Энергетические затраты организма в условиях физической нагрузки. Коэффициент физической активности

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 ворганизме 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.

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.

1.Рабочий обмен, энергетические затраты организма при различных видах труда

Мышечная работа значительно увеличивает расход энергии, поэтому суточный расход энергии у здорового человека, проводящего часть суток в движении и физической работе, значительно превышает величину основного обмена. Это увеличение энерготрат составляет рабочую прибавку, которая тем больше, чем интенсивнее мышечная работа.

При мышечной работе освобождается тепловая и механическая энергия. Отношение механической энергии ко всей энергии, затраченной на работу, выраженное в процентах, называется коэффициентом полезного действия. При физическом труде человека коэффициент полезного действия колеблется от 16 до 25 % и составляет в среднем 20 %, но в отдельных случаях может быть и выше.

Коэффициент полезного действия изменяется в зависимости от ряда условий. Так, у нетренированных людей он ниже, чем у тренированных, и увеличивается по мере тренировки.

Затраты энергии тем больше, чем интенсивнее совершаемая организмом мышечная работа.

Распределение населения по группам в зависимости от энергозатрат.

Степень энергетических затрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности (КФА), который представляет собой отношение общих энерготрат на все виды деятельности за сутки к величине основного обмена. По этому принципу все мужское население разделено на 5 групп

I группа – работники умственного труда . К ним относятся: руководители предприятий, педагоги, научные работники, медики (кроме хирургов), писатели, журналисты, работники печатной отрасли, студенты. Суточный расход энергии составляет для мужчин ккал, для женщин ккал, т. е. в среднем 40 ккал/кг массы тела.

II группа – работники легкого физического труда . К ним относятся: рабочие автоматизированных линий, швейники, ветеринары, агрономы, медсестры, продавцы промтоваров, инструкторы по физической культуре, тренеры. Суточный расход энергии составляет ккал для мужчин и ккал для женщин, т. е. в среднем 43 ккал/кг массы тела.

III группа – работники среднего по тяжести труда . К ним относятся: хирурги, водители, работники пищевой промышленности, работники водного транспорта, продавцы продовольственных товаров. Суточный расход энергии составляет ккал для мужчин и ккал для женщин, в среднем на 1 кг массы 46 ккал/кг массы тела.

IV группа – работники тяжелого физического труда . К ним относятся: строители, металлурги, механизаторы, сельхозрабочие, спортсмены. Суточный расход энергии составляет ккал для мужчин и ккал для женщины, в среднем 53 ккал/кг массы.

V группа – лица особо тяжелого физического труда . К ним относятся: сталевары, шахтеры, лесорубы, грузчики. Суточный расход энергии составляет ккал для мужчин, в среднем 61 ккал/кг. Для женщин этот расход не нормируется.

Специфическое динамическое действие пищи

После приема пищи интенсивность обмена веществ и энерготраты организма увеличиваются по сравнению с их уровнем в условиях основного обмена. Увеличение обмена веществ и энергии начинается через час, достигает максимума через 3 ч после приема пищи и сохраняется в течение нескольких часов. Влияние приема пищи, усиливающее обмен веществ и энергетические затраты, получило название специфического динамического действия пищи.

При белковой пище оно наиболее велико: обмен увеличивается в среднем на 30 %. При питании жирами и углеводами обмен увеличивается у человека на 14-15 %.

Специфически – динамическое действие пищи обусловлено:

Затратами энергии на переваривание пищи,

Всасыванием в кровь и лимфу питательных веществ из ЖКТ,

Ресинтезом белковых, сложных липидных и других молекул;

Влиянием на метаболизм биологически активных веществ, поступающих в организм в составе пищи.

РАБОЧИЙ ОБМЕН

Рабочий обмен – это общие энерготраты организма за сутки, которые складываются из основного обмена и рабочей прибавки.

Рабочая прибавка – это любой дополнительный расход энергии сверх основного обмена.

Дополнительная энергия затрачивается на (1) физическую работу, (2) терморегуляцию,

(3) усвоение пищи.

Рабочая прибавка (за сутки) = рабочий обмен минус основной обмен.

NB! Рабочий обмен зависит от пола, возраста, веса, роста и характера трудовой деятельности.

Рабочий обмен - количество тепла, выделяемого при работе.

РО значительно превышает ОО, зависит от вида труда.

Выделяют следующие группы, исходя из интенсивности рабочего обмена :

1. Лица умственного труда (2200-3300 ккал) - решение простых задач

повышает ОО на 2-3%.

2. Механизированный труд, сфера обслуживания (2350-3500 ккал).

3. Механизированный труд, сфера обслуживания со значительными

физическими усилиями (2500-3700 ккал).

4. Немеханизированный труд (2900-4200 ккал).

Есть и больше (до 5000 ккал), но это уже каторжный труд.

Методы определения энергетического обмена.

1. Прямая калориметрия.

Метод основан на улавливании и измерении тепловой энергии, теряемой организмом в окружающее пространство. Измеряется с помощью калориметрических камер (биокалориметров ) (по кол-ву Н 2 О, удельной теплопроводности и разнице температур).

2. Непрямая (косвенная) калориметрия :

Оценка энергозатрат - косвенно, по интенсивности газообмена .

В процессе расщепления - в-во + О 2 = СО 2 + Н 2 О + Q (энергия).

Т.е., зная количество поглощенного О 2 и выделенного СО 2 , можно судить косвенно о количестве выделившейся энергии. Интенсивность газообмена характеризуется дыхательным коэффициентом.

Дыхательный коэффициент (ДК) - соотношение между объемом образовавшегося СО 2 и поглощенного О 2 .

Для углеводов ДК=1(С 6 Н 12 О 6 + 6О 2 =6СО 2 +6Н 2 О + Q),

Для белков - 0,8,

Для жиров - 0,7.

При смешанной пище - ДК - от 0,7 до 1,0, т.е. = 0,85.

Каждому ДК соответствует своё кол-во энергии, которое при этом выделяется (свой Калорический Эквивалент Кислорода. КЭО 2 ).

КЭО 2 - количество тепла, которое выделяется в соответствующих

условиях при потреблении организмом 1 л кислорода. Выражается в ккал. Находится по таблице, в зависимости от конкретного ДК.

Для получения показателей газообмена , необходимых для расчета основного обмена, используют следующие методы.

а) метод полного газового анализа - метод Дугласа-Холдейна.

По количеству и соотношению выделенного СО 2 и поглощенного О 2 ,

менее точный, чем прямая калориметрия, но более точный, чем метод неполного газоанализа

б) метод неполного газового анализа - по оксиспирограмме.

Самый неточный, но самый распространенный,

Позволяет быстро и без больших затрат получить ориентир.результат.

Этапы расчетов энергозатрат по оксиспирограмме:

Количество поглощенного кислорода за 1 минуту.

Ему соответствует КЭО 2 = 4,86 ккал.

Кол-во погл. О 2 за 1 мин. x 1440 мин. в сутках = кол-во энергозатрат.

найденный показатель сравниваем с должным ОО, (опред. по таблице).

Тепловой обмен. Теплорегуляция.

Все живые организмы делятся на:

Гомойотермные - теплокровные (человек и млекопитающие).

Пойкилотермные - холоднокровные

Образующаяся в организме энергия питательных веществ, превращается в тепло (тепловую энергию). Чем интенсивнее скорость обменных процессов в организме, тем больше теплообразование.

Теплопродукция и теплоотдача.

Баланс теплопродукции и теплоотдачи является главным условием поддержания постоянной температуры тела.

Суммарная теплопродукция в организме состоит из:

«первичной теплоты» , выделяющейся в ходе реакций обмена веществ, постоянно протекающих во всех организмах и тканях

«вторичной теплоты» , образующейся при расходовании энергии макроэргических соединений на выполнение определенной работы.

Уровень теплообразования в организме зависит от :

Величины основного обмена, специфического динамического действия принимаемой пищи

Мышечной активности

Интенсивности метаболизма

Наибольшее количество тепла образуется в мышцах при их тоническом напряжении и сокращении - «сократительный термогенез». Является наиболее значимым механизмом дополнительного теплообразования у взрослого человека.

У новорожденных, мелких млекопитающих имеется механизм теплообразования за счет возрастания общей метаболической активности и, прежде всего, высокой скорости окисления жирных кислот - «несократительный термогенез ». Увеличивает уровень теплопродукции (~ 3 раза) по сравнению с уровнем основного обмена.

Механизмы теплоотдачи:

Излучение - способ отдачи тепла в окружающую среду поверхностью тела человек в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона. Количество рассеиваемого тепла прямопропорционально площади поверхности излучения и разности температур кожи и окружающей среды.

При понижении температуры окружающей среды излучение увеличивается, при повышении температуры - понижается.

Теплопроведение - способ отдачи тепла при соприкосновении тела человека с другими физическими телами. Количество отдаваемого при этом тепла прямопропорционально:

а) разнице средних температур контактирующих тел

б) площади контактирующих поверхностей

в) времени теплового контакта

г) теплопроводности контактирующего тела

Сухой воздух, жировая ткань характеризуется низкой теплопроводностью.

Конвекция - способ теплопередачи, осуществляемый путем переноса тепла движущимися частицами воздуха (или воды). Для конвенции требуется обтекание поверхности тела потоком воздуха с более низкой температурой, чем температура кожи. Количество отдаваемого конвекцией тепла увеличивается при увеличении скорости движения воздуха (ветер, вентиляция).

Излучение, теплопроведение и конвекция становятся неэффективными способами теплоотдачи при выравнивании средних температур поверхности тела и окружающей среды.

Испарение - способ рассеивания организмом тепла в окружающую среду за счет его затрат на испарение пота в окружающую среду за счет его затрат на испарение пота в окружающую среду за счет его затрат на испарение пота или влаги с поверхности кожи или влаги со слизистых дыхательных путей.

У человека постоянно идет потоотделение потовыми железами кожи (36 гр/час при 20 0 С) увлажнение слизистых дыхательных путей. Повышение внешней температуры, выполнение физической работы, длительное пребывание в теплоизолирующей одежде (костюм - "сауна") усиливает потоотделение (до 50 - 200 гр/час). Испарение (единственный из способов теплоотдачи) возможно при выравнивании температур кожи и окружающей среды при влажности воздуха менее 100 процентов.

Каким образом в организм поступает свободная энергия, т. е. энергия, которая может быть использована в организме для выполнения работы?

Свободная энергия поступает с пищей. Она аккумулирована в химических связях белков, жиров и углеводов. Для высвобождения этой энергии питательные вещества сначала подвергаются гидролизу, затем окислению в анаэробных или аэробных условиях.

Как называется процесс, обеспечивающий высвобождение энергии в организме?

Диссимиляция (катаболизм ), т. е. распад химических соединений в организме. При этом образуются продукты распада и выделяется энергия.

Какие питательные вещества служат источником энергии в организме?

Углеводы, жиры, белки.

Охарактеризуйте этапы высвобождения свободной энергии в организме.

1 этап высвобождения – реализуется в процессе гидролиза пищи в ЖКТ, при этом высвобождается незначительная часть свободной энергии – 0,5-1%. Она не может быть использована для биоэнергетики, т. к. не аккумулируется в макроэргах (АТФ). Она превращается лишь в тепловую энергию (первичная теплота ), которая используется для согревания организма.

2 этап высвобождения – процесс анаэробного окисления, при этом высвобождается примерно 5% всей свободной энергии при окислении глюкозы до молочной кислоты. Эта энергия аккумулируется в виде АТФ и используется для совершения полезной работы, превращаясь в конечном итоге также в тепловую энергию (вторичная теплота ).

3 этап высвобождения (основной) – примерно 94% всей энергии, которая высвобождается в организме в рамках цикла Крепса. В нем происходит окисление пировиноградной кислоты (продукт окисления глюкозы) и ацетилкоэнзима А (продукт окисления амино– и жирных кислот). В ходе аэробного окисления большая часть свободной энергии (50-55%) аккумулируется в АТФ. Остальная часть теряется в виде теплоты (первичная теплота ). Свободная энергия аккумулированная в АТФ, используется для совершения полезной работы, превращаясь в итоге в тепловую энергию (вторичная теплота ).

Как в принципе можно оценить интенсивность образования энергии в организме человека?

Так как вся свободная энергия, высвобождаемая в организме при окислении питательных веществ, в конечном итоге превращается в тепловую энергию был сделан вывод о том, что для параметризации интенсивности образования энергии следует измерять количество тепловой энергии в ккал (4,2 кДж), которое вырабатывается организмом в единицу времени.

Назовите виды энергетического обмена у человека.

1. Основной обмен. 2. Общий, или рабочий, обмен.

Что такое основной обмен?

Основной, или стандартный , обмен – это минимальный уровень производства энергии у бодрствующего человека. Для определения величины основного обмена требуется соблюдение определенного стандарта условий, формирующих такой функциональный статус бодрствующего человека, при котором его энерготраты становятся минимальными, при этом производство энергии у человека также становится минимальным.

Охарактеризуйте стандарт условий, обеспечивающих выведение энергозатрат человека на минимально допустимый уровень.

Минимальный уровень энерготрат у бодрствующего человека отмечается Следовательно, определение основного обмена у человека проводится утром после сна лежа в постели, в условиях физического и психического покоя, температурного комфорта, натощак, спустя 10-12 часов после последнего приема пищи. Часто при определении величины основного обмена за 48 часов до аппаратного измерения человека переводят на безбелковую диету.

На что расходуется энергия основного обмена?

На обеспечение жизнедеятельности в условиях физиологического покоя. При этом на обеспечение работы печени тратится – 27% энергии, мозга – 19%, сердца – 7%, почек – 10%, мышц – 18%, прочих органов – 19%. Всего – 100%.

Чему равна величина основного обмена?

В среднем 1700 ккал/сутки – в качестве временной единицы при оценке параметров энергетического обмена у человека по сложившейся традиции используются сутки. Величина основного обмена у каждого человека – практически постоянна, т.е. это некая индивидуальная константа .

От чего зависит величина основного обмена?

От пола (у мужчин основной обмен больше, у женщин – на 10-15% меньше), от возраста (чем больше возраст, тем меньше величина основного обмена), от роста и массы тела , т. е. от площади поверхности тела. Чем больше площадь поверхности тела, тем интенсивнее теплоотдача, тем больше производится энергии для поддержания стабильной температуры внутренней среды организма, тем больше величина основного обмена.

С какой целью определяется величина основного обмена в клинике?

Для оценки функционального состояния щитовидной железы. При гиперфункции щитовидной железы (чрезмерная продукция гормонов Т 3 , Т 4) величина основного обмена существенно возрастает, при гипофункции – она уменьшается. Поэтому, если нет возможности определить уровень гормонов щитовидной железы в крови, определяется величина основного обмена.

Величина основного обмена – ориентир при расчетах величины оптимальной физической нагрузки при производственной, спортивной и прочих видах деятельности конкретного человека.

Что такое должный основной обмен?

Принимая во внимание тот факт, что величина основного обмена у каждого «своя» в зависимости от пола, возраста, площади поверхности тела, возникает вопрос – как оценить величину основного обмена конкретного человека при проведении аппаратного (инструментального) измерения. В этом случае до проведения измерения рассчитывают с помощью специальных таблиц величину должного основного обмена, отражающего должные параметры основного обмена у человека с учетом его пола, возраста, площади поверхности тела. Предположим, должная величина основного обмена, рассчитанная по таблицам составила 1800 ккал/сутки. С учетом правила 10%-отклонения, нормальная величина основного обмена у человека составляет величину 1800+ 180 ккал/сутки. Проводим аппаратное измерение и получаем результат – основной обмен у человека 1700 ккал/сутки. Видно, что полученный результат укалывается в диапазон допустимых отклонений величины должного основного обмена (1620-1980 ккал/сутки), рассчитанного по таблицам. Вывод: полученная величина основного обмена при аппаратном измерении 1700 ккал отражает нормальный уровень биоэнергетики человека в условиях стандарта измерения основного обмена.

Что такое общий, или рабочий, обмен?

Это энергозатраты организма в реальной жизни, обычно связанной с выполнением какой-то фоновой поведенческой активности, профессиональной трудовой активности.

Из каких компонентов состоит общий (рабочий) обмен?

Из величины основного обмена (1), рабочей прибавки (2), отражающей увеличение производства энергии у человека, связанной с необходимостью энергетического обеспечения конкретной трудовой, т. е. рабочей активности, а также специфически динамического действия пищи (3), отражающего увеличение производства энергии в организме после принятия пищи.

На сколько процентов увеличивается производство энергии в организме после приема белковой и смешанной пищи (специфически динамическое действие пищи) ?

После приема белковой пищи – на 20-30%, смешанной пищи – 10-12%.

От чего зависит величина рабочей прибавки, составляющей значительную часть общего (рабочего) обмена?

Зависит от вида трудовой (рабочей) деятельности. Для лиц, занимающихся умственной работой , величина рабочей прибавки к основному обмену (1700 ккал/сутки) составляет величину порядка 600-800 ккал/сутки. Для лиц, занимающихся легкой физической работой рабочая прибавка к основному обмену составляет примерно1600 ккал/сутки, для лиц, занимающихся физической работой средней тяжести рабочая прибавка составляет примерно 2300 ккал/сутки, для лиц, занимающихся тяжелой физической нагрузкой, рабочая прибавка может составить величину 3000 и более ккал/сутки.

Средние суточные энергозатраты у студентов медвузов составляют около 3000 ккал/сутки, у лиц, занимающихся легкой физической работой – около 3500 ккал/сутки, занимающихся физической работой средней тяжести – около 4000 ккал/сутки, занимающихся тяжелой физической работой – 4500 и более ккал/сутки.

Интенсивность обменных процессов в организме и соответствующая ей энергопродукция зависит от индивидуальных особенностей организма: пола, возраста, роста и массы тела, характера питания, физической активности, условий внешней среды. Для того, чтобы результаты определения интенсивности метаболизма и энергообразования были сопоставимы для разных индивидуумов, установлены стандартные условия, исключающие влияние на организм факторов, повышающих интенсивность окислительных процессов.

Интенсивность обменных процессов и энерготраты, определённые в стандартных условиях, называются основным обменом. Установлены четыре обязательных условия измерения интенсивности основного обмена:

1.Утром, в состоянии бодрствования.

2.Умственный, психоэмоциональный и физический покой (положение лёжа, мускулатура максимально расслаблена).

3.Натощак, через 12-16 часов после приёма пищи.

4.Комфортная температура окружающей среды (нет ощущения холода или жары).

Обсудим эти условия:

1. Интенсивность обменных процессов подвержена суточным колебаниям – утром она возрастает, ночью, во время сна - снижается. Во время сна также снижается тонус скелетных мышц.

2. При умственной работе (решение математических задач, написание контрольной работы) энерготраты повышаются всего на 2-3%. Но если умственный труд сопровождается психоэмоциональным напряжением и движением, интенсивность обменных процессов повышается на 11-19 % и более.

3. Потребление пищи и её переваривание повышает интенсивность обмена веществ. Увеличение начинается через час, достигает максимума через 3 часа и сохраняется несколько часов. Повышение обмена веществ, связанное с приёмом пищи, получило название «специфического динамического действия пищи». При потреблении белковой пищи основной обмен увеличивается на 30 % , при питании жирами и углеводами обмен у человека увеличивается на 15 %.

4. Если температура окружающей среды отклоняется от температуры комфорта, интенсивность обмена существенно возрастает при охлаждении организма и, в меньшей степени, при повышении температуры.

Величину основного обмена выражают количеством тепла - в килокалориях(ккал) или килоджоулях(кДж) на килограмм массы тела или на 1 м 2 поверхности тела за час или сутки.

Величина основного обмена, определённая даже при строгом соблюдении стандартных условий у здоровых испытуемых будет различной. Вариабельность зависит от четырёх факторов:

1.возраст, 2. пол, 3.масса тела, 4.рост.

У детей интенсивность обмена в пересчёте на килограмм массы тела значительно выше, чем у взрослых, и зависит, прежде всего, от возраста. Рост организма требует значительных затрат энергии. В возрасте 20-40 лет обмен сохраняется на одном уровне, у пожилых людей основной обмен снижается. У мужчин основной обмен, пересчитанный на 1 кг массы тела примерно на 10 % выше, чем у женщин. У теплокровных животных разных видов и у людей с различной массой тела интенсивность основного обмена, пересчитанная на 1 кг массы тела, колеблется в широких пределах. Величина основного обмена больше связана с размерами поверхности тела - Правило поверхности . Согласно этому правилу, с 1 м 2 поверхности тела рассеивается в окружающую среду одинаковое количество тепла. Для того чтобы определить поверхность тела человека, необходимо знать массу тела и его рост.

Таблица №2 Стандарты основного обмена в ккал/кДж

на 1 м 2 поверхности тела в час*

*Стандарты представляют среднестатистические результаты, полученные при обследовании большого числа людей.

Все энергозатраты, которые необходимы для процессов роста и всех видов деятельности человека, называются рабочей прибавкой . Основным потребителем энергии в организме являются мышцы. Степень энергетических затрат при мышечной нагрузке значительно превышает величину основного обмена. Затраты энергии тем больше, чем интенсивнее совершается мышечная работа. Степень энергетических затрат различной интенсивности определяется коэффициентом физической активности (КФА). КФА представляет собой отношение величины общих энергозатрат на все виды деятельности, специфическое динамическое действие пищи к величине основного обмена. Исходя из коэффициента физической нагрузки, всё взрослое мужское население разделено на 5 групп.

Таблица №3 Величина энергозатрат в зависимости от особенностей профессии

Для женскогонаселенияисключён особо тяжёлый физический труд (5-я группа). Следует отметить, что энергозатраты в одной профессиональной группе могут значительно различаться. Например, к первой группе можно отнести и студентов. Один из студентов много учит, всё время проводит преимущественно за компьютером и рабочим столом. Другой студент и учится, и занимается спортом, и ещё временами подрабатывает грузчиком. Энергозатраты у второго студента, естественно, будут выше, чем у первого, так как коэффициент физической активности его выше.

Ниже представлена таблица суточного расхода энергии у детей и подростков.

Таблица № 4 Суточный расход энергии у детей и подростков

Регуляция обмена веществ и энергии в организме находится под контролем нервной и эндокринной систем. Уровень энергетического обмена изменяется под действием коры большого мозга (условно-рефлекторное повышение интенсивности обмена у спортсменов в предстартовом состоянии) и гипоталамуса. Многочисленные ядра и центры гипоталамуса (терморегуляции, голода и насыщения, регуляции уровня глюкозы и т.д.) используют в качестве эфферентного звена вегетативную нервную систему и эндокринные железы. Многие гормоны (инсулин, половые гормоны, глюкокортикоиды и др.) влияют на уровень обмена веществ. Но более всего повышают интенсивность обмена адреналин (гормон мозгового вещества надпочечников) и гормоны щитовидной железы – тироксин и трийодтиронин. Последниемогут повысить величину основного обмена при гиперфункции щитовидной железы (гипертиреозе) на 15-20 %. При гипофункции - основной обмен снижается. В настоящее время определение концентрации гормонов щитовидной железы используется как диагностический тест нарушений основного обмена.