Energimetabolismefysiologi. Metabolisme og energi

Metabolisme i kroppen. Plast rf energi rolle

Næringsstoffer

Den konstante utvekslingen av stoffer og energi mellom organismen og miljøet er en nødvendig betingelse for dens eksistens og reflekterer dem

Enhet. Essensen av denne utvekslingen er at næringsstoffene som kommer inn i kroppen, etter fordøyelsestransformasjoner, brukes som plastmateriale. Energien som genereres i dette tilfellet fyller opp kroppens energikostnader. Syntesen av komplekse kroppsspesifikke stoffer fra enkle forbindelser absorbert i blodet kalles assimilering eller anabolisme. Nedbrytningen av kroppsstoffer til sluttprodukter, ledsaget av frigjøring av energi, kalles dissimilering eller katabolisme. Disse prosessene henger uløselig sammen. Assimilering sikrer akkumulering av energi, og energien som frigjøres under dissimilering er nødvendig for syntese av stoffer. Anabolisme og katabolisme kombineres til en enkelt prosess ved hjelp av ATP og NADP. Gjennom dem overføres energien som genereres som et resultat av dissimilering for assimileringsprosesser.

Proteiner er i utgangspunktet plastmateriale. De er en del av cellemembraner og organeller. Proteinmolekyler fornyes stadig. Men denne fornyelsen skjer ikke bare på grunn av matproteiner, men også gjennom gjenbruk av ens egne proteiner. Men av de 20 aminosyrene som danner proteiner, er 10 essensielle. De. de kan ikke dannes i kroppen. Sluttproduktene av proteinnedbrytning er nitrogenholdige forbindelser som urea, urinsyre og kreatinin. Derfor kan tilstanden til proteinmetabolismen bestemmes av nitrogenbalansen. Dette er forholdet mellom mengden nitrogen som tilføres med matproteiner og skilles ut fra kroppen med nitrogenholdige metabolske produkter. 100 g protein inneholder ca. 16 g nitrogen. Derfor indikerer frigjøring av 1 g nitrogen nedbrytningen av 6,25 g protein i kroppen. Hvis mengden nitrogen som frigjøres er lik mengden absorbert av kroppen, oppstår nitrogenlikevekt. Hvis det tas inn mer nitrogen enn nitrogen skilles ut, kalles det en positiv nitrogenbalanse. Nitrogenretensjon skjer i kroppen. En positiv nitrogenbalanse observeres under kroppsvekst, under utvinning fra en alvorlig sykdom og etter langvarig faste. Når mengden nitrogen som skilles ut av kroppen er større enn den som tas opp, oppstår en negativ nitrogenbalanse. Dens forekomst forklares av den dominerende nedbrytningen av kroppens egne proteiner. Det oppstår under faste, mangel på essensielle aminosyrer i mat, nedsatt fordøyelse og absorpsjon av protein og alvorlige sykdommer. Mengden protein som fullt ut dekker kroppens behov kalles proteinoptimum. Minimum, sikrer kun bevaring av nitrogenbalansen - et protein minimum. WHO anbefaler et proteininntak på minst 0,75 g per kg kroppsvekt per dag. Energirollen til proteiner er relativt liten.

Kroppsfett er triglyserider og fosfolipider. og steroler. Hovedrollen deres er energisk. Oksydasjonen av lipider frigjør den største mengden energi, så omtrent halvparten av kroppens energiforbruk kommer fra lipider. De er også en energiakkumulator i kroppen, fordi de deponeres i fettdepoter og brukes etter behov. Fettdepoter utgjør omtrent 15 % av kroppsvekten. Fett har en viss plastisk rolle, siden fosfolipider, kolesterol og fettsyrer er en del av cellemembraner og organeller. I tillegg dekker de de indre organene. For eksempel hjelper perinefrisk fett med å fikse nyrene og beskytte dem mot mekanisk stress. Lipider er også kilder til endogent vann. Når 100 g fett oksideres, dannes det ca 100 g vann. En spesiell funksjon utføres av brunt fett, plassert langs store kar og mellom skulderbladene. Polypeptidet i fettcellene, når kroppen avkjøles, hemmer resyntesen av ATP på grunn av lipider. Som et resultat øker varmeproduksjonen kraftig. Essensielle fettsyrer - linolsyre, linolensyre og arakidonsyre - er av stor betydning. Uten dem er syntesen av cellefosfolipider, dannelsen av prostaglandiner, etc. umulig. I deres fravær er veksten og utviklingen av kroppen forsinket.

Karbohydrater spiller hovedsakelig en energirolle, da de fungerer som den viktigste energikilden for cellene. For eksempel dekkes energibehovet til nevroner utelukkende av glukose. De akkumuleres som glykogen i leveren og musklene. Karbohydrater har en viss plastisk betydning, siden glukose er nødvendig for dannelse av nukleotider og syntese av visse aminosyrer.

METABOLISME OG ENERGI FYSIOLOGI

Metabolisme i kroppen. Plast og energisk rolle av næringsstoffer

Konstant utveksling av stoffer og energi mellom kroppen og miljøet er en nødvendig betingelse for dens

eksistens og gjenspeiler deres enhet. Essensen av denne utvekslingen er at næringsstoffene som kommer inn i kroppen etter fordøyelsestransformasjoner, brukes som plastmateriale. Energien som genereres under disse transformasjonene fyller opp kroppens energikostnader. Syntese av komplekse spesifikke stoffer i kroppen fra

enkle forbindelser som absorberes i blodet fra fordøyelseskanalen kalles assimilering eller anabolisme. Nedbrytningen av kroppsstoffer til sluttprodukter, ledsaget av frigjøring av energi, kalles dissimilering eller katabolisme. Disse to prosessene henger uløselig sammen. "Assimilering sikrer akkumulering av energi, og energien som frigjøres under dissimilering er nødvendig for syntese av stoffer. Anabolisme og katabolisme kombineres til en enkelt prosess ved hjelp av ATP og NADP Dissimilering overføres for assimileringsprosesser. Proteiner er hovedsakelig plastmateriale. De er en del av cellemembraner. Proteinmolekyler fornyes ikke bare på grunn av matproteiner, men også gjennom gjenbruk av kroppens egne proteiner i kroppen. Sluttproduktene av proteinnedbrytning er nitrogenholdige forbindelser som urea, urinsyre, kreatinin. Tilstanden av proteinmetabolismen vurderes ved hjelp av nitrogenbalansen fra kroppen med nitrogenholdige stoffskifteprodukter Protein inneholder ca. 16 g nitrogen. Derfor indikerer frigjøring av 1 g nitrogen nedbrytning av 6,25 g protein. Hvis mengden nitrogen som frigjøres er lik mengden absorbert av kroppen, oppstår nitrogenlikevekt. Hvis det er mer nitrogentilførsel enn nitrogenutslipp, kalles dette en positiv nitrogenbalanse. Nitrogenretensjon skjer i kroppen. En positiv nitrogenbalanse observeres under kroppsvekst, under utvinning fra en alvorlig sykdom ledsaget av vekttap og etter langvarig faste. Når mengden nitrogen som skilles ut av kroppen er større enn den som tas opp, oppstår en negativ nitrogenbalanse. Dens forekomst forklares av nedbrytningen av kroppens egne proteiner. Det oppstår under faste, mangel på essensielle aminosyrer i mat, nedsatt fordøyelse og absorpsjon av protein og alvorlige sykdommer. Mengden protein som fullt ut dekker kroppens behov kalles proteinoptimum. Minimum, sikrer kun bevaring av nitrogenbalansen - et protein minimum. WHO anbefaler et proteininntak på minst 0,75 g per kg kroppsvekt per dag. Energirollen til proteiner er relativt liten.

Kroppsfett er triglyserider, fosfolipider og steroler. De har også en viss plastisk rolle, siden fosfolipider, kolesterol og fettsyrer er en del av cellemembraner og organeller. Hovedrollen deres er energisk. Oksydasjonen av lipider frigjør den største mengden energi, så omtrent halvparten av kroppens energiforbruk kommer fra lipider. I tillegg er de en energiakkumulator i kroppen, fordi de lagres i fettdepoter og brukes etter behov. Fettdepoter utgjør omtrent 15 % av kroppsvekten. Fettvev dekker indre organer og utfører også en plastisk funksjon. For eksempel hjelper perinefrisk fett med å fikse nyrene og beskytte dem mot mekanisk stress. Lipider er kilder til vann fordi oksidasjon av 100 g fett gir omtrent 100 g vann. En spesiell funksjon utføres av brunt fett, plassert langs store kar. Polypeptidet i fettcellene hemmer re-syntesen av ATP på bekostning av lipider. Som et resultat øker varmeproduksjonen kraftig. Essensielle fettsyrer - linolsyre, linolensyre og arakidonsyre - er av stor betydning. De dannes ikke i kroppen. Uten dem er syntesen av cellefosfolipider, dannelsen av prostaglandiner, etc. umulig. I deres fravær er veksten og utviklingen av kroppen forsinket.

Karbohydrater spiller hovedsakelig en energirolle da de tjener som hovedkilden til energi for cellene.

Nevronenes behov dekkes utelukkende av glukose. Karbohydrater lagres som glykogen i leveren

og muskler. Karbohydrater har en viss plastisk betydning. Glukose er nødvendig for dannelsen av nukleotider

og syntese av noen aminosyrer.

Metoder for å måle kroppens energibalanse

Forholdet mellom mengden energi som kommer inn i kroppen med mat og energien som frigjøres av kroppen under

det ytre miljøet kalles organismens energibalanse. Det er 2 metoder for å bestemme tildelt

kropp av energi.

1. Direkte kalorimetri. Prinsippet om direkte kalorimetri er basert på det faktum at alle typer energi til slutt omdannes til varme. Derfor, med direkte kalorimetri, bestemmes mengden varme som frigjøres av kroppen til miljøet per tidsenhet. Til dette formål brukes spesielle kamre med god termisk isolasjon og et system med varmevekslerrør, hvor vannet sirkulerer og varmes opp.

2. Indirekte kalorimetri. Den består i å bestemme forholdet mellom frigjort karbondioksid og oksygen absorbert per tidsenhet. De. full gassanalyse. Dette forholdet kalles respiratorisk koeffisient (RQ). US02 DK=-U02

Verdien av respirasjonskoeffisienten bestemmes av hvilket stoff som oksideres i kroppens celler. For eksempel er det mange oksygenatomer i et karbohydratmolekyl, så mindre oksygen går inn i deres oksidasjon og deres respirasjonskoeffisient er 1. Det er mye mindre oksygen i et lipidmolekyl, så respirasjonskoeffisienten under oksidasjonen deres er 0,7. Respirasjonskoeffisienten til proteiner er 0,8. Med et blandet kosthold er verdien 0,85-0,9. Respirasjonskvotienten blir større enn 1 ved tungt fysisk arbeid, acidose, hyperventilering og kroppens omdanning av karbohydrater til fett. Det tilfeldigvis er mindre enn 0,7 når fett blir til karbohydrater. Ut fra respirasjonskoeffisienten beregnes kaloriekvivalenten til oksygen, d.v.s. mengden energi som frigjøres av kroppen ved inntak av 1 liter oksygen. Verdien avhenger også av arten av de oksiderte stoffene. For karbohydrater er det 5 kcal, proteiner 4,5 kcal, fett 4,7 kcal. Indirekte kalorimetri i klinikken utføres ved hjelp av "Metatest-2" og "Spirolite" -enheter.

Mengden energi som kommer inn i kroppen bestemmes av mengden og energiverdien av næringsstoffer. Energiverdien deres bestemmes ved å brenne dem i en Berthelot-bombe i en atmosfære av rent oksygen. På denne måten oppnås den fysiske kalorikoeffisienten. For proteiner er det 5,8 kcal/g, karbohydrater 4,1 kcal/g, fett 9,3 kcal/g. For beregninger brukes den fysiologiske kalorikoeffisienten. For karbohydrater og fett tilsvarer det fysisk verdi, og for proteiner er det 4,1 kcal/g. Dens lavere verdi for proteiner forklares av det faktum at de i kroppen ikke brytes ned til karbondioksid og vann, men til nitrogenholdige produkter. BX

Mengden energi som brukes av kroppen for å utføre vitale funksjoner kalles basal metabolisme. Dette er energiforbruk for å opprettholde en konstant kroppstemperatur, funksjonen til indre organer, nervesystemet og kjertler. Basalmetabolisme måles ved direkte og indirekte kalorimetrimetoder under grunnleggende forhold, d.v.s. liggende med avslappede muskler, ved en behagelig temperatur, på tom mage. I henhold til overflateloven, formulert på 1800-tallet av Rubner og Richet, er størrelsen på det grunnleggende direkte proporsjonal med kroppens overflate. Dette skyldes det faktum at den største mengden energi brukes på å opprettholde en konstant kroppstemperatur. I tillegg er mengden av basal metabolisme påvirket av kjønn, alder, miljøforhold, ernæring, tilstanden til de endokrine kjertlene og nervesystemet. Menns basale metabolske hastighet er 10 % høyere enn kvinners. Hos barn er verdien i forhold til kroppsvekt større enn i voksen alder, men hos eldre er den tvert imot mindre. I kaldt klima eller om vinteren øker og avtar den om sommeren. Ved hypertyreose øker den betydelig, og ved hypotyreose avtar den. I gjennomsnitt er basalstoffskiftet for menn 1700 kcal/dag, og for kvinner 1550.

Generell energimetabolisme

Generell energimetabolisme er summen av basalmetabolisme, arbeidsøkning og energien til matens spesifikt dynamiske handling. Arbeidsgevinst er energiforbruket til fysisk og psykisk arbeid. Basert på arten av produksjonsaktiviteter og energiforbruk skilles følgende grupper av arbeidere ut:

1. Personer med psykisk arbeid (lærere, studenter, leger, etc.). Deres energiforbruk er 2200-3300 kcal/dag.

2. Arbeidere engasjert i mekanisert arbeid (montører på et transportbånd). 2350-3500 kcal/dag.

3. Personer som driver delvis mekanisert arbeidskraft (sjåfører). 2500-3700 kcal/dag. .

De som driver tungt ikke-mekanisert arbeid (lastere). 2900-4200 kcal/dag. En spesielt dynamisk effekt av mat er energiforbruk for opptak av næringsstoffer. Denne effekten er mest uttalt i proteiner, mindre i fett og karbohydrater. Spesielt øker proteiner energiomsetningen med 30 %, og fett og karbohydrater med 15 %. Fysiologisk grunnlag for ernæring.

Strømmoduser. I Avhengig av alder, kjønn, yrke, bør forbruket av proteiner, fett og karbohydrater være:

Avhengig av alder, kjønn, prof.	forbruk av proteiner, fett og karbohydrater bør være:
	M 1-1U grupper	ZhMU-grupper
		82-92 g77-102 g

Karbohydrater

I forrige århundre formulerte Rubner loven om isodynamikk, ifølge hvilken matstoffer kan byttes ut i deres energiverdi. Det er imidlertid av relativ betydning, siden proteiner som spiller en plastisk rolle ikke kan syntetiseres fra andre stoffer. Det samme gjelder essensielle fettsyrer. Derfor er et balansert kosthold av alle næringsstoffer nødvendig. I tillegg er det nødvendig å ta hensyn til matens fordøyelighet. Dette er forholdet mellom næringsstoffer som absorberes og skilles ut i avføring. Animalske produkter er lettest å fordøye. Derfor bør animalsk protein utgjøre minst 50 % av den daglige proteindietten, og fett bør ikke overstige 70 % av fettet.

Med kosthold mener vi frekvensen av matinntak og fordelingen av kaloriinnholdet for hvert måltid. Med tre måltider om dagen bør frokost utgjøre 30 % av det daglige kaloriinntaket, lunsj 50 %, middag 20 %. Med en mer fysiologisk fire måltider om dagen, til frokost 30 %, lunsj 40 %, ettermiddagsmat 10 %, middag 20 %. Intervallet mellom frokost og lunsj er ikke mer enn 5 timer, og middag bør være minst 3 timer før leggetid. Måltider bør være konstante.

Utveksling av vann og mineraler

Vanninnholdet i kroppen er i gjennomsnitt 73 %. Kroppens vannbalanse opprettholdes ved å utjevne vannet som forbrukes og skilles ut. Daglig vannbehov er 20-40 ml/kg kroppsvekt. Omtrent 1200 ml vann kommer med væsker, 900 ml med mat og 300 ml dannes under oksidering av næringsstoffer. Minste vannbehov er 1700 ml. Med mangel på vann oppstår dehydrering og hvis mengden i kroppen minker med 20%, oppstår døden. Overflødig vann er ledsaget av vannforgiftning med sentralnervesystemstimulering og kramper.

Natrium, kalium, kalsium, klor er nødvendig for normal funksjon av alle celler, spesielt gir mekanismer for dannelse av membranpotensial og handlingspotensialer. Dagsbehovet for natrium og kalium er 2-3 g, kalsium 0,8 g, klor 3-5 g En stor mengde kalsium finnes i beinene. I tillegg er det nødvendig for blodpropp og regulering av cellulær metabolisme. Hovedtyngden av fosfor er også konsentrert i beinene. Samtidig er det en del av membranfosfolipider og deltar i metabolske prosesser. Det daglige behovet for det er 0,8 g Det meste av jernet finnes i hemoglobin og myoglobin. Det sikrer binding av oksygen. Fluor er en del av tannemaljen. Svovel i proteiner og vitaminer. Sink er en komponent i en rekke enzymer. Kobolt og kobber er avgjørende for erytropoese. Behovet for alle disse mikroelementene varierer fra titalls til hundrevis av mg per dag.

Dyrenes fysiologi og etologi Test >> Medisin, helse

Nervekontrollsentre av alle typer Utveksling stoffer Og energi, sult og metthet, termoregulering, ... V.I., En praktisk guide til fysiologi landbruk dyr, M.. 1976 Georgievsky V.I. Fysiologi husdyr. – M.: Agropromizdat...

Fysiologi mikroorganismer. Kjemisk sammensetning av mikrober

Test >> Biologi

Fysiologi mikroorganismer Mikroorganismer, som alle andre... aktiv overføring er nødvendigvis ledsaget av kostnader energi. Adenosintrifosfat (ATP) forbrukes, akkumuleres... basert på egenskapene til dets Utveksling stoffer. I henhold til formålet, differensial-...

Fysiologi og biokjemi av fruktmodning og aldring

Abstrakt >> Biologi

Universitetet - Moscow Agricultural Academy oppkalt etter K.A fysiologi planter Fysiologi og biokjemi av fruktmodning og aldring... ; fortsatt utvikling og reduksjon i potensial energi; aktivering Utveksling stoffer; økt etylensyntese; begynnelsen på destruktive...

Cellulær regulering Cellulær regulering er basert på egenskapene til interaksjonen mellom enzymet og substratet. Et enzym som en biologisk katalysator endrer hastigheten på en reaksjon ved å kombineres med et substrat og danne et enzym-substratkompleks. Etter at endringer har skjedd i underlaget, forlater enzymet dette komplekset intakt og starter en ny syklus. er basert på egenskapene til interaksjonen mellom enzymet og substratet. Et enzym som en biologisk katalysator endrer hastigheten på en reaksjon ved å kombineres med et substrat og danne et enzym-substratkompleks. Etter at endringer har skjedd i underlaget, forlater enzymet dette komplekset intakt og starter en ny syklus.

Humoral regulering Humoral regulering Noen hormoner regulerer direkte syntesen eller nedbrytningen av enzymer og permeabiliteten til cellemembraner, og endrer innholdet av substrater, kofaktorer og ionesammensetning i cellen. Noen hormoner regulerer direkte syntesen eller nedbrytningen av enzymer og permeabiliteten til cellemembraner, og endrer innholdet av substrater, kofaktorer og ionesammensetning i cellen.

Nerveregulering utføres Nervøs regulering utføres på ulike måter: - ved å endre funksjonsintensiteten til de endokrine kjertlene utføres på forskjellige måter: - ved å endre funksjonsintensiteten til de endokrine kjertlene ved direkte aktivering av enzymer. Sentralnervesystemet, som virker på cellulære og humorale reguleringsmekanismer, endrer tilstrekkelig trofisme av celler ved direkte aktivering av enzymer. Sentralnervesystemet, som virker på cellulære og humorale reguleringsmekanismer, endrer tilstrekkelig trofismen til celler

Omdannelse av proteiner i kroppen Matproteiner Fordøyelseskanalen Blodaminosyrer Celler i ulike vev Levertransaminering Deaminering av aminosyrer Leveraminosyrer Ammoniakk Ketosyrer Urea Oksidasjon Glyserolsyntese Fettsyresyntese Restblodnitrogen Nyrer Urinplasma nitrogen Leverenzymer Leverprotein

Regulering av proteinmetabolisme Sentrale reguleringsmekanismer Hypothalamus Hypofyse Bukspyttkjertel Binyrer Parasympatiske påvirkninger Sympatiske påvirkninger Somatotropt hormon Glukokortikoider I leveren Muskler, lymfoidvev Anabolisme Katabolisme Skjoldbruskkjertelhormoner Insulin Skjoldbruskkjertelen

Forutsatt at alt energiforbruk erstattes av karbohydrater og fett, det vil si med et proteinfritt kosthold, ødelegges omtrent 331 mg protein per 1 kg kroppsvekt per dag. For en person som veier 70 kg, er dette 23,2 g. M. Rubner kalte denne verdien "slitasjekoeffisienten". Forutsatt at alt energiforbruk erstattes av karbohydrater og fett, det vil si med et proteinfritt kosthold, ødelegges omtrent 331 mg protein per 1 kg kroppsvekt per dag. For en person som veier 70 kg, er dette 23,2 g. M. Rubner kalte denne verdien "slitasjekoeffisienten".

NITROGENBALANSE NITROGENBALANSE Proteinforholdet er mengden protein, hvis nedbrytning produserer 1 gram nitrogen. Den er lik 6,25 g Proteinkoeffisienten er mengden protein, hvis nedbrytning produserer 1 gram nitrogen. Det er lik 6,25 g Positiv nitrogenbalanse - når det kommer inn mer protein enn det som skilles ut. Positiv nitrogenbalanse - når det kommer inn mer protein enn det som skilles ut. Negativ nitrogenbalanse - når det kommer inn mindre protein enn det som skilles ut. Negativ nitrogenbalanse - når det kommer inn mindre protein enn det som skilles ut. Nitrogenbalanse - når samme mengde nitrogen kommer inn med proteiner som skilles ut. Nitrogenbalanse - når samme mengde nitrogen kommer inn med proteiner som skilles ut.

STANDARDBETINGELSER FOR Å BESTEMME GRUNNLEGGENDE METABOLISME: Om morgenen, på tom mage. Om morgenen, på tom mage. Ved en temperatur på grader Celsius. Ved en temperatur på grader Celsius. I en tilstand av fullstendig fysisk og mental hvile, liggende på ryggen. I en tilstand av fullstendig fysisk og mental hvile, liggende på ryggen.

Metoder for å bestemme basalmetabolisme Direkte kalorimetrimetode med fullstendig gassanalyse. Direkte kalorimetrimetode med fullstendig gassanalyse. Indirekte kalorimetrimetode med komplett gassanalyse. Indirekte kalorimetrimetode med komplett gassanalyse. Metode for indirekte kalorimetri med ufullstendig gassanalyse. Metode for indirekte kalorimetri med ufullstendig gassanalyse. Vannets betydning for kroppen Deltakelse i metabolske prosesser (hydrolysereaksjoner, oksidasjon, etc.); Deltakelse i metabolske prosesser (hydrolysereaksjoner, oksidasjon, etc.); Fremmer fjerning av sluttprodukter av metabolisme; Fremmer fjerning av sluttprodukter av metabolisme; Gir støtte for temperaturhomeostase; Gir støtte for temperaturhomeostase; Mekanisk rolle (reduserer friksjon mellom indre organer, leddflater, etc.); Mekanisk rolle (reduserer friksjon mellom indre organer, leddflater, etc.); Universalt løsemiddel. Universalt løsemiddel.

METABOLISME OG ENERGI FYSIOLOGI. BALANSERT KOSTHOLD.

Forelesningsplan.

Begrepet metabolisme i kroppen til dyr og mennesker. Energikilder i kroppen.

Menneskekroppen er et åpent termodynamisk system, som er preget av tilstedeværelsen av metabolisme og energi.

Metabolisme og energidette er et sett med fysiske, biokjemiske og fysiologiske prosesser for transformasjon av stoffer og energi i menneskekroppen og utveksling av stoffer og energi mellom kroppen og miljøet. Disse prosessene som forekommer i menneskekroppen studeres av mange vitenskaper: biofysikk, biokjemi, molekylærbiologi, endokrinologi og, selvfølgelig, fysiologi.

Metabolisme og energimetabolisme er nært beslektet, men for å forenkle konseptene vurderes de separat.

Metabolisme (metabolisme)et sett av kjemiske og fysiske transformasjoner som skjer i kroppen og sikrer dens vitale aktivitet i forbindelse med det ytre miljøet.

I metabolisme er det to retninger av prosesser i forhold til kroppens strukturer: assimilering eller anabolisme og dissimilering eller katabolisme.

Assimilering (anabolisme) et sett med prosesser for å skape levende materie. Disse prosessene bruker energi.

Dissimilering (katabolisme) et sett med prosesser for forfall av levende materie. Som et resultat av dissimilering blir energi reprodusert.

Livet til dyr og mennesker er en enhet av prosessene for assimilering og dissimilering. Faktorene som forbinder disse prosessene er to systemer:

ATP ADP (ATP - adenosintrifosfat, ADP adenosindifosfat;
NADP (oksidert) NADP (redusert), hvor NADP nikotinamid difosfat.

Formidlingen av disse forbindelsene mellom prosessene for assimilering og dissimilering er sikret av det faktum at ATP- og NADP-molekylene fungerer som universelle biologiske energiakkumulatorer, dens bærer, en slags "energivaluta" i kroppen. Men før energi akkumuleres i molekylene til ATP og NADP, må den utvinnes fra næringsstoffene som kommer inn i kroppen med mat. Disse næringsstoffene er proteinene, fettene og karbohydratene du kjenner. Det bør også legges til at næringsstoffer ikke bare utfører funksjonen til energileverandører, men også funksjonen som leverandører av byggemateriale (plastisk funksjon) for celler, vev og organer. Rollen til ulike næringsstoffer for å dekke kroppens plast- og energibehov er ikke den samme. Karbohydrater utfører først og fremst en energifunksjon. Karbohydratenes plastiske funksjon er ubetydelig. Fett utfører både energi- og plastfunksjoner. Proteiner er hovedbyggematerialet for kroppen, men under visse forhold kan de også være energikilder.

Energikilder i kroppen.

Som nevnt ovenfor er de viktigste energikildene i kroppen næringsstoffer: karbohydrater, fett og proteiner. Frigjøring av energi som finnes i næringsstoffer i menneskekroppen skjer i tre stadier:

1. stadie. Proteiner brytes ned til aminosyrer, karbohydrater til heksoser, for eksempel glukose eller fruktose, fett til glyserol og fettsyrer. På dette stadiet bruker kroppen hovedsakelig energi på nedbryting av stoffer.

Trinn 2. Aminosyrer, heksoser og fettsyrer omdannes under biokjemiske reaksjoner til melke- og pyrodruesyrer, samt acetylkoenzym A. På dette stadiet frigjøres opptil 30 % av potensiell energi fra næringsstoffer.

Trinn 3. Ved fullstendig oksidasjon brytes alle stoffer ned til CO 2 og N 2 A. På dette stadiet, i Krebs metabolske gryte, frigjøres den gjenværende energien, omtrent 70 %.Imidlertid er ikke all den frigjorte energien akkumulert i den kjemiske energien til ATP. Noe av energien spres ut i miljøet. Denne varmen kalles primærvarme ( Q 1) . Energien akkumulert av ATP blir deretter brukt på ulike typer arbeid i kroppen: mekanisk, elektrisk, kjemisk og aktiv transport. I dette tilfellet går en del av energien tapt i form av såkalt sekundærvarme Q2. Se diagram 1.

H 2 O + CO 2 + Q 1 + ATP

Skjema 1. Energikilder i kroppen, resultatene av fullstendig oksidasjon av næringsstoffer og typer varme generert i kroppen.

Det skal legges til at mengden av matstoffer som frigjøres under oksidasjon ikke avhenger av antall mellomreaksjoner, men avhenger av start- og slutttilstanden til det kjemiske systemet. Denne posisjonen ble først formulert av Hess (Hess lov).

Du vil vurdere disse prosessene mer detaljert under forelesninger og klasser som vil bli undervist til deg av lærere fra Institutt for biokjemi.

Energiverdi av næringsstoffer.

Energiverdien til næringsstoffer vurderes ved hjelp av spesielle enheter - oksykalorimetre. Det er fastslått at ved fullstendig oksidasjon av 1 g karbohydrater frigjøres 4,1 kcal (1 kcal = 4187 J), 1 g fett - 9,45 kcal, 1 g protein - 5,65 kcal. Det skal legges til at noen av næringsstoffene som kommer inn i kroppen ikke absorberes. For eksempel, i gjennomsnitt er omtrent 2% av karbohydrater, 5% av fett og opptil 8% av proteiner ikke fordøyd. I tillegg brytes ikke alle næringsstoffene i kroppen ned til sluttproduktene karbondioksid (karbondioksid) og vann. For eksempel skilles en del av produktene av ufullstendig nedbrytning av proteiner i form av urea ut i urinen.

Med hensyn til ovenstående kan det bemerkes at den reelle energiverdien av næringsstoffer er noe lavere enn den som er etablert under eksperimentelle forhold. Den virkelige energiverdien av 1 g karbohydrater er 4,0 kcal, 1 g fett er 9,0 kcal, 1 g protein er 4,0 kcal.

Grunnleggende begreper og definisjoner av fysiologien til metabolisme og energi.

En integrert (generell) egenskap ved menneskekroppens energimetabolisme er det totale energiforbruket eller brutto energiforbruket.

Brutto energiforbruk kropp - totalen av kroppens energiforbruk i løpet av dagen under betingelsene for dens normale (naturlige) eksistens. Brutto energiforbruk inkluderer tre komponenter: basal metabolisme, den spesifikke dynamiske effekten av mat og arbeidsgevinst. Brutto energiforbruk er estimert i kJ/kg/dag eller kcal/kg/dag (1 kJ=0,239 kcal).

BX.

Studiet av grunnleggende metabolisme begynte med arbeidet til forskere fra University of Tartu Bidder og Schmidt ( Bidder og Schmidt, 1852).

BX minimumsnivået av energiforbruk som er nødvendig for å opprettholde kroppens vitale funksjoner.

Ideen om basal metabolisme som minimumsnivået for energiforbruk i kroppen stiller også en rekke krav til forholdene som denne indikatoren skal vurderes under.

Forhold som basal metabolisme bør vurderes under:

en tilstand av fullstendig fysisk og mental hvile (fortrinnsvis i liggende stilling);
omgivelseskomforttemperatur (18-20 grader Celsius);
10 12 timer etter siste måltid for å unngå økt energiomsetning forbundet med matinntak.

Faktorer som påvirker basal metabolisme.

Basalmetabolisme avhenger av alder, høyde, kroppsvekt og kjønn.

Effekt av alder for hovedbørsen.

Høyeste basalstoffskifte per 1 kg. Kroppsvekt hos nyfødte (50-54 kcal/kg/dag), den laveste hos eldre (etter 70 år er basalstoffskiftet i gjennomsnitt 30 kcal/kg/dag). Basalmetabolismen når et konstant nivå ved puberteten ved 12-14 års alder og holder seg stabil til 30-35 års alder (ca. 40 kcal/kg/dag).

Effekt av høyde og vekt kroppen for basal metabolisme.

Det er en nesten lineær, direkte sammenheng mellom kroppsvekt og basal metabolisme – jo større kroppsvekt, jo høyere nivå av basal metabolisme. Denne avhengigheten er imidlertid ikke absolutt. Med en økning i kroppsvekt på grunn av muskelvev er dette forholdet nesten lineært, men hvis økningen i kroppsvekt er assosiert med en økning i mengden fettvev, blir dette forholdet ikke-lineært.

Siden kroppsvekt, alt annet likt, avhenger av høyde (jo større høyde, jo større kroppsvekt), er det en direkte sammenheng mellom høyde og basal metabolisme jo større høyde, jo større basal metabolisme.

Tatt i betraktning det faktum at høyde og kroppsvekt påvirker det totale kroppsarealet, M. Rubner ( M.Rubner) formulert en lov der basalmetabolismen avhenger av kroppens område: jo større kroppsareal, jo større basalmetabolisme. Imidlertid slutter denne loven praktisk talt å virke under forhold når omgivelsestemperaturen er lik kroppstemperaturen. I tillegg endrer ulik hudhårhet betydelig varmevekslingen mellom kroppen og miljøet, og derfor har Rubners lov også begrensninger under disse forholdene.

Innflytelse kjønntil nivået av basal metabolisme.

Hos menn er nivået av basalmetabolisme 5-6% høyere enn hos kvinner. Dette forklares av det forskjellige forholdet mellom fett og muskelvev per 1 kg kroppsvekt, samt forskjellige nivåer av metabolisme på grunn av forskjeller i den kjemiske strukturen til kjønnshormoner og deres fysiologiske effekter.

Spesifikk dynamisk handling av mat.

Begrepet spesifikk dynamisk handling av mat ble først introdusert i vitenskapelig bruk av M. Rubner i 1902.

Den spesifikke dynamiske effekten av mat er en økning i energimetabolismen til menneskekroppen forbundet med matinntak. Den spesifikke dynamiske effekten av mat er energiforbruket til kroppen på mekanismene for utnyttelse av inntatt mat. Denne effekten i å endre energimetabolismen observeres fra øyeblikket av forberedelse til måltider, under måltider og varer 10-12 timer etter måltider. Den maksimale økningen i energimetabolismen etter spising observeres etter 3 3,5 timer. Spesielle studier har vist at fra 6 til 10 % av energiverdien brukes på matavhending.

Arbeidsøkning.

Arbeidsgevinst er den tredje komponenten av kroppens brutto energiforbruk.Arbeidsgevinsten er en del av kroppens energiforbruk på muskelaktivitet i miljøet. Ved tungt fysisk arbeid kan kroppens energiforbruk øke med 2 ganger sammenlignet med nivået av basal metabolisme.

Metoder for å studere energimetabolisme hos mennesker.

For å studere energimetabolisme hos mennesker er det utviklet en rekke metoder under det generelle navnet kalorimetri.

METODER FOR KALORIMETRI

Direkte Indirekte

Direkte kalorimetrimetodermetoder for direkte å måle varmen produsert av kroppen under visse forhold. Prinsippet for metoden er basert på det faktum at jo høyere energiomsetningen er i kroppen, desto større er mengden varme som spres i miljøet. I denne forbindelse, hvis den biologiske gjenstanden som studeres plasseres i et varmeisolerende rom som inneholder et varmeabsorberende stoff, måles den innledende og, etter en viss tidsperiode, den endelige temperaturen, og også vite den spesifikke varmekapasiteten til det varmeabsorberende stoffet og dets masse, er det mulig å beregne mengden varme som spres av kroppen ( Q) etter en velkjent formel.

Q = c x m x  t, hvor

c spesifikk varmekapasitet til det varmeabsorberende stoffet;

m masse av varmeabsorberende stoff;

 t temperaturskifte.

Ulempene med metoden er dens kompleksitet, relativt lange implementeringstid og manglende evne til bruk under naturlige forhold, inkl. under reelle produksjonsforhold.

Metoder for indirekte kalorimetri.

Indirekte kalorimetrimetoder er basert på en indirekte vurdering av kroppens energiforbruk. Metoder for indirekte kalorimetri inkluderer metoden for matrasjoner, tidstabellmetoden og analyse av gasser fra innåndet og utåndet luft.

Matrasjonsmetodeer basert på påstanden om at energimetabolismen kan vurderes ved å kjenne forholdet mellom næringsstoffer i konsumerte matvarer og deres energiverdi. Denne metoden er veldig unøyaktig, siden den ikke tar hensyn til den individuelle fordøyeligheten av næringsstoffer, graden av deres nedbrytning i kroppen, og derfor deres energieffekt.

Timing-tabellmetodeer basert på timing av menneskelig aktivitet i løpet av en gitt tidsperiode for å identifisere andelen av visse handlinger som har en viss energi-"pris". Energi-"prisen" for visse handlinger estimeres ved hjelp av spesielle tabeller, som er satt sammen på grunnlag av et stort antall studier av energimetabolismen til menneskelig aktivitet.

Metoder for å analysere gasser fra innåndet og utåndet luft.

Hoveddelen av energien i kroppen til dyr og mennesker reproduseres under oksidasjon av næringsstoffer med deltagelse av oksygen (O 2 ) til sluttprodukter karbondioksid (CO 2) og vann (H 2 OM). Samtidig, under oksidering av visse næringsstoffer, frigjøres en ulik mengde energi på grunn av deres ulik energiverdi. Ved å vite hvor mye oksygen som forbrukes og karbondioksid frigjort, kan man vurdere kroppens energimetabolisme. For å vurdere energimetabolismen ved å analysere konsentrasjonen av gasser i utåndet luft, beregnes respirasjonskoeffisienten i det første trinnet. Respiratorisk koeffisient (RK) er forholdet mellom volumet av karbondioksid som frigjøres og volumet oksygen absorbert i løpet av samme tid.

DK = V CO 2 / V O 2

Studier har vist at DC vanligvis varierer fra 0,7 til 1,0. DC får sin maksimale verdi under oksidering av karbohydrater:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 = 6CO 2 + 6H 2 0 + Q

Siden volumet av et gram av et molekyl av en hvilken som helst gass er det samme, er DC i dette tilfellet lik:

DK = 6СО 2 / 6О 2 = 1,0

DC av fett er 0,7; DC av proteiner er ca. 0,8; DC for blandet mat er 0,85.

En viss respirasjonskoeffisient tilsvarer en viss kaloriekvivalent av oksygen (CEO 2). KEO 2 for det tilsvarende rekreasjonssenteret er funnet ved hjelp av spesielle tabeller.

Kalorioksygenekvivalent er mengden energi som frigjøres under oksidasjon av næringsstoffer i 1,0 liter oksygen. Når du kjenner KEO2 og volumet av oksygen som forbrukes, kan du enkelt beregne den totale mengden energi som frigjøres under gitte forhold

A = KEO 2 x V O 2 / 1000

Denne metoden er ganske enkel, pålitelig og derfor mye brukt i medisin for å vurdere menneskelig energimetabolisme.

5. Konseptet med rasjonell ernæring. Regler for tilberedning av matrasjoner.

Begrepet balansert ernæring betyr bokstavelig talt smart spising. Siden ernæringsfaktoren i stor grad bestemmer nivået av individuell helse, vil vi i dagens forelesning berøre noen prinsipper for rasjonell menneskelig ernæring.

Første prinsipp rasjonell ernæring prinsippet om energitilstrekkelighet.

I samsvar med dette prinsippet må energiverdien til næringsstoffene som inngår i maten som konsumeres, svare til kroppens brutto energiforbruk. Med en økning i kroppens brutto energiforbruk i forbindelse med produksjonsaktiviteter (økning i arbeidsgevinst), må energiverdien til maten som mottas nødvendigvis øke.

Det andre prinsippet rasjonell ernæring prinsippet om optimal balanse av næringsstoffer inkludert i matinntaket. I dag, i den russiske skolen for ernæringsfysiologi, er det generelt akseptert at det optimale forholdet mellom proteiner, fett og karbohydrater oppnådd fra mat er forholdet 1: 1: 4. Dette forholdet indikerer at, kvantitativt, er proteiner i en rasjonell kostholdet bør være 1 del, fett - 1 del, og karbohydrater - 4 deler.

Tredje prinsipp rasjonell ernæring sier at maten som konsumeres i biologiske termer skal være komplett, dvs. Essensielle aminosyrer, mettede og umettede fettsyrer, vitaminer, kostfiber og alle nødvendige mineralsalter må tilføres maten i sin helhet. I praksis løses dette problemet som følger: Proteiner må ikke bare være av animalsk opprinnelse, men også av vegetabilsk opprinnelse (55 % bør være proteiner av animalsk opprinnelse, 45 % proteiner av vegetabilsk opprinnelse). Proteiner av planteopprinnelse finnes i fruktene av belgfrukter. Det er nødvendig at 60 % av fettet i kostholdet kommer fra vegetabilsk fett (solsikke, oliven og andre vegetabilske oljer), og 40 % fra animalsk fett. Dette kravet skyldes at vegetabilsk fett inneholder umettede fettsyrer. For å gi kostholdet vitaminer og mineralsalter, er det nødvendig å inkludere en tilstrekkelig mengde rå frukt og grønnsaker.

Fjerde prinsipprasjonell ernæring krever optimal frekvens av måltider og optimal fordeling av mengden mat som konsumeres gjennom dagen. Det mest optimale anses å være fire måltider om dagen, inkludert frokost, lunsj, mellommåltid og middag. Samtidig bør 20-25% av det totale volumet av mat konsumeres under frokosten, basert på kaloriinnholdet, 40-45% under lunsj, 5-10% under ettermiddagsmaten, 15-20% under middagen.

Femte prinsipp rasjonell ernæring krever å ta hensyn til de nasjonale, kulturelle og religiøse tradisjonene i befolkningen, som en spesialist innen rasjonell ernæring utvikler en diett for.