Понятие обмена веществ. Основной и общий обмен
Обмен веществ и энергии — это совокупность физических, химических и физиологических процессов усвоения питательных веществ в организме с высвобождением энергии. В обмене веществ (метаболизме) выделяют два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса — анаболизм и катаболизм. Анаболизм — это совокупность процессов биосинтеза органических соединений, компонентов клеток, органов и тканей из поглощенных питательных веществ. Катаболизм — это процессы расщепления сложных компонентов до простых веществ, обеспечивающих энергетические и пластические потребности организма. Жизнедеятельность организма обеспечивается энергией за счет анаэробного и аэробного катаболизма поступающих с пищей белков, жиров и углеводов.
Основным обменом называется количество энергии, которое тратит организм при полном мышечном покое, через 12—14 часов после приема пищи и при окружающей температуре 20—22 °С. Основной обмен поддерживает жизнь организма на самом низком уровне деятельности нервной системы, сердца, дыхательного аппарата, пищеварения, желез внутренней секреции, выделительных процессов, покоя скелетных мышц. Даже в условиях полного покоя в клетках и тканях не прекращается обмен веществ — основа жизни организма. Показателем основного обмена является теплопроизводство в ккал в 1 ч на 1 кг веса тела и равен 1 ккал.
Ведущая роль в обмене веществ принадлежит функциональному состоянию нервной системы, регулированию ею уровня обмена веществ в органах и тканях, поддерживающему относительное постоянство состава белков, химического состава крови, температуры и т. д. относительно независимо от изменений внешней среды, при разных условиях жизни. Существенно влияет на основной обмен также деятельность желез внутренней секреции. Например, основной обмен увеличивается при повышении функции щитовидной железы и, наоборот, уменьшается при понижении ее функций и гипофиза. При повышении температуры тела на 1 °С основной обмен в среднем увеличивается на 10 %. В холодном климате основной обмен возрастает, а в жарком снижается на 10—20 %. Во время сна в результате расслабления скелетных мышц он уменьшается до 13 %. При голодании основной обмен снижается. С 20 до 40 лет основной обмен поддерживается примерно на одинаковом уровне, а затем постепенно падает: у мужчин до 7 %, а у женщин до 17 %.
Общий обмен веществ — происходит в обычных условиях жизни. Он значительно выше основного обмена и зависит главным образом от деятельности скелетных мышц, а также увеличения деятельности внутренних органов. Килокалории, расходуемые при этом сверх основного обмена, называются моторными калориями. Чем интенсивнее мышечная деятельность, тем больше моторных калорий и тем выше общий обмен веществ. При умственном труде общий обмен веществ увеличивается незначительно — на 2—3 %, а если умственный труд сопровождается мышечной деятельностью — на 10—20 %.
Значительное увеличение обмена веществ происходит также при переваривании пищи, что обозначается как ее специфически-динами-ческое действие. Так как для переваривания белков требуется особенно большая затрата энергии, то специфически-динамическое действие белков особенно велико. В среднем, после употребления белковой пищи основной обмен увеличивается на 30—37 %, а после жиров и углеводов на 4—6 %.
Физиология человека и животных
Разделы
Основной и общий обмен. Рабочая прибавка. Общие энергозатраты людей различных профессиональных групп
Основной обмен – это минимальный уровень энергозатрат, необходимый для поддержания жизнедеятельности организма в условиях физического и эмоционального покоя. Эта энергия затрачивается на осуществление функций нервной системы, синтез веществ, работу ионных насосов, поддержание температуры тела, работу дыхательной мускулатуры, сердца и почек. Основной обмен определяют утром в состоянии лежа, при максимальном расслаблении мышц, в состоянии бодрствования, при температуре 20 – 22 о С, натощак.
Величина основного обмена зависит от пола, возраста, роста, массы и площади поверхности тела, интенсивности метаболизма. Для взрослого человека основной обмен составляет примерно 1 ккал на1 кгмассы тела в час. У мужчин основной обмен в пересчете на единицу массы тела на 10 % больше, чем у женщин. Это связано с тем, что мужские половые гормоны оказывают стимулирующее действие на обменные процессы, а также с тем, что у мужчин относительно больше мышечной ткани и меньше – жировой, чем у женщин. В среднем у мужчин основной обмен равен 1600 – 1700 ккал/сутки, у женщин – 1400 – 1500 ккал/сутки.
У детей процессы анаболизма преобладают над процессами катаболизма, поэтому у них значения основного обмена больше, чем у взрослых (в среднем 1,8 ккал/кг/ч в 7 лет и 1,3 ккал/кг/ч в 12 лет).
Интенсивность основного обмена примерно на 50 % обусловлена расходами энергии на поддержание работы печени и покоящейся скелетной мускулатуры.
Должный основной обмен отражает норму основного обмена для конкретного индивидуума с учетом пола, возраста, роста и массы тела. Он определяется по специальным таблицам. Особенно сильно величина основного обмена зависит от площади поверхности тела. Правило Рубнера – закон поверхности тела: энергетические затраты теплокровного организма в покое прямо пропорциональны величине поверхности тела.
Реальная величина основного обмена может отличаться от должного основного обмена не более чем на 15 %. При гиперфункции щитовидной железы основной обмен может превышать норму на 20 % и более.
Общий обмен энергии включает в себя энергозатраты организма в условиях активной деятельности и состоит из основного обмена, рабочей прибавки и специфического динамического действия пищи.
Специфическое динамическое действие пищи включает в себя усиление интенсивности обмена веществ и увеличение энергозатрат под влиянием приема пищи. Проявляется в течение 1 – 3 часов после приема пищи.
Рабочая прибавка – это энергозатраты на выполнение любых видов работ, производимых организмом. Величина рабочей прибавки зависит от вида деятельности человека. Например, при тяжелой мышечной работе энергозатраты могут быть во много раз больше, чем в состоянии физического покоя, при легкой физической работе и умственном труде расходы энергии увеличиваются на 20 – 30 %.
Величина общего обмена энергии отражает степень физической активности человека. Если она низкая, то это свидетельствует о гипокинезии или гиподинамии: на этом фоне возрастает риск развития атеросклероза, ишемической болезни сердца, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки и т.д. По данным ВОЗ, для поддержания высокой работоспособности каждому человеку необходимо ежедневно не менее 20 мин заниматься какой-либо физически активной деятельностью.
По международной классификации, предельно допустимая по тяжести работа не должна превышать по энергозатратам уровень основного обмена больше, чем в 3 раза (табл. 2).
Энергозатраты различных профессиональных групп населения (по классификации ВОЗ)
| Пол | Легкий труд | Средний труд | Тяжелый труд |
| Мужчины | 1,7 основного обмена(до 2 ккал/кг/ч) | 2,7 основного обмена(до 3 ккал/кг/ч) | 3,8 основного обмена(до 4,5 ккал/кг/ч) |
| Женщины | 1,7 основного обмена(до 2 ккал/кг/ч) | 2,2 основного обмена(до 2,5 ккал/кг/ч) | 2,8 основного обмена(до 3 ккал/кг/ч) |
В каждом виде трудовой деятельности есть элементы физического труда, при котором совершается мышечная работа, и элементы умственного труда. Поэтому для объективной оценки предложено различать тяжесть труда и его напряженность. Тяжесть работы определяется нагрузкой на скелетные мышцы и характеризуется энергетическими затратами организма, физиологичностью рабочей позы, степенью изменения физиологических функций (частота сердцебиений, артериальное давление, частота дыханий, развитие утомления). Соответственно выделяют группы легкого, среднего и тяжелого труда по энергозатратам на выполнение работ. Исходя из подсчета затраченных калорий, выделяют следующие категории труда: легкий труд –2200 – 3300 ккал/сутки, средний – 2350 – 3500, тяжелый – более 3700 ккал/сутки.
Напряженность труда характеризуется объемом воспринимаемой информации, степенью напряжения внимания, состоянием анализаторных систем, эмоциональным напряжением. Выделяют 4 группы труда:
4 – очень напряженный.
По этим критериям труд студентов оценивают как легкий по тяжести, но 3 – 4 степени по напряженности.
Например, энергозатраты организма увеличиваются при умственной работе в сочетании с легкой мышечной деятельностью и психоэмоциональным напряжением на 15 – 19 % и более, исходя из чего у работников умственного труда средние суточные затраты энергии составляют 2400 – 2800 ккал/сутки. В то же время у студентов, учитывая более интенсивный метаболизм и высокий уровень психоэмоциональной нагрузки, среднесуточные затраты, как правило, превышают этот уровень (около 3000 ккал/сутки).
Основной и общий обмен
Основной обмен – минимальное количество энергии, необходимое для обеспечения нормальной жизнедеятельности в условиях относительного физического и психического покоя. Эта энергия расходуется на процессы клеточного метаболизма, кровообращение, дыхание, выделение, поддержание температуры тела, функционирование жизненно важных нервных центров мозга, постоянную секрецию эндокринных желёз.
Любая работа – физическая или умственная, а также приём пищи, колебания температуры окружающей среды и другие внешние или внутренне факторы, изменяющие уровень обменных процессов, влекут за собой увеличение энергозатрат.
Основной обмен определяют в строго контролируемых, искусственно создаваемых условиях:
Основной обмен выражается количеством энергозатрат из расчета 1 ккал на 1 кг массы тела в час [1 ккал/(кг×ч)]
Факторы, влияющие на величину основного обмена:
1) Половая принадлежность: У мужчин при прочих равных условиях в среднем величина основного обмена выше, чем у женщин. Связано это с таким фактом, что природа наделила мужчин большей мышечной массой, чем женщин.
2) Структура тела: мышечная масса более активна, чем жировая и на свое обслуживание требует больше энергии. Вывод нужно больше мышц, и меньше жира.
3) Вес: чем больше вес, больше поверхность, и по закону поверхности мы отдаем больше тепла и тем самым больше величина основного обмена
4) Рост: чем выше рост, тем больше величина основного обмена.
5) Возраст: у младенцев высокая величина основного обмена. С возрастом основной обмен замедляется.
6) Спорт и физические нагрузки: Систематическая нагрузка помогает улучшить здоровье, сжечь жир, увеличить мышечную массу, что приведет к ускорению базового обмена.
7) Питание: Голодание или резкое понижение калорий, не поможет вам похудеть. А вот загубить здоровье и замедлить обмен веществ легко. Что приведет к тому, что вы легче будете набирать вес или к более страшным последствиям, таким как анорексия.
Средние величины основного обмена у взрослых здоровых мужчин составляют 1300–1600 ккал/сут, у женщин эти величины на 10% ниже. Средняя величина основного обмена у здорового человека приблизительно 1 ккал/(кг×ч).
Общий обмен рассчитывают по формуле:
Основной обмен определить по таблицам.
СДДП рассчитывают как 15% от основного обмена. Это расход энергии на моторику, секрецию и всасывание в желудочно-кишечном тракте.
Рабочая прибавка для студентов в среднем составляет 1 000 ккал за сутки. Это энергозатраты при трудовой деятельности.
Зависимость интенсивности основного обмена от площади поверхности тела была показана немецким физиологом Рубнером для различных животных.
Закон поверхности Рубнера.
Энергетические затраты теплокровного организма пропорциональны площади поверхности тела.
Согласно этому правилу, интенсивность основного обмена тесно связана с размерами поверхности тела:
Для запоминания десяти незаменимых аминокислот существует забавное мнемоническое правило: «Лиза Метнула Фен в Трибуну, Трезвый Лейтенант Валялся в Изоляторе с Аргентинским Гитаристом».
«Лиза» — это лизи́н, компонент белков. Содержится в мясе, особенно в красном, не важно, баранина это или птица, яйцах, бобовых, молочных продуктах, сыре, орехах, рыбе. Лизин повышает иммунитет организма, сохраняет здоровыми сердце, кости, глаза. Участвует в синтезе коллагена, что важно для постоянного обновления тканей и поддержании их молодости.
Слово «метнула» ассоциируется с метионином. Особенно его роль важна в поддержании здоровья желудочно-кишечного тракта: он противостоит гастриту и язве, так как благоприятно воздействует на слизистые ткани. Метионином богаты молоко, грецкий и бразильский орехи, а также кунжут, мясо курицы, свинина, фасоль, чечевица и соя.
«Фен» — так мы запоминаем фенилаланин. Им богаты бобовые, говядина, орехи, мясо кур, рыба, творог, яйца. Это весьма проблемная аминокислота. Она напрямую влияет на психические процессы и мозговую деятельность, а так как они до сих пор не слишком хорошо изучены, действие фенилаланина тоже под вопросом. Во всяком случае, в рационе здорового человека он должен присутствовать обязательно, так как участвует в синтезе гормонов, создающих хорошее настроение, ясность сознания и остроту мышления. Однако при наследственной фенилкетонури́и усвоение этой аминокислоты нарушено. Поэтому при этом заболевании нельзя употреблять продукты с аспартамом — синтетическим сахаром, который в организме распадается с образованием фенилаланина. Чаще всего это газированные напитки, жевательная резинка.
«Трибуна» — это триптофан. Триптофан важен для роста и развития организма. Из него формируется гормон счастья серотонин, участвующий в регуляции сна, аппетита, настроения. Бессонница, беспокойство, импульсивность могут свидетельствовать о недостатке триптофана. Эта незаменимая аминокислота содержится в сыре, твороге, грибах, бананах, финиках, кедровых орехах, молоке, йогурте, в мясе кур, индюшатине, рыбе.
«Трезвый» — так мы запомним, что нам жизненно необходим треонин. Нужен он и взрослым, и детям, так как поддерживает работу иммунной системы, обеспечивает здоровье и молодость тканей, в том числе кожи. Треонином богаты молочные продукты, яйца, орехи, бобы.
Следующее слово поговорки — «лейтенант» — лейцин. Он входит в состав всех белков, используется для лечения анемии, стимулирует рост мышц. Лейцина много в овсе, буром неочищенном рисе, мясе, рыбе, чечевице, орехах, курином мясе, яйцах.
«Изолятор» — так мы запоминаем изолейцин. Играет немаловажную роль в энергетическом обмене. Поэтому необходимо для бодрости включать в свой ежедневный рацион такие продукты, как миндаль, кешью, нут, чечевицу, рожь. Изолейцином богаты яйца, рыба, куриное мясо.
Отдельно стоят аминокислоты аргинин (слово «аргентинским») и гистидин (слово «гитаристом»). Эти аминокислоты прежде всего необходимы детям, а также пожилым людям. Аргинин в организме взрослого здорового человека вырабатывается в достаточном количестве. Гистидина много в семенах тыквы, красной рыбе, говяжьем, свином и курином мясе, бобовых, арахисе.
Как видите, больше всего незаменимых аминокислот содержится в мясе разных видов, молочных продуктах, куриных яйцах. Однако если в вашем рационе продукты животного происхождения отсутствуют по каким-либо причинам, восполнить недостаток аминокислот тоже возможно — благодаря орехам, бобовым, грибам.
Превращение и распад веществ. Основной и общий обмены
Превращения органических соединений в организме
1. Превращения веществ протекают на ферментных системах клеток печени.
2. Белки могут превращаться в жиры и углеводы. Значит, для образования, к примеру, гликогена или жира могут использоваться аминокислоты. Белки образуются только из белков. Именно поэтому белковое голодание наиболее опасно — без поступления пищи белкам просто неоткуда взяться.
3. Углеводы и жиры могут взаимно превращаться.
Распад органических соединений
1. Энергия выделяется при окислении органических соединений.
2. Конечными продуктами распада углеводов и жиров выступают углекислый газ и вода, белков — аммиак и мочевина.
3. Аммиак переносится в печень и превращается там в мочевину (менее ядовитое соединение, чем аммиак), которая удаляется через почки.
4. Углекислый газ удаляется через легкие, вода через почки, а также в значительной степени через легкие и кожу.
Источники расхода энергии, соотношение расхода и поступления энергии с пищей
Куда расходуется энергия, выделяемая при распаде органических веществ? Мышечные волокна тратят энергию на сокращение, нервные клетки — на проведение импульсов. Часть энергии тратится на поддержание температуры тела. Также энергия тратится в процессе роста клеток.
На массу тела влияет соотношение поступления энергии и расхода ее организмом. Запас в виде жира возникает в большинстве случаев тогда, когда поступление превышает расход. Появляется досадный лишний вес, может развиться ожирение, которое в критических случаях лечится крайне тяжело. Преобладание расхода надо поступлением может привести к дистрофии.
Основной и общий обмен
Основной обмен — тот минимум энергии, который требуется организму для поддержания ведущих функций. Этот вид обмена присущ организму, находящемуся в состоянии покоя: человек лежит, ему не холодно и не жарко, влажность оптимальна. Однако нужно заметить, что у мужчин даже в спокойном состоянии основной обмен активнее из-за большей мышечной массы, а у детей — из-за динамичности процессов, присущих раннему возрасту. При подъеме температуры во время болезни основной обмен увеличивается примерно на 10 процентов на каждый градус повышения.
Общий обмен включает в себя затраты на другие виды деятельности, например, мышечную работу. Тепло интенсивно образуется в скелетных мышцах и печени. С повышением температуры среды выше комфортной скорость обмена веществ падает. С понижением температуры — повышается.
Основной обмен: формулы и методы расчета базового метаболизма
Можно легко и просто контролировать разные процессы в организме, а особенно – прибавку в весе, если вы хорошо осведомлены о понятии основного обмена и его величине (ВОО). Если вы научитесь подсчитывать энергозатраты по формулам, то прекрасная жизнедеятельность и хорошее расположение духа вам обеспечено.
Основной обмен (базовый обмен, базовый метаболизм)– что это такое
Можно сказать, что эти три понятия синонимы, но все-таки в их определении есть кое-какие отличия.
Основной обмен- это то количество энергии, которое вам нужно просто чтобы жить не напрягаясь, например, лежа на диване и смотря телевизор, или сидя в кресле. При этом вы физически или умственно мало активны. То есть, это тот минимум энергии, который вам необходим.
Базовый обмен веществ или базовый метаболизм- это то количество энергии (килокалорий), которое сжигает ваш организм при тех же обстоятельствах- лежите на кровати или сидите в кресле не напрягая мозги и физически не уставая.
Данные термины подразумевают под собой минимальное индивидуальное количество энергии (суточный калораж), необходимое для нормальной работы всех человеческих органов в процессе метаболизма, эмоционального и психологического покоя. Состояние покоя также требует определенную долю энергии для поддержания температурного режима, дыхания, выделений, функционирования ответственных нервных мозговых центров, для хорошего кровообращения. Сегодня мы и будем рассчитывать величину основного обмена веществ для женщин и мужчин всех возрастов.
Факторы, определяющие зависимость суточного расхода человеческой энергии
К ним относится масса тела, образ жизни, половая принадлежность, рацион питания, возраст. Следовательно, в зависимости от этого, один человек отличается от другого тем, что у него минимальный расход энергии бывает больше, чем у другого. Они могут быть ровесниками, заниматься одними и теми же делами, но отличаться строением тела и другими признаками. Поэтому и суточная калорийность разнится.
Показатели, влияющие на обмен веществ
У каждого человека есть свое значение ВОО из-за комплекса вышеуказанных отличий. Рассмотрим факторы, которые оказывают большое влияние на параметры основного обмена:
Как определить основной обмен
Расчет базового метаболизма производится особым способом под названием калориметрия. ВОО определяют специальной камерой, фиксирующей в организме обменные процессы. Такое измерение является трудоемким делом, поэтому можно воспользоваться аналогом, который делает вычисления при помощи газообмена. Для определения элементов, попавших под окисление (жиры, белки, углеводы), вычисляется дыхательный коэффициент, представляющий собой соотношение выделенной углекислоты и поглощенного кислорода. Такой коэффициент имеет совершенно разное значение при окислении углеводов, жиров или белков.
Правило поверхности Рубнера
Данный закон состоит в том, что все затраты энергии каждой теплокровной особи находятся в прямой зависимости от поверхности тела. То есть на квадратный метр площади организма количество тепла рассеивается одинаково в стандартных условиях. Поэтому объем и масса оказывают прямое воздействие на базовый уровень метаболизма. Другими словами- чем вы меньше, тем меньше вам надо калорий, и наоборот.
Правила расчета основного обмена веществ
Рассчитать базовый обмен веществ можно самостоятельно. Для этого используются несколько формул, которые были придуманы более столетия назад. Также существует множество сайтов, посвященных здоровому образу жизни, на которых есть онлайн-калькулятор, позволяющий в короткие сроки высчитать показатели ВОО, подходящей для нормальной жизнедеятельности. Для этого нужно будет ввести в указанные поля необходимые значения. Но перед этим воспользуйтесь нижеприведенными формулами и сравните потом результаты.
Используя общую массу тела, можно рассчитать базовый метаболизм по формуле Харриса-Бенедикта, начальная версия которой была придумана еще в 1919 году. В 1884 году с поправками на современный образ жизни ее существенно доработали, поэтому результат вычислений получится более точным.
Просто подставьте в уравнения нужные числа:
Где P – произведенное организмом, находящемся в полном покое, тепло.
Существует еще одна формула базового метаболизма, основанная на общей массе тела – Миффлина-Сан Жеора. Она является чуть более точной, чем предыдущая.
В качестве примера возьмем 55-летнюю женщину с ростом 168 см и весом 59 кг. В результате ее ВОО составит 1204 ккал.
Но у данных уравнений есть неточность – они не включают показатели метаболической активности с учетом количества жира в организме. Получается, что если выбрать двух мужчин с совершенно одинаковыми значениями роста, веса и возраста, то результаты получатся абсолютно идентичными. В реальности их базовый индекс метаболизма будет значительно отличаться из-за того, что первый мужчина «жирный», а второй – «качок».
Для таких случаев используется уравнение Кэтча-МакАрда:
P = 370 + (21, 6*LBM), где LBM – масса с вычетом жира. Например, при весе 70 кг, из которых 30% — жировая составляющая (она будет равна 21 кг), мышечная составляющая будет равна 49 кг (70-21). При подстановке в формулу данного значения получаем результат в 1428 ккал.
Таким образом, скорость базового метаболизма может существенно различаться у людей с практически одинаковыми параметрами. На показатели также влияют и множество других внешних и внутренних факторов.
Калькулятор и таблица
Если вы уж совсем заморочились на расчете своего базового метаболизма, то для получения более точной исчерпывающей информации лучше обратиться к специалисту который подскажет, какое количество калорий вам необходимо ежедневно, чтобы находиться в бодром состоянии и не набирать лишние килограммы.
Организм каждого человека обладает индивидуальными особенностями, но существует таблица усредненных значений базального обмена веществ, которую можно использовать всем. В ней указано минимальное число калорий в сутки, которые требуются человеку с учетом его основных параметрических данных.
Повышение основного обмена
Чтобы похудеть и прибрести стройную, красивую фигуру или просто перейти на здоровый образ жизни, необходимо увеличивать показатели ОО. Для этого:
В одной из наших статей мы подробно писали о том, как разогнать метаболизм. Задавайте вопросы и оставляйте комментарии под статьей.
