 |
теплообразования и 2) теплоотдачи.
|
|
|
|
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ
Виды обмена энергии.
Каждая живая клетка потребляет энергию и выделяет ее. Соотношение между количеством израсходованной и выделенной энергией называется энергетическим характера деятельности организма. Различают:
1. Основной обмен 2. Рабочий обмен 3. СДДП 4.Общий (валовый) обмен энергии.
Методики исследования энергетических затрат организма.
Единицей измерения обмена энергии является 1 ккал, которая соответствует 4,19 кДж. Существует 2 способа исследования затрат энергии:
1) прямая калориметрия; 2) непрямая калориметрия.
При прямой калориметрии измеряют непосредственно ту энергию, которую организм, в соответствии с законом сохранения энергии, преобразует в тепло и выделяет во внешнюю среду. Для этого нужны специальные камеры, разработанные русским ученым Шатерниковым. Камера – небольшая комната, куда на определенное время помещается испытуемый. Стены камеры с теплоизоляцией и покрыты стеклянными трубочками, в которых протекает вода. Измеряют температуру притекающей в камеру и оттекающей из камеры воды. Так как организм человека отдает тепло, измеряют разность температур на входе и выходе из камеры, которая и является показателем энергообмена. Это довольно длительная и дорогостоящая процедура. Поэтому на практике используют непрямую калориметрию – это расчеты по таблицам Гарриса и Бенедикта, по формулам, по показателям рациона питания, по газообмену и т. д.
Доказано, что при окислении 1 г белка и 1 г углеводов освобождается 4,1 ккал тепла, а 1 г жира – 9,3 ккал. Эти величины называются калорическими коэффициентами питательных веществ. Используя эти коэффициенты, можно рассчитать суточные затраты энергии, зная суточное количество потребленных белков, жиров и углеводов. Зная состав пищевых веществ в рационе питания, можно определить, сколько кислорода ушло на полное окисление питательных веществ до СО2 и Н2О (количество кислорода, ушедшее на окисление 1 г вещества, называется калорическим эквивалентом кислорода). По количеству рассчитать дыхательный коэффициент – ДК. Для углеводов ДК = 1,0; для белков – 0,8; для жиров – 0,7. При смешанном питании ДК = 0,9. Для определения газового состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха используются приборы – метаболиметры и спирометры.
|
|
|
Основной обмен.
Еще в 19 веке Биддер и Шмидт установили, что расход энергии в покое – величина – постоянная.
Основной обмен – это минимальные затраты энергии при следующих стандартных условиях:
1. состояние покоя, лежа;
2. натощак, утром, до приема пищи;
3. температура в помещении = 20-22С (зона комфорта);
4. состояние бодрствования.
Следовательно, энергия основного обмена расходуется на работу сердца, почек,
4.Факторы, влияющие на величину основного обмена энергии:
1.рост; 2.пол; 3.вес; 4.возраст; 5.состояние эндокринной системы (щитовидной железы).
Основной обмен энергии у здорового человека отличается от должной величины не более, чем на ±15%. Показано, что у детей затраты энергии на 1 кг массы тела больше, у взрослых (так же – у мелких и крупных животных). При пересчете на 1 м² поверхности тела расходы энергии отличаются меньше. Поэтому Рубнер сформулировал «правило поверхности», согласно которому энергозатраты пропорциональны поверхности тела. У человека имеется прямая зависимость основного обмена от массы скелетных мышц (Аршавский).
СДДП – специфически-динамическое действие пищи.
Это означает, что любой прием пищи увеличивает затраты энергии. Специфичность действия пищи проявляется при приеме белков, так как расход энергии повышается на 30-40%; для углеводов – 4-6%, а для жиров – всего 2%. Смешанное питание повышает расход энергии на 15%. Динамическое действие пищи выражается в изменении расхода энергии в процессе пищеварения, т.е. голодный человек может, к примеру, активно работать сразу после еды, а не ждать 3-4 часа, когда начнется всасывание питательных веществ в кровь.
|
|
|
Рабочий обмен.
Известно, что расходы энергии у человека пропорциональны выполняемой мышечной работе. На умственную деятельность энергии расходуется гораздо меньше. Уже в положении сидя энерготраты увеличиваются на 12%, по сравнению с положением лежа; в положении стоя – на 20%; при ходьбе – на 80-100%; при беге – на 300-400%. (у спортсменов расходы энергии могут превышать до 1000%).
Представителей разных профессий по энергозатратам можно распределить на 4 группы:
I. Лица, занятые умственным трудом – ученые, врачи, студенты, программисты - расходуют 3000 ккал энергии в сутки.
2.Лица, занятые механизированным трудом -водители, токари – 3500 ккал в сутки.
3.Лица, занятые физическим трудом - слесари, сельскохозяйственные рабочие – 4000 ккал в сутки.
4.Лица, занятые тяжелым физическим трудом- грузчики, землекопы, спортсмены – 4500 и более ккал в сутки.
Совокупность всех видов обмена энергии составляет общий обмен. Для студентов при расчете общего обмена энергии необходимо к величине основного обмена прибавить показатель СДДП (15% от основного обмена) и рабочую прибавку, равную 1000 ккал.
Принципы составления пищевых рационов.
Пищевой рацион должен:
1)соответствовать затратам энергии по калорийности «брутто» и «нетто». Брутто – это общая калорийность принятой пищи (рассчитывают по калорическим коэффициентам для белков, жиров и углеводов). Нетто – это калорийность усвоенной пищи (при смешанном питании от общей калорийности отнимают 10% калорий – на усвоение).
2)соответствовать суточным нормам потребностей белков, жиров и углеводов (Б= 80-100 г, Ж=80-100 г, У= 450-500 г для взрослого человека).
3)быть правильно распределен по приемам в течение суток (при четырехразовом питании:
1-ый завтрак (7-00 утра) = 25% от суточного приема пищи;
2-ой завтрак (11-00 утра) = 15% суточного рациона
Обед (15-00 дня) = 40% Ужин (20-00 вечера) = 20%
|
|
|
4)иметь разнообразие пищевых веществ.
5)быть сбалансированным по содержанию Б:Ж:У, как 1,5:1:5.
Также необходимо вводить в рацион питания 1/3 белков животного происхождения (содержат полноценные белки) и 1/3 жиров растительного происхождения (содержат жирорастворимые витамины – А,Д,Е,К). Надо помнить, что у растущих молодых организмов белковый оптимум обеспечивает хорошее самочувствие, сопротивляемость инфекциям, иммунитет, др.
Терморегуляция.
Человек относится к теплокровным (гомойотермным) организмам. Существуют также холоднокровные (пойкилотермные) организмы – рыбы, лягушки, температура тела которых зависит от температуры окружающей среды. Температура тела человека колеблется в пределах 36○ -39ºС. Она поддерживается на постоянном уровне вне зависимости от температуры окружающей среды. Постоянство температуры зависит от двух противоположных процессов:
теплообразования и 2) теплоотдачи.
Теплообразование, или химическая терморегуляция в организме человека зависит от интенсивности обмена веществ. Дополнительное тепло образуется при мышечной работе и мышечной дрожи (сократительный термогенез), а также зависит от количества бурого жира в организме (между лопатками) – это метаболический термогенез. Усиление термогенеза пропорционально потере тепла, т.е. чем больше организм теряет тепло в холодном помещении, тем больше интенсивность обмена и тем больше образуется тепловой энергии. Благодаря устойчивому равновесию между теплообразованием и теплоотдачей поддерживается постоянство температуры тела и в норме колеблется в пределах одного градуса – 36 - 37ºС. У человека в течение суток наиболее низкая температура наблюдается в 3-4 часа утра, а наиболее высокая – в 15-16 часов вечера. Температура внутренних органов выше (до40-42ºС), особенно в печени и почках, а на поверхности тела, к примеру, в области кожи стоп, снижается до 28-29ºС.
Способы теплоотдачи.
1) Конвекция – проведение тепла через кровоток от более теплых частей тела к менее теплым и в окружающую среду.
|
|
|
2)Теплопроведение – перенос тепла от организма к контактируемым предметам.
3)Теплоизлучение - происходит в виде инфракрасного излучения.
4)Испарение – 20% тепла теряется с поверхности кожи и слизистых.
К дополнительным механизмам отдачи тепла относится потоотделение, которое усиливается при высокой температуре и высокой влажности, ношении одежды из синтетических или ворсистых тканей, интенсивной мышечной работе. Потеря тепла с 1 л пота составляет 580 ккал, а за сутки человек может потерять от 5-6 до 12 л пота.
Механизмы терморегуляции.
Центр терморегуляции расположен в гипоталамусе, куда приходят сигналы от терморецепторов. Различают тепловые и холодовые рецепторы, которые имеются в коже, слизистых оболочках (периферические), а также в ЦНС – спинном мозге (отсюда – мышечная дрожь), в среднем мозге, гипоталамусе (центральные). Симпатическая нервная система суживает подкожные сосуды, снижая теплоотдачу, а парасимпатическая – расширяет сосуды. Гормон тироксин увеличивает теплообразование, усиливая обменные процессы, а адреналин уменьшает теплоотдачу, суживая сосуды.
Повышение температуры тела выше 37ºС называется гипертермией, или лихорадкой, а снижение температуры тела ниже 36ºС обозначают гипотермией. Искусственную гипотермию (27-28ºС) применяют при операциях на сердце, мозге.
|
|
|
