1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
Ім'я файлу: Лекції з предмету ,,Оздоровче харчування,,.docx
Розширення: docx
Розмір: 1114кб.
Дата: 08.05.2020
скачати
Тема: Енергетичний обмін

Вступ

1. Основний обмін

2. Енергетичний обмін за різних умов

3. Регуляція інтенсивності метаболізму

4. Вікові аспекти енергетичного обміну

5. Оцінка енергетичних рзервів організму

6. Генерування енергії:

Літерарура

Вступ

1. Основний обмін (ОО) – це той мінімальний рівень енергетичного обміну, що витрачається лише на підтримання життя. Він визначається як енерговитрати організму у стандартних умовах: вранці після пробудження, натще, лежачи, в емоційному спокої, при температурі комфорту – 18-20 °С. Рівень обміну, визначений в стандартних умовах через 12-14 годин після останнього приймання їжі, називають стандартним обміном. У дорослої людини він становить близько 7000 кДж, або 1700 ккал на добу. Однак цей показник у різних людей також коливається в широких межах, оскільки залежить від зросту та маси тіла, віку людини, професії, місця проживання тощо

М. Рубнер, вивчаючи енергетичний обмін у різних тварин, установив, що виділення теплоти залежить від поверхні тіла. Ця закономірність отримала назву закон поверхні. Закон побудований на суто фізичному явищі – виділення внутрішньої теплоти через поверхню тіла: Q = К • mn, де Q – теплопродукція; m – маса тіла; степеневий показник n = 0,75 вносить у рівняння поправку на зміну співвідношення між поверхнею та

Точніша формула для визначення поверхні тіла запропонована Дюбуа:



де R – поверхня тіла;

W – його маса в кілограмах;

Н – зріст у сантиметрах.

Проте правило поверхні є відносним, тому що у двох людей з однаковою поверхнею тіла інтенсивність обміну речовин може значно відрізнятись і ці відміни можуть бути пов'язані з різною теплопродукцією, станом метаболізму, регуляторних систем організму.

Зміни основного обміну під впливом фізичної активності називають робочим обміном, або максимальним, який може бути значно більший від стандартного. Показники основного обміну порівнюють з його відповідними величинами (стандартним 00), який визначають за таблицями, що враховують масу тіла, ріст, вік та стать, бо від цих чинників залежить інтенсивність метаболізму. При умові, що визначений 00 збігається зі стандартним у межах ± 10 %, його величину вважають нормальною, що свідчить про нормальну інтенсивність метаболізму.

2. Енергетичний обмін за різних умов

На інтенсивність енергетичного обміну індивідуума впливає ряд факторів: вживання їжі, фізичні навантаження, температура оточуючого середовища та власного тіла, емоційне збудження, нервова і гормональна системи, антропометричні дані.

Після приймання їжі енергетичний обмін суттєво зростає. Вплив їжі на посилення енергетичного обміну називається специфічно-динамічною дією їжі Так, при вживанні вуглеводів і жирів інтенсивність енергетичного обміну підвищується на 10 %, білків – на 30 %, змішаної їжі – на 15 %, що свідчить про головну роль білків у специфічній дії їжі. Збільшення енергетичного обміну розпочинається через годину і через 3-4 години досягає максимуму. Загальна тривалість динамічної дії їжі становить 12-17 годин. Вона направлена на заміщення відпрацьованих молекул новими, що синтезуються із засвоєних харчових речовин.

Енергетичний обмін під час фізичного навантаження. Фізична активність значно підвищує інтенсивність метаболізму, що супроводжується виділенням тепла. Навіть при піднятті руки в стандартних умовах дослідження енергетичний об'єм значно підвищується.

Затрати енергії залежать від інтенсивності виконаної роботи. Найбільші енерговитрати обумовлюються скороченням скелетних м'язів.

Енергетичний обмін під час розумового навантаження значно менший порівняно з фізичним. Він залежить від розумової й емоційної компоненти розумової діяльності. При розв'язуванні задач, читанні і запам'ятовуванні тексту переважає розумова компонента, яка підвищує енерговитрати на 2-4 %. Якщо розумова діяльність поєднується з руховою активністю та емоційною компонентою (читання лекції, виступ актора, викладацька робота), її енергетичний обмін зростає більше ніж на 20 %. Коли до розумової роботи додаються вегетативні реакції (підвищення артеріального тиску, частоти пульсу, потовиділення), то енергетичний обмін зростає ще більше.

При вагітності та лактації внаслідок додаткових потреб плода та годування грудним молоком основний обмін значно збільшується (на 30-40 %). Під час

Таблиця 1. Потреби в енергії людей різного віку і статі залежно від інтенсивності праці тривалого голодування рівень основного обміну знижується на 40 %.

Група

Вік, р.

Потреби в енергії (на добу)

Чоловіки (кДж

ккал)

Жінки (кДж

ккал)

Переважно розумова праця

18-29

11704

2800

11085

2400




30-39

11286

2700

9623

2296




40-59

10650

2548

9205

2200

Легка фізична праця

18-29

12540

3070

16660

2550




30-39

12122

2920

10935

2448




40-59

11495

2750

9830

2347

Фізична праця середньої важкості

18-29

13398

3200

11293

2691




30-39

12958

3100

10875

2602




40-59

12331

2949

10455

2490

Важка фізична праця

18-29

15466

3700

13179

4150




30-39

15048

3600

12760

3040




40-59

14421

3450

12130

2900

Особливо важка фізична праця

18-29

17974

4300










30-39

17138

4050










40-59

16302

3920







3. Регуляція інтенсивності метаболізму.

Оскільки інтенсивність енергетичного обміну залежить від кількості і якості спожитої їжі, температури тіла і оточуючого середовища, виконуваної роботи та інших чинників, які контролюються гіпоталамусом, то інтегративним центром регуляції основного обміну може виступати саме гіпоталамус. Крім центрів голоду, насичення та спраги, що регулюють обмін вуглеводів, жирів та білків, у гіпоталамусі розташований центр терморегуляції та структури, що слідкують за надходженням кисню і виведенням вуглекислого газу, тощо.

Вплив гіпоталамуса здійснюється за участю нейрогуморальних механізмів, серед яких слід назвати такі: 1) симпатична система та катехоламіни стимулюють інтенсивність метаболізму через активацію β-адренорецепторів мембран клітин, у тому числі через α-адренорецептори, – адипоцитів; 2) тиреоїдні гормони також стимулюють інтенсивність метаболізму, збільшуючи в клітинах синтез білків, які є (^адренорецепторами мембран, або збільшуючи синтез ферменту натрій-калієвої АТФ-ази, наслідком чого є збільшення роботи натрій-калієвих насосів мембран клітин. Підвищення основного обміну (близько 15- 20 %) також викликають чоловічі статеві гормони, зокрема тестостерон, що має анаболічну дію і призводить до нарощування м'язової тканини, та гормон росту.

Зменшення зазначених впливів призводить до сповільнення інтенсивності метаболізму: під час сну, коли переважає вплив блукаючого нерва на вісцеральні системи, величина основного обміну знижується на 10 %, оскільки послаблюється активність симпатоадреналової системи і зменшується концентрація тиреоїдних гормонів. Відсутність тироксину в організмі зменшує основний обмін на 50 %.

4. Вікові аспекти енергетичного обміну

Енергія, що надходить в організм, міститься в харчових речовинах. Вони мають не тільки енергетичне, а й пластичне значення, тому що використовуються для росту і самооновлення тканин.

Поживні речовини плід отримує через плаценту з материнської крові, головним субстратом яких є глюкоза. Концентрація глюкози в крові плода становить 3,5 ммоль/л. Велику роль в її обміні відіграє анаеробний шлях окиснення, що не вимагає кисню. Глюкоза використовується й для синтезу глікогену та жирів.

Важливим компонентом є амінокислоти, які транспортуються шляхом активного транспорту у кров плода. Вони необхідні для синтезу тканинних білків, ферментів, гормонів білкової природи.

Через плаценту із крові матері можуть транспортуватись у невеликій кількості білки, зокрема гаммаглобуліни, які здійснюють імунний захист, особливо в кінці вагітності.

Жири синтезуються у печінці плода значно інтенсивніше, ніж у дорослих, а також в легенях і мозку. У першій половині вагітності жири синтезуються переважно з жирних кислот матері. Кількість жиру у плода значно збільшується після 7-8 міс. і становить 2-5,4 % маси тіла; перед народженням – 16% (майже як у дорослих). Жир відкладається переважно під шкірою. Таким чином, енергетичні потреби плода повністю забезпечуються матір'ю, про що свідчить підвищений рівень основного обміну у вагітних.

Організм новонародженої дитини використовує запаси глікогену, його вмісту печінці зменшується й протягом першої доби майже вичерпується. Те ж саме відбувається у скелетних м'язах та міокарді. Потім концентрація глікогену збільшується і досягає рівня дорослих на 2-3-му тижнях життя. Потреба в жирах і білках до року збільшується, а потім – аж до дорослого віку – зменшується.

Найбільш загальним показником енергетичного забезпечення тканин є вміст у них АТФ і КФ. До дорослого віку концентрація їх наростає. У процесі старіння у таких життєво важливих органах, як серце, мозок, печінка і скелетні м'язи, вона значно падає (на 24 %). Зміни об'єму енергії після народження пов'язані з особливостями обміну речовин, становленням гормональної регуляції, ростом організму, типом харчування, збільшенням маси скелетних м'язів і їх діяльністю. Основний обмін у перший рік після народження підвищується приблизно із 120 до 600 ккал на добу. Після цього приріст основного обміну уповільнюється і знову зростає в період статевого дозрівання. З початком зрілого періоду основний обмін до кінця життя невпинно знижується.

 5. Оцінка енергетичних рзервів організму

Загально відомо, що основною умовою існування всього живого на землі – є спроможність організмів поглинати енергію із зовнішнього середовища, акумулювати її, і використовувати для забезпечення здійснення процесів життєдіяльності.

         Згідно І закону термодинаміки, енергія не утворюється і не зникає безслідно, а лише переходить з однієї форми в іншу. Цей закон, без сумніву, можна застосувати по відношенню до людського організму.

         Це означає, що вся енергія, яка поглинається людським організмом ззовні у вигляді продуктів харчування, сонячної енергії та ін., проходить ряд складних трансформацій і знаходить своє вираження у інших формах (м’язова, розумова діяльність, підтримка гомеостазу та ін.).

         Враховуючи те, що з одного боку клітина – це найменша елементарна одиниця живого, у складі багатоклітинного організму вона входить в об’єднану систему для спільного виконання функцій, а з іншого – клітина є також потужною автономною одиницею, яка працює по індивідуально визначеній програмі та є при цьому відносно самостійною. У випадках, коли необхідні зміни в організмі для досягнення рівноваги: адаптаційні, пристосувальні - клітина може сигналізувати організмові про це через систему зв’язків, яку ми хочемо і представити. Отже, клітина працює автономно. За необхідності, аферентним шляхом, надсилається сигнал до підкіркових структур мозку, таких як гіпоталамус та гіпофіз. Зв’язка гіпоталамус-гіпофіз  є потужним нейроендокринним центром, що адаптує організм відповідно до його потреб.     Через гіпоталамус сигнал переходить до гіпофізу, який здійснює координацію роботи відповідних ендокринних залоз (щитовидної, надниркових, статевих та ін.), які, в свою чергу, через посередництво гормонів здійснюють вплив на ті процеси, зміна яких необхідна. Це першочергово стосується енергетичних процесів в організмі (надходження енергії, її використання та акумулювання), що підпорядковані цій складній системі.

Для чого організму потрібна енергія? З огляду на те, що більшість процесів в організмі є високоенергетичними, то стає цілком зрозумілим те, що для забезпечення нормального функціонування цілісного організму потрібен ряд реакцій, що продукують енергію із зовнішніх джерел (це є реакції окиснення поживних речовин), яка акумулюється, а згодом, чи відразу використовується організмом для своїх потреб.

Для стабільної роботи клітини, як автономного центру, а також для забезпечення зовнішнього зв’язку через систему гіпоталамус–гіпофіз-ендокринні залози–забезпечення рівноваги організму – клітина прагне до постійного енергетичного насичення у вигляді безпосереднього надходження енергії або мобілізації енергетичних резервів.

         Базуючись на цих положеннях, спробуємо надати практичні підходи та пояснення, чому обмін енергії в організмі та можливі його порушення відіграють важливу роль в патогенезі різних захворювань та станів, а його правильне розуміння та усвідомлення провідної ролі в організмі, допоможе знайти нові підходи в системі лікувально-профілактичних заходів.

Співвідношення між надходженням енергії та її використанням називається енергетичним балансом. Звідси випливає, що енергетичний баланс утворюється з двох складових: надходження та використання. Розглянемо більш детально другу складову.

Отже, енергетичні витрати людини складаються з витрат:

- на основний обмін;

- на процеси травлення та засвоєння їжі (специфічно-динамічна дія їжі)

- на фізичну та розумову діяльність (робоча надбавка);

Розглянемо кожну групу енерговитрат окремо:

Основний обмін (ОО) – це мінімальний рівень енергетичного обміну, необхідного лише на підтримання життя. Рівень даного обміну визначається в таких умовах:                   

- в стані фізичного, інтелектуального та емоційного спокою;                   

- в термонейтральній зоні середовища;                

- в умовах температури комфорту;                 

- через 12-14 годин після прийому їжі;               

- в положенні лежачи.

В той же час, така умова та поняття як «температура комфорту» має дуже індивідуальний характер і характеризує суб’єктивне відчуття особою температурного оптимуму. Логічно напрошується думка: якщо температура навколишнього середовища буде дорівнювати температурі тіла людини (36.6ºС) то ніяких витрат енергії для підтримання сталої температури тіла – не потрібно, а значить буде економія енергії. Але, фактично, при такій температурі навколишнього середовища, в організмі обмін речовин та енергії спрямований на посилення тепловиділення шляхом випаровування (втрата тепла через потовиділення – основний шлях в даних умовах), випромінювання. Отже дана температура навколишнього середовища не буде температурою комфорту. При температурі комфорту, а це для різних людей може становити 19, 20, 21, 22ºС та інші значення, йде адекватний збалансований процес обміну енергії на підтримання сталої температури тіла, який організм суб’єктивно не відчуває. Це і буде температурою комфорту. При цьому не відбуваються додаткові процеси спрямовані на підвищення теплоутворення чи тепловиділення (дрижання, «гусяча шкіра», надмірне потовиділення та ін.) Це значення важливе, оскільки власне ця енергія, що зумовлює підтримання сталої температури тіла в умовах суб’єктивної  температури комфорту (від 19,20,21……ºС до 36,6 ºС) і буде визначати рівень основного обміну кожної людини окремо. ці знання важливі з позицій пояснення патологічних змін в організмі, що відбуваються внаслідок дефіциту енергії на клітинному, тканинному та організмовому рівнях, а також дозволяють правильно оцінити обмін енергії.

Практичним використанням цих знань є те, що аналізуючи рівень основного обміну, можна безпосередньо з’ясувати взаємозв’язок між цим показником та суб’єктивним відчуттям комфорту чи дискомфорту при різних захворюваннях чи інтенсивній фізичній роботі. Зокрема, відомо, що при хворобі чи фізичному навантаженні підсилюється обмін енергії за рахунок підвищення температури тіла (лихоманка), мобілізації запасів глікогену у м’язах і.т.п. Це призводить до зміщення температури комфорту людини у бік нижчих цифр, людині стає комфортніше в тих умовах, в яких за нормального стану організму, вона відчуває дискомфорт. Наприклад, при лихоманці, температурою комфорту стає підйом температури навколишнього середовища, що зберігає енергію. І навпаки, переохолодження, голодування чи інші стани, що призводять до зниження рівня основного обміну  - призводять до підвищення рівня температури комфорту. Наприклад, при гіпотиреозі, коли основний обмін знижений, температури комфорту становитиме не 20ºС, а 23ºС. Адже різниця між температурою тіла і температурою комфорту і визначає рівень основного обміну, про що ми спробували довести у вищевикладеному матеріалі. Ці знання важливі з позицій пояснення патологічних змін в організмі, що відбуваються внаслідок дефіциту енергії на клітинному, тканинному та організмовому рівнях, а також дозволяють правильно оцінити її основний обмін.

Рівень основного обміну а також значення температури комфорту є індивідуальними і залежить від ряду факторів, які обумовлені як конституційними, так і фізіологічними особливостями організму. До основних, визначальних факторів належать: стать, вік, зріст, маса тіла (відповідно до цього – площа поверхні тіла). Іншими факторами, що можуть істотно впливати на рівень основного обміну є: співвідношення м’язової і жирової маси (при зростанні м’язової маси – основний обмін підвищується; при зростанні жирової маси – основний обмін знижується); рівень гормонів, зокрема щитовидної залози (підвищення рівнів Т3,Т4 зумовлює зростання рівня основного обміну), наднирників (катехоламіни, гормони кори – кортизон, альдостерон), гіпофіза (ТТГ, АКТГ, які стимулюють відповідні залози).

Досить цікава ситуація щодо впливу температури тіла на основний обмін (ОО) та температури навколишнього середовища. Графічно залежність між цими показниками має U-подібну криву. Так, при зниженні температури навколишнього середовища, яке має на меті зниження температури тіла, зумовлює посилення процесів метаболізму, а саме - теплоутворення. Таким чином, при  зниженні температури на 1ºС, організм прагне забезпечити сталу температуру тіла і пропорційно збільшується рівень основного обміну. З іншого боку, при підвищенні температури тіла на 1ºС (наприклад з 36,6 до 37,6) інтенсивність основного обміну зростає пропорційно на 14 % на 1ºС підвищення температури тіла понад норму. Завдяки цьому посилюється тепловіддача, мобілізуються та запускаються додаткові фактори боротьби із чинниками (віруси, бактерії, інші зовнішні чинники), що зумовили підвищення температури тіла, як захисного фактора. Організм і в цьому випадку прагне до свого оптимуму (36, 6ºС). Отже, оптимум (36,6ºС) – це температура тіла, за якої рівень основного обміну є мінімальним.

Звідси знаходить своє логічне пояснення положення про те, що підвищення температури тіла, а слідом і основного обміну не завжди є патологічним явищем, що породжує ряд суб’єктивних та об’єктивних негативних змін в організмі. Підвищення температури тіла є адаптаційно-компенсаторною реакцією, що спрямована на підвищення метаболізму в клітині і відповідно на підвищення енергетичного забезпечення тих процесів, які найбільше страждають (насамперед діяльність Na-K-насосу). Наприклад: боротьба із збудником захворювання в організмі супроводжується підвищенням температури тіла, яке можна купірувати прийомом жаропонижуючих препаратів. Як наслідок вживання ліків температура тіла знижується, самопочуття покращується. Насправді, штучно знижуючи температуру тіла, ми позбавляємо організм того рівня метаболізму, який необхідний для боротьби із збудником та для зменшення руйнування клітин і тканин організму. Звідси хронізація захворювань, залишення зворотніх та незворотніх «дефектів» в організмі. Що ж стимулює людей до такого «лікування»? – Багато чинників, а найперше це соціальні та економічні фактори: час, гроші, робота та ін., а здоров’я  відходить на другий план.

Близько 70 % усієї енергії організм витрачає на забезпечення життєдіяльності в стані спокою. Так, зокрема, печінка витрачає 27%, робота головного мозку – 19%, серце – 7%, нирки – 10%, м’язи – 18%, інші органи – 19%. Звичайно, що наведені дані є усередниними, і залежать від індивідуальних особливостей. Основним матеріальним субстратом, який визначає таку закономірність розподілу витрат енергії, є, очевидно, концентрація мітохондрій – як основних енергетичних центрів клітини, де здійснюється перетворення, акумулювання і використання енергії в складних біохімічних реакціях.  При цьому прослідковується одна важлива закономірність: чим потужніший апарат мітохондрій, що є субстратом енергопотенціалу клітини, тим більший діапазон зовнішніх впливів вона здатна витримати і відновити свою структуру.

В середньому (за однакових стандартних умов) основний обмін у чоловіків 30-40 років, масою 70 кг. складає – 2000 ккал/добу. У жінок цей показник коливається від 1500 до 1700 ккал/добу. Існують ряд методик визначення і розрахунку величини інтенсивності основного обміну: пряма калориметрія (калориметричні камери), непряма (респіраторна) енергометрія, пульсовий метод (за сталою енергетичною ціною серцевого поштовху – 18,7 кал/поштовх), клінічний метод – за умовною формулою з урахуванням маси тіла та різниці між температурою тіла і температурою комфорту.

Специфічно-динамічна дія їжі (СДД) виявляється у витратах енергії на процеси її засвоєння та перетравлення. Витрати енергії при цьому складають близько 10-15%  від величини основного обміну та значно різняться в залежності від виду поживних речовин. Так, при споживанні білка в кількості еквівалентній вивільненню 100 ккал енергії, останній зумовлює підвищення основного обміну на 30 ккал. Вуглеводи  та жири в цих же кількостях, зумовлюють зростання основного обміну на 6 та 4 ккал відповідно. Таким чином, можна зробити висновок, що реальна енергоцінність основних нутрієнтів («чистий енергоприбуток») є меншою на величину витрат енергії при їх засвоєнні, особливо це спостерігається при вживання білка. І навпаки, прийом жирів до початку їжі не тільки не підвищує швидкості основного обміну, але навіть знижує її. Специфічно-динамічна дія їжі може тривати до 6 годин після споживання їжі.

Витрати енергії на трудову діяльність (робоча надбавка) – це затрати енергії на виконання фізичної та розумової праці і залежать від її виду та інтенсивності. Так, у осіб розумової праці (студенти, викладачі, науковці, програмісти) величина робочої надбавки складає – до 500 ккал/добу. У осіб важкої фізичної праці (вантажники, лісоруби, ковалі) розмір робочої надбавки може складати 2500-3000 ккал/добу і більше.

Сума усіх цих енерговитрат: основний обмін + специфічно-динамічна дія їжі + робоча надбавка – є уявленням про величину загальних енерговитрат організму. Знання цього показника необхідне для підтримання оптимального енергетичного балансу організму. Проте формула енергетичного балансу не зводиться до рівняння: енергонадходження = енерговитрати, а має мати такий вигляд: енергонадходження = еквівалентні енерговитрати + витрати на розвиток (особливо в умовах, коли організм росте і розвивається) – збільшення кісткової, м’язової маси і.т.д., + витрати на інформаційну складову (інтелект, емоції, духовний світ).

6. Генерування енергії:

Основним джерелом енергії в організмі є високоенергетичні фосфатні сполуки – АТФ, АДФ, креатинфосфат, та похідні меркаптанів – Коензим А. Найбільше значення має аденозинтрифосфат (АТФ).

Утворення АТФ (в переважній більшості) забезпечується окисним фосфорилюванням. Цей процес, що має місце у мітохондріях клітин, потребує наявності кисню (О2) та ряду інших факторів.

Наявність достатньої кількості О2 є головною умовою даного процесу. Так, близько 90 % спожитого О2 використовується в мітохондріях, а з них 80 % йде на утворення АТФ.

Це підтверджує той факт, що мітохондрії є основним енергетичним центром організму, де відбувається утворення, накопичення і перетворення енергії, а органи в клітинах яких скопичена велика концентрація мітохондрій – складають головну частку в основному обміні (печінка, головний мозок).

Теоретично, понад 70 % згенерованого АТФ витрачається на функціонування Na-K-насосу, що відповідає за активний транспорт йонів Натрію і Калію через клітинну мембрану. Відповідно, недостатність енергії призводить до порушення роботи цього насосу, а відповідно до порушення процесів збудження, розслаблення клітин, транспорту речовин крізь мембрану, що у свою чергу виражається у патогенезі різних захворювань, синдромів та станів (судомний синдром, ішемія, порушення провідності та інше).

Різні органи по різному використовують поживні речовини для забезпечення своїх енергетичних потреб. Це можна простежити за показником, що називається «дихальний коефіцієнт», який визначений для кожного конкретного органу окремо. Так, «дихальний коефіцієнт» для головного мозку становить близько 1,0, така величина показнику «дихального коефіцієнту» є характерною при споживанні вуглеводів, що свідчить про те, що основним джерелом енергії для даного органу є вуглеводи, а отже їх певна частка в харчовому раціоні просто необхідна для адекватної роботи органу (60-70% глюкози, яка утворюється в організмі з вуглеводів і використовується головним мозком). На відміну від головного мозку, м’язи під час фізичної роботи споживають енергію утворену спочатку від глюкози, отриманої внаслідок розщеплення глікогену м’язів (глікогенолізу), а згодом, при відпочинку чи після фізичної праці – енергію, утвореною з жирних кислот. Таким чином, дихальний коефіцієнт та споживання О2 буде йти по змішаному типу (проміжному між «вуглеводним» коефіцієнтом – 1,0 та «жировим» коефіцієнтом – 0,7.

Усі продукти розщеплення поживних речовин (продукти проміжного обміну – амінокислоти, прості цукри, жирні кислоти) йдуть 2-ма шляхами: окиснення (сполучення з О2, відщеплення водню чи електронів) – основний енергетичний шлях (одна гілка закону збереження енергії) і утворення нових речовин - процеси анаболізму (друга гілка закону збереження енергії). За цим визначенням, усі вищеназвані речовини утворюють метаболічний пул, що має на меті процеси самоперетворення поживних речовин (перетворення жирів на вуглеводи, вуглеводів на жири), накопичення енергетичних субстратів у вигляді запасів (запаси глікогену в печінці – близько 100 гр., в м’язах – близько 400 гр., на загальну енергетичну суму у 2500 ккал, що дорівнює однодобовому рівню основного обміну середньостатистичного чоловіка, запаси жирів (синтезованих чи ресинтезованих в організмі з багатоатомних спиртів і жирних кислот), що складають близько 110 000 ккал. і власне забезпечують організм енергією під час голодування, коли організм «вмикає економний режим», і знижує рівень основного обміну до 40 %, забезпечуючи цим підтримку життєдіяльності до 10-15 і більше днів, хоча при цьому з часом страждає головний мозок через брак вуглеводів, оскільки перетворення жирів у вуглеводи обмежене.

У структурі метаболічного пулу важливу роль відіграє пул амінокислот та білків. Цей пул складають як білки та амінокислоти, що потрапили із зовнішнього середовища, так і ендогенні білки, що ресинтезуються. Це є основна складова анаболізму, а також того що можна назвати «витратами енергії на розвиток». Адже в період росту та розвитку рівновага між амінокислотами та білками зсувається в бік білків, так, що синтез перевищує розпад. Важливим тут є також набір амінокислот, що пояснюється необхідністю незамінних амінокислот, які використовуються в різних синтезуючих процесах, тому і харчування повинно враховувати різноманітність та достатність пулу амінокислот по їх складу.

На відміну від жирів та вуглеводів, що використовуються переважно в процесах катаболізму, білки переважно включені в процеси анаболізму, тому тут повинна бути чітка організація, що закладається в складності структур білків (наявність вторинної, третинної,четвертинної структур), а також у порядку їх руйнування, що визначається маркерним поліпептидом – убіквітином. Це запобігає утворенню і циркуляції патологічних, неповноцінних чи пошкоджених білкових молекул, що швидко розпізнаються і нейтралізуються. Не менш важливим є підтримка оптимального азотного балансу, що чітко корелює з вищенаведеними процесами. Так, зокрема, дефектність амінокислотного пулу чи нестача окремих амінокислот призводить до того, що білкова молекула недоформовується і утилізується, що веде до негативного азотного балансу. Тому споживання достатньої кількості білка і разом з тим необхідних амінокислот веде до відновлення азотного балансу.

«Жити необхідно не для того, щоб їсти, а їсти для того, щоб жити»  сказав Сократ.

В рамках нашої теми, хотілося б глибше торкнутись і зрозуміти суть основного «енергоносія» для організму  - їжі, і харчування, як невід’ємного енергетичного процесу.

Людина не може безпосередньо виробляти енергію, як це відбувається у рослин шляхом фотосинтезу, а тому є споживачем енергії, закладеної у хімічних зв’язках на другому, третьому і наступному рівнях, що залежить від переваги у дієті рослинної чи тваринної їжі.

Відповідно, на вищих рівнях, акумулювання енергії відбувається у більш складніших, високоенергетичних зв’язках, що дає змогу отримати більше енергії з меншої маси субстрату.

Білки, жири, вуглеводи – створюють енергетичний пул із продуктів проміжного обміну, які циркулюють в організмі в різних розчинниках. Так, продукти розщеплення білків і вуглеводів (амінокислоти, прості цукри) всмоктуються безпосередньо в кров, проходячи крізь печінку. А от продукти обміну жирів, всмоктуються і потрапляють також в лімфу, що створює певні особливості їх обміну.

В основі особливостей специфічно-динамічної дії основних компонентів їжі лежать особливості хімічного зв’язку різноманітних речовин. Основним типом зв’язку у білках виступають водневі зв’язки – хімічно дуже міцні, на розривання їх необхідно багато енергії. Це пояснює той факт, що на розщеплення і засвоєння білків витрачається до 30 % їхньої енергоцінності. В основі вуглеводів лежать глікозидні зв’язки (сполучення між простими цурками в складі полісахаридів). В основі жирових молекул лежать хімічні зв’язки між складними ефірами та жирними кислотами. Останні 2 види зв’язку є набагато менш енергоємними і потребують значно менше енергії для їхнього розриву (6 і 4 % відповідно їхньої енергоцінності).

Важливим є не тільки те, що організм споживає, а також як саме споживається  їжа.

Жири – є найбільш вигідною енергетичною формою їжі, оскільки 1 грам жирів дає енергії в 2 рази більше ніж відповідна маса білка чи вуглеводу. Окрім цього на засвоєння жирів потрібно також відносно небагато енергії(близько 4 % енергетичної цінності жирів при їхньому засвоєнні). Також, для засвоєння жирів не є необхідними наявність води, адже жири є гідрофобними сполуками. В той же час, наприклад, для засвоєння 1 граму вуглеводів необхідно 2 грами води для процесів гідролізу, а це створює додаткове енергетичне забезпечення.

Розглянуто вплив жирів, вуглеводів, білків – як основних енергетичних субстратів. Інші ж речовини, які обов’язково споживаються: вода, мінеральні речовини, вітаміни і.т.д., не розглянуто через їхнє достатньо низьке значення в енергетичному плані, але частка їх впливу на вищеназвані енергосубстрати в енергетичних процесах існує.

Резерв та розвитокПоживні речовини (білки, жири, вуглеводи) можуть створювати резерви, тобто запаси, використання яких в даний момент не є необхідним для забезпечення енергетичного обміну, але які можуть бути мобілізовані в будь-який час. Проте ступінь створення таких запасів, а відповідно можливість швидкої мобілізації є різною у різних субстратів. Так, жири досить повільно створюють свої запаси, але і досить повільно їх витрачають. З цим пов’язана проблема ожиріння та надмірної ваги. Вуглеводи, навпаки, є більш мобільним субстратом. Створення запасів глікогену у печінці є активним і досить швидким процесом, проте дуже швидко ці запаси вичерпуються при необхідності. До прикладу, запас глікогену у печінці при голодування вичерпується за 1 добу, в той час, як мобілізація із жирових депо (підшкірна жирова клітковина, сальники) може відбуватися протягом 7-8 діб. Білки в переважній більшості є пластичним субстратом і «працюють» переважно в напрямку «розвитку» організму (наростання м’язової маси, ріст і розвиток, статеве дозрівання), а не «резерву». Тому в дитячому та юнацькому віці необхідне збільшення частки білків в харчовому раціоні, як основного будівельного матеріалу. Щодо осіб старших вікових груп, то надмірне вживання білка небажане, оскільки пришвидшення пластичних процесів може сприяти розвитку різних пухлинних захворювань, хвороб накопичення (подагри), ендокринних захворювань, хвороб нирок. 

Важливість білків, як одного з основних «будівельних матеріалів» для пластичних процесів в організмі, важко переоцінити. На відміну від жирів та вуглеводів, що також беруть участь в пластичних процесах, проте виступають переважно основним енергетичним субстратом, білки ніколи не «прагнуть» бути включеними в процеси окиснення задля забезпечення організму енергією. Це пояснюється тим, що білки, які навіть в надлишковій кількості надходять до  організму, не використовуються для енергетичних потреб, а створюють потужний резервний пул «будівельних блоків» (амінокислот, протеїдів, протеїнів). Організм намагається зберегти цей резерв. Надлишки білків не виводяться, а абсорбуються у сполучній тканині, зокрема у вигляді колагену. Проте в ряді випадків ці резерви можуть бути вичерпані через різноманітні втрати, в тому числі – через різні патологічні процеси та стани в організмі. Наприклад, при нирковій недостатності. В нефроні передбачений особливий фільтр, що не пропускає молекули білків та протеїнів. Крім того, у нирці передбачений дублюючий механізм захисту від втрат білків – реабсорбція речовин, що випадково потрапили в первинну сечу. При нирковій недостатності загальна кількість білка  зменшується, онкотичний тиск знижується, і як наслідок – набряки, порушення пластичних процесів. Печінка – орган, в якому відбувається ресинтезування білків та утворення нових білкових молекул із пулу амінокислот організму. Печінкова недостатність призводить до того, що необхідні білкові структури (білки системи зсідання крові, альбуміни, ферменти та ін.) не синтезуються або порушується процес їхнього утворення. Утворюються дефектні сполуки, які розпізнаються відповідними контролюючими системами (убіквітином) і утилізуються. Звідси порушення азотного балансу та балансу білків в. організмі. Винятковим, ймовірно, моментом, коли білки можуть включатись в енергетичний обмін, є наприклад процес тривалого голодування, коли основні енергетичні резерви вичерпані, а білки становлять «останню лінію оборони» організму.

  Висновок

Вивчення енергетичного балансу організму допомагає нам в профілактиці та лікуванні захворювань, в оцінці адаптаційно-компенсаторних можливостей та резерву здоров’я, дає змогу провести корекцію 2-ох складових цього балансу: енерговитрат та енергопостачання через ряд методик (корекція харчування (режиму, розподілу поживних речовин, їх складу та кількості), праці та відпочинку, способу життя). Надає можливість створення індивідуальних програм «Персональний енергобаланс» для збереження здоров’я.

 Література

1. Солодков А. С. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная / Солодков А. С., Сологуб Е. Б. – М : Терра-Спорт, Олимпия Пресс, 2001. – 520 с.

2. Спортивная физиология / под ред. Я. М. Коца. – М. : Физкультура и спорт, 1986. – 240 с.

3. Уилмор Дж. Х. Физиология спорта и двигательной активности / Уилмор Дж. Х., Костил Д. Л. – К. : Олимпийская литература, 1997. – 504 с.

4. Иссурин В.Б. Блоковая периодизация спортивной тренировки: монография / В.Б.Иссурин. – М.: Советский спорт, 2010. – 288 с.

5. Физиология человека / под ред Н.В. Зимкина. – М. : Физкультура и спорт, 1975. – 496 с.

6. Єжова О. О. Фізіологічні основи фізичної культури / Єжова О. О., Бріжатий О. В. – Суми СДПІ, 1997. – 78 с.

7. Физиология мышечной деятельности/ под ред. Я. М. Коца. – М : Физкультура и спорт, 1982

Лекція № 11


1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

скачати

© Усі права захищені
написати до нас