Основной обмен и его значение.
Чеченский Государственный Университет
Медицинский факультет
Кафедра нормальной и патологической физиологии
Лекции по дисциплине – нормальная физиология(2 курс,4-й семестр)
(автор-составитель-Ахмедова К.С.- доцент кафедры)
Тема: Обмен веществ и энергии
Лекция №1 – Обмен веществ и энергии. Методы измерения энергообразования. Понятие о питательных веществах, их значение. Обмен белков, жиров, углеводов, воды и минеральных солей. Их регуляция.
Цель лекции: дать студентам представление о превращениях веществ и энергии в организме, о значении важнейших питательных веществ для жизнедеятельности человека.
Обмен веществ и энергии, или метаболизм,—это совокупность химических и физических превращений веществ и энергии, происходящих в живом организме и обеспечивающих его рост, развитие и жизнедеятельность в целом. Обмен веществ и энергии составляет единое целое и подчиняется закону сохранения материи и энергии.
Обмен веществ складывается из процессов ассимиляции и диссимиляции. Ассимиляция (анаболизм) — процесс превращения простых веществ в сложные с их последующим усвоением организмом, при котором расходуется(используется) энергия. Диссимиляция (катаболизм) — процесс распада сложных органических соединений, протекающий с высвобождением энергии.
Единственным источником энергии для организма человека является окисление органических веществ, поступающих с пищей. При расщеплении пищевых продуктов до конечных элементов — углекислого газа и воды,— выделяется энергия, часть которой переходит в механическую работу, выполняемую мышцами, другая часть используется для синтеза более сложных соединений или накапливается в специальных макроэргических соединениях.
Макроэргическими соединениями называют вещества, расщепление которых сопровождается выделением большого количества энергии. В организме человека роль макроэргических соединений выполняют аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) и креатинфосфат (КФ).
Образование и расход энергии.
Энергия, освобождающаяся при распаде органических веществ, накапливается в форме АТФ, количество которой в тканях организма поддерживается на высоком уровне. АТФ содержится в каждой клетке организма. Наибольшее количество ее обнаруживается в скелетных мышцах — 0,2—0,5%. Любая деятельность клетки всегда точно совпадает по времени с распадом АТФ.
Разрушившиеся молекулы АТФ должны восстановиться. Это происходит за счет энергии, которая освобождается при распаде основных питательных веществ : углеводов, жиров и белков .
О количестве затраченной организмом энергии можно судить по количеству тепла, которое он отдает во внешнюю среду.
Для характеристики процессов энергообразования и энергоиспользования в физиологии используют следующие понятия: основной обмен; рабочий обмен и общий обмен.
Таким образом, с точки зрения термодинамики и энергетики жизнь человека – это непрерывная работа, направленная на поддержание стабильности макромолекул, разности концентрации веществ между водными секторами тела, передачу импульсов, синтез и обновление молекул, построение клеток, моторику и секрецию.
Из 100%энергии пищи современного человека ее расход можно представить так:
1).60% - на обеспечение жизнедеятельности.
2).10 -15% -на усвоение самой пищи(специфически динамическое действие пищи).
3).30 -40% -на обеспечение активности человека, включая работу на производстве, дома, активный отдых и физкультуру.
Основной обмен и его значение.
Основной обмен — минимальное количество энергии, необходимое для поддержания нормальной жизнедеятельности организма в состоянии полного покоя при исключении всех внутренних и внешних влияний, которые могли бы повысить уровень обменных процессов. Основной обмен веществ определяют утром натощак (через 12—14 ч после последнего приема пищи), в положении лежа на спине, при полном расслаблении мышц, в условиях температурного комфорта (18—20° С) и при отсутствии физической или умственной нагрузки, а также при эмоциональном покое. Выражается основной обмен количеством энергии, выделенной организмом в течение минуты, часа и суток и измеряется или в джоулях(СИ), или в калориях(СГС).
В состоянии полного физического и психического покоя организм расходует энергию на: 1) постоянно совершающиеся химические процессы; 2) механическую работу, выполняемую отдельными органами (сердце, дыхательные мышцы, кровеносные сосуды, кишечник и др.); 3) постоянную деятельность железисто-секреторного аппарата.
Основной обмен веществ зависит от возраста, роста, массы тела, пола. Самый интенсивный основной обмен веществ в расчете на 1 кг массы тела отмечается у детей. С увеличением массы тела усиливается основной обмен веществ. Средняя величина основного обмена веществ у здорового человека равна приблизительно 4,2 кДж (1 ккал) в 1 ч на 1 кг массы тела.
По расходу энергии в состоянии покоя ткани организма неоднородны. Более активно расходуют энергию внутренние органы(печень -27%, мозг -19%, сердце – 7%, почки – 10%, мышцы – 18%, прочие органы- 19%.), менее активно — мышечная ткань.
Интенсивность основного обмена веществ в жировой ткани в 3 раза ниже, чем в остальной клеточной массе организма. Худые люди производят больше тепла на 1 кг массы тела, чем полные. Основной обмен у среднестатистического человека составляет от 1400 до 1700 ккал.
У женщин основной обмен веществ ниже, чем у мужчин. Это связано с тем, что у женщин меньше масса и поверхность тела, а также меньше мышечной массы в общей массе тела. Согласно правилу Рубнера основной обмен веществ приблизительно пропорционален поверхности тела.
Отмечены сезонные колебания величины основного обмена веществ – повышение его весной и снижение зимой. Мышечная деятельность вызывает повышение обмена веществ пропорционально тяжести выполняемой работы.
Для чего определяется Величина Основного Обмена? Для оценки функционального состояния организма.Нарушения функций органов и систем организма приводят к значительным изменениям основного обмена . При повышенной функции щитовидной железы, малярии, брюшном тифе, туберкулезе, сопровождающихся лихорадкой, основной обмен веществ усиливается. Кроме того, ВОО – удобный ориентир для расчета величины физической нагрузки при производственной, спортивной и бытовой деятельности.
Любые виды выполняемых человеком работ принято делить на физическую и умственную.В свою очередь, тяжесть работы легко определять по величине энергозатрат при выполнении данной работы, кратными Величине Основного Обмена(ВОО). Например, ходьба пешком, одевание, умывание кратны 1,4, ВОО; пение и танцы – 3,2 ВОО; стирка одежды – 2,2 ВОО; приготовление пищи – 1,8 ВОО; кладка кирпича – 3.3 ВОО; работа вилами – 6.8 ВОО; 1погрузка мешков – 7,4 ВОО.
Физической работой называется работа, выполняемая с использованием мышечной ткани. По интенсивности мышечных сокращений она делится на: легкую(2200 – 3300 ккал.), среднюю(2350 – 3500 ккал.) , тяжелую(3500 -3700ккал.) и очень тяжелую(2900 – 4200ккал.).
Общий обмен это сумма Основного и Рабочего Обмена плюс показатели специфически динамического действия пищи.