на что расходуется энергия в условиях основного обмена

Обмен энергии в организме. Основной обмен. Рабочий обмен

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 утром после сна лежа в постели, в условиях физического и психического покоя, температурного комфорта, натощак, спустя 10-12 часов после последнего приема пищи. 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 Т₃, Т₄) 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.

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.

Источник

Основной обмен: формулы и методы расчета базового метаболизма

Можно легко и просто контролировать разные процессы в организме, а особенно – прибавку в весе, если вы хорошо осведомлены о понятии основного обмена и его величине (ВОО). Если вы научитесь подсчитывать энергозатраты по формулам, то прекрасная жизнедеятельность и хорошее расположение духа вам обеспечено.

Основной обмен (базовый обмен, базовый метаболизм)– что это такое

Можно сказать, что эти три понятия синонимы, но все-таки в их определении есть кое-какие отличия.

Основной обмен- это то количество энергии, которое вам нужно просто чтобы жить не напрягаясь, например, лежа на диване и смотря телевизор, или сидя в кресле. При этом вы физически или умственно мало активны. То есть, это тот минимум энергии, который вам необходим.

Базовый обмен веществ или базовый метаболизм- это то количество энергии (килокалорий), которое сжигает ваш организм при тех же обстоятельствах- лежите на кровати или сидите в кресле не напрягая мозги и физически не уставая.

Данные термины подразумевают под собой минимальное индивидуальное количество энергии (суточный калораж), необходимое для нормальной работы всех человеческих органов в процессе метаболизма, эмоционального и психологического покоя. Состояние покоя также требует определенную долю энергии для поддержания температурного режима, дыхания, выделений, функционирования ответственных нервных мозговых центров, для хорошего кровообращения. Сегодня мы и будем рассчитывать величину основного обмена веществ для женщин и мужчин всех возрастов.

Факторы, определяющие зависимость суточного расхода человеческой энергии

К ним относится масса тела, образ жизни, половая принадлежность, рацион питания, возраст. Следовательно, в зависимости от этого, один человек отличается от другого тем, что у него минимальный расход энергии бывает больше, чем у другого. Они могут быть ровесниками, заниматься одними и теми же делами, но отличаться строением тела и другими признаками. Поэтому и суточная калорийность разнится.

Показатели, влияющие на обмен веществ

У каждого человека есть свое значение ВОО из-за комплекса вышеуказанных отличий. Рассмотрим факторы, которые оказывают большое влияние на параметры основного обмена:

Как определить основной обмен

Расчет базового метаболизма производится особым способом под названием калориметрия. ВОО определяют специальной камерой, фиксирующей в организме обменные процессы. Такое измерение является трудоемким делом, поэтому можно воспользоваться аналогом, который делает вычисления при помощи газообмена. Для определения элементов, попавших под окисление (жиры, белки, углеводы), вычисляется дыхательный коэффициент, представляющий собой соотношение выделенной углекислоты и поглощенного кислорода. Такой коэффициент имеет совершенно разное значение при окислении углеводов, жиров или белков.

Правило поверхности Рубнера

Данный закон состоит в том, что все затраты энергии каждой теплокровной особи находятся в прямой зависимости от поверхности тела. То есть на квадратный метр площади организма количество тепла рассеивается одинаково в стандартных условиях. Поэтому объем и масса оказывают прямое воздействие на базовый уровень метаболизма. Другими словами- чем вы меньше, тем меньше вам надо калорий, и наоборот.

Правила расчета основного обмена веществ

Рассчитать базовый обмен веществ можно самостоятельно. Для этого используются несколько формул, которые были придуманы более столетия назад. Также существует множество сайтов, посвященных здоровому образу жизни, на которых есть онлайн-калькулятор, позволяющий в короткие сроки высчитать показатели ВОО, подходящей для нормальной жизнедеятельности. Для этого нужно будет ввести в указанные поля необходимые значения. Но перед этим воспользуйтесь нижеприведенными формулами и сравните потом результаты.

Используя общую массу тела, можно рассчитать базовый метаболизм по формуле Харриса-Бенедикта, начальная версия которой была придумана еще в 1919 году. В 1884 году с поправками на современный образ жизни ее существенно доработали, поэтому результат вычислений получится более точным.

Просто подставьте в уравнения нужные числа:

Где P – произведенное организмом, находящемся в полном покое, тепло.

Существует еще одна формула базового метаболизма, основанная на общей массе тела – Миффлина-Сан Жеора. Она является чуть более точной, чем предыдущая.

В качестве примера возьмем 55-летнюю женщину с ростом 168 см и весом 59 кг. В результате ее ВОО составит 1204 ккал.

Но у данных уравнений есть неточность – они не включают показатели метаболической активности с учетом количества жира в организме. Получается, что если выбрать двух мужчин с совершенно одинаковыми значениями роста, веса и возраста, то результаты получатся абсолютно идентичными. В реальности их базовый индекс метаболизма будет значительно отличаться из-за того, что первый мужчина «жирный», а второй – «качок».

Для таких случаев используется уравнение Кэтча-МакАрда:

P = 370 + (21, 6*LBM), где LBM – масса с вычетом жира. Например, при весе 70 кг, из которых 30% — жировая составляющая (она будет равна 21 кг), мышечная составляющая будет равна 49 кг (70-21). При подстановке в формулу данного значения получаем результат в 1428 ккал.

Таким образом, скорость базового метаболизма может существенно различаться у людей с практически одинаковыми параметрами. На показатели также влияют и множество других внешних и внутренних факторов.

Калькулятор и таблица

Если вы уж совсем заморочились на расчете своего базового метаболизма, то для получения более точной исчерпывающей информации лучше обратиться к специалисту который подскажет, какое количество калорий вам необходимо ежедневно, чтобы находиться в бодром состоянии и не набирать лишние килограммы.

Организм каждого человека обладает индивидуальными особенностями, но существует таблица усредненных значений базального обмена веществ, которую можно использовать всем. В ней указано минимальное число калорий в сутки, которые требуются человеку с учетом его основных параметрических данных.

Повышение основного обмена

Чтобы похудеть и прибрести стройную, красивую фигуру или просто перейти на здоровый образ жизни, необходимо увеличивать показатели ОО. Для этого:

В одной из наших статей мы подробно писали о том, как разогнать метаболизм. Задавайте вопросы и оставляйте комментарии под статьей.

Видео: Правила расчета базового обмена веществ

Источник

Обмен энергии [Энергетический, Катаболизм, Диссимиляция]

В результате обмена веществ, то есть в результате окисления белков, жиров, углеводов и их расщепления образуется энергия. Эта энергия расходуется на непрерывное под­держание всех физиологических процессов, протекающих в орга­низме. В частности, она обеспечивает деятельность сердца, легких, печени, почек, желудка и кишечника, мышц и других тканей и органов и нормальное протекание процессов роста и развития у молодых людей.

Две трети энергии, образуемой в результате расщепления пи­тательных веществ, расходуется для нормального протекания жиз­ненных процессов в тканях и органах и осуществления их деятель­ности, только третья часть ее расходуется на поддержание посто­янства температуры тела.

Расход энергии организмом

Энергия, расходуемая организмом человека за одни сутки, слагается из трех частей.

Основной обмен

Энергия, расходуемая на обеспечение основного обмена. Основной обмен — это то минимальное количество энергии, которое расходуется для поддержания дыхания, нормальной деятельности сердца, печени и других жизненно важных органов в условиях полного покоя организма с расслабленной мускулатурой, натощак и при оптимальных температурных условиях. Для человека с массой тела 70 кг величина энергии, расходуемой за сутки для обеспечения основного обмена веществ, составляет 1680 ккал.

У животных трудно установить точную величину основного обмена, так как у них нельзя добиться абсолютного покоя и почти невоз­можно получить состояние натощак, так как пища у них очень долго находится в кишечнике. В опытах по изучению минималь­ного обмена животных заставляют голодать 3-4 суток, но это тяжело ими переносится, вызывает беспокойство и много лишних движений. Однако в результате многочисленных опытов были при­близительно установлены минимальные потребности животного в энергии. На основании этих данных были определены величины так называемого поддерживающего корма.

Лошадь весом в 500 кг расходует минимально 12000 кал в сутки (по 1 кал на кг веса в час). Это количество калорий может дать 3 кг овса, 2,7 кг сена, 0,75 кг соломы.

Минимальный обмен у быка такого же веса определен в 10500 кал. Поддерживающий корм может состоять у него из 7 кг лугового сена.

Пищеварение

Энергия, расходуемая на пищеварение. Для усвоения принятой пищи необходима активизация деятельности желудка, кишок, пе­чени, поджелудочной железы и других органов, при этом они рас­ходуют энергию.

Ежедневная работа

Энергия, расходуемая человеком для выполнения ежедневной работы. Величина этой энергии зависит от профессии, степени подвижности человека. Люди умственного труда потребляют энер­гию в меньшем количестве. Гораздо больший расход энергии у людей, которые занимаются физическим трудом, у спортсменов. У здорового взрослого человека величина энергии, образуемой за счет суточного пищевого рациона, должна соответствовать величине рас­ходуемой им энергии. Если величина энергии, образуемой в орга­низме, оказывается больше, чем ее расход, то развивается ожире­ние. Но если величина энергии, образуемой за счет принятой пищи, наоборот, будет меньше величины расходуемой энергии, происхо­дит распад запасов жира в организме человека с образованием энергии. При продолжении этого процесса в течение нескольких дней, не­дель человек худеет.

У молодых людей величина энергии, образуемой за счет принятой пищи, должна быть выше, чем вели­чина расходуемой энергии, так как для роста и развития молодого организма также требуется определенное количество энергии. Для определения расходуемой энергии существует несколько методов. При этом чаще всего применяются колориметры.

Уровень обмена энергии

Уровень обмена энергии зависит от условий существо­вания и от состояния животного:

После приема пищи наступает повышение газообмена на несколь­ко часов. Такое влияние приема пищи на обмен веществ называют специфико-динамическим действием пищи. Наиболее сильным специфико-динамическим действием обладают белки. Специфико-­динамическое действие пищи связано с тем, что некоторые продукты распада пищи стимулируют обмен. В осуществлении специфико­-динамического действия пищи имеет значение нервная система. Доказано, что при мнимом кормлении обмен веществ повышается так же, как и после нормальной еды, но в несколько меньшей сте­пени. Специфико-динамическое Действие пищи зависит и от со­стояния желез внутренней секреции. Например, при ожирении, связанном с недостатком гормона гипофиза, белок пищи не оказы­вает почти никакого специфико-динамического действия.

Калориметрия

Как мы уже знаем, при всех превращениях веществ в организ­ме происходит освобождение энергии, при этом химическая энер­гия пищевых веществ превращается в другие виды энергии (меха­ническую, электрическую, тепловую). Однако в конечном итоге все виды энергии в организме превращаются в тепловую энергию. Если учесть все тепло, выделяемое организмом, то мы сможем установить весь расход энергии в организме.

Однако прямое определение всего выделяемого тепла хотя и возможно, но очень сложно, поэтому обычно расход энергии у животного устанавливают косвенно, по расходу кислорода и об­разованию углекислоты в процессе обмена веществ. Это возможно потому, что расход 1 л кислорода или образование 1 л углекислоты точно соответствует образованию определенного количества тепла. Это количество тепла называют калорическим коэффициентом кисло­рода или углекислого газа.

Прямая калориметрия

Для учета поглощаемого организмом кислорода и выделяемой им углекислоты существует несколько методов. Лучший из них — камерный метод прямой калориметрии. Животное (или человека) помещают в герметически за­крывающуюся камеру с отверстиями для ввода и вывода воздуха, определенный объем которого постоянно циркулирует через ка­меру (рис. 83). Поглотители, поставленные на пути воздушного потока, поглощают углекислоту и воду, выделяемые животным. Животное непрерывно потребляет кислород из воздуха камеры, при этом давление в камере понижается, и вместо использованного кислорода в камеру из особого резервуара автоматически насасы­вается кислород. Таким путем обеспечивается точный учет газов, выделяемых животным и поглощаемых им. До опыта и после опыта животное взвешивают.

Непрямая калориметрия

Так как камеры для проведения прямой калориметрии дороги и громоздки используют методы непрямой калориметрии, в которых теплообразование в организме вычисляют по газообмену. Для определения газо­обмена за небольшие промежутки времени можно пользоваться маской с трубками для входа и выхода воздуха, которую надевают животному на голову. Выдыхаемый воздух при этом собирают в резиновые мешки, определяют его количество и содержание в нем углекислого газа и кислорода. По разнице в содержании этих газов в выдохнутом и атмосферном воздухе можно судить о ко­личестве использованного кислорода и образованной углекислоты за определенный отрезок времени. Материал с сайта http://wiki-med.com

Дыхательный коэффициент

При изучении газообмена прежде всего устанавливают отно­шение объема выделенной углекислоты к объему поглощенного кислорода — CO₂/O₂, называемое респираторным или дыхательным коэффициентом. Это соотношение позволяет узнать, какое имен­но вещество сгорает в организме в данный момент. Например, при распаде углеводов до воды и углекислот газа потребляется столь­ко же молекул кислорода, сколько образуется молекул углекислоты.

Следовательно, дыхательный коэффициент в этом случае будет ра­вен единице. Это происходит потому, что в углеводах хватает вну­тримолекулярного кислорода на окисление водорода, а атмосферный кислород используется только для окисления углерода. В белках же и жирах внутримолекулярного кислорода мало, поэтому при их сгорании атмосферный кислород необходим не только для окисления углерода, но и для окисления большого количества водорода. В результате этого дыхательный коэффициент снижается для белков до 0,8 и до 0,7-0,6 для жиров. Дыхательный коэффициент может быть и больше единицы. Это бывает при переходе углеводов и жиры (например, при откорме животного), когда освобождается много внутримолекулярного кислорода и тем самым уменьшается потребление кислорода из воздуха.

При смешанной пище дыхательный коэффициент колеблется от 0,75 до 1, в зависимости от характера питания. Дыхательный коэф­фициент, следовательно, позволяет судить о том, какие вещества распадаются в организме. А это важно потому, что калорический коэффициент кислорода (и углекислого газа) меняется в зависимо­го от того, на окисление каких веществ он идет. В зависимости от дыхательного коэффициента на каждый литр поглощенного кислорода образуется от 1,0 до 5,0 кал. Теперь, зная количество погло­щенного кислорода (или выделенной углекислоты) и дыхательный коэффициент, нетрудно вычислить количество образовавшегося в организме тепла. Если, например, за какой-нибудь промежуток времени животное поглотило 100 л кислорода, а дыхательный коэффициент был равен 0,9, то, помножив 100 л на 4,924 (калоричес­кий коэффициент кислорода при данном дыхательном коэффициенте), узнаем, что в организме образовалось за это время 49,24 кал тепла.

Источник