Основной обмен зависит от пола, возраста, веса и роста
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ между клетками и внешней средой.
В организм в составе продуктов питания(хлеб, мясо, овощи и др) поступают питательные вещества (белки, жиры, углеводы), витамины, минеральные соли, вода. Из клеток организма выделяются конечные продукты метаболизма: СО2 (выводится легкими), Н2О (выводится легкими, почками, ЖКТ, кожей), мочевина (выводится почками) и некоторые другие.
ПРИХОД ВЕЩЕСТВ в организм – это
количество веществ, усвоенных в ЖКТ в процессе пищеварения (за сутки).
ПИЩЕВАРЕНИЕ – предварительный этап усвоения питательных веществ.
В основе пищеварения лежит гидролиз белков, жиров и углеводов (БЖУ) до мономеров:
белки расщепляются до аминокислот, жиры – до жирных кислот и глицерола, углеводы – до моносахаров (глюкоза, галактоза, фруктоза). В процессе гидролиза выделяется только 1% энергии питательных веществ. Мономеры всасываются и через стенку кишечника поступают в кровь, лимфу (во внутреннюю среду организма). Степень усвоения БЖУ в среднем 90%. Неусвоенные питательные вещества выводятся из ЖКТ в составе каловых масс (10%).
| Приход веществ = БЖУ (пищи) – БЖУ (кала) |
РАСХОД ВЕЩЕСТВ в организме – количество веществ, окисленных в клетках организма (за сутки).
Из крови питательные вещества поступают в клетки, где происходит внутриклеточный метаболизм (промежуточный обмен): (1) анаболизм – синтез новых БЖУ из мономеров (пластическая функция питательных веществ); (2) катаболизм – окисление мономеров до СО2, Н2О, NН3 с выделением большого количества энергии: тепло, синтез АТФ (энергетическая функция питательных веществ).
Аммиак (NН3) очень токсичное вещество, поэтому из него в печени синтезируется менее токсичная мочевина (выводится почками).
Расход веществ определяется по конечным продуктам катаболизма (азот мочи) и данным газообмена (кислород, углекислый газ) методом Шатерникова (исследование валового обмена).
БАЛАНС ВЕЩЕСТВ – соотношение прихода и расхода веществ за сутки.
(1) Равновесный баланс: приход БЖУ равен расходу БЖУ.
(2) Положительный баланс: приход БЖУ больше, чем расход В этом случае происходит накопление питательных веществ. Могут накапливаться углеводы (гликоген печени, мышечной ткани – около 400 г) и жиры (до 50% от массы тела). Накоплений (депо) белка в организме нет.
(3) Отрицательный баланс: приход БЖУ меньше, чем расход (голодание, нарушение переваривания, всасывания в ЖКТ и др.)
ОБМЕН БЕЛКОВ
Только белки содержат азот в составе молекул аминокислот (1 грамм азота содержится в 6,25 граммах белка). Поэтому для исследования белкового обмена изучается азотистый баланс. Приход белков определяется по азоту пищи (минус азот кала). Расход белков определяется по азоту мочи.
Положительный азотистый баланс может быть только в случае роста организма и увеличения массы скелетных мышц и др.тканей: (1) у детей всех возрастов, (2) у беременных женщин, (3) у выздоравливающих после тяжелой болезни и истощения, (4) у спортсменов в самом начале тренировок в режиме статических нагрузок.
Отрицательный азотистый баланс может быть при голодании, неполноценном питании.
Во всех других случаях у здорового взрослого человека должно быть состояние азотистого равновесия (азот пищи – азот кала = азоту мочи).
СУТОЧНАЯ ПОТРЕБНОСТЬ ОРГАНИЗМА В БЕЛКАХ:
Коэффициент изнашивания – количество собственных белков организма, которое окисляется за сутки при безбелковой диете с нормальной калорийностью (за счет жиров и углеводов). Коэффициент изнашивания = 20 г.
Белковый минимум – минимальное количество белка в диете, при котором возможно азотистое равновесие. 30-50 г. (При этомравновесие неустойчивое, самочувствие плохое).
Белковый оптимум – количество белка в диете, при котором не только устанавливается азотистое равновесие, но и обеспечивается высокая работоспособность, низкая утомляемость, низкая сопротивляемость инфекциям, радостное настроение и хорошее самочувствие. 70 - 100 г.
РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА БЕЛКОВ. (1) Анаболические гормоны обеспечивают рост организма, положительный азотистый баланс: гормон роста (гипофиз) – синтез белков, окисление жиров; андрогены (кора надпочечников) – синтез белков, особенно мышечной ткани; инсулин (поджелудочная железа) – окисление углеводов, сохранение белков.
(2) Катаболические гормоны увеличивают расход белка: глюкокортикоиды (кора надпочечников) – глюконеогенез при голодании и стрессе; гормоны щитовидной железы (при недостатке жиров и углеводов).
ОБМЕН ЖИРОВ (см.биохимию)
Приход жиров (жиры пищи минус жиры кала). Расход жиров (окисление в клетках; метод Шатерникова). Регуляция: инсулин (накопление), гормон роста (расход), адреналин (расход), гормоны щитовидной железы (расход).
ОБМЕН УГЛЕВОДОВ (см.биохимию)
Приход углеводов (углеводы пищи минус углеводы кала). Расход углеводов (окисление в клетках, метод Шатерникова). Регуляция: инсулин (понижает сахар крови), глюкагон (повышает сахар крови), глюкокортикоиды (повышают сахар крови)
ПИЩЕВОЙ РАЦИОН
Требования к составлению суточного пищевого рациона:
(1) Калорийность (зависит от пола, возраста, веса, роста и вида трудовой деятельности)
(2) Количество БЖУ и их соотношение в рационе (1:1:4)
(3) Качество БЖУ: Белки животного происхождения содержат все незаменимые аминокислоты, поэтому их должно быть не менее 1/3. Жиры растительного происхождения содержат незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты, поэтому их должно быть не менее 1/3. Углеводы должны быть не только легко усваивающиеся (крахмал, сахар), но и не-усваивающиеся (клетчатка, пектины). Значение клетчатки: а) стимулирует функции ЖКТ, б) адсорбирует токсины, избыток холестерина и выводит их из ЖКТ, в) способствует развитию нормальной микрофлоры толстого кишечника. Таким образом, клетчатка необходима для профилактики атеросклероза, дисбактериоза, рака толстого кишечника.
(4) Витамины, вода, минеральные соли. Снижение потребления NaCl необходимо для профилактики гипертонической болезни.
(5) Режим питания: 3-4 раза в день.
Распределение суточной калорийности: 25% - 50% - 10% - 15%.
Лекция 17
ОБМЕН ЭНЕРГИИ
В организм поступает химическая энергия питательных веществ.
Из организма в окружающую среду выделяется тепловая энергия.
Баланс энергии – сопоставление количества поступившей энергии (приход) и количества выделенной энергии (расход).
Общая формула баланса энергии
Приход энергии = расход энергии + накопление
(Накапливаться может химическая энергия в составе гликогена и жировой ткани).
| ПРИХОД ЭНЕРГИИ = калорийность пищи – остаточная калорийность кала. |
Калорийность пищи можно определить (1) методом физической калориметрии (сжигание пищевого продукта в калориметре); (2) зная содержание БЖУ в пищевых продуктах и умножив их на калорические коэффициенты питательных веществ; (3) по таблице.
Калорический коэффициент(ккал/г) –количество тепла, которое выделяется при сгорании (или окислении) 1 г вещества.
Физический калорический коэффициент Физиологический калорический коэффиц.
(при сгорании) (при окислении в организме)
белки – 5.4 ккал/г белки – 4.1 ккал/г
жиры – 9.3 ккал/г жиры – 9.3 ккал/г
углеводы – 4.1 ккал/г углеводы – 4.1 ккал/г
(Белки сгорают до СО2, Н2О, NН3. Белки окисляются в организме до СО2, Н2О, NН3, но из аммиака синтезируется мочевина, поэтому суммарный выход энергии меньше).
| РАСХОД ЭНЕРГИИ определяется методами прямой и непрямой калориметрии. |
Прямая калориметрия
Принцип: определяется количество тепла, которое организм выделяет за сутки.
Оборудование: биокалориметр – камера с толстыми теплоизолированными стенами, в которой по трубам протекает вода. Тепло, выделенное человеком, нагревает воду. По степени нагревания воды определяют количество тепла.
Продолжительность исследования: 24 часа.
Недостаток метода: сколько окислялось БЖУ остается неизвестным.
Непрямая калориметрия
Принцип: по данным газообмена рассчитываем количество выделенного тепла.
(1) метод Шатерникова (cтр. 399 в учебнике под ред. В.М.Смирнова)
Метод закрытый. Исследование проводится в специальной респирационной камере в течение 24 часов. Определяется (а) количество поглощенного О2, (б) количество выделенного СО2 и (в) количество азота в моче за сутки. По азоту мочи можно рассчитать количество окисленного белка, по данным газообмена с использованием ДК (дыхательного коэффициента) можно рассчитать количество окисленных жиров и углеводов. Найденное количество БЖУ умножим на калорические коэффициенты БЖУ (cм.выше) и узнаем количество выделенной энергии. Метод позволяет определить расход веществ и расход энергии (валовый обмен).
(2) метод Дугласа-Холдена
Метод открытый с полным газовым анализом. Во время исследования выдыхаемый воздух собирается в специальный мешок в течение 10-15 минут. Затем проводят газовый анализ выдыхаемого воздуха и определяют минутный объем дыхания (МОД). Дальнейший расчет проводится следующим образом: 1-ый этап – определяют количество поглощенного О2 и выделенного СО2 ; 2-ой этап – рассчитывают величину дыхательного коэффициента (ДК); 3-ий этап – по таблице с помощью ДК определяют калорический эквивалент кислорода (КЭ О2); 4-ый этап – умножив КЭ О2 на количество поглощенного О2 определяют количество выделенной энергии. Метод позволяет определить расход энергии в различный физиологических условиях (рабочий обмен).
Примечание: Дыхательный коэффициент – это отношение объема выделенного СО2 к объему поглощенного О2 (за одно и то же время). Величина ДК зависит от того, какие питательные вещества и в каком соотношении окисляются в организме.
При окислении углеводов ДК = 1;
При окислении белков ДК = 0.8
При окислении жиров ДК = 0.7
Калорический эквивалент кислорода – это количество энергии, которое выделяется в организме при использовании 1 литра кислорода. Величина КЭ О2 зависит от того, какие питательные вещества и в каком соотношении окисляются в организме.
При окислении углеводов КЭ О2 = 5.0 ккал/л
При окислении белков КЭ О2 = 4.8 ккал/л
При окислении жиров КЭ О2 = 4.7 ккал/л
Мы видим, что и ДК, и КЭ О2 зависят от одних и тех же условий метаболизма. Поэтому каждому значению ДК в таблице соответствует только одно определенное значение КЭ О2
(3) метод Крога
Метод закрытый с неполным газовым анализом. Во время исследования испытуемый вдыхает чистый кислород из резервуара спирометаболографа. Часть кислорода используется организмом испытуемого, а неиспользованный кислород возвращается обратно в резервуар (выдох). СО2 из выдыхаемого воздуха удаляется химическим путем. Таким образом, по уменьшению объема резервуара определяется количество поглощенного О2 за 2-3 минуты. Для расчета берут среднее значение калорического эквивалента О2 (4.8 ккал/л). Метод позволяет определить только величину основного обмена.
ОСНОВНОЙ ОБМЕН
Основной обмен – это минимальный расход энергии бодрствующего человека.
Основной обмен определяется в стандартных условиях:
(1) лежа, в состоянии полного покоя (физического и эмоционального);
(2) при температуре комфорта (18-20 *С);
(3) натощак.
Основной обмен зависит от пола, возраста, веса и роста.
Энергия основного обмена расходуется на процессы жизнедеятельности: дыхание, сердечные сокращения, тонус мышц и т.д.
Должный (идеальный) основной обмен определяется по таблицам (с учетом пола, возраста, веса и роста).
Истинный (реальный) основной обмен определяется методом Крога в стандартных условиях.
Допустимое отклонение истинного основного обмена от должного: +10% или -10%.
% отклонения истинного основного обмена можно рассчитать по формуле Рида:
| % отклонения основного обмена от нормы = 0.75 х (ЧСС + пульсовое АД х 0.74) – 72 |
где ЧСС – частота сердечных сокращений, пульсовое АД – это разница между величиной систолическиго и диастолического артериального давления.
Отклонение больше, чем на 10% является патологическим и может быть связано, например, с нарушением функции щитовидной железы.
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.