Организм представляет собой открытую систему, которая постоянно обменивается с внешней средой как веществами, так и энергией. Энергия поступает в организм с пищей в форме химических связей, затем преобразуется в тепловую, а также в механическую (сокращение мышц, движение ресничек), электрическую (генерация потенциалов), химическую (синтез новых молекул).
Энергия запасается в организме в виде макроэргических соединений, основным является аденозинтрифосфат (АТФ). Количество поступившей энергии равно количеству выделившейся (энергетический баланс). Наука, изучающая энергетический обмен организма, называется биоэнергетикой.
Методы исследования энергетического обмена. Большая часть энергии, поступившей в организм, в конечном итоге преобразуется в тепловую. Таким образом, оценить энергетический обмен можно просто измерив количество выделенного организмом тепла. Такой метод называется прямой калориметрией. Исследуемого человека или животное помещают в герметичную камеру, через стены которой по системе труб пропускают воду. По разнице температур на входе и на выходе из камеры определяют количество выделившейся теплоты и соответственно оценивают энерготраты.
Этот метод очень громоздкий, кроме того, он сложен в применении, поэтому на практике используют метод непрямой калориметрии. В этом случае энергетический обмен оценивают косвенно, по количеству поглощённого О2 и выделенного CO2.
При окислении углеводов на каждый литр кислорода выделяется 5,05 ккал энергии. Этот показатель называется калорическим эквивалентом кислорода. Таким образом, зная количество поглощённого человеком кислорода, можно рассчитать энерготраты. Для этого нужно умножить объём поглощённого кислорода на калорический эквивалент. Однако такие расчёты верны только для углеводов. Для жиров и белков количество энергии на каждый поглощённый литр кислорода будет другим. Кроме того, точно оценить массу употреблённых с пищей жиров, углеводов и белков очень сложно. Поэтому на практике используется ещё один показатель – дыхательный коэффициент. Он равен отношению выделенного СО2 к поглощённому О2. ДК для углеводов равен 1, для жиров – 0,7, для белков – 0,82. Дыхательный коэффициент позволят откорректировать калорический эквивалент кислорода исходя из конкретной употреблённой человеком пищи. При изменении дыхательного коэффициента на 0,01 калорический эквивалент меняется на 12 калорий.
Основной обмен. Это минимальные энергозатраты организма на поддержание жизнедеятельности (дыхание, работу сердечно-сосудистой системы, обеспечение ионной асимметрии и т.д.). Основной обмен оценивают натощак, в положении лёжа в отсутствие любой физической активности и эмоционального напряжения, при комфортной температуре.
Факторы, влияющие на основной обмен
- Пол (у мужчин выше, 1300 – 1600 ккал, у женщин – на 6 – 10% ниже)
- Возраст (у детей выше, чем у взрослых, в пожилом возрасте ещё снижается)
- Повышение температуры тела 1оС увеличивает основной обмен на 10%
- Занятия спортом повышают основной обмен
- Вегетарианство снижает основной обмен
- В тёплом климате основной обмен выше, чем в холодном
- Весной и летом основной обмен выше, чем зимой
- Состояние нервной и эндокринной систем (в первую очередь щитовидной железы). Именно для оценки состояния эндокринной системы в клинике проводили оценку основного обмена.
Энерготраты складываются из основного обмена, энергии, которая затрачивается на переваривание пищи (специфически-динамическое действие пищи), а также энергии, которая тратится на выполнение физической работы (рабочая прибавка).
Для расчёта общих энерготрат используется коэффициент физической активности, то есть отношение суточных энерготрат к основному обмену. Величина коэффициента физической активности зависит от образа жизни человека – у людей, занятых физическим трудом этот показатель выше, чем у лиц, ведущих «сидячий» образ жизни. Например, у рабочих, занятых особо тяжёлым физическим трудом, этот коэффициент достигает 2,5. Исходя из суточных энерготрат, выстраивается пищевой рацион.
 |
 |