Теоретические сведения

Практическая работа № 6.

Общие закономерности обмена веществ. Обмен энергии. Обмен веществ и энергии при мышечной работе.

Теоретические сведения

Обмен веществ и энергии между организмом и внешней средой –

неотъемлемое свойство живой материи. Обмен веществ складывается из двух

процессов – ассимиляции и диссимиляции. Ассимиляция – реакции организма, связанные с образованием необходимых организму веществ и накоплением энергии. Диссимиляция – распад сложных органических веществ в клетке, высвобождение энергии и ее превращение. Энергия, высвобождающаяся при диссимиляции, обеспечивает все жизненные процессы организма (кровообращение,дыхание, мышечное сокращение и т.д.). Процессы ассимиляции и диссимиляции согласованы между собой и об-

разуют целостную систему, обеспечивающую жизнедеятельность организма.

Однако в различные возрастные периоды отмечаются изменения в соотношениях этих процессов. В период роста и развития, примерно до 22–25 лет, ассимиляция несколько преобладает над диссимиляцией, относительное равновесие сохраняется до 60 лет, а после 60 лет процессы диссимиляции несколько превышают процессы ассимиляции, что сопровождается изменением функциональных возможностей различных систем организма. Всю энергию, которая образуется в организме, можно принять за тепловую, так как другие виды энергии выделяются в ничтожно малых количествах.Таким образом, об интенсивности процессов в организме можно судить по количеству теплоты, выделенному им в единицу времени.

Единицей измерения теплоты (как и любого другого вида энергии) в при-нятой ныне международной системе единиц (СИ) является джоуль (Дж). Но в

физиологии и медицине обычно используют внесистемную единицу – калорию и килокалорию (кал, ккал), поэтому в тексте практикума мы тоже будем применять эту единицу. Перевод килокалорий в джоули осуществляется в соответствии с соотношением 1 кал = 4,19 Дж.

Измерить количество высвобождающейся энергии в организме можно пу-

тем прямой калометрии в специальных камерах для определения общей теплопродукции организма. Это весьма громоздкий метод, в настоящее время почти не применяемый. Теперь широко распространены методы непрямой калометрии, при которых показателем теплопродукции служит количество потребленного кислорода. Результаты измерения выделенной энергии, полученные обоими методами, совпадают.

Исследование энергетических затрат организма широко используют в физиологии труда, спортивной медицине и клинике. Интенсивность обмена увеличивается пропорционально нагрузке. Поэтому важно знать, сколько энергии тратит организм для выполнения той или иной работы. Это помогает лучше организовать условия труда на предприятиях, правильно выработать систему тренировок спортсменов и т.д.

Обмен веществ и энергии.

Цель занятия: изучить основные физиолого-гигиенические принципы составления пищевого рациона.

САМОПОДГОТОВКА К ЗАНЯТИЮ

Необходимый исходный уровень знаний

1. Закон сохранения и превращения энергии. Основы термодинамики.

Энергетический баланс организма: основной и общий обмены. Регуляция обмена энергии.

2. Белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные элементы как источники

пластического материала и энергии. Обмен веществ и энергии.

3. Общая характеристика процесса питания.

4. Физиологическое обоснование современных теорий и концепций питания:

теория сбалансированного питания; теория адекватного питания, альтернативные концепции питания (вегетарианство, раздельное питание, сыроедение и т.д.).

 

Самостоятельная работа на занятии

Питание является одним из важных факторов, определяющих состояние

здоровья и работоспособность организма. Оно необходимо для построения и

непрерывного обновления клеток и тканей, поступления энергии для восполнения энергетических затрат организма, биологически активных веществ, из которых образуются в организме ферменты и гормоны. Питание в значительной мере определяет сопротивляемость организма различным инфекциям и выработку общего иммунитета. Иначе говоря, обмен веществ и энергии, структура и функции всех клеток, тканей, органов всего организма в целом находятся в прямой зависимости от характера питания.

Таким образом, питание является важнейшей физиологической потребно-

стью организма, а обмен веществ и энергии представляет собой комплекс биохимических и энергетических процессов, обеспечивающих использование пищевых веществ для пластических (строительных) и энергетических нужд организма.Основными веществами, необходимыми для жизнедеятельности организма, являются белки, жиры, углеводы, минеральные вещества, витамины и вода. Белки, некоторые жирные кислоты, витамины, минеральные вещества и вода относятся к незаменимым пищевым веществам и обязательно должны поступать в организм с пищей. Углеводы и жиры до известной степени могут быть взаимозаменяемы или образовываться из белков. Однако длительная замена или взаимопреобразование приводят к нарушению обменных процессов в организме, и поэтому введение их с пищей также обязательно. Белки служат главным образом материалом для построения клеток, тканей и органов, образования ферментов и большинства гормонов, входят в состав соединений, обеспечивающих иммунитет организма к инфекциям. Белки выполняют и энергетическую функцию – при окислении 1 г белка выделяется около 4 ккал тепла.

Жиры обладают большой энергоемкостью – 1 г жира при окислении дает

около 9 ккал – и обеспечивают 33% суточной энергетической ценности пищевого рациона. Они выполняют пластическую функцию, являясь структурной частью клеток и их мембранных систем. Жиры участвуют в обмене витаминов, способствуя их усвоению, и одновременно служат источником некоторых витаминов (A, D, E).

Углеводы – основной источник энергии для организма, и хотя при окисле-

нии 1 г углеводов выделяется только около 4 ккал, по энергоемкости они должны составлять 54% энергоемкости суточного пищевого рациона. Углеводы входят в состав почти всех клеток и тканей организма, выполняя пластическую роль. Они принимают участие в белковом обмене, способствуя синтезу нуклеиновых кислот и аминокислот. Большое значение углеводы имеют при жировом обмене. Витамины не имеют пластического и энергетического значения. Это биологически активные вещества, регулирующие обмен веществ и разносторонне влияющие на жизнедеятельность организма. Недостаток витаминов приводит к гиповитаминозу, а их полное отсутствие в организме – к авитаминозу.

Минеральные вещества обладают пластическими свойствами, участвуя в

построении тканей, особенно костной; регулируют кислотно-щелочное состояние организма, входят в состав и влияют на функцию ферментных систем, гормонов и витаминов; нормализуют водно-солевой обмен. Физиологическое влияние минеральных веществ распространяется на все системы организма и биохимические процессы, происходящие в них. Выделяют макро- и микроэлементы. Первые содержатся в тканях или продуктах в больших количествах – десятках и сотнях миллиграмм, вторые – в миллиграммах или их тысячных долях.

Вода является наиважнейшей частью пищевого рациона, ибо все биохимические процессы в клетках организма проходят в водной среде. Недостаток воды организм переносит значительно хуже, чем отсутствие других пищевых веществ. Потеря организмом более 10% воды угрожает его жизнедеятельности. Потребность в воде зависит от возраста, характера питания и деятельности, климата, состояния здоровья и т.д.

 

Задание 1. Дать определения понятиям: обмен веществ, ассимиляция, диссимиляция, основной обмен, общий обмен, питание, специфическое динамическое действие пищи, рабочая прибавка.

Задание 2. Рассчитать основной обмен (Работа № 1).

Задание 3. Рассчитать общий обмен вещества и энергии (Работа № 2).

Задание 4 Составить и оценить типичный индивидуальный суточный рацион (Работа № 3).

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

ОСНОВНОЙ ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

Цель работы: Познакомиться с методикой определения основного обмена и определить основной обмен различными вариантами.

Объект исследования: Человек.

Материалы и оборудование: Таблица “Стандарты основного обмена на 1 кв. м поверхности тела в 1 час”, таблицы Бенедиктова, номограмма.

 

Работа 1. Определить основной обмен.

Рассчитаем основной обмен веществ для человека весом 62 кг по следующей формуле:

1 ккал х кг х 24 часа =ккал.,

Следовательно: 1 ккал х 62 кг х 24 часа = 1488 ккал.

Работа 2. Определение основного обмена по поверхности тела.

Для определения площади поверхности тела по номограмме (рис. 1) соединяют прямой линией точки, соответствующие росту и весу испытуемого. Точка пересечения средней линии с этой прямой дает площадь поверхности тела. Следовательно, для человека весом 62кг и ростом 164см площадь поверхности тела составляет 1,56.

Далее по таблице «Стандарты основного обмена на 1 кв. м поверхности тела в 1 час» (табл. 1) определяем основной обмен за сутки, что для наших исходных данных составляет 37,0 ккал/кв.м, следовательно основной обмен равен 37,0 ккал/кв. м х 1,56 кв. м = 57,72 ккал. В перерасчете на сутки 57,72 ккал х 24 часа = 1385,28 ккал.

Работа 3. Определение основного обмена по таблицам Бенедиктова.

Находим два числа: первое - по массе, что составляет 1305, второе - по росту и возрасту = 1258 (таблица 2). Оба числа суммируем, 1305+1258 = 2563

Теперь из полученных трех величин основного обмена вычислим среднюю арифметическую:

(1488+1385,28+2563)÷3=1812,1

ВЫВОД: у человека весом 62 кг и ростом 164см основной обмен веществ составляет 1812,1 ккал в сутки.

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2: ОБЩИЙ ОБМЕН ВЕЩЕСТВА И ЭНЕРГИИ

Цель работы: Составление режима дня и подсчет затрат энергии за сутки при выполнении различных видов работы с помощью хронометражно-табличного метода.

Объект исследования: Человек.

Материалы и оборудование: Таблицы (энергозатрат при различных видах деятельности)

Ход работы:

1. Подготовили рабочую таблицу (табл. 1).

2. Провели хронометраж дня и определили время различных видов деятельности.

3. Нашли для каждого вида деятельности соответствующие данные энергетических затрат; которые указывают как величину расхода энергии в ккал за 1 мин на 1 кг веса тела.

4. Вычислили расход энергии при выполнении определенной деятельности за указанное время (умножили величину энергии при данном виде деятельности на время ее выполнения).

Вид деятельности	Продолжительность в минутах	Расход энергии в 1 мин. на 1 кг веса (ккал)	Вычисление: расход энергии, ккал/кг веса тела
Сон	480	0,02	0,01 х 480=4,8
Личная гигиена (умывание, одевания и т.д.)	40	0,03	0,03 х 40= 1,2
Уборка постели	10	0,03	0,03 х 10=0,3
Езда на автомобиле	60	0,03	0,03 х 60=1,8
Прием пищи сидя	60	0,02	0,02 х60=1,2
Мытье посуды	5	0,03	0,03 х5=0,15
Глажение белья	15	0,03	0,03 х15=0,45
Чтение	15	0,02	0,02 х15=0,3
Беседа сидя	120	0,03	0,03 х120=3,6
Беседа стоя	60	0,03	0,03 х60=1,8
Школьные занятия	40	0,03	0,03 х40=1,2
Печатание на машинке	180	0,03	0,03 х180=5,4
Сидение	240	0,02	0,02 х240=7,2
Отдых лежа (без сна)	70	0,02	0,02 х70=0,14
Различное	45	0,03	0,03 х45=1,35
	1440 минут		Q = 30,89 х62=1915,18

 

Q - расход энергии; Q=Q1 x P + 15 %, P - вес тела.

Q=30,89x 62 + 15 %=2202,46

5. Определили величину, характеризующую суточный расход энергии на 1 кг веса тела, суммировав полученные данные расхода энергии при различных видах деятельности за сутки (Q1).

ВЫВОД: общий обмен веществ и энергии за сутки с учетом выполнения различных видов деятельности для человека весом 62кг составляет 2202,46 ккал.

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3

 ГИГИЕНА ПИТАНИЯ

Цель работы: Составление меню и подсчет энергии за счет приема пищи

Объект исследования: Человек

Материалы и оборудование: Таблицы химического состава пищевых продуктов и их калорийности (состав пищевых продуктов и их калорийность)

 

 

I. Дайте ответы на следующие вопросы:

· Сформулируйте закон сохранения энергии. Справедлив ли он для человека?

· Объясните понятия внешнего и внутреннего обмена веществ.

· Перечислите основные принципы сбалансированного питания.

· Какое питание называют рациональным?

· Есть ли разница между высказываниями «пищевые вещества» и «питательные вещества»? Прокомментируйте свой ответ.

· Каковы средние нормы потребления белков, углеводов и липидов в сутки?

· Почему человеку необходимо употреблять углеводов примерно в 4 раза больше, чем белков и жиров?

· Почему для беременных женщин нормы потребления белка возрастают в 1,5 - 2 раза?

· При расщеплении 1 г липидов в среднем выделяется 9 ккал энергии, т.е. почти в 2 раза больше, чем при расщеплении 1 г белков или углеводов. Следовательно, основная функция липидов энергетическая?

· Какому количеству кДж эквивалентна 1 ккал?

· К чему может привести разбалансированное питание?

· Вспомните пословицы о питании?

 

Задание № 2. Составление суточного рациона студента

 

1. Используя справочное пособие «Химический состав пищевых продуктов», распишите свой обычный (каждодневный) рацион. Выполненное задание оформите в виде таблицы 2.

 

! Помните о выходе блюда, поскольку в справочнике все расчеты даны исходя из 100 г продукта.

Таблица 2.

Мой суточный рацион

Наименование блюда	Выход, в г	Количество белков, в г	Количество углеводов, в г	Количество липидов, в г	Энергетическая  ценность блюда, в ккал
Завтрак
…
Второй завтрак
…
Обед
…
Полдник
…
Ужин
…
Всего:	-------

 

2. Подсчитайте общее количество используемых Вами белков, углеводов, липидов, сравните их с установленными в рациональном питании нормами. Сделайте вывод, возможно, Вам необходимо пересмотреть свой рацион.

 

3. Рассчитайте общее количество килокалорий, употребляемых Вами за сутки, и сравните его с Вашими суточными энергозатратами. Примерно одинаково оно или нет? Что больше? Как Вы это можете объяснить?