Лекция №15 Обмен веществ и энергией

Обмен веществ и энергией

Это совокупность процессов превращение веществ и энергией обеспечивающий жизнедеятельность организма и его взаимосвязь с внешней средой, основные этапы:

1. Пищеварение

2. Межуточный обмен (промежуточный)

3. Образование и выведение конечных продуктов метаболизма

Межуточный обмен заключается в дальнейшем расщеплении и преобразовании питательных веществ, в результате чего в клетках организма синтезируются видоспецифические белки, жиры и углеводы. Межуточный обмен характеризуется ассимиляцией (совокупность процесса синтеза живой материи) и диссимиляцией (совокупность процессов распада живой материи). Ассимиляция проявляется анаболическими реакциями организма, они направлены на обновление структурных компонентов организма и накоплении энергии. Диссимиляция проявляется катаболическими реакциями, совокупностью процессов расщепления сложных органических молекул, до простых конечных продуктов с высвобождением энергии.

Третий этап обмена веществ, сводиться к удалению из организма конечных метаболитов (углекислый газ, вода, азотосодержащие вещества). В процессе обмена потенциальная энергия питательных веществ превращается в кинетическую, которая обеспечивает совершение механической, химической, осмотической, электрической работы организма (клеток), соотношение количества энергии поступившей в организм с пищей и энергией расходованной организмом в процессе метаболизма, характеризуется энергетическим балансом. Общее количество энергии, которая расходуется в процессе жизнедеятельности называют общим энергетическим обменом. Общий обмен включает в себя два компонента – основной обмен, рабочая энергетическая прибавка.

Рабочая прибавка – это величина энергетических трат организма на выполнение физической или умственной работы.

Основной обмен – это минимальное количество энергии, необходимое для поддержания основных жизненно важных функций организма. Измеряется в 4 стандартных условиях:

1. Утром сразу после сна.

2. В состоянии физического и эмоционального покоя.

3. Натощак. Через 12-14 часов после приема пищи.

4. При температуре комфорта (22-24 градуса).

Средняя величина основного обмена энергии составляет от 1500-1700 ккал\сутки. Средняя величина основного обмена зависит от антропометрических факторов:

1. От пола

2. От возраста

3. От роста

4. От веса

Немецким физиологом Рубнером установлено, что для взрослого человека средняя величина основного обмена составляет 1ккал\1кг веса \ час. Более тесно интенсивность основного обмена связана с размерами тела и его весом , согласно правилу поверхности у теплокровных имеющих разные размеры тела с одного квадратного метра в окружающую среду рассеивается одинаковое количество энергии, чем меньше размеры тела, тем больше удельная поверхность. То есть площадь поверхности\кг веса и выше теплопродукция.

Для оценки энергетических затрат используется прямая и не прямая каллометрия. Прямая каллометрия на непосредственном измерении количества тепла, выделенного организмом в биокаллориметре. Не прямая каллометрия основана на учете количества потребленного кислорода и выделенного углекислого газа. Между количеством потребленного кислорода и образовавшегося тепла существует прямая связь, она характеризуется калорическим эквивалентом кислорода (КЭК). КЭК – это количество энергии, которая освобождается в организме при потреблении одного литра кислорода. Величина зависит от того, какие вещества белки, жиры или углеводы преимущественно окисляясь в организме, показателем этого служит дыхательных коэффициент (ДК) – это объемное соотношение выделенного при окислении питательных веществ в организме, углекислого газа к поглощённому кислороду, за единицу времени. (ДК=CO2\O2) калорический эквивалент кислорода вычисляют по формуле: КЭК=ДК+4

ДК для углевода составляет 1. Для белков 0,8, для жиров 0.7, для смешанной пищи о, 85. Таким образом КЭК для углевода составляет 5 ккал\л. для белков КЭК 4,8 ккал\л. для жиров 4,7 ккал\л. для смешанной пищи 4,85 ккал\л.

Интенсивность обменных процессов существенно возрастает в условиях умственной и физической активности, чем больше нагрузка, тем больше величина рабочей прибавки. В зависимости от особенностей выполняемой деятельности население по энергетическим затратам делится на 5 групп:

1. Работники умственного труда – 2800 ккал\сутки. 1500-1700 основные функции.

2. Работник легкого физического труда 3000ккал\сутки.

3. Работники среднего по тяжести физического труда 3200 ккал\сутки.

4. Работники тяжелого физического труда 3700 ккал\сутки.

5. Работники особо тяжелого физического труда более 4300 ккал\сутки.

Усиление под влиянием приема пищи, интенсивности обмена веществ и увеличение энергетических затрат организма, называется специфически динамическим действием пищи. Специфическое динамическое действие вызывает усиление энергетического обмена при потреблении белковой пищи на 30%, жиры 15-20%, углеводов 5%, при приеме смешанной пищи 6-13%. Процесс поступления и усвоения питательных веществ называется питанием. Основные принципы питания:

1. Достаточность для восстановления энергетических и пластических потерь организма.

2. Потребление достаточного количества воды, солей, микроэлементов и витаминов.

3. Соответствие качественного состава пищи потребностям организма.

4. Оптимальный режим питания (при 3 разовом питании, на завтрак 30%, обед 45%, ужин 25%).

Согласно закону изодинамии Рубнера пищевые вещества могут взаимозаменяться в соответствии с их тепловой энергетической ценностью. Различают физические и физиологические тепловые коэффициенты. Физические – это количество энергии, которая выделяется при сжигании одного грамма вещества, белка – 5,4 ккал\г. Для углевода 4,1 ккал\г, для жира 9,3 ккал\г.

Физиологический тепловой коэффициент – это количество энергии выделяемое при окислении одного грамма вещества в организме. Белка – 4,1 ккал\г. Углеводы 4,1 ккал\г, жир -9,3 ккал\г. Согласно закону изодинамии 1 гр жира может быть заменен 2,3 г белка или углеводов. 1 г белков, заменяют 1 г углеводов или 0, 4 жиров. 1 г углеводов, 1 г белков. 0,4г жиров.

В результате обмена веществ непрерывно разрушаются, образуются и обновляются клеточные структуры, для этого необходимо поступление из внешней среды белков, жиров и углеводов, а также витаминов минеральных солей и воды. Белковый оптимум для взрослого человека занятого физическим трудом средней тяжести составляет от 100-120 гр\сутки белка (из них 50-65 г белки животного происхождения – мясо), белковый минимум составляет 30-45 г в сутки.

Основные функции белков:

1. Пластическая

2. Энергетическая

3. Защитная

Из 20 аминокислот входящих в состав белка 10 не могут синтезироваться в организме, они должны поступать с пищей и поэтому относятся к не заменимым. Белки имеющий весь необходимый набор аминокислот называют полноценными. Большинство белков растительного происхождения не содержит некоторых незаменимых аминокислот, такие белки называют не полноценными, так как они не могут удовлетворить защитные и пластические потребности организма.

Жиры

Пищевой рацион должен включать не менее 60 гр жиров, средняя ежесуточная потребность в них от 70-100 гр.

Функции:

1. Энергетическая

2. Пластическая

Углеводы, выполняют две функции:

1. Энергетическую

2. Пластическую

Оптимальная суточная потребность в углеводах составляет 400-500гр, катализирующую роль в обмене веществ играют витамины, недостаточность суточной дозы витаминов ведет к существенному нарушению обмену веществ. Чувствительным индикатором недостаточности витаминов в пищевом рационе является слизистая рта и губы.

1. Недостаток витамина А вызывает ороговение эпителия слизистой оболочки рта и атрофию малых слюнных желез. Слизистая оболочка высыхает, как следствие на ней образуются трещины, которые легко инфицируются и воспаляются.

2. Недостаток витамина группы Б проявляется воспалением слизистой рта, наличием участков атрофии на языке, его отёчности, появлению в углах рта трещин.

3. Дефицит витамина С может вызвать цингу, которая характеризуется спонтанными кровотечениями из десен.

4. Недостаток витамина Д нарушает созревание эмали зубов.