Источники энергии в организме

 Все три вида веществ при их утилизации в организме (окислении) выделяют энергию, необходимую для поддержания процессов жизнедеятельности и обеспечения выполнения любой работы, но основным энергетическим веществом являются углеводы. Жиры в этом отношении чаще играют роль резервного вещества. Обмен углеводов тесно связан с обменом жиров. Если энергозатраты высоки и не компенсируются углеводами пищи, в организме начинается образование сахара из жира. В то же время ограниченная способность углеводов запасаться в организме влечет за собой относительно легкое превращение их избыточного количества в жир, который накапливается в жировых депо. В современных условиях в связи с повсеместным сокращением объема мышечной работы снизились энергозатраты значительной части населения, соответственно снизилась и средняя потребность в углеводах. Белки утилизируются в организме с высвобождением энергии лишь при недостаточном содержании в рационе углеводов и жиров и при тяжелом физическом труде. Основное поступление белков обеспечивается мясом животных, рыбой, сырами, творогом, молоком, яйцами, продуктами переработки зерна и зернобобовых [12].

 Источниками пищевых  жиров являются жир убойных  животных, сливочное масло, жир молока, жир рыбы и морских животных, жир масличных растений. Углеводный  компонент рациона формируется  зерновым и картофельным крахмалом  и свекловичным или тростниковым  сахаром. Однообразное питание, исключение  на длительный срок отдельных  групп продуктов нарушают сбалансированность  содержания пищевых веществ, что  имеет отрицательные для организма  последствия. Потребность в пищевых  веществах неодинакова для различных  категорий населения, зависит от  характера труда, возраста и иных  факторов, включая климатические [13].

 

2.1 Белковый обмен и энергия в организме

 

К белкам (протеинам) относят высокомолекулярные соединения, построенные из аминокислот. К их функциям относят:

1. Структурная, или пластическая, функция состоит в том, что белки являются главной составной частью всех клеток и межклеточных структур.

2. Каталитическая, или ферментная, функция белков заключается в их способности ускорять биохимические реакции в организме.

3. Защитная функция белков проявляется в образовании иммунных тел (антител) при поступлении в организм чужеродного белка (например, бактерий). Кроме того, белки связывают токсины и яды, попадающие в организм, и обеспечивают свертывание крови и остановку кровотечения при ранениях.

4. Транспортная функция заключается в переносе многих веществ. Важнейшей функцией белков является передача наследственных свойств, в которой ведущую роль играют нуклеопротеиды. Различают два основных типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновые кислоты (РНК) и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК).

5. Регуляторная функция белков направлена на поддержание биологических констант в организме.

Энергетическая роль белков состоит в обеспечении энергией всех жизненных процессов в организме животных и человека. При окислении 1 г белка в среднем освобождается энергия, равная 16,7 кДж (4,0 ккал).

В организме постоянно происходит распад и синтез белков. Единственным источником синтеза нового белка являются белки пищи. В пищеварительном тракте белки расщепляются ферментами до аминокислот и в тонком кишечнике происходит их всасывание. Из аминокислот и простейших пептидов клетки синтезируют собственный белок, который характерен только для данного организма. Белки не могут быть заменены другими пищевыми веществами, так как их синтез в организме возможен только из аминокислот. Вместе с тем белок может замещать собой жиры и углеводы, т. е. использоваться для синтеза этих соединений.

Некоторые аминокислоты не могут синтезироваться в организме человека и должны обязательно поступать с пищей в готовом виде. Эти аминокислоты принято называть незаменимыми, или жизненно-необходимыми. К ним относятся: валин, метионин, треонин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, триптофан и лизин, а у детей еще аргинин и гистидин. Недостаток незаменимых кислот в пище приводит к нарушениям белкового обмена в организме. Заменимые аминокислоты в основном синтезируются в организме [14].

 

 2.2 Жировой обмен и энергия в организме

 

 Жировой обмен представляет  собой совокупность процессов  превращений жиров в организме. Обычно различают три стадии  жирового обмена : 1) расщепление и всасывание жиров в желудочно-кишечном тракте; 2) превращение всосавшихся жиров в тканях организма; 3) выделение продуктов жирового обмена из организма. Основная часть пищевых жиров подвергается перевариванию в верхних отделах кишечника при участии фермента липазы, который выделяется поджелудочной железой и слизистой оболочкой желудка. В результате расщепления образуется смесь жирных кислот, ди- и моноглицеридов.

 Процессу расщепления  и всасывания жиров и других  липидов способствует выделение  в кишечник желчных кислот, благодаря  которым жиры переходят в эмульгированное состояние. Часть жиров всасывается в кишечнике в нерасщепленном виде. Всосавшиеся жирные кислоты частично используются в слизистой оболочке кишечника для ресинтеза триглицеридов и фосфолипидов, а частично переходят в кровь системы воротной вены или в лимфатические сосуды.

 Количество нейтральных  жиров и жирных кислот в  крови непостоянно и зависит  от поступления жиров с пищей  и от скорости отложения жира  в жировых депо. В тканях жиры  расщепляются под действием различных  липаз, а образовавшиеся жирные  кислоты входят в состав других  соединений (фосфолипиды, эфиры холестерина  и т.д.) или окисляются до конечных  продуктов. Окисление жирных кислот  совершается несколькими путями. Часть жирных кислот при окислении  в печени дает ацетоуксусную  и оксимасляную кислоты, а также  ацетон. При тяжелом сахарном  диабете количество ацетоновых  тел в крови резко увеличивается. Синтез жиров в тканях происходит  из продуктов жирового обмена, а также из продуктов углеводного  и белкового обмена [9].

 Нарушения жирового  обмена обычно разделяют на  следующие группы:

1. Нарушения всасывания жира, его отложения и образования в жировой ткани.

2. Избыточное накопление жира в органах и тканях, не относящихся к жировой ткани.

3. Нарушения промежуточного жирового обмена.

4. Нарушения перехода жиров из крови в ткани и их выделения.

 

        2.3 Углеводный обмен и энергия в организме

 

 Углеводный обмен представляет  собой совокупность процессов  превращений углеводов в организме  человека и животных.

 Процесс превращений  углеводов начинается с переваривания  их в ротовой полости, где происходит  частичное расщепление крахмала  под действием фермента слюны - амилазы. В основном углеводы  перевариваются и всасываются  в тонком кишечнике и затем  с током крови разносятся в  ткани и органы, а основная  часть их, главным образом глюкоза, накапливается в печени в виде  гликогена. Глюкоза с кровью поступает  в те органы и ткани, где  возникает потребность в ней, причем скорость проникновения  глюкозы в клетки определяется  проницаемостью клеточных оболочек. В клетки печени глюкоза проникает  свободно, в клетки мышечной ткани  проникновение глюкозы связано  с затратой энергии; во время  мышечной работы проницаемость клеточной стенки значительно возрастает. В клетках глюкоза претерпевает процесс превращений на молекулярном уровне в процессе биологического окисления с накоплением энергии.

 При окислении глюкозы  в пентозном (аэробном) цикле образуется восстановленный никотинамид-адениннуклеотидфосфат, необходимый для восстановительных синтезов. Кроме того промежуточные продукты этого цикла являются материалом для синтеза многих важных соединений.

 Регуляция углеводного  обмена в основном осуществляется  гормонами и центральной нервной  системой. О состоянии углеводного  обмена можно судить по содержанию  сахара в крови (в норме 70-120 мг%). При сахарной нагрузке эта  величина возрастает, но затем  быстро достигает нормы. Нарушения  углеводного обмена возникают  при различных заболеваниях. Так, при недостатке инсулина наступает  сахарный диабет, а понижение  активности одного из ферментов  углеводного обмена - мышечной фосфорилазы - ведет к мышечной дистрофии.

Наряду с осуществлением энергетической функции углеводы пищи являются предшественниками гликогена и триглицеридов, служат источником углеродного скелета заменимых аминокислот, участвуют в построении коферментов, нуклеиновых кислот, гликопротеидов, иммуноглобулинов, АТФ и других биологически важных соединений.

Хотя углеводы не принадлежат к числу незаменимых факторов питания и могут образовываться в организме из аминокислот и глицерина, минимальное количество углеводов суточного рациона не должно быть ниже 50—60 граммов [10].

 

 

 

 

        

 

                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       3 Энергетическая потребность

 

Человеческому телу постоянно необходима энергия, когда он ходит, работает и даже, когда отдыхает. Энергетическая потребность - это полное соответствие пищевой ценности питания энергетическим затратам организма (для поддержания жизни и выполнения работы). Энергетическая ценность выражается в килоджоулях (кДж) или килокалориях (ккал). Вся энергетическая потребность - это совокупность основной, поддерживающей и рабочей потребностей организма человека.

Основная (базовая) энергетическая потребность в среднем составляет приблизительно половину всей энергетической потребности. Она требуется для удовлетворения необходимых функций организма (для работы внутренних органов в состоянии покоя).

Поддерживающая потребность - это энергия, необходимая для обеспечения основной потребности. Это, прежде всего, все движения человека, например, ходьба. Рабочая потребность - это дополнительная энергия, необходимая человеку при занятиях спортом и физической работе.

   Суточные энергозатраты человека складываются из трех величин: основного обмена, расхода энергии на усвоение пищи и энергозатрат на выполнение работы в течение дня. Основной обмен характеризует расход энергии организма в состоянии полного покоя, натощак, при комфортной температуре воздуха. Он определяет количество энергии, расходуемой на обеспечение жизненных функций органов и систем организма (дыхание, работа сердца, почек, обмен веществ в скелетной мускулатуре и т. д.). Величина основного обмена зависит от пола, возраста, массы тела, размера его поверхности, от климата, физиологического состояния организма. В среднем у взрослого человека она составляет 1 ккал на 1 кг массы тела в час. У женщин основной обмен на 5-10% ниже, чем у мужчин, в связи с меньшим количеством мышечной массы. У пожилых основной обмен снижается на 10-15% по сравнению с молодыми людьми. На величину основного обмена влияет соотношение массы тела и его поверхности. При одной и той же массе тела у высокого и худого человека по сравнению с невысоким и полным потребность в энергии будет выше, так как теплопотери его увеличиваются за счет теплоотдачи с большей поверхности тела и основной обмен при этом возрастает.

У сравнительно худого человека с развитой мускулатурой, являющейся активной тканью в энергетическом отношении, величина обмена выше, чем у полного человека. У детей энергия обмена на единицу массы тела значительно выше, чем у взрослых, так как у них на каждый килограмм массы тела приходится большая его поверхность. На основной обмен влияют и климатические условия. При низких температурах потребность в энергии несколько увеличивается, а при высоких - снижается. Величина основного обмена зависит и от физиологического состояния организма. Он повышается при беременности, лихорадочных состояниях, легочной и сердечной недостаточности, туберкулезе, ожоговой болезни и снижается при некоторых заболеваниях эндокринных желез, голодании. Для расчета основного обмена конкретного человека с учетом его пола, возраста, веса и роста используются специальные таблицы 2 и 3. По таблице 2 определяется число А по данным веса и пола, по таблице 3 - число Б по данным роста, возраста и пола. Сумма этих двух чисел составляет расход энергии на основной обмен (в ккал/сут).

Расход энергии при приеме и усвоении пищи обусловлен деятельностью пищеварительных органов и работой мускулатуры в связи с приемом пищи. Больше энергии тратится на усвоение белков, меньше - на усвоение углеводов и жиров. Механизм этого действия складывается из химического воздействия всасываемых продуктов пищеварения, процессов ассимиляции, а также из рефлекторного возбуждения клеточных систем актом приема пищи. Установлено, что при обычной смешанной пище с нормальным соотношением белков, жиров и углеводов расход энергии на прием и усвоение пищи составляет 10-12% от величины основного обмена.

Расход энергии человека на выполненную в течение дня работу зависит от характера производственной деятельности, режима труда и отдыха, объема домашней работы, особенностей использования свободного от труда времени. Физическое напряжение характеризуется значительным повышением энергозатрат по сравнению с умственной работой. В результате многочисленных исследований с участием больших контингентов исследуемых людей определены средние величины энергозатрат при различных видах физической и умственной деятельности. На основании этих исследований составлены специальные таблицы расхода энергии при различных видах деятельности человека.

Для расчета энергозатрат вначале необходимо провести хронометраж суточной деятельности человека с четким фиксированием времени, затрачиваемого на тот или иной вид работы. Затем используется таблица 4 расхода энергии при различных видах работы.

Климат оказывает на человека прямое и косвенное влияние. Прямое влияние весьма разнообразно и обусловлено непосредственным действием климатических факторов на организм человека и прежде всего на условия теплообмена его со средой: на кровоснабжение кожных покровов, дыхательную, сердечно-сосудистую и потоотделительную системы.

На организм человека, как правило, влияет не один какой-либо изолированный фактор, а их совокупность, причем основное действие оказывают не обычные колебания климатических условий, а главным образом их внезапные изменения. Для любого живого организма установились определенные ритмы жизнедеятельности разнообразной частоты.

Для некоторых функций организма человека характерно изменение их по сезонам года. Это касается температуры тела, интенсивности обмена веществ, системы кровообращения, состава клеток крови и тканей. Так, в летний период происходит перераспределение крови от внутренний органов к кожным покровам, поэтому артериальное давление летом ниже, чем зимой.

Одним из факторов интенсификации энергетических процессов является липидный обмен. Например, полярные исследователи, у которых в условиях низкой температуры воздуха замедляется обмен веществ, учитывают необходимость компенсировать энергетические затраты. Их рационы отличаются высокой энергетической ценностью (калорийностью). У жителей северных районов более интенсивный обмен веществ. Основную массу их рациона составляют белки и жиры. Поэтому в их крови содержание жирных кислот повышено, а уровень сахара несколько понижен.