Постоянный обмен веществ и энергии между организмом и окружающей средой является необходимым условием его существования и отражает их единство. Сущность этого обмена заключается в том, что поступающие в организм питательные вещества, после пищеварительных превращений, используются как пластический материал. Энергия, образующаяся при этом восполняет энергозатраты организма. Синтез сложных специфичных для организма веществ из простых соединений, всасывающихся в кровь, называется ассимиляцией или анаболизмом. Распад веществ организма до конечных продуктов, сопровождающийся выделением энергии называется диссимиляцией или катаболизмом. Эти процессы неразрывно связаны. Ассимиляция обеспечивает аккумуляцию энергии, а энергия выделяющаяся при диссимиляции необходима для синтеза веществ. Анаболизм и катаболизм объединены в единый процесс с помощью АТФ и НАДФ. Посредством их энергия, образующаяся в результате диссимиляции, передается для процессов ассимиляции.
Белки в основном являются пластическим материалом. Они входят в состав клеточных мембран, органелл. Белковые молекулы постоянно обновляются. Но это обновление происходит не только за счет белков пищи, но и посредством реутилизации собственных белков. Однако из 20 аминокислот, образующих белки, 10 являются незаменимыми. Т.е. они не могут образовываться в организме. Конечными продуктами распада белков являются такие азотсодержащие соединения, как мочевина, мочевая кислота, креатинин. Поэтому состояние белкового обмена можно оценить по азотистому балансу. Это соотношение количества азота поступающего с белками пищи и выделенного из организма с азотсодержащими продуктами обмена. В 100 г белке содержится около 16 г азота. Следовательно выделение 1 г азота свидетельствует о распаде в организме 6,25 г белка. Если количество выделяемого азота равно количеству поглощенного организмом имеет место азотистое равновесие. Если поступившего азота больше, чем выделенного, это называется положительным азотистым балансом. В организме происходит задержка или ретенция азота. Положительный азотистый баланс наблюдается при росте организма, при выздоровлении после тяжелых заболевания и после длительного голодания. Когда количество азота, выделенного организмом больше, чем поступившего, имеет место отрицательный азотистый баланс. Его возникновение объясняется преимущественным распадом собственных белков организма. Он возникает при голодании, отсутствии в пище незаменимых аминокислот, нарушениях переваривания и всасывания белка, тяжелых заболеваниях. Количество белка, которое полностью обеспечивает потребности организма называется белковым оптимумом. Минимальное, обеспечивающее лишь сохранение азотистого баланса – белковым минимумом. ВОЗ рекомендует потребление белка не менее 0,75 г на кг веса в сутки. Энергетическая роль белков относительно небольшая.
Презентация на тему: Психика и организм
... распределение (способность следить за несколькими процессами одновременно),переключение. а) природное, связанное с саморегуляцией организма (непроизвольное); б) социально обусловленное, связанное с воспитанием и обучением (произвольное). Рациональные формы ...
Жирами организма являются триглицериды, фосфолипиды и стерины. Основная их роль энергетическая. При окислении липидов выделяется наибольшее количество энергии, поэтому около половины энергозатрат организма обеспечивается липидами. Они также являются аккумулятором энергии в организме, потому что откладываются в жировых депо и используются по мере необходимости. Жир депо составляют около 15% веса тела. Жиры имеют определенную пластическую роль, так как фосфолипиды, холестерин, жирные кислоты входят в состав клеточных мембран и органелл. Кроме того, они покрывают внутренние органы. Например околопочечный жир способствует фиксации почек и предохранению их от механических воздействий. Липиды являются и источниками эндогенной воды. При окислении 100 г жира образуется около 100 г воды. Особую функцию выполняет бурый жир, располагающийся вдоль крупных сосудов и между лопаток. Содержащийся в его жировых клетках полипептид, при охлаждении организма, тормозит ресинтез АТФ за счет липидов. В результате резко усиливается теплопродукция. Большое значение имеют незаменимые жирные кислоты – линолевая, линоленовая и арахидоновая. Без них невозможен синтез фосфолипидов клеток, образование простагландинов и т.д. При их отсутствии задерживается рост и развитие организма.
Углеводы в основном играют энергетическую роль, так как служат основным источником энергии для клеток. Например, энергетические потребности нейронов покрываются исключительно глюкозой. Они аккумулируются в виде гликогена в печени и мышцах. Углеводы имеют определенное пластическое значение, так как глюкоза необходима для образования нуклеотидов и синтеза некоторых аминокислот.
Роль витаминов, минеральных веществ, микроэлементов.
Витамины — низкомолекулярные органические соединения различного строения, необходимые для поддержания жизненных функций организма, обладают высокой биологической активностью. Они не синтезируются в организме или синтезируются в недостаточном количестве и пополняются только за счет продуктов питания, в отличие от других незаменимых факторов питания (незаменимых аминокислот и полиненасыщенных жирных кислот), витамины не являются пластическим материалом или источником энергии. Они участвуют в обмене веществ преимущественно как участники механизмов биокатализа и ряда других биохимических и физиологических процессов. Витамины требуются организму в очень небольших количествах — от нескольких микрограммов до нескольких миллиграммов в день.
Водорастворимые витамины (энзим — витамины) — В1, В2, В6, В12, РР, фолацин, пантотеновая кислота и биотин. Их биологическая роль определяется участием в построении различных коферментов (активаторов ферментных систем).
Жирорастворимые витамины (гормон — витамины) А, Е — связаны с участием в контроле функционального состояния мембран клеток и внутриклеточных систем, выполняют сигнальные функции экзогенных прогормонов и гормонов.
В1 (тиамин) — один из важнейших водорастворимых витаминов. При дефиците витамина В 1 происходит нарушение регуляции обмена веществ, особенно углеводного и жирового обмена, возникают перебои в работе сердца, снижается аппетит, тонус кишечника и, как следствие, появляются запоры, тошнота, нарушение сна, раздражительность, быстрая психическая и физическая утомляемость, снижение памяти и внимания, тахикардия, синюшная окраска кожных покровов, «мраморный» вид кожи из-за расширения подколенных вен, холодные конечности, боль в икроножных мышцах, утомляемость при ходьбе, ощущение ползания «мурашек» — вот неполный перечень симптомов при недостатке тиамина. В тяжелых случаях: периферические полинефриты, утрата сухожильных рефлексов, отеки (сердечная недостаточность при влажной бери-бери), парезы, параличи.
1.Нарушения эмоций. Эмоции в работе врача
... эмоций Эмоциональная реактивность – быстрота эмоционального отреагирования, скорость «ответа». Нарушение эмоциональных реакций Физиологический аффект- состояние выраженного аффекта (гнева), ... и, часто, глубокий сон Расстройства эмоциональных состояний и свойств. Нарушение выраженности (силы) эмоций. Сензитивность (эмоциональная гиперестезия) – повышенная эмоциональная чувствительность, ...
В2 (рибофлавин) — раннее проявление начинающегося дефицита витамина В2- хейлоз — трещины в уголках рта, сухость и синюшность губ, сухой ярко-красный язык, сглаженные сосочки слизистой оболочки языка, шелушение кожи лица, светобоязнь, слезоточивость, васкуляризация роговой оболочки, нарушение светового и сумеречного зрения. Возникают кератит, ирит, блефарит, конъюнктивит. В тяжелых случаях: поражение эпителия ротовой полости и половых органов, нервно-мышечные расстройства, мышечная способность, гипертензия, жгучие боли в ногах.
РР (ниацин) — (предупреждающее пеллагру)- группа соединений, включающая никотиновую кислоту и никотинамид, обладающих одинаковой витаминной активностью. Участвует в построении НАД и НАДФ. Ниацин участвует в реакции клеточного дыхания и во всех реакциях межклеточного обмена, оказывает влияние на работу органов пищеварения, нормализует матрицу кишечника, улучшает секрецию и состав сока поджелудочной железы, нормализует функцию печени, участвует в белковом обмене. Недостаток витамина вначале проявляется такими неспецифическими симптомами как вялость, апатия, снижение веса, жжение языка, диарея, абдоминальные и головные боли, головокружение, сердцебиение, онемение конечностей, нервозность, снижение способности к концентрации внимания, рассеянность, бледность и сухость кожи, пониженная сопротивляемость инфекционным заболеваниям. При глубоком дефиците развивается пеллагра — тяжелое заболевание с поражением кожи, желудочно-кишечного тракта, центральной и периферической нервной систем. Развивается синдром трех Д: дерматит, диарея, деменция. Изменяется психика: возникает депрессивное состояние, галлюцинации, спутанность сознания, изменяются показания энцефалограммы.
А (ретинол) — оказывает влияние на развитие молодого организма, состояние эпителиальной ткани, рост и формирование скелета. Определяет состояние и функции биологических мембран, осуществляет связь между белками и липидами. При недостатке витамина А возникает сухость и бледность кожи, гиперкератоз, гнойничковые заболевания (пиодермия, фурункулез).
Частые признаки — сухость и тусклость волос, ломкость ногтей, конъюнктивит, блефарит, нарушение сумеречного зрения. В тяжелых случаях: слепота, поражение эпителия дыхательных путей, ларингиты, трахеиты, диспепсические расстройства, нарушение секреции ЖКТ, гастриты, колит, пиелит, цистит, восприимчивость к инфекциям.
Е (α-токоферол) — витамин выполняет роль антиоксиданта, инактивирующего свободные радикалы и тем самым препятствующего процессам перекисного окисления ненасыщенных липидов. Установлена тесная связь токоферолов с функцией и состоянием эндокринной систем, особенно половых желез, гипофиза, надпочечников и щитовидной железы. Витамин Е принимает участие в обмене белка (в синтезе нуклеопротеидов), оказывает нормализующее действие на мышечную систему. Недостаток витамина Е приводит к мышечной гипотонии, слабости, дистрофии, склонности к кровотечениям, привычным выкидышам, ранним формам склеродермии.
Тема 2. Социально-биологические основы адаптации организма человека ...
... тело от повреждений, другие обеспечивают движение, третьи участвуют в пищеварении, четвертые разносят питательные вещества и кислород по организму. Каждый орган образован несколькими тканями, но одна ... единица живой материи – имеет упорядоченное строение, обладает возбудимостью и раздражимостью, участвует в обмене веществ. Клетки разнообразны по форме, различны по размеру, но все имеют общие ...
Витамин F — это группа жирных кислот, которые имеют несколько двойных связей. Эти кислоты обладают высокой биологической активностью и названы полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК): линолевая, липолевая, арахидоновая- они являются структурными элементами в образовании высокоактивных комплексов фосфолипидов и липопротеидов. ПНЖК необходимы для образования мембран, миелиновых оболочек, соединительной ткани.
Арахидоновая кислота — предшествует образованию веществ, участвующих в регуляции многих процессов жизнедеятельности: тромбоксанов, простациклинов, простагландинов — веществ высочайшей биологической активности. ПНЖК — участвуют в холестериновом обмене, нормализуют проницаемость капилляров, улучшают эластичность сосудов. При недостатке полиненасыщенных жирных кислот в организме снижается интенсивность роста, ослабляется иммунитет, уменьшается сократительная способность сердца, возникают кожные заболевания.
Минеральные вещества, как и витамины, относятся к незаменимым (эссенциальным), жизненно необходимым компонентам пищи.
Они выполняют в организме важные физиологические функции:
- участвуют в структуре большинства ферментных систем,
- в пластических процессах и построении тканей организма, особенно костной ткани, где фосфор и кальций является основными структурными компонентами;
- в поддержании кислотно-щелочного равновесия в организме;
- в поддержании нормального солевого состава крови и построении структуры форменных ее элементов;
- в нормализации водно-солевого обмена.
Минеральные вещества принято разделять на макро- и микроэлементы — в зависимости от их содержания в организме и пище:
- потребность человека в микроэлементах (медь, йод, селен, хром и др.) чрезвычайно мала и находится в пределах от нескольких десятков микрограммов до 1-2 мг в сутки;
- потребность в макроэлементах (натрий, калий, магний, фосфор и др.) более значительна: от сотен миллиграммов до нескольких граммов;
- промежуточное положение занимает железо и цинк, суточная потребность в которых составляет 10-20 мг.
Учитывая важность поддержания в организме кислотно-щелочного равновесия и безусловное влияние на него кислотных и щелочных веществ пищи, целесообразно разделить минеральные элементы пищевых продуктов на вещества щелочного и кислотного действия.
Кроме того, как самостоятельная группа биомикроэлементов выделены минеральные элементы, встречающиеся в пищевых продуктах в небольших количествах, но проявляющие в организме высокую биологическую активность.
МИГИ-К ЛП содержит практически все, в том числе редкие микроэлементы в хелатной, максимально биодоступной форме.
Кальций — его основная роль — пластическая, он участвует в формировании зубов и костей, составляет 2% от массы тела. При недостатке кальция ухудшается свертываемость крови. Он придает стабильность клеточным мембранам, обеспечивает сократительную функцию мышц, принимает участие во всасывании жиров, обеспечивает механизм действия целого ряда гормонов. Снижение уровня кальция ниже 06-07 ммоль/л ведет к нарушению минерализации структуры костей, утрате мышечного тонуса, при этом повышается возбудимость двигательных нейронов и возникают судороги. На усвоение кальция оказывает отрицательное влияние избыток фосфора и магния. Наилучшее соотношение кальция и фосфора 1:1; кальция и магния 1:0,5.
Калий — обеспечивает вместе с натрием работу «насоса», отвечает за передачу импульсов от нервных волокон к центральной нервной системе. Ионы калия играют важную роль в образовании ацетилхолина, который регулирует уровень влаги в клетках, улучшает обменные процессы, благоприятствует росту новых клеток. Высокое содержание калия повышает диурез и усиливает выведение натрия, что является важным при лечении многих заболеваний. Снижение уровня калия может быть причиной мышечной и сердечной слабости, сонливости, замедления пульса, аритмий, гипотонии.
Магний — электролит, метаболизм которого тесно связан с обменом кальция. Магний входит в состав окислительных ферментов, препятствует развитию аллергических реакций. Он необходим для усвоения организмом других минеральных веществ и витаминов. Недостаток магния ускоряет процесс старения. Он усиливает перистальтику кишечника, обладает желчегонным и антиоксидантным действием. При недостатке магния в стенках артерий откладывается избыточное количество кальция, появляются кальцинаты. Магний известен как антистрессовый микроэлемент с антиспастическим (спазмолитическим) действием. Низкий уровень магния проявляется раздражительностью, склонностью к психическим заболеваниям.
Натрий — отвечает за кислотно-щелочной баланс, нормализует артериальное давление, является транспортом для проникновения питательных веществ в клетку. Участвует в работе «натриево-калиевого насоса», с этим процессом связана доставка в клетку аминокислот, глюкозы и других питательных веществ. Натрий — калиевый градиент играет важную роль в создании электрического потенциала на мембранах нервных клеток и волокон, что обеспечивает проведение по ним нервных импульсов.
Фосфор — поддерживает гомеостаз. Фосфор и сера — эти два элемента в организме человека входят в состав различных макроэнергетических соединений. Фосфору принадлежит ведущая роль в деятельности центральной нервной системы, он участвует в обмене белков, жиров, углеводов. Фосфор входит в структуру ДНК и РНК , которые обеспечивают синтез белка, участвует в регуляции иммунитета и свертываемости крови, стимулируют активность большого количества ферментов. Фосфор с кальцием образуют соли, необходимые для построения костей, участвует в стабилизации рН (показателя водорода крови).
При повышенной физической и психоэмоциональной нагрузке потребность в фосфоре увеличивается.
Хлор — один из основных регуляторов осмотического давления в клетке, поддерживающий водный баланс. Он необходим для образования соляной кислоты, которая входит в состав желудочного сока. Хлор выделяется из организма с потом и мочой.
Сера — является необходимым структурным компонентом некоторых аминокислот, она входит в состав инсулина и участвует в его образовании.
Микроэлементы
Эссенциальные микроэлементы выполняют важные функции регуляции активности метаболических (обменных) систем и геномного (наследственного) аппарата клетки. Многие микроэлементы участвуют в биохимических процессах в качестве кофакторов (коферментов) или их составных частей.
Железо — входит в состав гемоглобина, участвует в транспортировке кислорода, его недостаток приводит к нарушению всех жизненно важных функций организма; понижается трудоспособность, при недостатке железа рано седеют волосы, становятся ломкими ногти. Дефицит железа связан с недостатком других микроэлементов: фтора, цинка, меди, марганца и кобальта.
Медь — участвует в биохимических процессах как составная часть электронопереносящих белков, осуществляет реакцию окисления органических субстратов молекулярным кислородом. Входит в состав витаминов, гормонов, ферментов, дыхательных пигментов, участвует в обмене веществ. Влияет на углеводный обмен, обмен жирных кислот и полиненасыщенных жирных кислот.
Цинк — обладает антиоксидантными свойствами. Участвует в метаболизме жирных кислот, увеличивает превращение полиненасыщенных жирных кислот в простагландин. Цинк входит в состав 60 — 70 ферментов, играет большую роль в обмене нуклеиновых кислот. Он стабилизирует клеточные мембраны, участвует в усвоении витамина А. Цинк — антагонист меди.
Фтор — накапливается в организме в тканях зубов. Ионы фтора стимулируют минерализацию твердых тканей зубов, способствуют профилактике кариеса.
Марганец — антиоксидант, оказывает влияние на содержание гемоглобина в эритроцитах. Дефицит приводит к раку кожи.
Селен — антиоксидант, оказывает противомикробное действие, положительно влияет на функцию щитовидной железы, укрепляет иммунную систему. Является профилактическим средством при сердечно-сосудистых и онкологических заболеваниях.
Йод — оказывает противомикробное действие, положительно влияет на функцию щитовидной железы, белковый и липидный обмен, снижает уровень холестерина в крови.
Основной обмен
Под основным обменом (ОО) понимают минимальный уровень энергозатрат, необходимых для поддержания жизнедеятельности организма в условиях относительно полного физического и эмоционального покоя.
В состоянии относительного покоя энергия затрачивается на осуществление функций нервной системы, постоянно идущий синтез веществ, работу ионных насосов, поддержание температуры тела, работу дыхательной мускулатуры гладких мышц, работу сердца и почек.
Энергозатраты организма возрастают при физической и умственной работе, психоэмоциональном напряжении, после приема пищи, при понижении температуры.
Oпределение основного обмена
Для того, чтобы исключить влияние перечисленных факторов на величину энергозатрат, определение ОО проводят в стандартных строго контролируемых условиях:
1. Утром, в положении лежа, при максимальном расслаблении мышц,
2. В состоянии бодрствования, в условиях температурного комфорта (около 22°С),
3. Натощак (через 12- 14 часов после приема пищи).
Полученные в таких условиях величины ОО характеризуют исходный «базальный» уровень энергозатрат организма.
Для взрослого человека среднее значение величины ОО равно 1 ккал/кг/час. Отсюда
для мужчины массой 70 кг величина энергозатрат ОО составляет около 1700 ккал/сутки,
для женщин — около 1500 ккал/сутки.
Закон поверхности тела
Энергетические затраты в расчете на 1 кг массы тела могут колебаться в больших пределах. Интенсивность основного обмена более тесно связана с размерам поверхности тела, что обусловлено прямой зависимостью величины отдачи тепла от площади поверхности тела. Еще в прошлом столетии немецкий физиолог М.Рубнер показал, что у теплокровных организмов, имеющих разные размеры тела, с 1 м2 поверхности тела в окружающую среду рассеивается одинаковое количество тепла.
На этом основании Рубнер сформулировал Закон поверхности тела, согласно которому Энергетические затраты теплокровного организма пропорциональны величине поверхности тела.
Энергозатраты при физических нагрузках
Энергетические затраты организма в условиях физической нагрузки. Интенсивность обменных процессов в организме значительно возрастает в условиях физической нагрузки. Прямая зависимость величины энергозатрат от тяжести нагрузки позволяет использовать уровень энергозатрат в качестве одного из показателей интенсивности выполняемой работы (табл. 10.5).
| Вид деятельности | Уровень энергетических | Скорость потребления кислорода мл/мин |
| В условиях определения основного обмена | м 1700; ж 1500 | 245; 215 |
| Выполнение работы, не требующей физических усилий | м 2300; ж 2000 | 330; 290 |
| Физическая нагрузка легкой тяжести | м2800; ж 2500 | |
| Умеренно тяжелая Физическая нагрузка | м 3300; ж 3000 | |
| Тяжелая Физическая нагрузка | м 3800; ж 3700 | |
| Очень тяжелая Физическая нагрузка | м 4800 |
В качестве еще одного критерия для определения интенсивности физической работы, выполняемой организмом, может быть принята скорость потребления кислорода. Однако, этот показатель при тяжелой физической нагрузке не отражает точного расхода энергии, так как часть энергии организм получает за счет анаэробных процессов гликолиза, идущих без затраты кислорода.
Рабочая прибавка
Разница между величинами энергозатрат организма на выполнение различных видов работ и энергозатрат на основной обмен составляет так называемую рабочую прибавку.
Предельно допустимая по тяжести работа, выполняемая на протяжении ряда лет, не должна превышать по энергозатратам уровень основного обмена для данного индивидуума более, чем в три раза.
Умственный труд не требует столь значительных энергозатрат, как физический. Энергозатраты организма возрастают при умственной работе в среднем лишь на 2-3%. Умственный труд, сопровождающийся легкой мышечной деятельностью, психоэмоциональным напряжением, приводит к повышению энергозатрат уже на 11-19% и более.
Специфически-динамическое действие пищи
Специфически-динамическое действие пищи — усиление под влиянием приема пищи интенсивности обмена веществ и увеличение энергетических затрат организма относительно уровней обмена и энергозатрат, имевших место до приема пищи.
Специфически-динамическое действие пищи обусловлено затратами энергии на:
1. Переваривание пищи,
2. Всасывание в кровь и лимфу питательных веществ из желудочно-кишечного тракта,
3. Ресинтез белковых, сложных липидных и других молекул;
4. Влиянием на метаболизм биологически активных веществ, поступающих в организм в составе пищи (в особенности белковой) и образующихся в нем в процессе пищеварения (см. также гл.9).
Увеличение энергозатрат организма выше уровня, имевшего место до приема пищи, проявляется примерно через час после приема пищи, достигает максимума через три часа, что обусловлено развитием к этому времени высокой интенсивности процессов пищеварения, всасывания и ресинтеза поступающих в организм веществ. Специфически-динамическое действие пищи может продолжаться 12-18 часов. Оно наиболее выражено при приеме белковой пищи, повышающей интенсивность обмена веществ до 30%, и менее значительно при приеме смешанной пищи, повышающей интенсивность обмена на 6-15%.
Уровень общих энергозатрат, как и Основной Обмен, зависит от возраста:
Суточный расход энергии возрастает у детей с 800 ккал (6 мес -1 год) до 2850 ккал (11-14 лет).
Резкий прирост энергозатрат имеет место у подростков-юношей 14-17 лет (3150 ккал).
После 40 лет энергозатраты снижаются и к 80 годам составляют около 2000-2200 ккал/сутки.
Умственный труд не требует столь значительных энергозатрат, как физический. Энергозатраты организма возрастают при умственной работе в среднем лишь на 2-3%. Умственный труд, сопровождающийся легкой мышечной деятельностью, психоэмоциональным напряжением, приводит к повышению энергозатрат уже на 11-19% и более. Уровень общих энергозатрат, как и ОО, зависит от возраста: суточный расход энергии возрастает у детей с 800 ккал (6 мес -1 год) до 2850 ккал (11-14 лет).
Резкий прирост энергозатрат имеет место у подростков-юношей 14-17 лет (3150 ккал).
После 40 лет энергозатраты снижаются и к 80 годам составляют около 2000-2200 ккал/сутки. В повседневной жизни уровень энергозатрат у взрослого человека зависит не только от особенностей выполняемой работы, но и от общего уровня двигательной активности, характера отдыха и социальных условий жизни.
В повседневной жизни уровень энергозатрат у взрослого человека зависит не только от особенностей выполняемой работы, но и от общего уровня двигательной активности, характера отдыха и социальных условий жизни.
Валовый ЭО
Для характеристики валового энергетического обмена используется понятие основного обмена и обмена при различных видах деятельности. Основной обмен характеризуется величиной энергетических трат в условиях полного мышечного покоя, в стандартных условиях (при комфортной температуре среды, спустя 12 — 16 ч после приема пищи, в положении лежа).
Расход энергии в этих условиях составляет 4,2 кДж в 1 ч на 1 кг массы тела.
Незначительные отклонения от этих условий приводят к изменению уровня обмена. После приема пищи происходит увеличение обмена в результате ее специфически динамического действия. Наиболее резкое повышение обмена (на 20 — 30%) происходит при потреблении белковой пищи. Смешанная углеводная я жировая пища вызывает повышение обмена на 10 — 15%. Повышение температуры тела на ГС вызывает увеличение обмена в среднем на 5%.
Величина теплоотдачи тесно связана с площадью поверхности тела (правило поверхности Рубнера).
Поэтому расход энергии в условиях основного обмена на единицу поверхности у разных видов животных имеет значительно меньший разброс, чем на единицу массы тела. Так, у мыши, собаки и лошади относительные величины основного обмена составляют 4989, 4363 и 3944 кДж/м2 в сутки. При расчете на 1 кг массы тела удельные энерготраты у мыши составляют 2746, у собаки — 216, а у лошади — только 17 кДж.
Правило Рубнера справедливо не для всех случаев. Имеются очевидные исключения из него. Например, удельная теплоотдача на единицу поверхности кожи у лошади почти в два раза меньше, чем у быка. У диких животных удельные энерготраты в покое выше, чем у домашних. Установлено (И. А. Аршавский и др.), что систематическая мышечная работа сопровождается постепенным понижением энерготрат в условиях основного обмена.
С возрастом величины основного обмена падают.
Регуляция обмена веществ и энергии
В регуляции обмена веществ и энергии выделяют регуляцию обмена организма веществами и энергией с окружающей средой и регуляцию метаболизма в самом организме. Конечной целью регуляции обмена веществ и энергии является удовлетворение в соответствии с уровнем функциональной активности потребностей целостного организма, его органов, тканей и отдельных клеток в энергии и разнообразных пластических веществах. Регуляция обмена веществ и энергии – это мультипараметрическая регуляция, включающая в себя регулирующие системы множества функций организма (например, дыхания, кровообращения, выделения, теплообмена и др.).
Роль центра в регуляции обмена веществ и энергии играет гипоталамус. Это обусловлено тем, что в гипоталамусе локализованы нервные ядра и центры, имеющие непосредственное отношение к регуляции голода и насыщения, теплообмена, осморегуляции. В гипоталамусе идентифицированы полисенсорные нейроны, реагирующие сдвигами функциональной активности на изменения концентрации глюкозы, водородных ионов, температуры тела, осмотического давления, т.е. важнейших гомеостатических констант внутренней среды организма. В ядрах гипоталамуса осуществляется анализ состояния внутренней среды организма и формируются управляющие сигналы, которые посредством эфферентных систем приспосабливают ход метаболизма к потребностям организма.
Под управляющим влиянием гипоталамуса находится и используется в качестве эфферентной системы регуляции обмена веществ и энергии – эндокринная система. Гормоны гипоталамуса, гипофиза и других эндокринных желез оказывают прямое влияние на рост, размножение, дифференцировку, развитие и другие функции клеток. Гормоны принимают участие в поддержании в крови необходимого уровня таких веществ, как глюкоза, свободные жировые кислоты, минеральные ионы.
| 7 Физиологические основы составления пищевых рационов |
| Качественный и количественный состав пищевых рационов должен обеспечивать потребность организма в веществах, из которых в его клетках и тканях могут синтезироваться собственные структуры, необходимые для процессов жизнедеятельности, приспособительных и защитных реакций. Исходным материалом для создания живой ткани и её постоянного обновления, а также единственным источником энергии для человека и животных являются органические и неорганические вещества, поступающие в организм вместе с пищей. Пища – сложная смесь органических и неорганических веществ, получаемых организмом из окружающей среды и используемых для построения и возобновления тканей, поддержания жизнедеятельности и восполнения расходуемой энергии. Энергетический эквивалент пищи Как биологическая особь человек относится к гетеротрофам, которые получают энергию, потребляя животную и растительную пищу. Она содержит готовые питательные вещества – белки, жиры, углеводы, минеральные элементы, воду и витамины. Количество энергии, выделяемой при окислении какого-либо соединения, не зависит от количества промежуточных этапов его распада, т.е. от того, сгорели ли оно или окислилось в ходе катаболических процессов. Запас энергии в пище определяется в калориметрической бомбе – замкнутой камере, погруженной в водяную баню. Точно взвешенную пробу помещают в эту камеру, наполненную чистым кислородом (О2) и поджигают. Количество выделившейся энергии определяется по изменению температуры воды, окружающей камеру. При окислении: 1. 1 г углеводов выделяется 17,17 кДж (4,1 ккал); 2. 1 г жира выделяется 38,96 кДж (9,3 ккал); 3. 1 г белка выделяется 22,61 кДж (5,4 ккал).
Белки окисляются в организме не полностью. Аминогруппы отщепляются от молекулы белка и выводятся с мочой в форме мочевины. Поэтому при сжигании белка в калориметрической бомбе выделяется больше энергии, чем при его окислении в организме. При сжигании белка в калориметрической бомбе выделяется 22,61 кДж/г (5,4 ккал/г), а при окислении в организме – 17,17 кДж/г (4,1 ккал/г). Разница приходится на ту энергию, которая выделяется при сжигании мочевины. Запасание энергии в форме жира является наиболее экономичным способом длительного хранения энергии в организме. Для поддержания процессов жизнедеятельности, приспособительных и защитных реакций питание должно обеспечивать не только энергетические, но и пластические потребности организма. С пищей организм получает вещества, необходимые для биосинтеза, обновления биологических структур. Энергия поступающих в организм питательных веществ преобразуется и используется для синтеза компонентов клеточных мембран и органелл клетки, для выполнения механической, химической, осмотической и электрической работы. Биологическая и энергетическая ценность пищевых продуктов определяется содержанием в них питательных веществ: белков, жиров, углеводов, минеральных солей, органических кислот, воды, ароматических и вкусовых веществ. Важное значение имеют такие свойства питательных веществ, как их перевариваемость и усвояемость. Потребность организма в пластических веществах может быть удовлетворена тем минимальным уровнем их потребления с пищей, который будет уравновешивать потери структурных белков, липидов и углеводов при поддержании энергетического баланса. Эти потребности индивидуальны и зависят от таких факторов, как возраст человека, состояние здоровья, интенсивность и виды труда. Принципы составления пищевых рационов Питание должно соответствовать потребностям организма в пластических веществах и энергии, минеральных солях, витаминах и воде, обеспечивать нормальную жизнедеятельность, хорошее самочувствие, высокую работоспособность, сопротивляемость инфекциям, рост и развитие организма. Исходя из концепции рационального сбалансированного питания, разработанной А.А. Покровским и другими учеными при составлении пищевого рациона (т.е. количества и состава продуктов питания, необходимых человеку в сутки) следует соблюдать ряд принципов: 1. Калорийность пищевого рациона должна соответствовать энергетическим затратам организма на все виды жизнедеятельности. 2. Необходимо учитывать питательную ценность пищевых веществ. В пищевом рационе должно содержаться оптимальное для данного индивидуума или профессиональной группы количество белков, жиров и углеводов, минеральных веществ, витаминов и воды. 3. Требуется соблюдать сбалансированность в пищевом рационе количества белков, жиров, углеводов и минеральных веществ. 4. Важно правильное распределение калорийности рациона по отдельным приемам пищи в течение суток в соответствии с биоритмами, режимом и характером труда и иных видов деятельности. 5. Применение методов технологической обработки, обеспечивающей удаление вредных веществ, не вызывающих уменьшение биологической ценности пищи, а также не допускающей образования токсических продуктов. 6. Обеспечение органолептических достоинств пищи, способствующих её перевариванию и усвоению. 7. Наличие в пищевом рационе пищевых волокон, способствующих выведению токсических продуктов распада из организма. |