Schimbul de energie al omului

"Corpul uman este o" mașină "care poate elibera energia chimică asociată în" combustibilul "produselor alimentare; acești "combustibili" sunt carbohidrați, grăsimi, proteine și alcool "(OMS).

Utilizarea primară a oricăreia dintre sursele enumerate prezintă caracteristici diferite în ceea ce privește amploarea metabolismului energetic și schimburile metabolice asociate.

Caracteristicile diferitelor surse metabolice ale aprovizionării cu alimente

Indicatorii	Glucoză	Palmitat	Proteină
Eliberarea căldurii, kcal:
Pentru 1 mol oxidat	673	2398	475
1 g oxidat	3,74	9.30	5,40
Consumul de oxigen:
Mol	66,0	23.0	5.1
L	134	515	114
Producția de dioxid de carbon:
Mol	66,0	16.0	4.1
L	134	358	92
Producția de ATP, mol:	36	129	23
Costul produselor ATP:
A / d	18.7	18.3	20.7
In / din	3,72	3,99	4,96
C / d	3,72	2,77	4.00
Rata respiratorie	1,00	0,70	0,81
Echivalent echivalent pe 1 litru de oxigen utilizat	5.02	4,66	4.17

[1], [2], [3]

Etape de schimb de energie

Deși disimilarea și sinteza structurilor de proteine, grăsimi și carbohidrați au trăsături caracteristice și forme specifice, totuși, în transformarea acestor substanțe diferite, există un șir de etape și regularități în mod fundamental comune. În ceea ce privește energia eliberată de metabolism, metabolismul energetic ar trebui împărțit în trei etape principale.

În prima etapă a tractului gastrointestinal, moleculele mari de nutrienți sunt împărțite în cele mici. 3 sunt formate din carbohidrați hexoze (glucoză, galactoză, fructoză), proteine de - 20 aminoacizi, grăsimi (trigliceride) - (., De exemplu, pentoze și colab) glicerol și acizi grași, precum și zaharuri mai rare. Este calculat că o medie a corpului uman în timpul vieții sale se extinde de carbohidrați - 17,5 m, proteine - 2,5 m, grăsime -. 1.3 m Număr energia eliberată în faza I doar puțin, în timp ce acesta este eliberat sub formă de căldură. Astfel, în timpul scindării polizaharidelor și proteinelor, se eliberează circa 0,6%, grăsimea - 0,14% din energia totală, care se formează atunci când se descompune complet la produsele finale ale metabolismului. Prin urmare, importanța reacțiilor chimice din prima fază constă în principal în prepararea nutrienților pentru eliberarea reală a energiei.

În a doua etapă, aceste substanțe suferă o descompunere suplimentară prin arderea incompletă. Rezultatul acestor procese - combustia incompletă - pare neașteptat. De la 25-30 sunt formate substanțe, cu excepția CO2 și H2O, doar trei produse finale: α-cetoglutaric, acidul oxaloacetic și acidul acetic, ca atsetilkoenzima A. Cantitativ predomină deci acetil coenzima A. In timpul fazei II este eliberată aproximativ 30% din energia conținută în nutrienți substanțe.

În a treia etapă, așa-numitul ciclu de acid tricarboxilic Krebs, cele trei produse finale din faza II sunt arse în dioxid de carbon și apă. În același timp, se eliberează 60-70% din energia nutrienților. Ciclul Krebs este calea comună pentru scindarea atât a carbohidraților, a proteinelor și a grăsimilor. Acesta este, ca atare, punctul cheie al schimbului, în care se converg convergențele diferitelor structuri și este posibilă trecerea reciprocă a reacțiilor sintetice.

Spre deosebire de stadiul I - stadiile de hidroliză în tractul gastrointestinal - în fazele II și III ale clivajului de substanțe nu se produce numai eliberarea de energie, ci și un tip special de acumulare.

Reacții de schimb de energie

Conservarea energiei se realizează prin transformarea energiei de despicare a produselor alimentare într-o formă specială de compuși chimici numită macroergas. Purtătorii acestei energii chimice în organism sunt diferiți compuși ai fosforului în care legătura reziduului de acid fosforic este o legătură macroergică.

Locul principal în metabolismul energetic aparține legăturii pirofosfate cu structura de adenozin trifosfat. Sub forma acestui compus în corp, se utilizează 60 până la 70% din toată energia eliberată în timpul defalcării proteinelor, grăsimilor și carbohidraților. Utilizarea energiei (oxidarea sub formă de ATP) are o mare importanță biologică, deoarece prin acest mecanism este posibilă separarea locului și a timpului de eliberare a energiei și a consumului său efectiv în procesul de funcționare a organelor. Se estimează că în 24 de ore cantitatea de ATP formată și divizarea în organism este aproximativ egală cu masa corpului. Conversia ATP la ADP se eliberează 41,84-50,2 kJ sau 10-12 kcal.

Energia metabolică rezultată este cheltuită pe schimbul principal, t. E. Menținerea vieții într-o stare de repaus, la o temperatură ambiantă de 20 ° C, creștere (metabolismul plastic), munca musculară și digestia și absorbția hranei (acțiune specific-dinamică produse alimentare). Există diferențe în ceea ce privește cheltuielile cu energia rezultate în urma schimbului, la un adult și la un copil.

[4], [5], [6], [7], [8]

Schimb de bază

Copilul, ca toate mamiferele, se nasc imatur, există o creștere inițială a ratei metabolice bazale la 1 1/2 ani, care apoi continuă să crească în mod constant în termeni absoluți și scad pe măsură ce în mod natural pe unitate de greutate corporală.

De multe ori, se folosesc metode computationale pentru calcularea metabolismului bazal. Formulele sunt, de obicei, concentrate pe indicatorii de lungime sau greutate corporală.

Calcularea metabolismului bazal prin greutatea corporală (kcal / zi). Recomandări FAO / BO3

Vârstă	Băieți	Fete
0-2 ani	60,9 P-54	61 P - 51
3-9 ani	22,7 P + 495	22,5 P + 499
10-17 »	17,5 P +651	12,2 P +746
17-30 »	15,3 P +679	14,7 P + 496

Energia totală primită din alimente este distribuită pentru a asigura metabolismul de bază, efectul dinamic specific al alimentelor, pierderile de căldură asociate cu excreția, activitatea fizică (motor) și creșterea. În structura distribuției energiei, adică schimbul de energie se distinge:

• Energia primită (din alimente) = Energia depusă + Energia utilizată.
• Energia absorbită = Energia primită - Energia excretă.
• Energia metabolizată = energia primită - alimentarea cu energie (durata de viață) și activitatea sau "costurile de bază".
• Energia costurilor de bază este egală cu suma:
  • metabolismul bazal;
  • termoreglare;
  • efectul de încălzire al produselor alimentare (SDDP);
  • costuri de activitate;
  • costurile pentru sinteza țesuturilor noi.
• Energia depunerii este energia folosită pentru depunerea de proteine și grăsimi. Glicogenul nu este luat în considerare, deoarece depunerea acestuia (1%) este nesemnificativă.
• Energia depunerii = Energia metabolizată - Energia costurilor de bază.
• Costul energiei de creștere = Energia de sinteză a țesuturilor noi + Energia depusă în țesuturi noi.

Principalele diferențe de vârstă sunt relația dintre costurile creșterii și, într-o măsură mai mică, activitatea.

Elementele de vârstă ale distribuției cheltuielilor zilnice de energie (kcal / kg)

Vârstă	Schimb de bază	SDDP	Pierderi la excreție	Activitate	Creștere	Numai
Prematur	60	7	20	15	50	152
8 săptămâni	55	7	11	17	20	110
10 luni	55	7	11	17	20	110
4 ani	40	6	8	25	8-10	87-89
14 ani	35	6	6	20	14	81
Adult	25	6	6	10	0	47

După cum se poate observa, costul creșterii este foarte semnificativ pentru un nou-născut mic și în primul an de viață. Bineînțeles, într-un adult sunt pur și simplu absenți. Activitatea fizică creează o cheltuială semnificativă pentru energie, chiar și la nou-născut și la sugari, în care suflarea mamelor, anxietatea, plânsul și țipătul sunt expresia.

Cu anxietatea copilului, consumul de energie crește cu 20-60%, iar când strigă - de 2-3 ori. Bolile își fac cererile în ceea ce privește costurile cu energia. În special ele cresc cu o creștere a temperaturii corporale (cu o creștere de 1 ° C a creșterii metabolismului este de 10-16%).

Spre deosebire de un adult, copiii au o mulțime de energie cheltuită pentru creștere (metabolismul plastic). S-a stabilit acum că pentru acumularea de 1 g de greutate corporală, adică un țesut nou, este necesar să se cheltuiască aproximativ 29,3 kJ sau 7 kcal. Următoarea estimare este mai exactă:

• "Costul" energiei de creștere = Energia sintezei + Energia depunerii în țesuturi noi.

La un copil premat, energia de sinteză este de 1,3 până la 5 kJ (0,3 până la 1,2 kcal) pe gram, adăugată la greutatea corporală. La termen - 1,3 kJ (0,3 kcal) pe 1 g de greutate corporală nouă.

Costul total al energiei pentru creștere:

• până la 1 an = 21 kJ (5 kcal) pe 1 g de țesut nou,
• după 1 an = 36,5-50,4 kJ (8,7-12 kcal) pe 1 g de țesut nou sau aproximativ 1% din energia totală a cantității de nutrienți.

Deoarece rata de creștere la copii variază în diferite perioade, cota metabolismului plastic în totalul cheltuielilor cu energia este diferită. Cea mai intensă creștere a perioadei intrauterine de dezvoltare, când masa embrionului uman este mărită cu 1 miliard 20 de milioane de ori (1,02 × 10 9). Rata de creștere continuă să fie destul de ridicată în primele luni de viață. Acest lucru este evidențiat de o creștere semnificativă a greutății corporale. De aceea, la copii primele 3 luni cota de schimb „de plastic“ a cheltuielilor de energie este de 46%, apoi în primul an este redus, cu toate acestea, cu 4 ani, și mai ales în perioada prepuberi, o creștere a ratei de creștere, care din nou se reflectă ca o creștere a schimbului de plastic. În medie, la copii cu vârsta cuprinsă între 6 și 12 ani, 12% din necesarul de energie este cheltuit pentru creștere.

Costurile energiei pentru creștere

Vârstă	Greutatea corporală, kg	Creșterea în greutate, g / zi	Costul energiei , kcal / zi	Costul energiei , kcal / (kg-zi)	Ca procent din schimbul de bază
1 lună	3.9	30	146	37	71
3 »	5.8	28	136	23	41
6 »	8	20	126	16	28
1 an	10.4	10	63	6	11
5 ani	17.6	5	32	2	4
14 ani, fete	47.5	18	113	2	8
16 ani, băieți	54.0	18	113	2	7

[9], [10]

Consumul de energie pentru pierderile greșite

Pentru mai greu, a reprezentat pierderi includ pierderile din materii fecale de grăsimi, sucuri digestive și secrete, generate în peretele tractului digestiv și glandele, cu celule epiteliale exfoliate de la care se încadrează departe învelitoarea celulelor pielii, părului, unghiilor, sudoare, și debutul pubertății la fete - cu sânge menstrual. Din păcate, această problemă nu a fost studiată la copii. Se crede că la copiii mai mari de un an este vorba de aproximativ 8% din costurile energiei.

[11]

Consumul de energie pentru activitate și menținerea unei temperaturi corporale constante

Ponderea cheltuielilor cu energia pentru activitatea și menținerea temperaturii corpului variază în funcție de vârsta copilului (după 5 ani acest lucru este inclus în conceptul de muncă musculară). În primele 30 de minute după naștere, temperatura corpului nou-născut scade cu aproape 2 ° C, ceea ce determină o cheltuială semnificativă de energie. La sugari pentru a menține temperatura corpului constantă la o temperatură ambiantă sub valoarea critică (28 ... 32 ° C) și activitatea corpului copilului este obligat să cheltuiască 200,8-418,4 kJ / (kg • zi) sau 48-100 kcal / (kg • zi). Prin urmare, cu vârsta, consumul absolut de energie pentru menținerea constanței temperaturii corpului și a activității crește.

Cu toate acestea, proporția consumului de energie pentru menținerea constanței temperaturii corpului la copiii din primul an de viață este mai mică, cu atât copilul este mai mic. Apoi, din nou, există o scădere a consumului de energie, deoarece suprafața corpului, raportată la 1 kg greutate corporală, scade din nou. În același timp, consumul de energie pentru activitate (munca musculară) crește la copiii de peste vârsta de un an, când copilul începe să meargă, să alerge, să exercite sau să joace sport.

Costul energetic al activității fizice

Tipul de mișcare	Cal / min
Ciclism la viteză mică	4.5
Ciclism la o viteză medie	7
Ciclism la mare viteză	11.1
Dans	3,3-7,7
Fotbal	8.9
Exerciții de gimnastică pe cochilii	3.5
Rularea sprintului	13,3-16,8
Rularea pe distante lungi	10.6
Patinaj	11.5
Trasee de schi fond la viteză moderată	10,8-15,9
Rularea pe schiuri la viteza maximă	18.6
înot	11,0-14,0

La copiii cu vârste cuprinse între 6 și 12 ani, ponderea energiei consumate pe activitatea fizică este de aproximativ 25% din necesarul de energie, iar la adult - 1/3.

[12], [13]

Acțiunea specifică dinamică a alimentelor

Efectele dinamice specifice ale alimentelor variază în funcție de natura alimentelor. Mai puternică este exprimată cu alimente bogate în proteine, mai puțin - cu aportul de grăsimi și carbohidrați. La copiii din al doilea an de viață, efectul dinamic al alimentelor este de 7-8%, la copiii de vârstă mai mare - peste 5%.

Cheltuieli pentru punerea în aplicare și pentru a face față stresului

Aceasta este direcția naturală a vieții normale și a cheltuielilor cu energia. Procesul de viață și de adaptare socială, educație și sport, formarea relațiilor interumane - toate acestea pot fi însoțite de stres și costuri suplimentare de energie. În medie, aceasta reprezintă încă 10% din rațiile zilnice de energie. Cu toate acestea, în cazul bolilor acute sau grave sau al traumelor, nivelul costurilor de stres poate crește foarte mult și acest lucru trebuie luat în considerare la calcularea dietă.

Datele privind creșterea necesarului de energie pentru stres sunt prezentate mai jos.

Statele	Schimbarea cererii de energie
Arde în funcție de procentajul suprafeței corpului ars	+ 30 ... 70%
Răniri multiple cu ventilație hardware	+ 20 ... 30%
Infecții severe și traume multiple	+ 10 ... 20%
Postoperatorie, infecții minore, fracturi de oase	0 ... + 10%

Un dezechilibru persistent al energiei (exces sau deficiență) determină o schimbare a greutății corporale și a lungimii corpului cu toți indicii de dezvoltare și vârsta biologică. Chiar și o malnutriție moderată (4-5%) poate provoca o întârziere în dezvoltarea copilului. Prin urmare, securitatea alimentară a produselor alimentare devine una dintre cele mai importante condiții pentru adecvarea creșterii și dezvoltării. Calcularea acestei garanții este necesară pentru a se realiza în mod regulat. În majoritatea copiilor, instrucțiunile de analiză pot fi recomandări privind energia totală a rației zilnice, pentru unii copii cu condiții speciale de sănătate sau de viață este necesar un calcul individual pentru suma tuturor componentelor consumatoare de energie. Un exemplu de utilizare a standardelor comune de vârstă de securitate și posibilitatea unei corecții individuale a acestor standarde poate servi drept următoarele metode pentru calcularea costurilor energiei.

Metoda de calcul pentru determinarea metabolismului bazal

Până la 3 ani	3-10 ani	10-18 ani
Băieți
X = 0,249 kg-0,127	X = 0,095 kg + 2,110	X = 0,074 kg + 2,754
Fete
X = 0,244 kg-0,130	X = 0,085 kg + 2,033	X = 0,056 kg + 2,898

[14], [15],

Costuri suplimentare

Compensare pentru daune - schimbul principal se înmulțește: pentru intervenții chirurgicale minore, cu 1,2; la o traumă scheletică - la 1,35; la sepsis - la 1,6; cu arsuri - de 2.1.

Acțiunea specifică dinamică a alimentelor: + 10% din metabolismul de bază.

Activitatea fizică: odihnă în pat + 10% din metabolismul de bază; stă în scaun + 20% din metabolismul bazal; regimul pacientului pacienților + 30% din schimbul de bază.

Cheltuieli pentru febră: la 1 ° Cu o creștere medie zilnică a temperaturii unui corp + 10-12% față de schimbul de bază.

Creșterea în greutate: până la 1 kg / săptămână + 1260 kJ (300 kcal) pe zi.

Se obișnuiește să se formuleze anumite standarde privind alimentarea cu energie a populației în funcție de vârstă. Multe țări au astfel de reglementări. Pe baza lor, toate rațiile de alimente ale colectivelor organizate sunt dezvoltate. Dieta individuală este, de asemenea, verificată împreună cu ei.

Recomandări privind valoarea energetică a alimentației pentru copiii mici și până la 11 ani

	0-2 luni	3-5 luni	6-11 luni	1-3 ani	3-7 ani	7-10 ani
Energie, total, kcal	-	-	-	1540	1970	2300
Energie, kcal / kg	115	115	110	-	-	-

Recomandări pentru reglarea energiei (kcal / (kg • zi))

Vârsta, luna	FAO / VOZ (1985)	OON (1996)
0-1	124	107
1-2	116	109
2-3	109	111
3 ^	103	101
4-10	95-99	100
10-12	100-104	109
12-24	105	90

Calcularea și corectarea metabolismului energetic sunt concentrate pe eliminarea deficitelor de purtatori de energie de bază, adică. E. Primar carbohidrați și Dna șanț. Cu toate acestea, utilizarea scopului specificat de mass-media este posibilă numai luând în considerare securitatea și corecta multe dintre nevoile fundamentale asociate cu micronutrienti. Deci, este deosebit de important este numirea de fosfat de potasiu, vitamine B, în special tiamină și riboflavină, uneori carnitină, antioxidanți și alții. În caz contrar, pot rezulta incompatibile cu starea de viață care apar tocmai atunci când nutriția mari consumatoare de energie, in special parenteral.