Pojam metabolizma osnovni i opći metabolizam. BX. Jednačine za izračunavanje vrijednosti glavne razmjene. Zakon o površini tijela. Provjerite činite li greške u ishrani koje dovode do nepotrebnog usporavanja metabolizma.

Poglavlje 14

PROCES TERMOREGULACIJE

Razmjena energije u tijelu

termoregulacija

opšte karakteristike razmjena energije. BX

Energija je potrebna za život organizma. U njemu postoji u četiri glavna oblika: hemijskom, mehaničkom, električnom i termičkom. Centralno mjesto među ovim oblicima pripada hemijskoj energiji (ATP), koja se može nepovratno pretvoriti u sve druge vrste energije. dakle, razmjena energije je skup transformacionih procesa razne forme energije među sobom, kao i akumulaciju i korištenje makroergijskih spojeva. Makroergijska (visokoenergetska) jedinjenja naziva se biološki aktivnim organska jedinjenja, koji imaju krhku hemijsku vezu, čije cepanje oslobađa dovoljnu količinu slobodne energije da se koristan rad u ćeliji: sinteza hemijska jedinjenja, transport tvari protiv gradijenta njihove koncentracije, kontrakcija mišića itd.

Energija se troši na procese ćelijske sinteze, na implementaciju raznih fiziološke funkcije, on van rada, održavanje tjelesne temperature itd. Nastavak života moguć je samo uz stalno nadopunjavanje energetskih rezervi, što se događa zbog unosa hrane. Kada se 1 g masti oksidira u tijelu, oslobađa se 9,3 kcal, 1 g proteina i ugljikohidrata - po 4,1 kcal.

Kilokalorija (kcal) - količina toplote (energije) potrebna da se temperatura 1 kg vode podigne za 1°C. Najveći dio Energija koja se oslobađa u tijelu pretvara se u toplinu, a samo jedna petina (20%) se pretvara u mehaničku energiju. Mali dio oslobođene energije pretvara se u električnu energiju. U konačnici, sve vrste energije se oslobađaju u okoliš uglavnom u obliku toplinske energije.

Odnos količine energije koja se isporučuje hranom i energije koju tijelo troši naziva se energetski bilans. Može biti pozitivan, uravnotežen i negativan. Kod viška ishrane koji premašuje stvarni utrošak energije, energetski bilans je pozitivan, dolazi do akumulacije energetskih rezervi usled povećanja mase masnog tkiva. U uslovima pothranjenosti energetski bilans je negativan, smanjuju se rezerve energetski bogatih supstanci. Da biste imali predstavu o količini energije koju tijelo troši, dovoljno je izmjeriti količinu topline koja se oslobađa u vanjsko okruženje.

Razmjena ljudske energije, ili takozvana opšta razmjena, sastoji se od osnovne razmjene i radnog povećanja. Bazalni metabolizam je minimalni nivo metabolizma i utroška energije budne osobe u stanju mišićnog i mentalnog odmora, na prazan želudac i na temperaturi okruženje 18-20°C. Radni porast je povećanje energetskih troškova tijela tokom mišićnog rada. Za muškarce srednje dobi (oko 35 godina), prosječne visine (oko 170 cm) i prosječne tjelesne težine (oko 70 kg), bazalni metabolizam je 1 kcal na 1 kg tjelesne težine na sat, odnosno 1700 kcal dnevno . Kod žena iste težine ona je otprilike 5-10% niža. Viši je kod djece nego kod odraslih. U starosti se bazalni metabolizam smanjuje. U uslovima osnovnog metabolizma energija se troši na održavanje vitalne aktivnosti organizma, rad unutrašnje organe održavanje telesne temperature.

Za febrilne bolesti (malarija, tifusne groznice, tuberkuloza, itd.), hiperfunkcije štitne žlijezde bazalni metabolizam može porasti i do 150%. S hipofunkcijom hipofize, štitne žlijezde, spolnih žlijezda, bazalni metabolizam se smanjuje, a taloženje masti povećava.

Nakon jela, intenzitet metabolizma i energetski troškovi organizma rastu u odnosu na njihov nivo u uslovima bazalnog metabolizma. Ovaj učinak unosa hrane na metabolizam i potrošnju energije naziva se specifično dinamičko djelovanje hrane. Sa proteinskom hranom, metabolizam se povećava u prosjeku za 30%, s unosom masti i ugljikohidrata - za 15%.

Naravno, metabolizam je ogromna tema, koja uključuje bezbroj složenih hemijskih procesa.

Na ovoj stranici samo ćemo se ukratko dotaknuti nekoliko njegovih aspekata koji su relevantni za temu stranice. Ukratko ćemo govoriti o:

  1. general metabolizam,
  2. razmjena energije,
  3. izmjena vode i soli.

Energetski metabolizam i metabolizam vode i soli su odabrani jer znojenje oduzima najviše Aktivno učešće. A razumijevanje procesa općeg metabolizma je ključ svega.

Opšti metabolizam.

.

Svakog dana sa hranom u naš organizam ulaze razne hranljive materije. Ali, u isto vrijeme, naše tijelo se ne sastoji od šargarepe, kupusa ili piletine Kijev. Sastoji se od proteina, masti, ugljikohidrata i mnogih drugih supstanci koje sam organizam sintetizira u procesu metabolizma.

Metabolizam (metabolizam) - skup hemijskih reakcija koje se dešavaju u živom organizmu za održavanje života.

Zahvaljujući ovim hemijskim reakcijama, hranljive materije koje ulaze u naše telo pretvaraju se u sastavne delove ćelija upravo ovog organizma, a iz njega se uklanjaju produkti raspadanja.

katabolizam i anabolizam

.

hemijske reakcije u tijelu se izvode u dva suprotna smjera.

S jedne strane, to je cijepanje složene veze na jednostavnije ( katabolizam ili disimilacija).

S druge strane, to je sinteza složenih spojeva iz jednostavnijih. Kombinacija ovih reakcija se naziva anabolizam, odnosno asimilacija.

U tijelu su procesi katabolizma i anabolizma u stanju dinamičke ravnoteže.

Dominacija anaboličkih procesa dovest će do rasta, do povećanja mase tkiva.

Prevladavanje procesa katabolizma dovest će do mršavljenja i uništavanja najprije masti, a potom i ostalih tkiva našeg tijela.

Kada su brzine ovih procesa jednake, rast organizma prestaje i metabolizam prelazi u stanje blizu stacionarnog.

U djetinjstvu i adolescenciji kod osobe prevladavaju anaboličke reakcije. U starosti - katabolički.

Četiri faze procesa

Metabolizam se može podijeliti u nekoliko faza:

  1. Prva faza (disimilacija) - počinje u gastrointestinalnom traktu. U ovoj fazi dolazi do enzimskog cijepanja kompleksa organska materija unesene u obliku hrane. Kao rezultat ovog cijepanja, jednostavni molekuli se formiraju od složenih molekula, od kojih će neki kasnije poslužiti kao polazni materijal za buduću sintezu.
  2. U ovoj fazi, produkti cijepanja se apsorbiraju kroz crijevni zid u krv i krvlju transportuju kroz žile i kapilare do svake ćelije našeg tijela, do mjesta buduće sinteze.
  3. U stanicama se nastavljaju procesi kataboličkog cijepanja, ali se paralelno s njima odvijaju procesi anaboličke sinteze, što rezultira jednostavne supstance izgrađeni su kompleksi, koji su već svojstveni samom našem tijelu: proteini, lipidi (masti), ugljikohidrati, šećeri, nukleinske kiseline i mnogi drugi.
  4. U ovoj fazi tijelo se oslobađa produkata raspadanja, tj. stvari koje mu više nisu potrebne.

Najveći dio otpadnih materija se izlučuje kroz urinarni sistem i gastrointestinalnog trakta. Drugi dio je kroz kožu u obliku znoja. Ugljik (u obliku ugljičnog dioksida CO2) i vodik (u obliku pare) se izlučuju kroz pluća.

Razmjena energije

.

Svi gore opisani procesi zahtijevaju energiju.

Problem snabdijevanja našeg tijela energijom rješava se na isti način kao i problem snabdijevanja tvarima za sintezu.

Ovdje djelimično ponavljamo sadržaj prethodnog odjeljka.

Izvor energije, kao i izvor sirovina za sintezu svih supstanci u organizmu, je hrana.

Hrana se, dospevši u naše telo, razgrađuje. Tokom cijepanja, energija se oslobađa. Dio ove energije se raspršuje, podižući tjelesnu temperaturu. Drugi dio će se koristiti u reakcijama sinteze.

Za razliku od kataboličkih reakcija koje oslobađaju toplinu, anaboličke reakcije, naprotiv, zahtijevaju energiju za pokretanje. Ovu potrebnu energiju oni će dobiti kao rezultat reakcija kataboličkog cijepanja.

ATP je univerzalni izvor energije

Energija koja se oslobađa prilikom razgradnje organskih supstanci ćelija ne koristi odmah, već se prvo pohranjuje u obliku posebnih jedinjenja, obično adenozin trifosfata (ATP).

Prije svega, ovo jedinjenje je poznato kao univerzalni izvor energije za sve biohemijske procese koji se odvijaju u živim sistemima.

. ATP se sintetiše u ćelijama tokom reakcija katabolizma.

ATP je svojevrsni akumulator energije u ćeliji.

Tokom sinteze ATP-a, ova baterija se, slikovito rečeno, "napunjava" energijom koja nastaje prilikom razgradnje supstanci koje dolaze s hranom.

Kasnije, sam ATP prolazi kroz cepanje. Baterija će se isprazniti.

Ovo pražnjenje se prilagođava potrebama sinteze i osigurava kontinuitet snabdijevanja. Kada je potrebno, ATP se razgrađuje i daje energiju za reakcije sinteze proteina, masti, ugljikohidrata i svih drugih vitalne funkcijećelije.

Kruženje energije i materije

Proteinski molekuli funkcionišu u tijelu od nekoliko sati do nekoliko dana. U tom periodu u njima se nakupljaju smetnje, a proteini postaju neprikladni za obavljanje svojih funkcija. Njih zamjenjuju novosintetizirani, a stari se cijepaju oslobađanjem energije. Dio energije se ponovo raspršuje, podižući tjelesnu temperaturu. Ali drugi dio se opet koristi za sintezu ATP-a, i tako, u krug, dok smo živi.

Ovo je kruženje materije i energije.

METABOLIZAM VODE I SOLI

METABOLIZAM VODE I SOLI

- skup procesa potrošnje vode i soli (elektrolita), njihove apsorpcije, distribucije u unutrašnjim sredinama i izlučivanja iz organizma.

Voda u ljudskom tkivu

Procenat vode u ljudskim tkivima je otprilike 65-70%. Ali tokom života ovaj broj nije konstantan.

Ljudski embrion star 4 mjeseca sadrži vodu - 94%
kod novorođenčeta - 74%
kod odrasle osobe - oko 65.

Sa godinama, količina vode postaje još manja. Mnogi naučnici smatraju da je jedan od uzroka starenja ljudi smanjenje sposobnosti koloida, posebno proteina, da se vežu velike količine vode.

Raspodjela vode u ljudskom tijelu je neujednačena.

Najmanja količina sadrži:
kosti - 45% i
masno tkivo - 29%,
Najveći:
urin - 83%
krv - 92%,
znoj - 97%,
pljuvačka - 99%.

U koži - 72%
B iz vezivnog tkiva -80%
U bubrezima - 82%

Većina voda u tijelu (kod ljudi do 2/3) je unutarćelijska voda; manji dio (kod ljudi, oko 1/3) je ekstracelularna voda.

Dnevna potrošnja vode

Dnevna potrošnja vode iznosi oko 2,5 litara.

  1. Popije 1,2 litre
  2. Od hrane dobija 1 litar.
  3. On dobija 0,3 l tokom oksidacije hranljivih materija.

Uz normalnu ravnotežu vode, ista količina vode (oko 2,5 litara) se izlučuje iz tijela:

  1. 1-1,5 l izlučuje se putem bubrega
  2. sa znojem se izluči oko 0,5 l
  3. oko 0,4 l se izlučuje kroz pluća kroz disanje
  4. Izmetom se izluči 0,05 - 0,2 l

transportna funkcija vode

Voda u sastavu krvi, limfe, urina ili znoja ima ulogu transporta.

Uz pomoć krvi, hranjive tvari potrebne za sintezu ulaze u mjesta sinteze. Isporučuje se kisik uključen u oksidacijske reakcije arterijske krvi od pluća do svake ćelije u telu. Nepotrebni proizvodi raspadanja se, naprotiv, odnose venska krv a zatim se izlučuju iz organizma u obliku urina i znoja.

Intracelularna voda je medij u kojem se odvijaju metabolički procesi. U ovom slučaju, to je posrednik između supstanci koje djeluju. To jest, on pruža ovu interakciju i, na taj način, zadržava svoje transportne funkcije.

Zbog toga je voda direktno uključena u formiranje ćelijskih struktura i u velikoj mjeri određuje njihovu aktivnost. Dakle, intenzitet procesa oksidativne fosforilacije koji se odvijaju u njima (jedna od faza sinteze ATP-a) ovisi o stupnju bubrenja mitohondrija, a aktivnost biosinteze proteina ovisi o zasićenosti ribozoma vodom. Tek pri određenom stepenu hidratacije, proteini i nukleinske kiseline u potpunosti pokazuju svoju biološku aktivnost.

mineralnih elemenata

Mineralni elementi se nalaze u organizmu u obliku soli, koje se razlažu na jone. Cirkulacija ovih elemenata u tijelu naziva se metabolizam soli.

Organizmi sadrže jone Na+, K+, Ca++, Mg++, Cl-, sulfati, fosfati, bikarbonati; određuju prirodu fizičko-hemijskih procesa u tkivima.

Od posebnog značaja mineralnih elemenata u funkcioniranju enzimskog aparata bilo kojeg živog organizma.

Mnogi enzimske reakcije javljaju se samo u prisustvu određenih jona.

Od posebnog značaja među minerali imati

elementi u tragovima. Oni su dio živih organizama u vrlo malim količinama - ipak su izuzetno potrebni, jer njihov nedostatak dovodi do ozbiljnih metaboličkih poremećaja. To se objašnjava činjenicom da elementi u tragovima aktiviraju mnoge enzimske procese (kao dio samih enzima ili njihovih aktivatora), a također su neophodni za stvaranje određenih vitamina i hormona.

Mikronutrijenti uključuju: V, Mn, Zn, Si, Mo, Co, Ni, Li, Se, I, CI, Br i neki drugi elementi.

Održavanje koncentracije otopljene tvari - važan uslovživot.

Koncentracije tvari otopljenih u tijelu moraju ostati konstantne u prilično uskim granicama, jer je za optimalan tok metaboličkih procesa potreban potpuno definiran i relativno nepromijenjen sastav tjelesnih tekućina.

Značajna odstupanja od normalnog sastava obično su nespojiva sa životom. Izazov za živi organizam je održavati odgovarajuću koncentraciju otopljenih tvari u tjelesnim tekućinama, iako unos ovih supstanci hranom može uvelike varirati.

Jedno od načina održavanja konstantne koncentracije je osmoza.

Osmoza

Osmoza je proces jednosmjerne difuzije kroz polupropusnu membranu molekula rastvarača u smjeru veće koncentracije otopljene tvari (manje koncentracije otapala).

U našem slučaju, polupropusna membrana je ćelijski zid.

Ćelija je ispunjena intracelularnom tečnošću. Same ćelije su okružene međućelijskom tečnošću. Ako koncentracije bilo koje tvari unutar ćelije i izvan nje nisu iste, tada će se pojaviti tok tekućine (otapala) koji će nastojati izjednačiti koncentracije (kretanje iz područja s višom koncentracijom prema nižoj koncentraciji).

Međusobna povezanost razmjene vode i soli

Ako govorimo o održavanju konstantne koncentracije otopljenih tvari unutar našeg tijela, onda vode i razmjene soli su usko povezani.

Odnosno, koncentracija tvari u tijelu može se povećati, s jedne strane,

Sa povećanjem njegovog unosa u sastavu hrane,

S druge strane,

Smanjivanjem količine vode u našoj krvi.

To se može dogoditi u slučaju nedostatka vode ili zbog bilo koje bolesti koja dovodi do dehidracije. U isto vrijeme, količina potrošnje ove tvari ostat će nepromijenjena.

Nikako ne kažemo da su ove situacije identične. Želimo samo naglasiti međusobnu povezanost razmjene vode i soli.

Regulativa metabolizam vode i soli

Za održavanje stalne koncentracije različitih tvari u metaboličkim procesima, naše tijelo je opremljeno raznim regulatornim sistemima.

U regulaciji metabolizma vode kod ljudi i životinja, impulsi iz posebnih receptora koji osmotski reaguju na promjene koncentracije su od najveće važnosti. aktivne supstance, zapreminu tečnosti i jonski sastav. Ovi podaci se prenose na centralni nervni sistem, usled čega se izlučivanje vode i soli iz organizma i njihova potrošnja u organizmu shodno tome menjaju - javlja se osećaj žeđi i takozvani apetit za slanom.

Hormoni hipofize imaju značajan uticaj na ravnotežu vode. Diuretski hormon prednje hipofize osigurava izlučivanje vode, a njegov antagonist vazopresin (hormon stražnje hipofize) zadržava vodu, osiguravajući njenu reapsorpciju u bubrežnim tubulima.

Glavni metabolizam - troškovi energije povezani su s održavanjem minimalnog nivoa oksidativnih procesa neophodnih za život ćelije i sa aktivnošću organa i sistema koji stalno rade - respiratornih mišića, srca, bubrega, jetre. Neki dio potrošnje energije u smislu bazalnog metabolizma povezan je s održavanjem mišićnog tonusa. Oslobađanje toplotne energije tokom svih ovih procesa obezbeđuje proizvodnju toplote koja je neophodna za održavanje telesne temperature na konstantnom nivou, obično višoj od temperature spoljašnje sredine.

Uslovi za određivanje osnovnog metabolizma: subjekt mora biti

1) u stanju mišićnog odmora (ležeći položaj sa opuštenim mišićima), bez izloženosti iritacijama koje izazivaju emocionalni stres;

2) na prazan stomak, odnosno 12-16 sati nakon obroka;

3) na vanjskoj temperaturi "udobnosti" (18-20°C), koja ne izaziva osjećaj hladnoće ili vrućine.

Bazalni metabolizam se određuje u budnom stanju. Tokom spavanja, nivo oksidativnih procesa, a samim tim i energetski troškovi organizma su 8-10% niži nego u mirovanju tokom budnog stanja.

Metode za određivanje glavne razmjene:

    Direktna, indirektna kalorimetrija;

    Jednadžbama uzimajući u obzir spol, starost, visinu, tjelesnu težinu koristeći posebne tablice.

Normalne vrednosti osnovne razmene osobe. Bazalni metabolizam obično se izražava kao količina toplote u kilodžulima (kilokalorijama) po 1 kg tjelesne težine ili po 1 m2 tjelesne površine po satu ili po danu.

Za muškarca srednjih godina (otprilike 35 godina), prosječne visine (oko 165 cm) i prosječne tjelesne težine (oko 70 kg), bazalni metabolizam je 4,19 kJ (1 kcal) po 1 kg tjelesne težine na sat, odnosno 7117 kJ (1700 kcal) dnevno, za žene oko 1500 kcal/dan. Kod žena je 5-10% niži nego kod muškaraca. Djeca su veća od odraslih. Starije osobe su 10-15% manje. .

3. Akcioni potencijal i njegove faze. Jonski mehanizmi ekscitacije, Promjene u permeabilnosti ćelijske membrane tokom ekscitacije.

akcioni potencijal - ovo je kratkotrajna promjena razlike potencijala između vanjske i unutrašnje površine membrane (ili između dvije tačke u tkivu), koja se javlja u trenutku ekscitacije. Prilikom registracije akcijskog potencijala korištenjem mikroelektrodne tehnologije, uočen je tipičan potencijal u obliku vrha. Ima sljedeće faze ili komponente:

    Lokalni odgovor - Prva faza depolarizacija.

    Faza depolarizacije - brzi pad membranski potencijal na nulu i ponovno punjenje membrane (reverzija ili prekoračenje).

    Faza repolarizacije - oporavak osnovna linija membranski potencijal; u njemu se razlikuju faza brze repolarizacije i faza spore repolarizacije, a faza spore repolarizacije predstavljena je procesima u tragovima (potencijalima): negativnost tragova (depolarizacija tragova) i pozitivnost tragova (hiperpolarizacija tragova). Amplitudno-vremenske karakteristike akcionog potencijala nervnog, skeletnog mišića su sledeće: amplituda akcionog potencijala je 140-150 mV; trajanje pika akcionog potencijala (faza depolarizacije + faza repolarizacije) je 1-2 ms, trajanje potencijala u tragovima je 10-50 ms. Oblik akcionog potencijala (sa intracelularnom dodjelom) ovisi o vrsti ekscitabilno tkivo: u aksonu neurona, skeletnom mišiću - potencijali nalik na vrh, u glatkim mišićima u nekim slučajevima nalik na vrh, u drugim - nalik na plato (na primjer, akcijski potencijal glatke mišiće materica trudnice je platoastog oblika, a njeno trajanje je skoro 1 minut). U srčanom mišiću akcioni potencijal ima plato oblik.

U ekstracelularnoj tečnosti je visoka koncentracija jona natrijuma i hlora, u intracelularnoj tečnosti - jona kalijuma i organskih jedinjenja. U stanju relativnog fiziološkog mirovanja stanične membrane dobro je propusna za katjone kalija, nešto lošija za anjone hlora, praktično nepropusna za katjone natrijuma i potpuno nepropusna za anione organskih jedinjenja. U mirovanju, kalijevi ioni, bez trošenja energije, odlaze u područje koncentracije puhala (na vanjskoj površini stanične membrane) nosi pozitivan naboj.

Ioni hlora prodiru u ćeliju, noseći negativan naboj. Joni natrija i dalje ostaju na vanjskoj površini membrane, dodatno povećavajući pozitivni naboj.

Mehanizam jonske pobude:

Akcioni potencijal se zasniva na uzastopnim promenama u ionskoj permeabilnosti ćelijske membrane. Pod djelovanjem iritansa na ćeliju, propusnost membrane za Na+ ione naglo se povećava zbog aktivacije natrijevih kanala. Istovremeno, ioni Na + se intenzivno kreću duž gradijenta koncentracije izvana u intracelularni prostor. Ulazak Na+ jona u ćeliju je također olakšan elektrostatičkom interakcijom. Kao rezultat, propusnost membrane za Na+ postaje 20 puta veća od propusnosti za K+ ione.

Budući da protok Na + u ćeliju počinje premašivati ​​struju kalija iz ćelije, dolazi do postepenog smanjenja potencijala mirovanja, što dovodi do reverzije - promjene predznaka membranskog potencijala. U tom slučaju, unutrašnja površina membrane postaje pozitivna u odnosu na njenu vanjsku površinu. Ove promjene membranskog potencijala odgovaraju uzlaznoj fazi akcionog potencijala (faza depolarizacije). Membrana se odlikuje povećanom propusnošću za jone Na+ samo za vrlo kratko vrijeme od 0,2 - 0,5 ms. Nakon toga, propusnost membrane za ione Na+ ponovo opada, a za K+ raste. Kao rezultat toga, protok Na+ u ćeliju je naglo oslabljen, dok se protok K+ iz ćelije povećava. Tokom akcionog potencijala, značajna količina Na+ ulazi u ćeliju, a K+ joni napuštaju ćeliju. Obnavljanje stanične jonske ravnoteže vrši se radom Na +, K + - ATPazne pumpe, čija aktivnost raste s povećanjem unutrašnje koncentracije Na + iona i povećanjem vanjske koncentracije K + iona.

Radom jonske pumpe i promjenom propusnosti membrane za Na+ i K+ postepeno se obnavlja njihova početna koncentracija u intra- i ekstracelularnom prostoru.Rezultat ovih procesa je repolarizacija membrane: unutrašnji sadržaj ćelija ponovo dobija negativan naboj u odnosu na vanjsku površinu membrane.

ULAZNICA 24

Nivo razmene u uslovima prirodnog ljudskog života naziva se opšta razmena. Prilikom obavljanja fizičkog i mentalnog rada, promjene držanja, emocija, nakon jela, metabolički procesi postaju intenzivniji. Najviše od svega smanjeni su mišići uključeni u ovaj proces. I država skeletni mišić uglavnom utiče na intenzitet metabolizma i kod nekih drugih fizioloških stanja. Dakle, čak i pri rješavanju matematičkog problema povećava se tonična napetost skeletnih mišića. Istovremeno, iako se menja aktivnost metaboličkih procesa u ćelijama samog centralnog nervnog sistema, ona se ne menja u tolikoj meri da bi značajno uticala na nivo potrošnje energije celog organizma. Međutim, ako je mentalni rad praćen emocionalnim stresom, razmjena se aktivira u većoj mjeri. To je zbog povećanja stvaranja niza hormona koji pospješuju metaboličke procese.

Posebno dinamičko djelovanje hrane

Porast metabolizma se opaža dovoljno dugo (do 10-12 sati) nakon jela. U ovom slučaju energija se troši ne samo na stvarni proces probave, lučenja, pokretljivosti, apsorpcije). Ispada da je tzv specifično dinamičko djelovanje hrane. To je uglavnom zbog aktivacije metaboličkih procesa produktima probave. Ovaj efekat je najveći kod unosa proteina. Već nakon 1 sata i u narednih 3-12 sati (trajanje ovisi o količini konzumirane hrane), aktivnost procesa stvaranja energije povećava se na 30% nivoa bazalnog metabolizma. Uz unos ugljenih hidrata i masti, ovo povećanje nije više od 15%.

Temperaturni efekat

Intenzitet metaboličkih procesa se također povećava kada temperatura okoline odstupi od ugodnog nivoa. Najznačajniji pomaci u intenzitetu metabolizma sa smanjenjem temperature, jer se za održavanje stalne tjelesne temperature energija drugih vrsta pretvara u toplinu.

Razmjena energije na radna aktivnost

Najveći porast potrošnje energije je zbog skeletnih prolaznih mišića. Stoga, u normalnim uslovima postojanje, nivo metaboličkih procesa prvenstveno zavisi od fizička aktivnost osoba. odrasla populacija prema nivou opšte razmene mogu se podeliti u pet grupa. Klasifikacija se zasniva na intenzitetu fizičkog rada, nervnoj napetosti koja nastaje izvođenjem radnih procesa, pojedinačnim operacijama i nizu drugih karakteristika. Sa uvođenjem i širenjem novih vrsta i oblika radne aktivnosti povezane sa tehnički napredak, grupe intenziteta rada treba revidirati, precizirati i dopuniti. Postoji pet grupa radnika:

1-a - pretežno mentalno izbrisani;

2-a - plućna fizička rad;

3. - fizički rad srednji stepen gravitacija;

4-a - teški fizički rad;

5-a - posebno težak fizički rad.

Potreba za energijom je povećana kod osoba čiji rad karakteriše ne samo fizički, već i neuropsihički stres. I unutra savremenim uslovima njegov značaj u svim procesima rada sve više raste.

Kod žena, kroz manji intenzitet metaboličkih procesa, manji mišićna masa Potreba za energijom je oko 15% niža nego kod muškaraca.

Prilikom utvrđivanja energetskih potreba odraslog radno sposobnog stanovništva, smatra se da je svrsishodno izvršiti sve proračune za tri starosne kategorije: 18-29, 30-39, 40-59 godina. Ovo je bilo zasnovano na nekima starosne karakteristike metabolizam. Dakle, u dobi od 18-29 godina, procesi rasta i fizički razvoj. Od 40. godine, a posebno nakon 50. godine, katabolizam počinje da prevladava nad anabolizmom.

Prilikom izrade kriterija energetskih potreba za populaciju od 18 do 60 godina, uvjetno je određena idealna tjelesna težina: za muškarce je 70 kg, za žene - 60 kg. Potreba za energijom može se izračunati na osnovu 1 kg prosječne idealne tjelesne težine. Energetska potreba po 1 kg idealne težine za muškarce i žene je skoro ista i iznosi: za 1. grupu intenziteta rada - 167,4 kJ (40 kcal), za 2. - 179,9 kJ (43 kcal), za 3. - 192,5 kJ (46 kcal), za 4. - 221,7 kJ (53 kcal), za 5. - 255,2 kJ (61 kcal).

Regulacija razmjene energije

U tijelu se metaboličke potrebe cijelog organizma moraju stalno usklađivati ​​sa potrebama njegovih pojedinačnih organa i ćelija. To se postiže raspodjelom nutrijenata između njih, kao i preraspodjelom tvari iz vlastitih depoa tijela ili onih koje nastaju u procesima biosinteze.

Na nivou pojedinačnih ćelija i delova organa moguće je otkriti prisustvo lokalnih mehanizama za regulaciju procesa proizvodnje energije. Dakle, tokom izvođenja mišićnog rada, početak mišićne kontrakcije pokreće procese resinteze upotrijebljenog ATP-a (vidi odjeljak 1 - "Skeletni mišići").

Regulaciju procesa proizvodnje energije u tijelu u cjelini vrši autonomni nervni i endokrinih sistema s tim da potonji preovladavaju. Glavni regulatori - tiroidni hormoni - tiroksin i G3, kao i I nadbubrežne žlijezde koje stimuliraju ove procese. Štaviše, pod uticajem ovih hormona dolazi do preraspodele metabolita koji se koriste za stvaranje energije. Da, tokom fizička aktivnost iz jetre u krvotok ulaze depoi masti, glukoza, masne kiseline, koje se koriste u mišićima.

Posebnu ulogu u regulaciji ima hipotalamus, kroz koji se ostvaruju neuro-refleksni (vegetativni nervi) i endokrini mehanizmi. Uz njihovu pomoć osigurava se učešće viših odjela centralnog nervnog sistema u regulaciji metaboličkih procesa. Možete čak otkriti i povećanje uvjetovanog refleksa u nivou proizvodnje energije. Dakle, za sportistu pre starta, za radnika, pre obavljanja radnog procesa, aktivira se razmena. Hipnotička sugestija za izvođenje teškog mišićnog rada može dovesti do povećanja nivoa metaboličkih procesa.

Hormoni hipotalamusa, hipofize, pankreasa i drugih endokrinih žlijezda utiču kako na rast, reprodukciju, razvoj organizma, tako i na omjer procesa anabolizma i katabolizma. U tijelu je aktivnost ovih procesa u stanju dinamičke ravnoteže, ali u određenim trenucima pravi zivot vjerovatno prevalencija jednog od njih. (O ovim procesima se detaljnije govori u kursu biohemije.)

Metode istraživanja

Metode za procjenu energetskog balansa tijela zasnivaju se na dva glavna principa: direktno merenje količina oslobođene topline (direktna kalorimetrija), a indirektno mjerenje - određivanjem količine apsorbiranog kisika i oslobođenog ugljičnog dioksida (indirektna kalorimetrija).

Najčešće se koristi metode indirektne kalorimetrije. U tom slučaju prvo se određuje količina apsorbiranog kisika i oslobođenog ugljičnog dioksida koji se oslobađa. Poznavajući njihove zapremine, moguće je odrediti respiratorni koeficijent (RC): odnos oslobođenog CO2 i apsorbovanog CO2:

Prema DC vrijednosti, moguće je indirektno (postoje odgovarajuće tabele) procijeniti oksidaciju proizvoda, jer ovisno o tome, različit iznos toplota. Tako se tokom oksidacije glukoze oslobađa 4 kcal/g topline, masti - 9,0 kcal/g, proteina - 4,0 kcal/g (ove vrijednosti karakteriziraju energetsku vrijednost odgovarajućih nutrijenata). Ovisnost DC od produkta je oksidirana, što je određeno činjenicom da se tokom oksidacije glukoze isti broj molekula O2 koristi za formiranje svakog molekula CO2 (DR = 1,0). Zbog činjenice da je u strukturi masne kiseline ima manje 02 atoma po atomu CO2 nego u ugljikohidratima; tokom njihove oksidacije, DC je 0,7. Uz konzumaciju proteinske hrane, DC je 0,8.

Međutim, prilikom primjene metode indirektne kalorimetrije, mora se uzeti u obzir da u realnim uslovima ljudski život je obično oksidacija miješanih sastojaka. Za praktična primjena razvijene su posebne tablice uz pomoć kojih se po količini apsorbiranog kisika u jedinici vremena i vrijednosti DC-a može odrediti količina oslobođene energije, odnosno intenzitet metaboličkih procesa.

Dobne i polne karakteristike energetskog metabolizma

Tokom ontogenetskog razvoja, metabolički procesi prolaze kroz značajne promjene. Do kraja puberteta (tabela 15) dominiraju anabolički procesi.

Tabela 15 Promjene u godinama opšti i bazalni metabolizam

Dob

Generale

razmjena, kcal1dobu

BX

kcal1dobu

kcal 1m 1dobu

kcal1kg1dobu

1 dan

1 mjesec

1 godina

3 godine

5 godina

10 godina

14 godina

odrasli

Jer da se osigura razvoj uzrasta troši se velika količina energije, nivo bazalnog metabolizma kako po jedinici mase tako i po površini tijela je naglo povećan. Većina Visoke performanse tokom prvih godina života, kada je bazalni metabolizam povećan u odnosu na onaj kod odraslih za 2-2,5 puta. Tokom starenja dominiraju katabolički procesi, što je praćeno postepeno opadanje glavna razmena. Štaviše, u svim starosnim periodima bazalni metabolizam kod žena je niži nego kod muškaraca. Na primjer, kod muškaraca u dobi od 40 godina njegova prosječna vrijednost je 36,3 kcal/m21, kod 70 godina je 33 kcal/m21; kod žena je 34,9 i 31,7 kcal/m21, respektivno.

U uslovima potpunog odmora, osoba troši određenu količinu energije. Ova potrošnja je zbog činjenice da u našem tijelu postoji kontinuirana potrošnja povezane energije

sa svojim životom. Veliki broj troši energiju, koja pri kontrakciji obavlja značajan posao, bubrege u kojima se kontinuirano odvija proces mokrenja, disajne mišiće koji se redovno kontrahuju, jetru u kojoj se odvijaju procesi stvaranja žuči i sve druge organe i tkiva živog organizma.

Količina energije koju tijelo potroši u potpunom mirovanju, na prazan želudac, odnosno 12-16 sati nakon jela, i na temperaturi od 18-20°, naziva se osnovnim metabolizmom.

Glavna izmjena se utvrđuje metodom indirektne kalorimetrije, odnosno proučavanjem izmjene plinova.

Bazalni metabolizam je u prosjeku jednak kod odrasle osobe zdrava osoba 1 velika kalorija na 1 kg tjelesne težine za 1 sat.

Osoba teška 70 kg imat će bazalni metabolizam 70 x 24 = 1680 velikih kalorija. To je količina energije koja se troši kako bi se osigurala vitalna aktivnost tijela. Bazalni metabolizam zavisi od pola, starosti, visine i težine osobe. Muškarci imaju viši bazalni metabolizam od žena iste težine.

Vrijednost bazalnog metabolizma na 1 kg tjelesne težine kod djece je veća nego kod odrasle osobe, ali stvaranje topline opada s godinama. Smanjenje proizvodnje toplote traje i do 20 godina. Od 20 do 40 godina proizvodnja topline se ne mijenja, a nakon 40 godina ponovo opada.

Istraživanja su pokazala da kod raznih životinja bazalni metabolizam, računat na 1 kg težine, prilično oštro fluktuira: što je životinja manja, to je veći bazalni metabolizam po 1 kg težine. U međuvremenu, kada se računa ne po težini, već po jedinici površine tijela, pokazalo se da je kod gotovo svih životinja količina potrošene energije po 1 m 2 površine tijela približno ista ili varira u neznatnim granicama. To se može vidjeti iz 10.

TABLE Glavna razmjena pri obračunu za 1 m 2 prema tjelesne površine i na 1 kg tjelesne težine kod različitih životinja i ljudi

Ovaj obrazac se naziva zakon površine, ali nije apsolutan. Međutim, ovaj zakon omogućava da se uspostavi najpogodnija mjera bazalnog metabolizma za poređenje: broj kalorija datih po jedinici tjelesne površine dnevno.

Promjene u bazalnom metabolizmu uočavaju se kršenjem aktivnosti žlijezda unutrašnja sekrecija. Na primjer, povećanje funkcije štitnjače dovodi do povećanja bazalnog metabolizma, čije se mjerenje često provodi u dijagnostičke svrhe.

Potrošnja energije tokom rada

Bazalni metabolizam za zdravu odraslu osobu je u prosjeku 1700 kalorija. Tokom mišićnog rada, potrošnja energije se brzo povećava: što je mišićni rad teži, osoba troši više energije.

Prilikom rada važno je izračunati efikasnost, odnosno odnos obavljenog rada i količine utrošene energije. Studija je pokazala da je efikasnost osobe u prosjeku 20%; tokom treninga raste i dostiže 25-35%.

Prema količini utrošene energije, ljudi različitih profesija mogu se podijeliti u nekoliko grupa.

Prva grupa. Radite u sjedećem položaju koji ne zahtijeva velike pokrete mišića: činovnici, litografi itd. - 2200-2400 velikih kalorija.

TABLEDnevna potrošnja energije ljudi različitih profesija

Profesije Dnevna potrošnja energije u visokim kalorijama
Strugari i instrumentali kutije 3300
Kovači 3700 — 4000
Radnici u valjaonici 3500 — 4100
Casters 4000 — 4500
Stolari 4500
nosači cigle 5400
Zidari, zidar 6000
Vozači traktora 3000
Orači…. 4700 — 5000
kosilice:
ručno košenje 7200
mašina 3600
Pletelje snopova 5300-6500
Studenti medicine 2800-3000
Učenici 8-11 godina 1900
12-14 2400

Druga grupa. Rad u sjedećem položaju - krojači, mehaničari za fini rad - 2600 2800 velikih kalorija.

Treća grupa. Umjereni mišićni rad: čizmanadimci, poštari, doktori, laboratorijski radnici - 3000 velikih kalorija.

Četvrta grupa. Intenzivan mišićni rad: metalci, moleri, stolari - 3400-3600 velikih kalorija.

Peta grupa. Težak fizički rad - 4000 velikih kalorija ili više.

Šesta grupa. Veoma naporan rad - 5.000 velikih kalorija ili više.

Tokom mentalnog rada troši se vrlo mala količina energije. U slučaju kada se mentalni rad kombinira s pokretom, opterećenjem mišića, na primjer, kod umjetnika ili govornika, povećava se potrošnja energije.

AT poslednjih godina detaljno je proučavana potrošnja energije kod ljudi različitih profesija. Ovi podaci su dati u tab.

REGULACIJA METABOLIZMA I ENERGIJE

Prilikom proučavanja djelovanja jačanja nerva srca . P. Pavlov je pokazao da ojačavajući nerv ima trofički efekat na srčani mišić, odnosno menja intenzitet metabolizma koji se u njemu odvija.

Doktrinu o trofičkoj funkciji nervnog sistema široko je razvila sovjetska fiziologija. Prikazana je uloga autonomnog nervnog sistema u regulaciji metabolizma i energije. Ova akcija se ostvaruje uticajem nervnog sistema na energiju i direktno i preko fiziološki aktivnih hormona.

Na energiju utiču različiti dijelovi nervnog sistema. Ako se životinji ubrizgava u fundus IV ventrikula oblongata medulla, dolazi do naglog povećanja šećera u krvi i šećer se počinje izlučivati ​​urinom. Aktivnost diencefalona povezana je s metabolizmom proteina.

Na energiju utiču hemisfere mozga. Eksperimenti izvedeni u laboratoriji K. M. Bykova pokazali su blisku vezu između aktivnosti kore velikog mozga i metabolizma i energije.

U zapažanjima radnika utvrđeno je da ako radnik mirno sjedi na stolici u radnji, dok ostali članovi njegovog tima rade, metabolizam i potrošnja energije kod sjedećeg radnika također se naglo povećavaju. Jasno je da se to može dogoditi samo pod uticajem moždane kore.

U drugom zapažanju određen je bazalni metabolizam radnika, a radna buka iz radionice dopirala je do prostorije u kojoj je izvršeno ovo određivanje. Pod ovim uslovima, bazalni metabolizam je povećan za 15-30%. Neradnim danom takav porast nije zabilježen.

Kao što je već spomenuto, hormoni endokrinih žlijezda utiču na metabolizam. Hormon nadbubrežne žlijezde - adrenalin i hormon pankreasa - inzulin, utiču na metabolizam ugljikohidrata. Na metabolizam masti i proteina utiču hormoni štitne žlezde, hipofize, gonada.

Oslobađanje hormona je regulisano nervni sistem pa hormoni zdravo telo rade u istom pravcu kao ovog trenutka. Nervni i hormonski uticaji su jedinstven mehanizam.

Različiti metabolički poremećaji koji nastaju kada je poremećena aktivnost jedne ili druge endokrine žlezde biće detaljno obrađeni u poglavlju o endokrinim žlezdama.

Članak na temu Osnovni metabolizam kod ljudi

Podijeli: