В условиях полного покоя человек расходует некоторое количество энергии. Этот расход обусловлен тем, что в нашем организме непрерывно происходит затрата энергии, связанной
с его жизнедеятельностью. Большое количество энергии тратит , которое, сокращаясь, производит значительную работу, почки, где непрерывно идет процесс мочеобразования, дыхательные мышцы, которые регулярно сокращаются, печень, где идут процессы желчеобразования, да и все другие органы и ткани живого организма.
Количество энергии, которое тратит организм при полном покое, натощак, т. е. через 12-16 часов после еды, и при температуре 18-20°, называется основным обменом.
Основной обмен определяется методом непрямой калориметрии, т. е. изучением газообмена.
Основной обмен в среднем равен у взрослого здорового человека 1 большой калории на 1 кг веса в течение 1 часа.
У человека весом 70 кг основной обмен будет равен 70×24=1680 больших калорий. Это количество энергии, которое затрачивается для обеспечения жизнедеятельности организма. Основной обмен зависит от пола, возраста, роста и веса человека. У мужчин основной обмен больше, чем у женщин того же веса.
Величина основного обмена на 1 кг веса тела у детей больше, чем у взрослого человека, но с возрастом теплообразование уменьшается. Понижение теплообразования продолжается до 20 лет. С 20 до 40 лет теплообразование не изменяется, а после 40 лет - вновь понижается.
Исследования показали, что у различных животных величина основного обмена, рассчитанная на 1 кг веса, колеблется довольно резко: чем меньше животное, тем больше основной обмен на 1 кг веса. Между тем, при расчете не на вес, а на единицу площади поверхности тела ока илось, что почти у всех животных количество энергии, расходуемой на 1 м 2 поверхности тела, приблизительно одинаково или колеблется в незначительных пределах. Это видно из мог 10.
ТАБЛИЦА Основной обмен при paсчете на 1 м 2 по верхности тела и на 1 кг веса тела у разных животных и у человека
Эта закономерность получила название закона поверхности, но он не является абсолютным. Однако этот закон дает возможность установить наиболее удобную для сравнения меру величины основного обмена: количество калорий, отдаваемых на единицу поверхности тела в сутки.
Изменения основного обмена наблюдаются при нарушении деятельности желез внутренней секреции. Так, например, усиление функции щитовидной железы приводит к повышению основного обмена, измерение которого часто производится с диагностической целью.
Основной обмен у здорового взрослого человека равен в среднем 1700 калорий. При мышечной работе расход энергии быстро возрастает: чем тяжелее мышечная работа, тем больше энергии тратит человек.
При работе важно вычислить коэффициент полезного действия, т. е. отношение произведенной работы к затраченному количеству энергии. Исследование показало, что коэффициент полезного действия у человека равен в среднем 20%; при тренировке он повышается и доходит до 25-35%.
По количеству затрачиваемой энергии людей разных профессий можно разделить на несколько групп.
Первая группа. Работа в сидячем положении, не требующая больших мышечных движений: канцелярские служащие, литографы и др.,-2200-2400 больших калорий.
ТАБЛИЦА Расход энергии за сутки лиц разных профессий
| Профессии | Расход энергии за сутки в больших калориях |
| Металлисты-токари и инструменталь щики | 3300 |
| Кузнецы | 3700 — 4000 |
| Рабочие прокатного цеха | 3500 — 4100 |
| Литейщики | 4000 — 4500 |
| Плотники | 4500 |
| Подносчики кирпича | 5400 |
| Каменщики, кладчики | 6000 |
| Трактористы | 3000 |
| Пахари …. | 4700 — 5000 |
| Косцы: | |
| Ручная косьба | 7200 |
| Машинная | 3600 |
| Вязальщики снопов | 5300-6500 |
| Студенты медицинского института | 2800-3000 |
| Учащиеся 8- 11 лет | 1900 |
| 12-14 | 2400 |
Вторая группа. Работа в сидячем положении- портные, механики по тонким работам,-2600 2800 больших калорий.
Третья группа. Умеренная мышечная работа: сапож ники, почтальоны,врачи, лабораторные работники — 3000 больших калорий.
Четвертая группа. Напряженная мышечная работа: металлисты, маляры, столяры,- 3400-3600 больших калорий.
Пятая группа. Тяжелый физический труд-4000 больших калорий и более.
Шестая группа. Очень тяжелый труд - 5000 больших калорий и более.
При умственной работе затрачивается очень небольшое количество энергии. В том случае, когда умственная работа сочетается с движением, мышечной нагрузкой, например у артиста или оратора, затрата энергии возрастает.
В последние годы подробно изучена затрата энергии у лиц разных профессий. Эти данные приводятся в табл.
При изучении действия усиливающее нервасердца И. П. Павлов показал, что усиливающий нерв оказывает трофическое влияние на сердечную мышцу, т. е. изменяет интенсивность протекающего в ней обмена веществ.
Учение о трофической функции нервной системы широко разработано советской физиологией. Показана роль вегетативной нервной системы, в регуляции обмена веществ и энергии. Осуществляется это действие влиянием нервной системы на и энергии как непосредственно, так и через физиологически активные - гормоны.
На и энергии влияют разные отделы нервной системы. Если животному произвести укол в дно IV желудочка продолговатого мозга, происходит резкое увеличение сахара в крови и сахар начинает выделяться с мочой. С белковым обменом связана деятельность промежуточного мозга.
На и энергии оказывают влияние большие полушария головного мозга. Опытами, проведенными в лаборатории К. М. Быкова, была показана тесная связь деятельности коры головного мозга с обменом веществ и энергии.
В наблюдениях над рабочими было установлено, что если рабочий спокойно сидит на стуле в цехе, а другие члены его бригады работают, обмен веществ и расход энергии у сидящего рабочего также резко усиливаются. Ясно, что это может произойти только под влиянием коры головного мозга.
В другом наблюдении определялся основной обмен у рабочего, причем в комнату, где производилось это определение, доходил рабочий шум из цеха. В этих условиях основной обмен повышался на 15-30%. В нерабочий день такого повышения не наблюдалось.
Как уже было сказано, на обмен веществ влияют гормоны желез внутренней секреции. Гормон надпочечника - адреналин, и гормон поджелудочной железы - инсулин, оказывают действие на углеводный обмен. На обмен жиров и белков влияют гормоны щитовидной железы, гипофиза, половых желез.
Выделение гормонов регулируется нервной системой, поэтому гормоны в здоровом организме действуют в том же направлении, что и в данный момент. Нервные и гормональные влияния представляют собой единый механизм.
Различные нарушения обмена веществ, возникающие при расстройстве деятельности той или другой железы внутренней секреции, будут подробно разобраны в главе о железах внутренней секреции.
Статья на тему Основной обмен у человека
Прочитайте:
|
Минимальный расход энергии, необходимый для обеспечения существования организма, называют основным обменом. Он составляет около 50-70% суточного расхода энергии человека, ведущего сидячий образ жизни.
Факторы, влияющие на основной обмен
На величину основного обмена веществ максимальное влияние (в среднем) оказывают три фактора: возраста, пол и масса тела.
В среднем мышечная масса у мужчин выше на 10-15%. Практически на такое же значение у женщин больше жировой ткани, следствием чего является и меньшая величина основного обмена.
Эта же зависимость определяет и влияние возраста человека на величину основного обмена. Средний статистический человек с возрастом все более и более теряет свою мышечную массу - с каждым годом и физическая и социальная активность снижается.
Масса тела оказывает прямое влияние на величину основного обмена - чем больше вес человека, чем больше энергии затрачивается на любое движение или перемещение (и здесь не принципиально, что перемещается - мышечная ткань или жировая).
Должный основной обмен может быть оценен по таблицам Харриса и Бенедикта, учитывающим пол, вес, рост и возраст испытуемого. Для арифметического расчёта должного существуют формулы.
Истинный отличается от должного и часто именно это отличие имеет диагностическое или прогностическое значение. Поэтому оценка должного не заменяет определения фактического.
Рабочая прибавка. Общие энергозатраты различных профессиональных групп.
Рабочая прибавка это энергозатраты на физическую и умственную работу. По характеру производственной деятельности и энергозатратам выделяют следующие группы населения:
1.Лица умственного труда (преподаватели, студенты, врачи и т.д.). Их энергозатраты 2200-3300 ккал/сут.
2.Работники занятые механизированным трудом (сборщики на конвейере). 2350-3500 ккал/сут.
3.Лица занятые частично механизированным трудом (шофера, токари, слесари). 2500-3700 ккал/сут.
4.Занятые тяжелым немеханизированным трудом (грузчики). 2900-4200 ккал/сут.Специфически-динамическое действие пищи это энергозатраты на усвоение питательных веществ. Наиболее выражено он у белков. Меньше у жиров и углеводов. В частности белки повышают энергетический обмен на 30%, а жиры и углеводы на 15%.
Обмен веществ и энергии как необходимое условие жизни. Этапы образования тепла и энергии. Прямая и непрямая калориметрия. Калорический коэффициент кислорода. Дыхательный коэффициент.
Обмен веществ и энергии, или метаболизм - совокупность химических и физических превращений веществ и энергии, происходящих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность.
Анаболизм - это процесс усвоения организмом веществ, при котором расходуется энергия.
Катаболизм -процесс распада сложных органических соединений, протекающий с высвобождением энергии.
Прямая калориметрия- подсчет энергозатрат заключается в прямом измерении кол-ва тепла непосредственно выделяемого организмом в теплоизоляционной камере.
Непрямая калориметрия- изменение количества потребляемого кислорода и выделяемого угл.газа также расчет дыхательного коэфициента и расчет калорического эквивалента кислорода.
Калорический коэффициент кислорода- количество тепла образующегося в организаме в результате потребления 1л.кислорода.
Дыхательный коэффициент- отношение объма выделяемого углекислого газа к объему кислорода.
74.Принципы составления пищевого рациона. Теории питания. Питание должно соответствовать потребностям организма в пластических веществах и энергии, минеральных солях, витаминах и воде, обеспечивать нормальную жизнедеятельность, хорошее самочувствие, высокую работоспособность, сопротивляемость инфекциям, рост и развитие организма. следует соблюдать ряд принципов:
Калорийность пищевого рациона должна соответствовать энергетическим затратам организма на все виды жизнедеятельности.
Необходимо учитывать питательную ценность пищевых веществ. В пищевом рационе должно содержаться оптимальное для данного индивидуума или профессиональной группы количество белков, жиров и углеводов, минеральных веществ, витаминов и воды.
Требуется соблюдать сбалансированность в пищевом рационе количества белков, жиров, углеводов и минеральных веществ.
Важно правильное распределение калорийности рациона по отдельным приемам пищи в течение суток в соответствии с биоритмами, режимом и характером труда и иных видов деятельности.
Применение методов технологической обработки, обеспечивающей удаление вредных веществ, не вызывающих уменьшение биологической ценности пищи, а также не допускающей образования токсических продуктов.
Обеспечение органолептических достоинств пищи, способствующих её перевариванию и усвоению.-
Наличие в пищевом рационе пищевых волокон, способствующих выведению токсических продуктов распада из организма.
Теория питания:
Теория сбалансированного питания- что полноценное питание характеризуется оптимальным соответствием количества и соотношений всех компонентов пищи физиологическим потребностям организма. Это означает, что вся съеденная за день пища должна уходить на восполнение физических затрат.
Теория прямого питания-пригодна лишь а исключительных случаях, в основном при лечении тяжело больных.(питание через трубку)
Теория адекватного питания- необходимыми компонентами пищи является баластные вещества; поступление в организм биологических веществ; в процессе усвоения и обмена в-в важную роль играет микрофлора кишечника.
Энергетический обмен присущ каждой живой клетке, сопровождая ее функциональный и структурный метаболизм. Единицей измерения энергообмена является 1 ккал (4,19 кДж). Коэффициент полезного действия определяется отношением внешней работы к выработанной энергии. Для изолированной мышцы он составляет около 35% . Мышечная работа целого организма редко дает КПД больше 25%.
Различают следующие уровни метаболической активности :
1. Уровень энергообмена, несовместимый с жизнью . По отношению к организму в целом он не превышает 15% максимального в данных условиях энергообмена. Однако надо помнить, что для организма в целом уровень обменных процессов имеет иное значение, чем для изолированных органов, ибо снижение активности работы сердца ведет к смерти организма даже когда обмен в самом сердце снижается на 50%.
2. Уровень подержания целостности . Он не может быть ниже 15% всей активности.
3. Уровень готовности к активному действию . Обычно составляет 50% энергообмена.
При снижении величины энергообмена ниже 50% происходит ухудшение и снижение функциональной активности организма.
Интенсивность энергообмена зависит от характера деятельности. В зависимости от этого выделяют понятия основной обмен и рабочий обмен . Однако, прежде чем нам рассматривать эти понятия, обратимся к методам исследования энергетических затрат организма.
Их два - прямая калориметрия и непрямая калориметрия . Куда и в каком виде тратится энергия в организме? Понятно, что прежде всего на мышечную работу, затем - на проведение электрических импульсов, на работу химических насосов, на синтез продуктов, на работу сердца и внутренних органов. В этом плане в организме встречается и механическая, и электрическая и разные виды химической энергии.
Для изучения энергетических затрат методом прямой калориметрии надо любыми возможными способами непосредственно измерить эту энергию, которую организм, в соответствии с законом сохранения энергии, преобразует тепло и выделяет о внешнюю следу. Такое исследование возможно в специальных камерах, разработанных русским ученым Шатерниковым. В них создаются все условия для жизнеобеспечения человека или животного в течение суток и для измерения всего тепла, выделенного организмом за это время. Это длительная и дорогостоящая процедура, поэтом она в клинике н используется, хотя применяется в некоторых научных лабораториях.
Остаются косвенные методы измерения энергозатрат. Известно, что в результате окисления 1 г белков и углеводов освобождается 4,1 ккал тепла, а при окислении 1г жиров - 9,3 ккал. Зная количество принятых за определенный срок с пищей белков, жиров и углеводов, можно было бы рассчитать, сколько за это время поступило в организм энергии (а значить и выделилось, в соответствии с законом сохранения энергии). Этот метод учета общей величины энергозатрат организма называется методом пищевых рационов. Он не требует никакой аппаратуры, производится лишь учет количества съеденной пищи и по таблицам подчитывается ее калорийность.
Однако этот метод не совсем точен, ибо постоянно может быть отложение воспринятых веществ в депо, или, наоборот, присоединение к принятой пище ранее депонированных продуктов. Поэтому метод пищевых рационов применяется чаще всего лишь для контроля за общей калорийностью и энергетической ценностью пищи.
Более точным методом при определении энергетических затрат является метод исследования газообмена, который тоже относится к непрямой калориметрии. Из-за простоты, портативность аппаратуры и быстроты определения он имеет весьма широкое распространение. Основан метод газообмена на том, что между количеством освобожденного к организмом тепла, выделением углекислого газа и поглощением кислорода существуют точные соотношения.
Исследования теплоты сжигания каждого рода пищевых веществ в калориметрической бомбе показывают. что определенному количеству поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа соответствует и определенное количество калорий выделенного тепла. Зная состав исследуемого вещества, нетрудно рассчитать, сколько кислорода необходимо для его полного окисления до углекислого газа и воды. С учетом этих количеств для каждого вещества определяется калорический эквивалент кислорода (КЭК ), т.е. количество тепла, освобождающееся при полном окислении его в условиях поглощения 1л кислорода. КЭК для углеводов равен 5 ккал, для жиров - 4,7 ккал, для белков - около 4,85 ккал. Это значит, что при окислении углеводов при потреблении каждого литра кислорода выделятся 5 ккал тепла.
Знание величины КЭК позволяет точно устанавливать величину энергетических затрат путем определения количества кислорода, которое за данный промежуток времени потреблено организмом.
Однако, чтобы это было возможно, необходимо знать еще, какие вещества в данный момент времени окисляются в организме. Это возможно определить по т.н. дыхательному коэффициенту . Дело в том, что в зависимости от химического состава окисляющегося вещества соотношение выделенного углекислого газа и потребленного кислорода различно. Это отношение и носит название дыхательного коэффициента (ДК). При окислении углеводов он равен 1, так как: C6H12O6 +6O2 =6CO2 +6H2O
Для жиров ДК равен 0,7, для белков 0,85. Поэтому, зная величины выделенного и поглощенного газа, легко рассчитать ДК, а зная его - применить нужный КЭК.
Методика изучения газообмена в принципе состоит в определении состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и их объемов, и вычислении указанных коэффициентов.
Однако, поскольку люди питаются в основном смешанной пищей, то путем многих статистических исследований показано, что в среднем при общепринятом европейском рационе ДК равен 0,9 без особо больших колебаний. Если принять ДК за 0,9, тогда не надо определять количество поглощенного углекислого газа, достаточно знать величину поглощенного кислорода. Это делается легко с помощью метода Крога в приборах метаболиметрах или спирометрах. С конкретной методикой Вы познакомитесь на занятиях.
В 60-х годах прошлого столетия Биддером и Шмидтом было установлено, что расход энергии в покое отличается значительным постоянством. Оказалось, что у человека и животных наиболее низкие величины расхода энергии наблюдаются при исключении мышечной деятельности и приема пищи, и при температуре среды, соответствующей минимальной активности механизмов терморегуляции. Этот уровень получил название основного обмена.
Для определения основного обмена (ОО ) обычно производят исследование газообмена в утренние часы, через 14 часов после последнего приема пищи при температуре помещения 20-22оС. Исследуемый должен лежать совершенно спокойно, в удобной для него позе. Лучше всего исследование производить в постели, сразу после пробуждения. Исследование продолжается 10-15 минут.
У лиц одинакового роста, веса, пола и возраста основной обмен примерно одинаков и колеблется не более чем +-15%. Зная вес тела, рост и возраст, можно с помощью специальных формул и таблиц определить интенсивность должного основного обмена (ДОО) у людей. Истинные величины ОО не должны отличаться от ДОО более чем на 15%. Изменения ОО наблюдаются чаще всего при гормональных нарушениях (щитовидной и др. желез) и ряде других заболеваний.
Если пересчитать интенсивность ОО на 1 кг веса тела, то она весьма различна у животных разных видов и людей разного веса, роста и возраста. При этом у детей она выше, чем у взрослых. Если же произвести перерасчет интенсивности ОО на 1 м2 поверхности тела, то полученные результаты у разных животных и людей будут отличаться значительно меньше. Это дало в свое время повод Рубнеру сформулировать т.н. "правило поверхности ", согласно которому затраты энергии теплокровных животных пропорциональны поверхности тела.
Однако это не абсолютно верно. Интенсивность обмена веществ может значительно различаться у двух индивидуумов с одинаковой поверхностью тела, так как уровень окислительных процессов определяется не столько теплоотдачей с поверхности тела, сколько теплопродукцией клеток, зависящей от вида животного и состояния организма, которое, в свою очередь, обусловлено деятельностью его нервной системы и эндокринного аппарата. В связи с этим большее значение имеет т.н. "правило скелетных мышц " Аршавского, которое утверждает зависимость ОО от объема мышечной массы тела.
Определенные изменения расхода энергии отмечаются с возрастом. Самый высокий уровень обмена - у новорожденных и детей до года, затем эти величины снижаются. К 10-12 годам уровень обмена достигает показателей взрослого человека, однако до полового созревания у девочек он больше, чем у мальчиков.
Куда идет энергия в условиях основного обмена? В организме, находящемся в состоянии полного покоя, никогда не прекращается работа сердца, дыхательных мышц, деятельность почек, печени. Некоторое напряжение скелетных мышц (тонус) сохраняется и при полном расслаблении мускулатуры во время лежания и во сне. Считают, что из всего обмена веществ приблизительно 4-6% приходится на сердечную мышцу, 4-6% - на почки, 20-30% - на печень и органы пищеварения, 2-5% - на нервную систему и 40-50% - на скелетную мускулатуру.
Уровень обмена веществ неразрывно связан с процессами питания. На обмен веществ оказывают влияние как отдельные примы пищи, так и общее количество принятой с пищей веществ, а также их качественный состав. Всякий прием пищи вызывает повышение обмена веществ в организме, находящемся в условиях мышечного покоя. Это повышение обмена называется специфически динамическим действием пищи (СДП).
Наибольшее СДП оказывает прием белков. Повышение обмена может достигать при этом 30-40% общей энергетической ценности введенного в организм белка. Для углеводов СДП составляет 4-6%, для жиров - еще меньше. При питании смешанной пищей СДП составляет 10-12% ОО.
Причина СДП двоякая. 60% ее величины приходится на условно-рефлекторный компонент (доказывается опытом мнимого кормления). 40% приходится на работу пищеварительного аппарата. У новорожденных детей еще до первого кормления сосание соски-пустышки вызывает увеличение обмена. Очевидно, влияние акта еды на уровень обмена является безусловным рефлексом, биологическое значение которого заключается в том, что организм получает энергию для деятельности (возможно, из депо) задолго до того, когда принятые с пищей вещества реально поступят в метаболический котел. Если бы такого механизма не существовало, выбившийся из сил голодный человек смог бы активно передвигаться только через 3-4 часа после кормления. В реальной жизни он может это делать сразу после еды.
При мышечной деятельности обмен веществ в мускулатуре и в организме в целом сильно возрастает. Так, по сравнению с уровнем обмена лежа сидение вызывает повышение обмена на 12%, стояние - на 20%, ходьба - на 80-100%, бег - на 300-400%. Весьма интенсивная работа может повысить обмен веществ в 10 раз.
По степени энергетических затрат можно распределить представителей разных профессий на 4 группы. Суточный расход энергии этих групп такой:
1 группа - работники умственного труда (ученые, врачи, инженеры, студенты и т.п.) - 3000 ккал/сут.;
2 группа - работники механизированных производств (токари, водители, текстильщики и т.п.) - 3500 ккал/сут.;
3 группа - рабочие, занятые физическим трудом (слесари, истопники, с/х рабочие и т.п.) - 4000 ккал/сут.;
4 группа - рабочие тяжелого физического труда (грузчики, землекопы и т.п.) - 4500 ккал/сут. и более.
При умственном труде энергетические затраты значительно ниже, чем при физическом. Однако в гипнозе может быть большое повышение.
Принципы составления пищевых рационов . В зависимости от энергетических затрат стоит задача составления правильных пищевых рационов. Количество принятых с пищей калорий должно соответствовать энергетическим тратам организма.
Необходимые количества энергии могут быть получены организмом за счет окисления и белков, и жиров, и углеводов. Однако, кроме энергетических нужд организма надо учитывать и пластические нужды, надо помнить и о суточной потребности каждого их питательных веществ.
Особенно важен вопрос о нормах белка в питании человека. Некоторые западные исследователи считают, что количество белка в пище должно быть таково, чтобы не нарушалось азотистое равновесие. Наши ученые считают, что всегда должен быть какой-то белковый резерв в организме, поэтому при составлении рациона надо ориентироваться не на белковый максимум, а на белковый оптимум, т.е. на то количество белка, которое полностью обеспечивает потребности организма, хорошее самочувствие, высокую работоспособность, достаточную сопротивляемость инфекциям, а для детей и потребности роста. Ежесуточный прием с пищей взрослым человеком в среднем 80-100 г. белка полностью удовлетворяют этим требованиям. Не менее 30% белка должно быть животного происхождения.
Для детей суточная норма белка на 1 кг веса должна быть повышена. Для 1-3 лет она составляет 55 г, 4-6 лет - 72 г., 7-9 лет - 89 г, 10-15 лет 100-106 г.
Пищевой рацион должен включать не менее 60 г. жиров и 400-500 г. углеводов. У взрослых при трехразовом питании 30% рациона должно приходиться на завтрак, 40% на обед и 25% на ужин. Необходимо помнить также и о минеральном составе, витаминах. заменимых и незаменимых аминокислотах и др.
Таким образом, при составлении пищевого рациона необходимо руководствоваться следующими принципами:
1. Соответствие энергетическим затратам.
2. Удовлетворение нормы белков, жиров и углеводов в питании.
3. Учет усвояемости пищевых веществ.
4. Минеральный и витаминный состав.
5. Учет состояния организма и способов приготовления пищи (диетология).
6. Правильное распределение рациона по часам суток.
7. Разнообразие пищи и ее органолептика.
8. Учет потребностей роста.
1.Рабочий обмен, энергетические затраты организма при различных видах труда
Мышечная работа значительно увеличивает расход энергии, поэтому суточный расход энергии у здорового человека, проводящего часть суток в движении и физической работе, значительно превышает величину основного обмена. Это увеличение энерготрат составляет рабочую прибавку, которая тем больше, чем интенсивнее мышечная работа.
При мышечной работе освобождается тепловая и механическая энергия. Отношение механической энергии ко всей энергии, затраченной на работу, выраженное в процентах, называется коэффициентом полезного действия. При физическом труде человека коэффициент полезного действия колеблется от 16 до 25 % и составляет в среднем 20 %, но в отдельных случаях может быть и выше.
Коэффициент полезного действия изменяется в зависимости от ряда условий. Так, у нетренированных людей он ниже, чем у тренированных, и увеличивается по мере тренировки.
Затраты энергии тем больше, чем интенсивнее совершаемая организмом мышечная работа.
Распределение населения по группам в зависимости от энергозатрат.
Степень энергетических затрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности (КФА), который представляет собой отношение общих энерготрат на все виды деятельности за сутки к величине основного обмена. По этому принципу все мужское население разделено на 5 групп
I группа – работники умственного труда . К ним относятся: руководители предприятий, педагоги, научные работники, медики (кроме хирургов), писатели, журналисты, работники печатной отрасли, студенты. Суточный расход энергии составляет для мужчин ккал, для женщин ккал, т. е. в среднем 40 ккал/кг массы тела.
II группа – работники легкого физического труда . К ним относятся: рабочие автоматизированных линий, швейники, ветеринары, агрономы, медсестры, продавцы промтоваров, инструкторы по физической культуре, тренеры. Суточный расход энергии составляет ккал для мужчин и ккал для женщин, т. е. в среднем 43 ккал/кг массы тела.
III группа – работники среднего по тяжести труда . К ним относятся: хирурги, водители, работники пищевой промышленности, работники водного транспорта, продавцы продовольственных товаров. Суточный расход энергии составляет ккал для мужчин и ккал для женщин, в среднем на 1 кг массы 46 ккал/кг массы тела.
IV группа – работники тяжелого физического труда . К ним относятся: строители, металлурги, механизаторы, сельхозрабочие, спортсмены. Суточный расход энергии составляет ккал для мужчин и ккал для женщины, в среднем 53 ккал/кг массы.
V группа – лица особо тяжелого физического труда . К ним относятся: сталевары, шахтеры, лесорубы, грузчики. Суточный расход энергии составляет ккал для мужчин, в среднем 61 ккал/кг. Для женщин этот расход не нормируется.
Специфическое динамическое действие пищи
После приема пищи интенсивность обмена веществ и энерготраты организма увеличиваются по сравнению с их уровнем в условиях основного обмена. Увеличение обмена веществ и энергии начинается через час, достигает максимума через 3 ч после приема пищи и сохраняется в течение нескольких часов. Влияние приема пищи, усиливающее обмен веществ и энергетические затраты, получило название специфического динамического действия пищи.
При белковой пище оно наиболее велико: обмен увеличивается в среднем на 30 %. При питании жирами и углеводами обмен увеличивается у человека на 14-15 %.
Специфически – динамическое действие пищи обусловлено:
Затратами энергии на переваривание пищи,
Всасыванием в кровь и лимфу питательных веществ из ЖКТ,
Ресинтезом белковых, сложных липидных и других молекул;
Влиянием на метаболизм биологически активных веществ, поступающих в организм в составе пищи.
РАБОЧИЙ ОБМЕН
Рабочий обмен – это общие энерготраты организма за сутки, которые складываются из основного обмена и рабочей прибавки.
Рабочая прибавка – это любой дополнительный расход энергии сверх основного обмена.
Дополнительная энергия затрачивается на (1) физическую работу, (2) терморегуляцию,
(3) усвоение пищи.
Рабочая прибавка (за сутки) = рабочий обмен минус основной обмен.
NB! Рабочий обмен зависит от пола, возраста, веса, роста и характера трудовой деятельности.
Интенсивность обменных процессов в организме и соответствующая ей энергопродукция зависит от индивидуальных особенностей организма: пола, возраста, роста и массы тела, характера питания, физической активности, условий внешней среды. Для того, чтобы результаты определения интенсивности метаболизма и энергообразования были сопоставимы для разных индивидуумов, установлены стандартные условия, исключающие влияние на организм факторов, повышающих интенсивность окислительных процессов.
Интенсивность обменных процессов и энерготраты, определённые в стандартных условиях, называются основным обменом. Установлены четыре обязательных условия измерения интенсивности основного обмена:
1.Утром, в состоянии бодрствования.
2.Умственный, психоэмоциональный и физический покой (положение лёжа, мускулатура максимально расслаблена).
3.Натощак, через 12-16 часов после приёма пищи.
4.Комфортная температура окружающей среды (нет ощущения холода или жары).
Обсудим эти условия:
1. Интенсивность обменных процессов подвержена суточным колебаниям – утром она возрастает, ночью, во время сна - снижается. Во время сна также снижается тонус скелетных мышц.
2. При умственной работе (решение математических задач, написание контрольной работы) энерготраты повышаются всего на 2-3%. Но если умственный труд сопровождается психоэмоциональным напряжением и движением, интенсивность обменных процессов повышается на 11-19 % и более.
3. Потребление пищи и её переваривание повышает интенсивность обмена веществ. Увеличение начинается через час, достигает максимума через 3 часа и сохраняется несколько часов. Повышение обмена веществ, связанное с приёмом пищи, получило название «специфического динамического действия пищи». При потреблении белковой пищи основной обмен увеличивается на 30 % , при питании жирами и углеводами обмен у человека увеличивается на 15 %.
4. Если температура окружающей среды отклоняется от температуры комфорта, интенсивность обмена существенно возрастает при охлаждении организма и, в меньшей степени, при повышении температуры.
Величину основного обмена выражают количеством тепла - в килокалориях(ккал) или килоджоулях(кДж) на килограмм массы тела или на 1 м 2 поверхности тела за час или сутки.
Величина основного обмена, определённая даже при строгом соблюдении стандартных условий у здоровых испытуемых будет различной. Вариабельность зависит от четырёх факторов:
1.возраст, 2. пол, 3.масса тела, 4.рост.
У детей интенсивность обмена в пересчёте на килограмм массы тела значительно выше, чем у взрослых, и зависит, прежде всего, от возраста. Рост организма требует значительных затрат энергии. В возрасте 20-40 лет обмен сохраняется на одном уровне, у пожилых людей основной обмен снижается. У мужчин основной обмен, пересчитанный на 1 кг массы тела примерно на 10 % выше, чем у женщин. У теплокровных животных разных видов и у людей с различной массой тела интенсивность основного обмена, пересчитанная на 1 кг массы тела, колеблется в широких пределах. Величина основного обмена больше связана с размерами поверхности тела - Правило поверхности . Согласно этому правилу, с 1 м 2 поверхности тела рассеивается в окружающую среду одинаковое количество тепла. Для того чтобы определить поверхность тела человека, необходимо знать массу тела и его рост.
Таблица №2 Стандарты основного обмена в ккал/кДж
на 1 м 2 поверхности тела в час*
| Возраст в годах | Стандарты основного обмена, ккал (кДж) в час | |
| у мужчин | у женщин | |
| 53,3 (223,3) | 51,8 (217,0) | |
| 49,0 (205,3) | 46,0 (192,0) | |
| 14-16 | 46,0 (192,0) | 43,0(180,17) |
| 16-18 | 43,0 (180,2) | 40,0 (167,6) |
| 18-20 | 41,0 (171,8) | 38,0 (159,0) |
| 20-30 | 40,0 (167,6) | 37,0 (155,0) |
| 30-40 | 39,5 (165,5) | 36,5(152,9) |
| 40-50 | 38,5 (161,3) | 36,0 (150,8) |
| 50-60 | 37,5 (157,1) | 35,0 (146,6) |
| 60-70 | 36,5 (152,9) | 34,0 (142,5) |
*Стандарты представляют среднестатистические результаты, полученные при обследовании большого числа людей.
Все энергозатраты, которые необходимы для процессов роста и всех видов деятельности человека, называются рабочей прибавкой . Основным потребителем энергии в организме являются мышцы. Степень энергетических затрат при мышечной нагрузке значительно превышает величину основного обмена. Затраты энергии тем больше, чем интенсивнее совершается мышечная работа. Степень энергетических затрат различной интенсивности определяется коэффициентом физической активности (КФА). КФА представляет собой отношение величины общих энергозатрат на все виды деятельности, специфическое динамическое действие пищи к величине основного обмена. Исходя из коэффициента физической нагрузки, всё взрослое мужское население разделено на 5 групп.
Таблица №3 Величина энергозатрат в зависимости от особенностей профессии
| Группа | Особенности профессии | КФА | Расход энергии ккал (кДж)/ сутки |
| Первая | Работники, занятые преимущественно умственным трудом | 1.4 | 2100 – 2450 (9799-10265) |
| Вторая | Работники, занятые легким физическим трудом | 1.6 | 2500 – 2800 (10475-11732) |
| Третья | Работники, занятые физическим трудом средней тяжести | 1.9 | 2950 – 3300 (12360-13827) |
| Четвертая | Работники, занятые тяжелым физическим трудом | 2.2 | 3400 – 3850 (14246-16131) |
| Пятая | Работники, занятые особенно тяжелым физическим трудом | 2.5 | 3850 – 4200 (16131-17958) |
Для женскогонаселенияисключён особо тяжёлый физический труд (5-я группа). Следует отметить, что энергозатраты в одной профессиональной группе могут значительно различаться. Например, к первой группе можно отнести и студентов. Один из студентов много учит, всё время проводит преимущественно за компьютером и рабочим столом. Другой студент и учится, и занимается спортом, и ещё временами подрабатывает грузчиком. Энергозатраты у второго студента, естественно, будут выше, чем у первого, так как коэффициент физической активности его выше.
Ниже представлена таблица суточного расхода энергии у детей и подростков.
Таблица № 4 Суточный расход энергии у детей и подростков
Регуляция обмена веществ и энергии в организме находится под контролем нервной и эндокринной систем. Уровень энергетического обмена изменяется под действием коры большого мозга (условно-рефлекторное повышение интенсивности обмена у спортсменов в предстартовом состоянии) и гипоталамуса. Многочисленные ядра и центры гипоталамуса (терморегуляции, голода и насыщения, регуляции уровня глюкозы и т.д.) используют в качестве эфферентного звена вегетативную нервную систему и эндокринные железы. Многие гормоны (инсулин, половые гормоны, глюкокортикоиды и др.) влияют на уровень обмена веществ. Но более всего повышают интенсивность обмена адреналин (гормон мозгового вещества надпочечников) и гормоны щитовидной железы – тироксин и трийодтиронин. Последниемогут повысить величину основного обмена при гиперфункции щитовидной железы (гипертиреозе) на 15-20 %. При гипофункции - основной обмен снижается. В настоящее время определение концентрации гормонов щитовидной железы используется как диагностический тест нарушений основного обмена.
.jpg)