізіологічних процесів перетворення речовин і енергії у організмі, а також їхній обмін між організмом та навколишнім середовищем. Складається із двох взаємопов’язаних процесів: анаболізму (асиміляція) та катаболізму (дисиміляція).

Функціональний метаболізм – обмін жирів та вуглеводів, що головним чином слугує для забезпечення фізіологічних функцій.

Структурний метаболізм – обмін білків, що у першу чергу потрібний для підтримання та змін структури організму.

Загальна кількість виробленої енергії – сума зовнішньої роботи, теплових витрат та запасеної енергії.

Одиниці виміру обміну речовин – за основну одиницю прийнято 1 джоуль(Дж)= 1 ватт·1 секунда = 2,39·10^-4 ккал; 1ккал = 4187Дж = 4,187кДж ≈ 0,0042 МДж. Отже, 1кДж/год ≈ 0,28Вт (≈0,239ккал/год) та 1кДж на добу ≈ 0,012Вт (≈ 0,239ккал на добу).

Коефіцієнт корисної дії (ККД, або η) – та частина енергії, що виробляється, яка використовується на зовнішню роботу; ця величина завжди меньша за 100%:

η(%)= зовнішня робота · 100

Енергія, що вироблена.

Розрізняють сумарний ККД, що розраховують по загальній енергопродукції, та практичний ККД, що визначають по кількості виробленої енергії, від якої виднято енергію основного метаболізму.

Енергетичні витрати людини протягом доби складаються з трьох величин: основного обміну, специфічно-динамічної дії їжі та енергії, яка затрачена на виконання певного роду роботи.

Основний обмін – найменьший рівень обміну речовин, що спостерігається у стані спокою, натщесерце, при розслаблених м’язах, в умовах кімнатної температури (18-20°С). В середньому величина основного обміну для дорослої людини становить до 1 ккал на 1 кг ваги за годину (близько 1500 ккал за добу).

Калорична вартість продуктів - кількість енергії, яка звільняється при окисненні поживних речовин до остаточних продуктів метаболізму. В середньому калорична вартість 1 г білка – 17,17 кДж(4,1 ккал), вуглеводів – 17,17 кДж (4,1 ккал), жиру – 38,94 кДж (9,3 ккал).

Лабораторна робота 9

Розрахунок основного обміну у людини за таблицями.

Обчислення добової витрати енергії у людини при різній діяльності.

Спеціальні таблиці (за Бенедиктом) дають можливість за ростом, віком і масою досліджуваного визначити середньостатичний рівень основного обміну у людини.

Діяльність людини пов’язана з витратами енергії, яку необхідно поповнювати.

Мета і завдання. Обчислення основного обміну у людини. Обчислити добову витрату енергії студента при таких видах діяльності:

1. Сон – 8 год; 2. Аудиторні заняття – 6 год;

3. Самостійні заняття – 4 год; 4. Вільний від занять час – 6 год.

Матеріали та обладнання: медичні ваги, ростомір, таблиці для визначення основного обміну, мікрокалькулятор; ростомір, медичні ваги, таблиці для обчислення основного обміну, мікрокалькулятори.

Питання для теоретичної підготовки.

1. Обмін речовин та енергії як основна функція живого організму.

2. Анаболізм і катаболізм, їхнє значення та взаємозв’язок.

3. Методи вивчення обміну речовин та енергії.

4. Основний обмін та фактори, що на нього впливають.

5. Які речовини є джерелом енергії для організму?

6. Кількість енергії, яка звільняється при окисленні споживних речовин в організмі.

7. Дихальний коефіцієнт.

8. Калоричний еквівалент кисню та його практичне значення для визначення енергетичних витрат організму.

Хід роботи.

Завдання 1.

Вимірюють зріст і масу тіла досліджуваного. Якщо зважування проводять в одязі, то одержаний результат слід зменшити на 5 кг для чоловіків і на З кг для жінок. Далі використовують таблиці для визначення основного обміну у чоловіків і жінок. Таблицями користуються так. Якщо, наприклад, досліджуваним є чоловік 25 років, який має зріст 168 см і масу 60 кг, то в таблиці для визначення основного обміну за масою знаходять поряд із значенням маси досліджуваного число 3735 кДж. У додатку знаходять по горизонталі вік (25 років) і по вертикалі зріст (168), на пересіченні граф віку і зросту знаходиться число 2814 кДж. Додавши одне до одного два числа, одержують середню статистичну величину нормального основного обміну людини чоловічої статі даного віку, зросту і маси: 3735+2814=6549 кДж (1564 ккал) на добу.

Поділивши цю величину на 24 години (тривалість доби), одержують величину основного обміну в кілоджоулях за годину – 6549:24=272,8 кДж/год (65 ккал/год).

Оформити протокол, записати обчислені величини основного обміну.

Завдання 2.

1. Вимірюють зріст і масу досліджуваного. За таблицями обчислюють основний обмін у кілоджоулях за годину. Вносять поправку за формулою Ріда.

2. Знаючи величину основного обміну, обчислюють добову витрату енергії, беручи до уваги, що витрати енергії під час аудиторних занять становлять 1,45, при самостійних заняттях – 1,60 та у вільний час – 2,2 величини основного обміну. Під час сну витрата енергії відповідає 0,9 величини основного обміну.

Приклад розрахунку: основний обмін у досліджуваного дорівнює 284,7 кДж/год. Витрата енергії за 8 годин сну: 284,7×8×0,9 = 20,50 кДж (489,5 ккал). Витрата енергії на аудиторних заняттях: 284,7×1,45×6 = 2477 кДж (591 ккал). Аналогічно обчислюють витрати енергії при інших видах діяльності. Склавши одержані числа, визначають витрату енергії за добу.

Завдання: Кожному студенту обчислити власну добову витрату енергії, виходячи з величини свого основного обміну і особливостей своєї діяльності. Витрати енергії при різних видах роботи наведено в додатку.

Оформити протокол.

Контрольні запитання:

1. Що таке основний обмін?

2. Назвіть методи вивчення обміну енергії.

3. Як обчислити основний обмін ва таблицями?

4. Як обчислити добову витрату енергії при будь-якій діяльності людини?

5. Як змінюється витрата енергії при різних видах фізичної роботи?

Самостійна робота