Wymiana energii człowieka

"Ciało ludzkie jest" maszyną ", która może uwolnić energię chemiczną związaną z" paliwem "produktów spożywczych; te "paliwa" to węglowodany, tłuszcze, białka i alkohol "(WHO).

Główne wykorzystanie któregokolwiek z wymienionych źródeł ma inną charakterystykę pod względem wielkości metabolizmu energetycznego i powiązanych przesunięć metabolicznych.

Cechy różnych źródeł metabolicznych dostaw energii do żywności

Wskaźniki	Glukoza	Palmitate	Białko
Uwolnienie ciepła, kcal:
Na 1 mol utleniony	673	2398	475
1 g utleniony	3,74	9,30	5,40
Zużycie tlenu:
Kret	66,0	23,0	5.1
L	134	515	114
Wytwarzanie dwutlenku węgla:
Kret	66,0	16,0	4.1
L	134	358	92
Produkcja ATP, mol:	36	129	23
Koszt produktów ATP:
A / d	18,7	18.3	20,7
W / z	3,72	3,99	4,96
C / d	3,72	2,77	4,00
Częstość oddechów	1,00	0,70	0,81
Ekwiwalent energii na 1 litr zużytego tlenu	5.02	4,66	4.17

[1], [2], [3]

Etapy wymiany energii

Chociaż dyssymilacja i synteza struktur białek, tłuszczów i węglowodanów ma charakterystyczne cechy i określone formy, jednak w przemianie tych różnych substancji występuje szereg zasadniczo wspólnych etapów i prawidłowości. W odniesieniu do energii uwalnianej przez metabolizm, metabolizm energetyczny należy podzielić na trzy główne etapy.

W pierwszym etapie przewodu żołądkowo-jelitowego duże cząsteczki składników pokarmowych dzielą się na małe. 3 są utworzone z heksozy węglowodany (glukoza, galaktoza, fruktoza), białek - 20 aminokwasów, kwasów tłuszczowych (trójglicerydy) - (., Np pentozy i inni) glicerolu i kwasów tłuszczowych, a także rzadkich cukrów. Obliczono, że średnia z ciała ludzkiego w czasie jej trwania wydłuża węglowodanów - 17,5 m, białko - 2,5 m, tłuszcz. - 1,3 m Ilość uwolnionej energii w fazie się tylko nieznacznie, gdy jest uwalniane w postaci ciepła. Tak więc, w rozszczepiania wielocukrów i białek uwalnianych w przybliżeniu 0.6% tłuszczu - 0,14% całkowitej energii, które są wytwarzane z pełnym zaniku produkty końcowe metabolizmu. Dlatego znaczenie reakcji chemicznych pierwszej fazy polega głównie na przygotowywaniu składników odżywczych do faktycznego uwalniania energii.

W drugim etapie substancje te ulegają dalszemu podziałowi w wyniku niepełnego spalania. Wynik tych procesów - niepełne spalanie - wydaje się nieoczekiwany. 25-30 są utworzone, z wyjątkiem CO2 i H2O substancje tylko trzy produkty końcowe: α-ketoglutarowy, kwas szczawianowej i kwas octowy, jak atsetilkoenzima A. Ilościowo tak przeważa acetylo-koenzymu A. Podczas fazy II, uwalnia się około 30% energii zawartej w odżywczej substancje.

W trzecim etapie, tak zwanym cyklu kwasu trokarboksylowego Krebsa, trzy produkty końcowe fazy II są spalane do dwutlenku węgla i wody. Jednocześnie uwalniane jest 60-70% energii składników odżywczych. Cykl Krebsa jest powszechną ścieżką końcową dla rozszczepiania zarówno węglowodanów, białek i tłuszczów. Jest to, jak to jest, kluczowy punkt wymiany, gdzie zbieżności różnych struktur zbiegają się i możliwe jest wzajemne przejście reakcji syntezy.

W przeciwieństwie do etapu I - etapów hydrolizy w przewodzie pokarmowym - w fazach II i III rozszczepiania substancji dochodzi nie tylko do uwolnienia energii, ale także do szczególnego rodzaju akumulacji.

Reakcje wymiany energii

Zachowanie energii odbywa się poprzez przekształcenie energii rozdrabniania produktów żywnościowych w specjalną formę związków chemicznych zwanych makroergami. Nośnikami tej energii chemicznej w ciele są różne związki fosforu, w których wiązanie z resztą kwasu fosforowego jest wiązaniem makroergicznym.

Główne miejsce w metabolizmie energetycznym należy do wiązania pirofosforanowego ze strukturą trifosforanu adenozyny. W postaci tego związku w ciele wykorzystuje się 60 do 70% całej energii uwalnianej podczas rozkładu białek, tłuszczów, węglowodanów. Wykorzystanie energii (utlenianie w postaci ATP) ma ogromne znaczenie biologiczne, ponieważ dzięki temu mechanizmowi możliwe jest oddzielenie miejsca i czasu uwalniania energii oraz jej faktycznego zużycia w procesie funkcjonowania narządu. Szacuje się, że w ciągu 24 godzin ilość utworzonego ATP i podział w ciele jest w przybliżeniu równy masie ciała. Konwersja ATP do ADP uwalnia 41,84-50,2 kJ lub 10-12 kcal.

Otrzymany energia metaboliczna nie wydaje się na głównej wymiany, t. E. Utrzymanie życia w stanie spoczynku w temperaturze otoczenia 20 ° C, wzrost (metabolizm tworzywa sztucznego), praca mięśni i trawienia i wchłaniania pokarmu (konkretnie dynamiczna akcja żywność). Istnieją różnice w wydatkach energii wynikających z wymiany, u dorosłych i dzieci.

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

Podstawowa wymiana

Dziecko, podobnie jak wszystkie urodzone niedojrzałe ssaki, ma początkowy wzrost podstawowego metabolizmu do 1 1/2 roku, który następnie stale rośnie w wartościach bezwzględnych i jest również regularnie zmniejszany na jednostkę masy ciała.

Często stosuje się metody obliczeniowe do obliczania podstawowego metabolizmu. Formuły zazwyczaj koncentrują się na wskaźnikach długości lub masy ciała.

Obliczanie podstawowego metabolizmu na podstawie masy ciała (kcal / dzień). Zalecenia FAO / BO3

Wiek	Chłopcy	Dziewczyny
0-2 lata	60,9 P-54	61 P - 51
3-9 lat	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

Całkowita energia otrzymana z pożywienia jest dystrybuowana, aby zapewnić podstawowy metabolizm, specyficzny dynamiczny wpływ żywności, straty ciepła związane z wydalaniem, aktywność fizyczną (motoryczną) i wzrost. W strukturze dystrybucji energii wyróżnia się wymianę energii:

• Otrzymana energia (z żywności) = energia zdeponowana + energia zużyta.
• Pochłaniana energia = otrzymana energia - wydzielana energia.
• Energia zmetabolizowana = otrzymana energia - dostawa energii (życie) i aktywność lub "koszty podstawowe".
• Energia kosztów podstawowych jest równa sumie:
  • podstawowy metabolizm;
  • termoregulacja;
  • efekt ocieplenia żywności (SDDP);
  • koszty działalności;
  • koszty syntezy nowych tkanek.
• Energia osadzania to energia zużywana na odkładanie się białka i tłuszczu. Glikogenu nie bierze się pod uwagę, ponieważ jego odkładanie (1%) jest nieznaczne.
• Energia osadzania = Energia metabolizowana - Energia podstawowych kosztów.
• Koszt energii wzrostu = energia syntezy nowych tkanek + energia zdeponowana w nowej tkance.

Głównymi różnicami wieku są relacje między kosztami wzrostu i, w mniejszym stopniu, aktywnością.

Cechy wieku rozkładu dziennego wydatku energetycznego (kcal / kg)

Wiek	Podstawowa wymiana	SDDP	Straty na wydaleniu	Aktywność	Wysokość	Razem
Przedwczesne	60	7	20	15	50	152
8 tygodni	55	7	11	17	20	110
10 miesięcy	55	7	11	17	20	110
4 lata	40	6	8	25	8-10	87-89
14 lat	35	6	6	20	14	81
Dorosły	25	6	6	10	0	47

Jak widać, koszt wzrostu jest bardzo istotny dla małego noworodka i podczas pierwszego roku życia. Oczywiście u dorosłych są one po prostu nieobecne. Aktywność fizyczna powoduje znaczny wydatek energetyczny, nawet u noworodka i niemowlęcia, gdzie wyrazem są ssanie piersi, lęk, płacz i krzyki.

Z lękiem dziecka zużycie energii wzrasta o 20-60%, a kiedy krzyczy - 2-3 razy. Choroby składają się na koszty energii. Zwłaszcza zwiększają się wraz ze wzrostem temperatury ciała (o 1 ° C wzrost wzrostu metabolizmu wynosi 10-16%).

W przeciwieństwie do dorosłych, dzieci mają dużo energii przeznaczonej na wzrost (metabolizm plastyczny). Ustalono, że dla gromadzenia 1 g masy ciała, tj. Nowej tkanki, konieczne jest wydawanie około 29,3 kJ lub 7 kcal. Poniższe oszacowanie jest dokładniejsze:

• Energia "koszt" wzrostu = energia syntezy + energia osadzania w nowej tkance.

U wcześniaka energia syntezy wynosi od 1,3 do 5 kJ (0,3 do 1,2 kcal) na gram, dodana do masy ciała. Na koniec - 1,3 kJ (0,3 kcal) na 1 g nowej masy ciała.

Całkowity koszt energii wzrostu:

• do 1 roku = 21 kJ (5 kcal) na 1 g nowej tkanki,
• po 1 roku = 36,5-50,4 kJ (8,7-12 kcal) na 1 g nowej tkanki lub około 1% całkowitej energii ilości składników odżywczych.

Ponieważ tempo wzrostu u dzieci zmienia się w różnych okresach, udział metabolizmu plastycznego w całkowitych wydatkach energetycznych jest inny. Najbardziej intensywny wzrost wewnątrzmacicznego okresu rozwoju, kiedy masa ludzkiego zarodka jest zwiększana o 1 miliard 20 milionów razy (1,02 x 10 9). Tempo wzrostu jest nadal wysokie w pierwszych miesiącach życia. Dowodem na to jest znaczny wzrost masy ciała. Dlatego u dzieci w pierwszych 3 miesiącach udział „plastikowy” wymiany wydatkiem energetycznym wynosi 46%, to w pierwszym roku jest ograniczona, jednak ze 4 lata, a szczególnie w okresie przedpokwitaniowym, zwiększenie tempa wzrostu, co z kolei odbija się na zwiększenie wymiany z tworzywa sztucznego. Średnio u dzieci w wieku 6-12 lat 12% zapotrzebowania na energię przeznacza się na wzrost.

Koszty energii dla wzrostu

Wiek	Masa ciała, kg	Przyrost masy ciała, g / dzień	Koszt energii , kcal / dzień	Koszt energii , kcal / (kg-day)	Jako procent podstawowej wymiany
1 miesiąc	3.9	30	146	37	71
3 »	5.8	28	136	23	41
6 »	8.0	20	126	16	28
1 rok	10.4	10	63	6	11
5 lat	17.6	5	32	2	4
14 lat, dziewczyny	47,5	18	113	2	8
16 lat, chłopcy	54,0	18	113	2	7

[9], [10]

Zużycie energii w przypadku trudnych do rozliczenia strat

Na trudne stanowiły straty obejmują straty z tłuszczu kału, soków trawiennych i tajemnic, generowane w ścianie przewodu pokarmowego i gruczołów, z złuszczone komórki nabłonka z opadający przykrycie komórek skóry, włosów, paznokci, potu, a przed okresem pokwitania u dziewcząt - z krwią menstruacyjną. Niestety problem ten nie był badany u dzieci. Uważa się, że u dzieci starszych niż rok to około 8% kosztów energii.

[11]

Zużycie energii na aktywność i utrzymanie stałej temperatury ciała

Udział wydatków na energię w aktywności i utrzymaniu temperatury ciała jest różny w zależności od wieku dziecka (po 5 latach jest to uwzględnione w koncepcji pracy mięśni). W ciągu pierwszych 30 minut po urodzeniu temperatura ciała noworodka zmniejsza się o prawie 2 ° C, co powoduje znaczny wydatek energetyczny. U małych dzieci utrzymywanie stałej temperatury ciała w temperaturze otoczenia poniżej temperatury krytycznej (28 ... 32 ° C) i aktywność organizmu dziecka jest zmuszona wydać 200,8-4 18,4 kJ / (kg dziennie) lub 48-100 kcal / (kg • dzień). Dlatego wraz z wiekiem wzrasta bezwzględny wydatek energii na utrzymanie stałości temperatury ciała i aktywności.

Jednak udział zużycia energii w utrzymywaniu stałości temperatury ciała u dzieci w pierwszym roku życia jest tym mniejszy, im mniejszy jest dziecko. Z drugiej strony następuje spadek zużycia energii, ponieważ powierzchnia ciała, odniesiona do 1 kg masy ciała, znowu maleje. Jednocześnie zwiększa się zużycie energii na aktywność (pracę mięśni) u dzieci w wieku powyżej roku, kiedy dziecko zaczyna chodzić, biegać, ćwiczyć lub uprawiać sport.

Koszt energii fizycznej aktywności

Typ ruchu	Cal / min
Jazda na rowerze przy niskiej prędkości	4,5
Jazda na rowerze ze średnią prędkością	7.0
Jazda na rowerze z dużą prędkością	11.1
Taniec	3.3-7.7
Piłka nożna	8.9
Ćwiczenia gimnastyczne na muszlach	3.5
Bieganie sprintem	13,3-16.8
Działa na duże odległości	10.6
Łyżwiarstwo	11.5
Narciarstwo biegowe z umiarkowaną prędkością	10,8-15,9
Bieganie na nartach z maksymalną prędkością	18.6
Pływanie	11,0-14,0

U dzieci w wieku 6-12 lat udział energii wydatkowanej na aktywność fizyczną wynosi około 25% zapotrzebowania na energię, a u dorosłych - 1/3.

[12], [13]

Specyficzne dynamiczne działanie żywności

Specyficzny efekt dynamiczny żywności zmienia się w zależności od rodzaju żywności. Silniejszy jest wyrażany w pokarmach bogatych w białko, mniej - w spożyciu tłuszczów i węglowodanów. U dzieci drugiego roku życia specyficzny efekt dynamiczny pokarmu wynosi 7-8%, u dzieci w starszym wieku - powyżej 5%.

Koszty wdrożenia i radzenia sobie ze stresem

Jest to naturalny kierunek normalnego życia i wydatków na energię. Proces życia i adaptacja społeczna, edukacja i sport, kształtowanie relacji międzyludzkich - wszystko to może towarzyszyć stres i dodatkowe koszty energii. Średnio jest to dodatkowe 10% dziennych "racji" energetycznych. Jednak w przypadku ostrych i ciężkich chorób lub urazów poziom kosztów stresu może znacznie wzrosnąć, co wymaga rozważenia przy obliczaniu diety.

Dane dotyczące wzrostu zapotrzebowania na energię na stres podano poniżej.

Stany Zjednoczone	Zmiana zapotrzebowania na energię
Oparzenia w zależności od procentu spalonej powierzchni ciała	+ 30 ... 70%
Wiele urazów spowodowanych wentylacją sprzętu	+ 20 ... 30%
Ciężkie infekcje i wiele urazów	+ 10 ... 20%
Okres pooperacyjny, drobne infekcje, złamania kości	0 ... + 10%

Trwały brak równowagi energetycznej (nadmiar lub niedobór) powoduje zmianę masy ciała i długości ciała ze wszystkimi wskaźnikami rozwojowymi i wiekiem biologicznym. Nawet umiarkowane niedożywienie (4-5%) może spowodować opóźnienie w rozwoju dziecka. Dlatego bezpieczeństwo energetyczne żywności staje się jednym z najważniejszych warunków dla adekwatności wzrostu i rozwoju. Obliczenie tego zabezpieczenia jest konieczne do regularnego przeprowadzania. W większości dzieci wytyczne do analizy mogą stanowić zalecenia dotyczące całkowitej energii dziennej dawki, dla niektórych dzieci o specjalnych warunkach zdrowotnych lub warunkach życia, wymagane jest indywidualne obliczenie sumy wszystkich energochłonnych składników. Przykładem stosowania wspólnych standardów wiekowych bezpieczeństwa i możliwości indywidualnej korekty tych standardów mogą być następujące metody obliczania kosztów energii.

Metoda obliczeniowa do określenia podstawowego metabolizmu

Do 3 lat	3-10 lat	10-18 lat
Chłopcy
X = 0,249 kg-0,127	X = 0,095 kg + 2,110	X = 0,074 kg + 2,754
Dziewczyny
X = 0,244 kg-0,130	X = 0,085 kg + 2,033	X = 0,056 kg + 2,898

[14], [15],

Dodatkowe koszty

Kompensacja szkód - główna wymiana jest mnożona: w przypadku drobnych operacji, o 1,2; przy urazie szkieletowym - na 1,35; przy sepsie - na 1,6; z oparzeniami - wg 2.1.

Specyficzne dynamiczne działanie żywności: + 10% podstawowego metabolizmu.

Aktywność fizyczna: odpoczynek w łóżku + 10% podstawowego metabolizmu; siedzi na krześle + 20% podstawowego metabolizmu; reżim pacjenta, + 30% podstawowej wymiany.

Wydatki na gorączkę: na 1 ° Ze średnim dziennym wzrostem temperatury ciała + 10-12% z podstawowej wymiany.

Przyrost masy ciała: do 1 kg / tydzień + 1260 kJ (300 kcal) dziennie.

Zwyczajem jest formułowanie określonych standardów związanych z wiekiem zaopatrzenia ludności w energię. Wiele krajów ma takie przepisy. Na ich podstawie opracowywane są wszystkie racje żywnościowe zorganizowanych kolektywów. Indywidualne diety są również sprawdzane z nimi.

Zalecenia dotyczące wartości energetycznej żywienia małych dzieci i do 11 lat

	0-2 miesiące	3-5 miesięcy	6-11 miesięcy	1-3 lat	3-7 lat	7-10 lat
Energia, całkowita, kcal	-	-	-	1540	1970	2300
Energia, kcal / kg	115	115	110	-	-	-

Zalecenia dotyczące regulacji energii (kcal / (kg • dzień))

Wiek, miesiąc	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

Obliczanie i korekta metabolizmie energetycznym skupiają się na eliminowaniu deficytu podstawowych nośników energii, tj. E. Głównie węglowodany i Pani fosa. Jednakże stosowanie określonego celu mediach jest możliwe tylko przy uwzględnieniu bezpieczeństwa i skorygowania wielu podstawowych potrzeb związanych z mikroelementów. Więc to jest szczególnie ważne jest powołanie fosforanu potasu, witamin z grupy B, zwłaszcza tiaminy i ryboflawiny, czasami karnitynę, przeciwutleniacze i inne. Niezastosowanie się do tego zalecenia może spowodować niezgodne ze stanem życia, które powstają właśnie gdy energochłonne odżywianie, zwłaszcza pozajelitowo.