El concepto de metabolismo básico y metabolismo general. BX. Ecuaciones para calcular el valor del cambio principal. Ley de superficie corporal. Compruebe si está cometiendo errores al comer que conducen a una ralentización innecesaria del metabolismo.

capitulo 14

PROCESO DE TERMORREGULACIÓN

Intercambio de energía en el cuerpo.

termorregulación

características generales intercambio de energía BX

La energía es necesaria para la vida de un organismo. Existe en él en cuatro formas principales: química, mecánica, eléctrica y térmica. El lugar central entre estas formas pertenece a la energía química (ATP), que puede convertirse irreversiblemente en todos los demás tipos de energía. Por lo tanto, intercambio de energía es un conjunto de procesos de transformación diversas formas energía entre sí, así como la acumulación y uso de compuestos macroérgicos. Compuestos macroérgicos (de alta energía) llamado biológicamente activo compuestos orgánicos, que tienen un enlace químico frágil, cuya división libera una cantidad suficiente de energía libre para comprometer trabajo útil en la célula: síntesis compuestos químicos, transporte de sustancias contra su gradiente de concentración, contracción muscular, etc.

La energía se gasta en los procesos de síntesis celular, en la implementación de varios funciones fisiológicas, sobre trabajo fuera, mantenimiento de la temperatura corporal, etc. La continuación de la vida solo es posible con la reposición constante de las reservas de energía, lo que ocurre debido a la ingesta de alimentos. Cuando se oxida 1 g de grasa en el cuerpo, se liberan 9,3 kcal, 1 g de proteína y carbohidratos, 4,1 kcal cada uno, respectivamente.

Kilocaloría (kcal) - la cantidad de calor (energía) requerida para elevar la temperatura de 1 kg de agua en 1°C. parte más grande La energía liberada en el cuerpo se convierte en calor y solo una quinta parte (20%) se convierte en energía mecánica. Una pequeña parte de la energía liberada se convierte en energía eléctrica. En última instancia, todos los tipos de energía se liberan al medio ambiente principalmente en forma de energía térmica.

La relación entre la cantidad de energía proporcionada por los alimentos y la energía gastada por el cuerpo se denomina balance energético. Puede ser positivo, equilibrado y negativo. Con un exceso de nutrición que supera el gasto energético real, el balance energético es positivo, hay una acumulación de reservas energéticas debido a un aumento de la masa de tejido adiposo. En condiciones de desnutrición, el balance energético es negativo, las reservas de sustancias ricas en energía disminuyen. Para tener una idea de la cantidad de energía consumida por el cuerpo, basta con medir la cantidad de calor que se libera al medio externo.

El intercambio de energía humana, o el llamado intercambio general, consiste en el intercambio básico y el aumento de trabajo. El metabolismo basal es el nivel mínimo de metabolismo y gasto energético de una persona despierta, en estado de reposo muscular y mental, en ayunas y a una temperatura ambiente 18-20°C. Un aumento de trabajo es un aumento en los costos de energía del cuerpo durante el trabajo muscular. Para hombres de mediana edad (aproximadamente 35 años), estatura promedio (aproximadamente 170 cm) y con un peso corporal promedio (aproximadamente 70 kg), el metabolismo basal es de 1 kcal por 1 kg de peso corporal por hora, o 1700 kcal por día. . En mujeres del mismo peso, es aproximadamente un 5-10% menor. Es mayor en niños que en adultos. En la vejez, la tasa metabólica basal disminuye. En las condiciones del metabolismo básico, la energía se gasta en mantener la actividad vital del cuerpo, trabajar órganos internos mantenimiento de la temperatura corporal.

Para enfermedades febriles (paludismo, fiebre tifoidea, tuberculosis, etc.), hiperfunciones glándula tiroides el metabolismo basal puede aumentar hasta un 150%. Con hipofunción de la glándula pituitaria, la glándula tiroides, las gónadas, el metabolismo basal disminuye y aumenta la deposición de grasa.

Después de comer, la intensidad del metabolismo y los costos de energía del cuerpo aumentan en comparación con su nivel en condiciones de metabolismo basal. Este efecto de la ingesta de alimentos sobre el metabolismo y el consumo de energía se denomina acción dinámica específica de los alimentos. Con alimentos proteicos, el metabolismo aumenta en un promedio del 30%, con el consumo de grasas y carbohidratos, en un 15%.

Por supuesto, el metabolismo es un tema enorme, que involucra una cantidad innumerable de procesos químicos complejos.

En esta página, solo tocaremos brevemente varios aspectos que son relevantes para el tema del sitio. Hablaremos brevemente de:

  1. general metabolismo,
  2. intercambio de energía,
  3. intercambio agua-sal.

Se eligen el metabolismo energético y el metabolismo salino del agua porque la transpiración consume la mayor parte Participación activa. Y comprender los procesos del metabolismo general es la clave de todo lo demás.

Metabolismo general.

.

Todos los días con la comida, una variedad de nutrientes ingresan a nuestro cuerpo. Pero, al mismo tiempo, nuestro cuerpo no consiste en zanahorias, repollo o pollo Kiev. Se compone de proteínas, grasas, carbohidratos y muchas otras sustancias sintetizadas por el propio cuerpo en el proceso de metabolismo.

Metabolismo (metabolismo): un conjunto de reacciones químicas que ocurren en un organismo vivo para mantener la vida.

Gracias a estas reacciones químicas, los nutrientes que ingresan a nuestro cuerpo se convierten en partes constituyentes de las células de este mismo organismo, y se eliminan los productos de descomposición.

catabolismo y anabolismo

.

reacciones químicas en el cuerpo se llevan a cabo en dos direcciones opuestas.

Por un lado, se está dividiendo conexiones complejas a los más simples ( catabolismo o disimilación).

Por otro lado, es la síntesis de compuestos complejos a partir de otros más simples. La combinación de estas reacciones se llama Anabolismo o asimilación.

En el cuerpo, los procesos de catabolismo y anabolismo se encuentran en un estado de equilibrio dinámico.

El predominio de los procesos anabólicos conducirá al crecimiento, al aumento de la masa tisular.

El predominio de los procesos de catabolismo conducirá a la pérdida de peso y la destrucción de la grasa primero, y luego del resto de tejidos de nuestro organismo.

Cuando las tasas de estos procesos son iguales, el crecimiento del organismo se detiene y el metabolismo pasa a un estado cercano al estacionario.

En la infancia y la adolescencia predominan las reacciones anabólicas en una persona. En la vejez - catabólico.

Cuatro etapas del proceso.

El metabolismo se puede dividir en varias etapas:

  1. La primera etapa (disimilación) - comienza en el tracto gastrointestinal. En esta etapa, la escisión enzimática del complejo materia orgánica ingerido en forma de alimento. Como resultado de esta división, se forman moléculas simples a partir de moléculas complejas, algunas de las cuales servirán posteriormente como material de partida para futuras síntesis.
  2. En esta etapa, los productos de la escisión se absorben a través de la pared intestinal hacia la sangre y son transportados por la sangre a través de los vasos y capilares a cada célula de nuestro cuerpo, a los lugares de síntesis futura.
  3. Los procesos de escisión catabólica continúan en las células, pero en paralelo con ellos, ocurren procesos de síntesis anabólica, lo que resulta en sustancias simples Se construyen complejos, ya inherentes a nuestro propio cuerpo: proteínas, lípidos (grasas), carbohidratos, azúcares, ácidos nucleicos y muchos otros.
  4. En esta etapa, el cuerpo se libera de los productos de descomposición, es decir, cosas que ya no necesita.

La mayor parte de las sustancias de desecho se excreta a través del sistema urinario y tracto gastrointestinal. La otra parte es a través de la piel en forma de sudor. El carbono (en forma de dióxido de carbono CO2) y el hidrógeno (en forma de vapor) se excretan a través de los pulmones.

Intercambio de energía

.

Todos los procesos descritos anteriormente requieren energía.

El problema de proporcionar energía a nuestro cuerpo se resuelve de la misma manera que el problema de proporcionarle sustancias para la síntesis.

Repetimos aquí en parte el contenido del apartado anterior.

La fuente de energía, así como la fuente de materias primas para la síntesis de todas las sustancias del cuerpo, son los alimentos.

La comida, al entrar en nuestro cuerpo, se descompone. Durante la división, se libera energía. Parte de esta energía se disipa, elevando la temperatura corporal. La otra parte se utilizará en reacciones de síntesis.

A diferencia de las reacciones catabólicas que liberan calor, las reacciones anabólicas, por el contrario, requieren energía para funcionar. Esta energía necesaria la obtendrán como resultado de reacciones de escisión catabólica.

El ATP es una fuente universal de energía.

La energía liberada durante la descomposición de sustancias orgánicas no es utilizada inmediatamente por la célula, sino que primero se almacena en forma de compuestos especiales, generalmente trifosfato de adenosina (ATP).

En primer lugar, este compuesto es conocido como fuente universal de energía para todos los procesos bioquímicos que ocurren en los sistemas vivos.

. El ATP se sintetiza en las células durante las reacciones de catabolismo.

El ATP es un tipo de acumulador de energía en la célula.

Durante la síntesis de ATP, esta batería, en sentido figurado, se "carga" con la energía que se produce durante la descomposición de las sustancias que acompañan a los alimentos.

Más tarde, el propio ATP se escinde. La batería se descargará.

Este vertido se ajusta a las necesidades de la síntesis y asegura la continuidad del suministro. Cuando se requiere, el ATP se descompone y proporciona energía para las reacciones de síntesis de proteínas, grasas, carbohidratos y cualquier otra. funciones vitales células.

Circulación de energía y materia.

Las moléculas de proteína funcionan en el cuerpo desde varias horas hasta varios días. Durante este período, se acumulan alteraciones en ellos y las proteínas se vuelven inadecuadas para realizar sus funciones. Se reemplazan por otros recién sintetizados y los viejos se dividen con la liberación de energía. Parte de la energía se disipa nuevamente, elevando la temperatura corporal. Pero la otra parte se usa nuevamente para la síntesis de ATP, y así, en un círculo, mientras estamos vivos.

Esta es la circulación de la materia y la energía.

METABOLISMO AGUA-SAL

METABOLISMO AGUA-SAL

- un conjunto de procesos de consumo de agua y sales (electrolitos), su absorción, distribución en ambientes internos y excreción del organismo.

Agua en tejido humano

El porcentaje de agua en los tejidos humanos es de aproximadamente 65-70%. Pero a lo largo de la vida, este número no es constante.

Un embrión humano de 4 meses contiene agua - 94%
en un niño recién nacido - 74%
en un adulto - alrededor de 65.

Con la edad, la cantidad de agua se vuelve aún menor. Muchos científicos creen que una de las causas del envejecimiento humano es la disminución de la capacidad de los coloides, especialmente las proteínas, para unirse grandes cantidades agua.

La distribución del agua en el cuerpo humano es desigual.

cantidad mínima contiene:
huesos - 45% y
tejido adiposo - 29%,
más grande:
orina - 83%
sangre - 92%,
sudor - 97%,
saliva - 99%.

En la piel - 72%
B del tejido conectivo -80%
En los riñones - 82%

El más el agua en el cuerpo (en humanos hasta 2/3) es agua intracelular; una parte más pequeña (en humanos, alrededor de 1/3) es agua extracelular.

Consumo diario de agua

El consumo humano diario de agua es de aproximadamente 2,5 litros.

  1. bebe 1.2 litros
  2. Obtiene 1 litro de la comida.
  3. Recibe 0,3 l durante la oxidación de los nutrientes.

Con un balance de agua normal, la misma cantidad de agua (alrededor de 2,5 litros) se excreta del cuerpo:

  1. 1-1.5 l excretado por los riñones
  2. alrededor de 0,5 l se excreta con el sudor
  3. alrededor de 0,4 l se excreta por los pulmones a través de la respiración
  4. 0,05 - 0,2 l se excreta con las heces

función de transporte agua

El agua en la composición de la sangre, la linfa, la orina o el sudor desempeña el papel de transporte.

Con la ayuda de la sangre, los nutrientes necesarios para la síntesis ingresan a los sitios de síntesis. El oxígeno involucrado en las reacciones de oxidación se entrega sangre arterial desde los pulmones a cada célula del cuerpo. Los productos de descomposición innecesarios, por el contrario, se llevan sangre venosa y, posteriormente, se excretan del cuerpo en la composición de la orina y el sudor.

El agua intracelular es el medio en el que tienen lugar los procesos metabólicos. En este caso, es un intermediario entre las sustancias que interactúan. Es decir, proporciona esta interacción y, por lo tanto, conserva sus funciones de transporte.

Por ello, el agua está directamente implicada en la formación de las estructuras celulares y, en gran medida, determina su actividad. Por lo tanto, la intensidad de los procesos de fosforilación oxidativa que ocurren en ellos (una de las etapas de la síntesis de ATP) depende del grado de hinchazón de las mitocondrias, y la actividad de la biosíntesis de proteínas depende de la saturación de los ribosomas con agua. Solo con un cierto grado de hidratación, las proteínas y los ácidos nucleicos muestran plenamente su actividad biológica.

elementos minerales

Los elementos minerales están en el cuerpo en forma de sales, que se descomponen en iones. La circulación de estos elementos en el cuerpo se llama metabolismo de la sal.

Los organismos contienen iones. Na+, K+, Ca++, Mg++, Cl-, sulfatos, fosfatos, bicarbonatos; determinan la naturaleza de los procesos fisicoquímicos en los tejidos.

De particular importancia elementos minerales en el funcionamiento del aparato enzimático de cualquier organismo vivo.

Muchos reacciones enzimáticas sólo se producen en presencia de ciertos iones.

De particular importancia entre minerales tengo

oligoelementos Forman parte de los organismos vivos en cantidades muy pequeñas; sin embargo, son extremadamente necesarios, ya que su ausencia conduce a graves trastornos metabólicos. Esto se explica por el hecho de que los oligoelementos activan muchos procesos enzimáticos (siendo parte de las propias enzimas o de sus activadores), y también son necesarios para la formación de ciertas vitaminas y hormonas.

Los micronutrientes incluyen: V, Mn, Zn, Si, Mo, Co, Ni, Li, Se, I, CI, Br y algunos otros elementos.

Mantenimiento de las concentraciones de soluto - condición importante vida.

Las concentraciones de sustancias disueltas en el cuerpo deben permanecer constantes dentro de límites bastante estrechos, ya que para el curso óptimo de los procesos metabólicos se requiere una composición de fluidos corporales completamente definida y relativamente sin cambios.

Las desviaciones significativas de la composición normal suelen ser incompatibles con la vida. El desafío para un organismo vivo es mantener concentraciones adecuadas de solutos en los fluidos corporales, aunque la ingesta dietética de estas sustancias puede variar mucho.

Un medio de mantener una concentración constante es la ósmosis.

Ósmosis

La ósmosis es el proceso de difusión unidireccional a través de una membrana semipermeable de moléculas de solvente en la dirección de una mayor concentración del soluto (menor concentración del solvente).

En nuestro caso, la membrana semipermeable es la pared celular.

La célula está llena de líquido intracelular. Las propias células están rodeadas de líquido intercelular. Si las concentraciones de cualquier sustancia dentro de la célula y fuera de ella no son las mismas, entonces surgirá un flujo de líquido (disolvente) que busca igualar las concentraciones (movimiento de una zona de mayor concentración hacia una de menor concentración).

Interconexión de intercambios de agua y sal.

Si hablamos de mantener una concentración constante de sustancias disueltas dentro de nuestro cuerpo, entonces el agua y intercambios de sal están estrechamente interconectados.

Es decir, la concentración de una sustancia en el organismo puede aumentar, por un lado,

Con un aumento en su ingesta en la composición de los alimentos,

en la otra mano,

Al reducir la cantidad de agua en nuestra sangre.

Esto puede suceder en caso de falta de agua o debido a alguna enfermedad que provoque deshidratación. Al mismo tiempo, el volumen de consumo de esta sustancia se mantendrá sin cambios.

De ninguna manera estamos diciendo que estas situaciones sean idénticas. Solo queremos enfatizar la interconexión de los intercambios de agua y sal.

Regulación metabolismo agua-sal

Para mantener una concentración constante de varias sustancias en los procesos metabólicos, nuestro cuerpo está equipado con una variedad de sistemas reguladores.

En la regulación del metabolismo del agua en humanos y animales, los impulsos de receptores especiales que responden osmóticamente a los cambios en la concentración son de suma importancia. sustancias activas, volumen de líquido y composición de iones. Estos datos se transmiten al sistema nervioso central, como resultado de lo cual la excreción de agua y sales del cuerpo y su consumo por el cuerpo cambian en consecuencia: aparece una sensación de sed y el llamado apetito por la sal.

Las hormonas pituitarias tienen un impacto significativo en el balance hídrico. La hormona diurética de la glándula pituitaria anterior asegura la excreción de agua, y su antagonista la vasopresina (hormona de la glándula pituitaria posterior) retiene el agua, asegurando su reabsorción en los túbulos renales.

El metabolismo principal: los costos de energía están asociados con el mantenimiento del nivel mínimo de procesos oxidativos necesarios para la vida celular y con la actividad de órganos y sistemas que trabajan constantemente: músculos respiratorios, corazón, riñones, hígado. Una parte del consumo de energía en términos de metabolismo basal está asociada con el mantenimiento del tono muscular. La liberación de energía térmica durante todos estos procesos proporciona la producción de calor necesaria para mantener la temperatura corporal a un nivel constante, generalmente superior a la temperatura del ambiente externo.

Condiciones para determinar el metabolismo básico: el sujeto debe ser

1) en estado de reposo muscular (posición acostada con los músculos relajados), sin estar expuesto a irritaciones que provoquen estrés emocional;

2) con el estómago vacío, es decir, 12-16 horas después de una comida;

3) a una temperatura exterior de "confort" (18-20 °C), que no provoque sensación de frío ni de calor.

El metabolismo basal se determina en el estado de vigilia. Durante el sueño, el nivel de los procesos oxidativos y, en consecuencia, el gasto energético del organismo son un 8-10% inferiores que en reposo durante la vigilia.

Métodos para determinar el intercambio principal:

    calorimetría directa, indirecta;

    Por ecuaciones teniendo en cuenta el sexo, la edad, la altura, el peso corporal utilizando tablas especiales.

Valores normales del intercambio básico de la persona. La tasa metabólica basal generalmente se expresa como la cantidad de calor en kilojulios (kilocalorías) por 1 kg de peso corporal o por 1 m2 de superficie corporal por hora o por día.

Para un hombre de mediana edad (aproximadamente 35 años), de estatura media (aproximadamente 165 cm) y con un peso corporal medio (aproximadamente 70 kg), la tasa metabólica basal es de 4,19 kJ (1 kcal) por 1 kg de peso corporal por hora, o 7117 kJ (1700 kcal) por día, para las mujeres unas 1500 kcal/día. En las mujeres, es un 5-10% menor que en los hombres. Los niños son más altos que los adultos. Los ancianos son un 10-15% más bajos. .

3. Potencial de acción y sus fases. Mecanismos iónicos de excitación, Cambios en la permeabilidad de la membrana celular durante la excitación.

potencial de acción - este es un cambio a corto plazo en la diferencia de potencial entre las superficies externa e interna de la membrana (o entre dos puntos en el tejido), que ocurre en el momento de la excitación. Al registrar el potencial de acción utilizando la tecnología de microelectrodos, se observa un potencial típico en forma de pico. Tiene las siguientes fases o componentes:

    Respuesta local - Primera etapa despolarización.

    Fase de despolarización - rápido declive potencial de membrana a cero y recarga de membrana (reversión o sobreimpulso).

    Fase de repolarización - recuperación base Potencial de membrana; en él se distinguen la fase de repolarización rápida y la fase de repolarización lenta, a su vez, la fase de repolarización lenta está representada por procesos de traza (potenciales): traza negatividad (traza de despolarización) y traza positividad (traza de hiperpolarización). Las características de amplitud-tiempo del potencial de acción del nervio, músculo esquelético son las siguientes: la amplitud del potencial de acción es de 140-150 mV; la duración del pico del potencial de acción (fase de despolarización + fase de repolarización) es de 1-2 ms, la duración de los potenciales de traza es de 10-50 ms. La forma del potencial de acción (con cesión intracelular) depende del tipo tejido excitable: en el axón de una neurona, músculo esquelético - potenciales en forma de pico, en músculos lisos en algunos casos en forma de pico, en otros - en forma de meseta (por ejemplo, potencial de acción músculos lisos el útero de una mujer embarazada tiene forma de meseta y su duración es de casi 1 minuto). En el músculo cardíaco, el potencial de acción tiene forma de meseta.

En el líquido extracelular, la concentración de iones de sodio y cloro es alta, en el líquido intracelular: iones de potasio y compuestos orgánicos. En estado de relativo reposo fisiológico membrana celular es bien permeable a los cationes de potasio, ligeramente peor a los aniones de cloro, prácticamente impermeable a los cationes de sodio y completamente impermeable a los aniones de compuestos orgánicos. En reposo, los iones de potasio, sin gastar energía, van a un área de menor concentración (en la superficie exterior membrana celular) con carga positiva.

Los iones de cloro penetran en la célula, llevando una carga negativa. Los iones de sodio continúan permaneciendo en la superficie exterior de la membrana, mejorando aún más la carga positiva.

Mecanismo de excitación iónica:

El potencial de acción se basa en el desarrollo secuencial de cambios en la permeabilidad iónica de la membrana celular. Bajo la acción de un irritante en la célula, la permeabilidad de la membrana para los iones Na + aumenta bruscamente debido a la activación de los canales de sodio. Al mismo tiempo, los iones de Na + se mueven intensamente a lo largo del gradiente de concentración desde el exterior hacia el espacio intracelular. La entrada de iones Na+ en la célula también se ve facilitada por la interacción electrostática. Como resultado, la permeabilidad de la membrana al Na+ se vuelve 20 veces mayor que la permeabilidad a los iones K+.

Dado que el flujo de Na + hacia la célula comienza a exceder la corriente de potasio de la célula, se produce una disminución gradual del potencial de reposo, lo que lleva a una reversión, un cambio en el signo del potencial de membrana. En este caso, la superficie interior de la membrana se vuelve positiva con respecto a su superficie exterior. Estos cambios en el potencial de membrana corresponden a la fase ascendente del potencial de acción (fase de despolarización). La membrana se caracteriza por una mayor permeabilidad a los iones Na+ solo durante un tiempo muy breve de 0,2 a 0,5 ms. Después de eso, la permeabilidad de la membrana para los iones Na+ vuelve a disminuir y para los iones K+ aumenta. Como resultado, el flujo de Na+ hacia el interior de la célula se debilita drásticamente, mientras que el flujo de K+ hacia el exterior de la célula aumenta. Durante un potencial de acción, una cantidad significativa de Na + ingresa a la célula y los iones K + salen de la célula. La restauración del equilibrio iónico celular se lleva a cabo debido al trabajo de la bomba Na +, K + - ATPasa, cuya actividad aumenta con un aumento en la concentración interna de iones Na + y un aumento en la concentración externa de iones K +.

Debido al funcionamiento de la bomba de iones y un cambio en la permeabilidad de la membrana para Na + y K +, su concentración inicial en el espacio intra y extracelular se restablece gradualmente.El resultado de estos procesos es la repolarización de la membrana: el contenido interno del La célula vuelve a adquirir una carga negativa en relación con la superficie exterior de la membrana.

ENTRADA 24

El nivel de intercambio en las condiciones de la vida humana natural se llama intercambio general. Al realizar trabajo físico y mental, cambiar de postura, emociones, después de comer, los procesos metabólicos se vuelven más intensos. Sobre todo, los músculos involucrados en este proceso se reducen. y el estado músculo esquelético Afecta principalmente a la intensidad del metabolismo y en algunas otras condiciones fisiológicas. Entonces, incluso al resolver un problema matemático, la tensión tónica de los músculos esqueléticos aumenta. Al mismo tiempo, aunque la actividad de los procesos metabólicos en las células del sistema nervioso central cambia, no cambia hasta el punto de afectar significativamente el nivel de consumo de energía de todo el organismo. Sin embargo, si el trabajo mental va acompañado de estrés emocional, el intercambio se activa en mayor medida. Esto se debe a un aumento en la formación de una serie de hormonas que mejoran los procesos metabólicos.

Acción específicamente dinámica de los alimentos.

Se observa un aumento en el metabolismo durante un tiempo suficientemente largo (hasta 10-12 horas) después de comer. En este caso, la energía se gasta no solo en el proceso real de digestión, secreción, motilidad, absorción). Resulta que el llamado acción dinámica específica de los alimentos. Se debe principalmente a la activación de procesos metabólicos por los productos de la digestión. Este efecto es mayor con la ingesta de proteínas. Ya después de 1 hora y durante las próximas 3 a 12 horas (la duración depende de la cantidad de alimentos consumidos), la actividad de los procesos de formación de energía aumenta al 30% del nivel del metabolismo basal. Con la ingesta de hidratos de carbono y grasas, este aumento no supera el 15%.

Efecto de la temperatura

La intensidad de los procesos metabólicos también aumenta cuando la temperatura ambiente se desvía de un nivel confortable. Los cambios más significativos en la intensidad del metabolismo con una disminución de la temperatura, ya que para mantener una temperatura corporal constante, la energía de otros tipos se convierte en calor.

Intercambio de energía en actividad laboral

El mayor aumento en el consumo de energía se debe a los músculos esqueléticos transitorios. Por lo tanto, en condiciones normales existencia, el nivel de los procesos metabólicos depende principalmente de actividad física persona. población adulta según el nivel de intercambio general se puede dividir en cinco grupos. La clasificación se basa en la intensidad del trabajo físico, la tensión nerviosa que surge de la realización de los procesos laborales, las operaciones individuales y una serie de otras características. Con la introducción y difusión de nuevos tipos y formas de actividad laboral asociados a progreso tecnico, los grupos de intensidad de mano de obra deben revisarse, especificarse y complementarse. Hay cinco grupos de trabajadores:

1-a - borrable predominantemente mental;

2-a- pulmón físico Trabajo;

3º - trabajo físico grado medio gravedad;

4-a - trabajo físico pesado;

5-a - trabajo físico especialmente duro.

La necesidad de energía aumenta en personas cuyo trabajo se caracteriza no sólo por estrés físico, sino también neuropsíquico. Y en condiciones modernas su importancia en todos los procesos laborales es cada vez mayor.

En las mujeres, a través de una menor intensidad de los procesos metabólicos, menos masa muscular el requerimiento de energía es aproximadamente un 15% menor que el de los hombres.

Al determinar las necesidades energéticas de la población adulta en edad de trabajar, se considera conveniente realizar todos los cálculos para tres categorías de edad: 18-29, 30-39, 40-59 años. Esto se basó en algunos caracteristicas de la edad metabolismo. Entonces, a la edad de 18-29 años, los procesos de crecimiento y desarrollo fisico. A partir de los 40 años, y especialmente a partir de los 50, el catabolismo empieza a prevalecer sobre el anabolismo.

Al desarrollar criterios para las necesidades energéticas de la población de 18 a 60 años, el peso corporal ideal se determinó condicionalmente: para hombres es de 70 kg, para mujeres - 60 kg. El requerimiento de energía se puede calcular en base a 1 kg de peso corporal ideal promedio. El requerimiento de energía por 1 kg de peso ideal para hombres y mujeres es casi el mismo y es: para el primer grupo de intensidad laboral - 167.4 kJ (40 kcal), para el segundo - 179.9 kJ (43 kcal), para el 3 -th - 192,5 kJ (46 kcal), para el 4º - 221,7 kJ (53 kcal), para el 5º - 255,2 kJ (61 kcal).

Regulación del intercambio de energía

En el cuerpo, las necesidades metabólicas de todo el organismo deben coordinarse constantemente con las necesidades de sus órganos y células individuales. Esto se logra mediante la distribución de nutrientes entre ellos, así como la redistribución de sustancias de los depósitos propios del organismo o de las que se forman en los procesos de biosíntesis.

A nivel de células individuales y partes de órganos, es posible revelar la presencia de mecanismos locales para regular el proceso de producción de energía. Así, durante la realización del trabajo muscular, el inicio de la contracción muscular desencadena los procesos de resíntesis del ATP utilizado (ver apartado 1 - "Músculos esqueléticos").

La regulación de los procesos de producción de energía en el cuerpo como un todo la llevan a cabo los sistemas nervioso y autónomo autónomos. sistemas endocrinos predominando este último. Los principales reguladores - hormonas tiroideas - tiroxina y G3, así como Y glándulas suprarrenales que estimulan estos procesos. Además, bajo la influencia de estas hormonas se produce la redistribución de metabolitos, utilizados para generar energía. si, durante actividad física desde el hígado, los depósitos de grasa, la glucosa, los ácidos grasos, que se utilizan en los músculos, ingresan al torrente sanguíneo.

El hipotálamo juega un papel especial en la regulación, a través del cual se realizan los mecanismos neurorreflejos (nervios vegetativos) y endocrinos. Con su ayuda, se garantiza la participación de los departamentos superiores del sistema nervioso central en la regulación de los procesos metabólicos. Incluso puedes detectar un aumento reflejo condicionado en el nivel de producción de energía. Entonces, para un deportista antes de la salida, para un trabajador, antes de realizar el proceso de trabajo, se activa el intercambio. La sugestión hipnótica para realizar un trabajo muscular pesado puede conducir a un aumento en el nivel de los procesos metabólicos.

Las hormonas del hipotálamo, la glándula pituitaria, el páncreas y otras glándulas endocrinas afectan tanto el crecimiento, la reproducción, el desarrollo del cuerpo y la relación de los procesos de anabolismo y catabolismo. En el organismo, la actividad de estos procesos se encuentra en un estado de equilibrio dinámico, pero en determinados momentos vida real probablemente la prevalencia de uno de ellos. (Estos procesos se analizan con más detalle en el curso de bioquímica).

Métodos de búsqueda

Los métodos para evaluar el balance energético del cuerpo se basan en dos principios fundamentales: medición directa la cantidad de calor liberado (calorimetría directa) y la medición indirecta, determinando la cantidad de oxígeno absorbido y el dióxido de carbono liberado (calorimetría indirecta).

más a menudo utilizado Métodos de calorimetría indirecta. En este caso, primero se determina la cantidad de oxígeno absorbido y el dióxido de carbono liberado, que se libera. Conociendo sus volúmenes, es posible determinar el coeficiente respiratorio (RC): la relación entre el CO2 liberado y el CO2 absorbido:

De acuerdo con el valor de DC, es posible evaluar indirectamente (hay tablas correspondientes) la oxidación del producto, ya que, dependiendo de esto, cantidad diferente calor. Así, durante la oxidación de la glucosa, se liberan 4 kcal/g de calor, grasas - 9,0 kcal/g, proteínas - 4,0 kcal/g (estos valores caracterizan el valor energético de los nutrientes correspondientes). La dependencia de la DC del producto se oxida, determinada por el hecho de que durante la oxidación de la glucosa se utiliza el mismo número de moléculas de O2 para formar cada molécula de CO2 (DR = 1,0). Debido a que en la estructura ácidos grasos hay menos átomos de 02 por átomo de CO2 que en los hidratos de carbono, durante su oxidación la CD es de 0,7. Con el consumo de alimentos proteicos, la CD es de 0,8.

Sin embargo, al aplicar el método de calorimetría indirecta, se debe tener en cuenta que en condiciones reales la vida humana suele oxidar ingredientes mixtos. Para aplicación práctica Se han desarrollado tablas especiales con la ayuda de las cuales, por la cantidad de oxígeno absorbido por unidad de tiempo y el valor de DC, se puede determinar la cantidad de energía liberada, es decir, la intensidad de los procesos metabólicos.

Características de edad y género del metabolismo energético.

Durante el desarrollo ontogenético, los procesos metabólicos sufren cambios significativos. Hasta el final de la pubertad (Cuadro 15), predominan los procesos de anabolismo.

Tabla 15 cambios de edad metabolismo general y basal

Años

General

intercambiar, kcal1dobu

BX

kcal1dobu

kcal 1m 1dobu

kcal1kg1dobu

1 día

1 mes

1 año

3 años

5 años

10 años

14 años de edad

adultos

porque para asegurar desarrollo de la edad se consume una gran cantidad de energía, el nivel de metabolismo basal en términos tanto por unidad de masa como de superficie corporal aumenta considerablemente. El más alto rendimiento durante los primeros años de vida, cuando el metabolismo basal aumenta en comparación con el de los adultos en 2-2,5 veces. Durante el envejecimiento predominan los procesos catabólicos que se acompañan de disminución gradual intercambio principal. Además, en todos los períodos de edad, el metabolismo basal de las mujeres es más bajo que el de los hombres. Por ejemplo, en hombres a los 40 años su valor medio es de 36,3 kcal/m21, a los 70 años es de 33 kcal/m21; en mujeres es de 34,9 y 31,7 kcal/m21, respectivamente.

En condiciones de descanso completo, una persona gasta una cierta cantidad de energía. Este consumo se debe a que en nuestro cuerpo hay un gasto continuo de energía asociado

con su vida Un gran número de gasta energía, que, al contraerse, realiza un trabajo significativo, los riñones, donde el proceso de micción se lleva a cabo continuamente, los músculos respiratorios, que se contraen regularmente, el hígado, donde se llevan a cabo los procesos de formación de bilis, y todos los demás órganos y tejidos de un organismo vivo.

La cantidad de energía que gasta el cuerpo en completo reposo, en ayunas, es decir, 12-16 horas después de comer, ya una temperatura de 18-20°, se denomina metabolismo básico.

El intercambio principal está determinado por el método de calorimetría indirecta, es decir, el estudio del intercambio de gases.

La tasa metabólica basal es en promedio igual en un adulto persona saludable 1 caloría grande por 1 kg de peso corporal durante 1 hora.

Una persona que pesa 70 kg tendrá una tasa metabólica basal de 70 x 24 = 1680 calorías grandes. Esta es la cantidad de energía que se gasta para asegurar la actividad vital del cuerpo. El metabolismo basal depende del sexo, la edad, la altura y el peso de la persona. Los hombres tienen una tasa metabólica basal más alta que las mujeres del mismo peso.

El valor del metabolismo basal por 1 kg de peso corporal en niños es mayor que en un adulto, pero la generación de calor disminuye con la edad. La disminución en la generación de calor dura hasta 20 años. De 20 a 40 años, la generación de calor no cambia y después de 40 años vuelve a disminuir.

Los estudios han demostrado que en varios animales, el metabolismo basal, calculado por 1 kg de peso, fluctúa bastante bruscamente: cuanto más pequeño es el animal, mayor es el metabolismo basal por 1 kg de peso Mientras tanto, al calcular no por peso, sino por unidad de área de la superficie del cuerpo, resultó que en casi todos los animales, la cantidad de energía gastada por 1 m 2 de superficie del cuerpo es aproximadamente la misma o varía dentro de límites insignificantes. Esto se puede ver desde el 10 de mayo.

MESA El intercambio principal al calcular para 1 m 2 según superficie corporal y por 1 kg de peso corporal en diferentes animales y en humanos

Este patrón se llama la ley de la superficie, pero no es absoluto. Sin embargo, esta ley permite establecer la medida de metabolismo basal más conveniente para la comparación: el número de calorías aportadas por unidad de superficie corporal al día.

Se observan cambios en el metabolismo basal en violación de la actividad de las glándulas. secreción interna. Por ejemplo, un aumento en la función tiroidea conduce a un aumento en el metabolismo basal, cuya medición a menudo se realiza con fines de diagnóstico.

Consumo de energía durante el funcionamiento

La tasa metabólica basal para un adulto sano es de 1.700 calorías en promedio. Durante el trabajo muscular, el consumo de energía aumenta rápidamente: cuanto más duro es el trabajo muscular, más energía gasta una persona.

Al trabajar, es importante calcular la eficiencia, es decir, la relación entre el trabajo realizado y la cantidad de energía gastada. El estudio mostró que la eficiencia de una persona es igual a un promedio de 20%; durante el entrenamiento, aumenta y alcanza el 25-35%.

Según la cantidad de energía gastada, las personas de diferentes profesiones se pueden dividir en varios grupos.

Primer grupo. Trabaje en una posición sentada que no requiera grandes movimientos musculares: oficinistas, litógrafos, etc. - 2200-2400 calorías grandes.

MESAConsumo de energía por día de personas de diferentes profesiones

Profesiones Gasto energético por día en calorías altas
Torneros e instrumental cajas 3300
Herrería 3700 — 4000
Trabajadores de talleres rodantes 3500 — 4100
Ruedas 4000 — 4500
carpinteros 4500
portadores de ladrillos 5400
Albañiles, albañil 6000
Conductores de tractores 3000
Labradores…. 4700 — 5000
Cortacéspedes:
siega manual 7200
máquina 3600
Tejedores de gavilla 5300-6500
Estudiantes de medicina 2800-3000
Alumnos 8-11 años 1900
12-14 2400

Segundo grupo. Trabajo sentado - sastres, mecánicos para trabajos finos - 2600 2800 calorías grandes.

Tercer grupo. Trabajo muscular moderado: botaapodos, carteros, médicos, trabajadores de laboratorio: 3000 calorías grandes.

Cuarto grupo. Trabajo muscular intenso: metalúrgicos, pintores, carpinteros - 3400-3600 calorías grandes.

Quinto grupo. Trabajo físico duro: 4000 calorías grandes o más.

Sexto grupo. Trabajo muy duro: 5000 calorías grandes o más.

Durante el trabajo mental, se gasta una cantidad muy pequeña de energía. En el caso de que el trabajo mental se combine con el movimiento, la carga muscular, por ejemplo, en un artista o un orador, aumenta el consumo de energía.

EN últimos años se ha estudiado en detalle el gasto de energía en personas de diferentes profesiones. Estos datos se proporcionan en pestaña.

REGULACIÓN DEL METABOLISMO Y LA ENERGÍA

Al estudiar la acción de reforzar el nervio del corazón. . P. Pavlov demostró que el nervio de refuerzo tiene un efecto trófico en el músculo cardíaco, es decir, cambia la intensidad del metabolismo que tiene lugar en él.

La doctrina de la función trófica del sistema nervioso ha sido ampliamente desarrollada por la fisiología soviética. Se muestra el papel del sistema nervioso autónomo en la regulación del metabolismo y la energía. Esta acción se lleva a cabo por la influencia del sistema nervioso y la energía tanto directamente como a través de hormonas fisiológicamente activas.

La energía está influenciada por diferentes partes del sistema nervioso. Si se inyecta un animal en el fondo del IV ventrículo Medula oblonga, hay un fuerte aumento del azúcar en la sangre y el azúcar comienza a excretarse en la orina. La actividad del diencéfalo está asociada con el metabolismo de las proteínas.

La energía está influenciada por los hemisferios cerebrales. Los experimentos realizados en el laboratorio de K. M. Bykov mostraron una estrecha conexión entre la actividad de la corteza cerebral y el metabolismo y la energía.

En las observaciones de los trabajadores, se encontró que si un trabajador se sienta tranquilamente en una silla en la tienda, mientras otros miembros de su equipo trabajan, el metabolismo y el consumo de energía del trabajador sentado también aumentan considerablemente. Está claro que esto sólo puede suceder bajo la influencia de la corteza cerebral.

En otra observación se determinó el metabolismo basal del trabajador, y el ruido de trabajo del taller llegaba a la sala donde se hizo esta determinación. En estas condiciones, el metabolismo basal aumentó entre un 15 y un 30 %. En un día no laborable, no se observó tal aumento.

Como ya se mencionó, las hormonas de las glándulas endocrinas afectan el metabolismo. La hormona suprarrenal, la adrenalina, y la hormona pancreática, la insulina, tienen un efecto sobre el metabolismo de los carbohidratos. El metabolismo de las grasas y las proteínas está influenciado por las hormonas de la glándula tiroides, la glándula pituitaria y las gónadas.

La liberación de hormonas está regulada. sistema nervioso entonces las hormonas cuerpo saludable operar en la misma dirección que este momento. Las influencias nerviosas y hormonales son un solo mecanismo.

Varios trastornos metabólicos que ocurren cuando se altera la actividad de una u otra glándula endocrina se discutirán en detalle en el capítulo sobre glándulas endocrinas.

Artículo sobre el tema Metabolismo básico en humanos.

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