Обмен энергии. Обмен веществ и энергии – это взаимосвязанные процессы, разделение которых связано лишь с удобством изучения

Обмен веществ и энергии – это взаимосвязанные процессы, разделение которых связано лишь с удобством изучения. На один из этих процессов в отдельности не существует. При окислении энергия химических связей, содержащаяся в питательных веществах, освобождается и используется организмом. За счёт перехода одних видов энергии в другие и поддерживаются все жизненные функции организма. При этом общее количество энергии не изменяется. Соотношение между количеством энергии, поступающие с пищей, и величиной энергетических затрат называется энергетическим балансом.

Сказанное можно проиллюстрировать на примере деятельности сердца. Сердце совершает огромную работу. Каждый час оно выбрасывает в аорту 300 л крови. Эта работа совершается за счёт сокращения сердечной мышцы, в которой при этом протекают интенсивные окислительные процессы. Благодаря освобождающейся энергии обеспечивается механическое сокращение мышц, и в конечном счёте вся энергия переходит в тепловую, которая рассеивается в организме и отдаётся им в окружающее пространство. Аналогичные процессы идут в каждом органе человеческого тела. И в каждом случае в конечном итоге химическая, электрическая, механическая и другие виды энергии трансформируются в тепловую и рассеиваются во внешнюю среду. Количество энергии, расходуемое на выполнение физической работы, определяют как коэффициент полезного действия (кпд). Его средняя величина – 20–25%, у спортсменов КПД выше. Установлено, что 1 г белка при окислении выделяет 4,1 ккал, 1 г жира – 9,3, а 1 г углеводов – 4,1 ккал. Зная содержание белков, жиров и углеводов в пищевых продуктах (таблица 1), можно установить их калорий-ность, или энергетическую стоимость.

Таблица 1 – Состав наиболее важных пищевых продуктов (в % сырого вещества)

Мышечная деятельность, активный движущийся режим, физические упражнения и спорт связаны со значительным расходом энергии. В некоторых

случаях он может достигать 5000 ккал, а в дни интенсивных и объёмных тренировок у спортсменов и того более. Такое увеличение энергозатрат необходимо учитывать при составлении пищевого рациона. Когда в пище присутствует большое количество белка, значительно удлиняется процесс её переваривания (от двух до четырёх часов). За один раз целесообразно принимать до 70 г белка, так как излишки его начинают преобразовываться в жир. А представители некоторых видов спорта (например, гимнасты, бодибилдеры и др.) всячески избегают накопления лишнего жира и предпочитают энергию получать из растительной пищи (например, фруктовая пища связана с образованием быстрых углеводов).

Питательные вещества можно замещать, учитывая калорическую ценность. Действительно, с энергетической точки зрения 1 г углевода эквивалентен (изодинамичен) 1 г белка, так как у них одинаковый калорический коэффициент (4,1 ккал), а 1 г белка или углевода эквивалентен 0,44 г жира (калорический коэффициент жира 9,3 ккал).

Отсюда следует, что человек, суточный расход энергии которого 3000 ккал, может полностью удовлетворить энергетические нужды организма, потребляя в сутки 732 г углеводов. Но для организма важна не только общая калорийность пищи. Если человек достаточно долго потребляет только жиры или белки, или углеводы, в его организме возникают глубокие изменения в обмене веществ. При этом нарушаются пластические процессы в протоплазме клеток, наблюдается сдвиг азотистого равновесия, образуются и накапливаются токсические продукты.

Для нормальной жизнедеятельности организм должен получать оптимальное количество полноценных белков, жиров, углеводов, минеральных солей и витаминов, которые содержатся в различных пищевых продуктах. Качество пищевых продуктов определяется их физиологической ценностью. Наиболее ценными пищевыми продуктами являются молоко, масло, творог, яйца, мясо, рыба, зерновые, фрукты, овощи, сахар.

Люди различных профессий затрачивают при своей деятельности разное количество энергии. Например, занимающийся интеллектуальным трудом в день тратит менее 3000 больших калорий. Человек, занимающийся тяжёлым физическим трудом, за день затрачивает в 2 раза больше энергии (таблица 2).

Многочисленные исследования показатели, что мужчине среднего возраста, занимающемуся и умственным, и физическим трудом в течение 8–10 ч, необходимо потреблять в день 118 г белков, 56 г жиров, 56 г жиров, 500 г углеводов. В пересчёте это составляет около 3000 ккал. Для детей, людей пожилого возраста, для лиц занимающихся тяжёлым физическим трудом, требуются индивидуальные, научно обоснованные нормы питания. Пищевой рацион составляется с учётом пола, возраста человека и характера его деятельности. Большое значение имеет режим питания. В зависимости от возраста, рода работы и других критериев устанавливается 3–6 разовое питание в сутки с определённым процентным содержанием пищи на каждый приём.

Таблица 2 – Энергетический расход (ккал/ сут) для лиц различных категорий труда

Таким образом, чтобы сохранять энергетический баланс, поддерживать нормальную массу тела, обеспечивать высокую работоспособность и профилактику различного рода патологических явлений в организме, необходимо при полноценном питании увеличить расход энергии за счёт повышения двигательной активности, что существенно стимулирует обменные процессы.

Важнейшая физиологическая «константа» организма – то минимальное количество энергии, которое человек расходует в состоянии полного покоя. Это константа называется основным обменом. Нервная система, сердце, дыхательная мускулатура, почки, печень и другие органы непрерывно функционируют и потребляют определённое количество энергии. Сумма этих затрат энергии и составляет величину основного обмена.

Основной обмен человек определяют при соблюдении следующих условий: при полном физическом и психическом покое; в положении лежа, в утренние часы, натощак, т.е. через 14 ч после последнего приёма пищи: при температуре комфорта (20^оС). Нарушение любого из этих условий приводит к отклонению обмена веществ в сторону повышения. За 1 ч минимальные энергетические затраты организма взрослого человека составляют в среднем 1 ккал на 1 кг масса тела.

Основной обмен является индивидуальной константой и зависит от пола, возраста, массы и роста человека. У здорового человека он может держаться на постоянном уровне в течение ряда лет. В детском возрасте величина основного обмена значительно выше, чем в пожилом. Деятельное состояние вызывает заметную интенсификацию обмена веществ. Обмен веществ при этих условиях называется рабочим обменом. Если основной обмен взрослого человека равен 1799–1800 ккал, то рабочий обмен в 2 – раза выше. Таким образом, основной обмен является исходным фоновым уровнем потребления энергии. Резкое изменение основного обмена может быть важным диагностическим переутомления, перенапряжения и недовосстановления.

Глава 8

………………………………………………………………………………………