Енергиен обмен на човека

"Човешкото тяло е" машина ", която може да освободи химическата енергия, свързана с" горивото "на хранителните продукти; тези "горива" са въглехидрати, мазнини, протеини и алкохол "(СЗО).

Основното използване на някой от изброените източници има различни характеристики по отношение на големината на енергийния метаболизъм и свързаните метаболитни промени.

Характеристики на различни метаболитни източници на доставка на енергия в храните

Индикатори	Гликоза	Палмитат	Протеин
Изпускане на топлина, kcal:
За 1 мол окислен	673	2398	475
1 g окислен	3.74	9.30	5.40
Консумация на кислород:
Мол	66.0	23.0	5.1
Л	134	515	114
Производство на въглероден диоксид:
Мол	66.0	16.0	4.1
Л	134	358	92
Производство на АТР, mol:	36	129	23
Разходи за продуктите на АТП:
A / d	18.7	18.3	20.7
В / на	3.72	3.99	4.96
C / d	3.72	2.77	4.00
Респираторна скорост	1.00	0.70	0.81
Енергиен еквивалент на 1 литър използван кислород	5.02	4.66	4.17

[1], [2], [3]

Етапи на енергиен обмен

Въпреки че дисимилацията и синтезирането на структурите на протеини, мазнини и въглехидрати имат характерни черти и специфични форми, при трансформацията на тези различни вещества съществуват редица фундаментално общи стадии и закономерности. По отношение на енергията, освободена от метаболизма, енергийният метаболизъм трябва да бъде разделен на три основни етапа.

На първия етап от стомашно-чревния тракт големи молекули от хранителни вещества се разделят на малки. 3 са оформени от въглехидрати хексози (глюкоза, галактоза, фруктоза), протеини от - 20 аминокиселини, мазнини (триглицериди) - (. Например, пентози и др) глицерол и мастни киселини, както и редки захари. Изчислено е, че средно на човешкото тяло по време на живота простира въглехидрат - 17.5 m, протеин - 2.5 m, мазнини -. 1.3 m Брой на освободената енергия във фаза I само леко, докато се освобождава топлина. По този начин, по време на разцепването на полизахариди и протеини се освобождава около 0,6%, мазнина - 0,14% от общата енергия, която се образува, когато се разложи напълно до крайните продукти на метаболизма. Следователно значението на химичните реакции от първата фаза се състои главно в подготовката на хранителни вещества за действителното освобождаване на енергия.

На втория етап тези вещества се подлагат на допълнително разцепване при непълно изгаряне. Резултатът от тези процеси - непълното изгаряне - изглежда неочакван. От 25-30 вещества се образуват, с изключение на CO2 и H2O, само три крайни продукти: α-кетоглутаровата, оксалоацетат киселина и оцетна киселина, както atsetilkoenzima A. Количествено така преобладава ацетил коензим А. По време на фаза II се освобождава около 30% от енергията, съдържаща се в хранително вещество вещества.

На третия етап, т.нар. Цикъл на трикорбоксилна киселина на Креб, трите крайни продукта от фаза II се изгарят до въглероден диоксид и вода. В същото време се освобождава 60-70% от енергията на хранителните вещества. Кръбският цикъл е често срещаният начин за разцепване както на въглехидрати, така и на протеини и мазнини. Това е ключовата точка в обмена, където се сливат конвергенциите на различни структури и е възможен взаимен преход на синтетичните реакции.

За разлика от стадий I - етапите на хидролиза в стомашно-чревния тракт - във фазите II и III на разцепването на веществата се получава не само отделянето на енергия, но и специален вид натрупване.

Реакции на енергийна обмяна

Запазването на енергията се осъществява чрез преобразуване на енергията от разцепването на хранителни продукти в специална форма на химични съединения, наречени macroergas. Носители на тази химическа енергия в организма са различни фосфорни съединения, в които връзката на остатъка от фосфорна киселина е макроенергична връзка.

Основното място в енергийния метаболизъм принадлежи към пирофосфатната връзка със структурата на аденозин трифосфат. Във формата на това съединение в тялото се използва 60 до 70% от цялата енергия, отделена по време на разграждането на протеини, мазнини и въглехидрати. Използването на енергия (окисление под формата на АТФ) е от голямо биологично значение, тъй като чрез този механизъм е възможно да се отдели мястото и времето на освобождаване на енергия и действителното му потребление в процеса на функциониране на органите. Смята се, че в рамките на 24 часа количеството на АТФ, образувано и разцепването в тялото, е приблизително равно на масата на тялото. Превръщането на АТФ в ADP освобождава 41,84-50,2 kJ или 10-12 kcal.

Получената метаболитна енергия се изразходва за основната обмен, т. Е. Поддържане на живота в състояние на покой при околна температура 20 ° С, растеж (пластмаса метаболизъм), мускулна работа и храносмилането и усвояването на храна (специфично динамична действие храна). Съществуват различия в разходите за енергия, произтичащи от обмена, при възрастни и деца.

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

Основен обмен

Детето, подобно на всички незрели бозайници, има първоначално увеличение на основния метаболизъм до 1 1/2 години, което след това продължава да нараства стабилно в абсолютни стойности и също редовно намалява на единица телесно тегло.

Често се използват изчислителни методи за изчисляване на базовия метаболизъм. Формулите обикновено се съсредоточават върху показатели за дължина или телесно тегло.

Изчисляване на базовия метаболизъм чрез телесно тегло (kcal / ден). Препоръки на FAO / BO3

Възраст	Boys	Момичета
0-2 години	60.9 P-54	61 P - 51
3-9 години	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

Общата енергия, получена от храната, се разпределя, за да осигури основен метаболизъм, специфичния динамичен ефект на храната, топлинните загуби, свързани с екскрецията, физическата (двигателната) дейност и растежа. В структурата на енергийното разпределение, тоест, енергиен обмен се отличава:

• Получена енергия (от храна) = Депонирана енергия + Използвана енергия.
• Погълната енергия = Получена енергия - Екскретирана енергия.
• Енергия, метаболизирана = Получена енергия - Енергийно предлагане (живот) и дейност или "основни разходи".
• Енергията на основните разходи е равна на сумата:
  • основен метаболизъм;
  • терморегулацията;
  • затоплящ ефект на храната (SDDP);
  • разходи за дейността;
  • разходи за синтез на нови тъкани.
• Енергията на отлагане е енергията, изразходвана за отлагането на протеини и мазнини. Гликогенът не се разглежда, тъй като неговото отлагане (1%) е незначително.
• Енергия на отлагане = Енергията, метаболизирана - Енергия на основните разходи.
• Енергийна цена на растежа = Енергия на синтез на нови тъкани + Енергия, депозирана в нова тъкан.

Основните възрастови разлики са връзката между разходите за растеж и, в по-малка степен, активността.

Възрастови характеристики на разпределението на дневните разходи за енергия (kcal / kg)

Възраст	Основен обмен	SDDP	Загуби при екскреция	Дейност	Растеж	Само
Преждевременен	60	7	20	15	50	152
8 седмици	55	7	11	17	20	110
10 месеца	55	7	11	17	20	110
4 години	40	6	8	25	8-10	87-89
14 години	35	6	6	20	14	81
Възрастен	25	6	6	10	0	47

Както може да се види, цената на растежа е много важна за малкото новородено и през първата година от живота. Естествено, при възрастен те просто отсъстват. Физическата активност създава значителни разходи за енергия, дори при новородени и бебета, когато изразяването на гърдите, тревожността, плачът и виковете са израз.

С тревогата на детето потреблението на енергия се увеличава с 20-60%, а при викане - 2-3 пъти. Болестите правят исканията си за енергийни разходи. Особено те се увеличават с повишаване на телесната температура (с 1 ° C увеличение на увеличението на метаболизма е 10-16%).

За разлика от възрастни, децата имат много енергия, изразходвана за растеж (пластичен метаболизъм). Сега е установено, че за натрупването на 1 g телесно тегло, т.е. Нова тъкан, е необходимо да се похарчат приблизително 29.3 kJ или 7 kcal. Следващата оценка е по-точна:

• Енергийна цена на растежа = Енергия на синтеза + Енергия на отлагане в нова тъкан.

При недоносено бебе синтезната енергия е от 1.3 до 5 kJ (0.3 до 1.2 kcal) на грам, прибавена към телесното тегло. В термина - 1.3 kJ (0.3 kcal) на 1 g ново телесно тегло.

Общо разходи за енергия за растеж:

• до 1 година = 21 kJ (5 kcal) за 1 g нова тъкан,
• след 1 година = 36,5-50,4 kJ (8,7-12 kcal) на 1 g нова тъкан, или около 1% от общата енергия на количеството хранителни вещества.

Тъй като темпът на растеж при децата варира в различни периоди, делът на пластичния метаболизъм в общия разход на енергия е различен. Най-интензивен растеж е в интраутеринния период на развитие, когато масата на човешкия ембрион се увеличава с 1 милиард 20 милиона пъти (1,02 × 10 9). Процентът на растеж продължава да бъде доста висок през първите месеци от живота. Това се доказва от значително увеличение на телесното тегло. Ето защо, при деца през първите 3 месеца на дела на "пластмаса" обмен на разхода на енергия е 46%, а след това през първата година тя е намалена, обаче, с 4 години, и особено в предпубертетна възраст период, което представлява увеличение на темпа на растеж, което отново е отразено като увеличение на пластмаса обмен. Средно на деца на възраст 6-12 години 12% от енергийните нужди се изразходват за растежа.

Енергийни разходи за растеж

Възраст	Телесно тегло, кг	Нарастване на теглото, g / ден	Енергийна цена, kcal / ден	Енергийна цена, kcal / (кг-ден)	Като процент от основния обмен
1 месец	3.9	30	146	37	71
3 »	5.8	28	136	23	41
6 »	8.0	20	126	16	28
1 година	10.4	10	63	6	11
5 години	17.6	5	32	2	4
14-годишни, момичета	47.5	18	113	2	8
16-годишни, момчета	54.0	18	113	2	7

[9], [10]

Енергийна консумация за загуби от трудни за отчет

За трудно отчетени загуби са загубите от изпражнения на мазнини, храносмилателни сокове и тайни, генерирани в стената на храносмилателния тракт и в жлезите с експандиран епителните клетки от отпадането покривалото на клетките на кожата, косата, ноктите, потта и началото на пубертета при момичетата - с менструална кръв. За съжаление, този въпрос не е проучен при деца. Смята се, че при деца на възраст над една година тя е около 8% от разходите за енергия.

[11]

Енергийна консумация за активност и поддържане на постоянна телесна температура

Делът на енергийните разходи за активност и поддържане на телесната температура варира в зависимост от възрастта на детето (след 5 години това е включено в концепцията за мускулна работа). През първите 30 минути след раждането температурата на тялото на новороденото намалява с почти 2 ° C, което води до значителен разход на енергия. При бебетата да поддържат постоянна телесна температура при околна температура под критичната стойност (28 ... 32 ° C) и дейността на тялото на детето, е принуден да прекара 200,8-418,4 кДж / (кг • ден) или 48-100 ккал / (кг • ден). Следователно, с възрастта, абсолютният разход на енергия за поддържане на постоянството на телесната температура и активност се увеличава.

Въпреки това, делът на потреблението на енергия за поддържане на постоянството на телесната температура при децата от първата година от живота е по-нисък, толкова по-малък е детето. След това отново се наблюдава намаляване на потреблението на енергия, тъй като повърхността на тялото, отнасяща се до 1 kg телесно тегло, отново намалява. Същевременно потреблението на енергия за активност (мускулна работа) се увеличава при децата над годината, когато детето започва да ходи, да тренира, да тренира или да играе спорт.

Енергийната цена на физическата активност

Тип движение	Кал / мин
Колоездене при ниска скорост	4.5
Колоездене със средна скорост	7.0
Колоездене с висока скорост	11.1
Танци	3,3-7,7
Футбол	8.9
Гимнастически упражнения върху черупки	3.5
Стартиращ спринт	13,3-16,8
Работещи на дълги разстояния	10.6
Каране на кънки	11.5
Ски бягане с умерена скорост	10,8-15,9
Работейки на ски с максимална скорост	18.6
Плуване	11,0-14,0

При деца на възраст 6-12 години делът на изразходваната енергия за физическа активност е приблизително 25% от енергийното изискване, а при възрастни - 1/3.

[12], [13]

Специфично-динамично действие на храната

Специфичният динамичен ефект на храната варира в зависимост от естеството на храната. По-силно се изразява с богати на протеини храни, по-малко - с приема на мазнини и въглехидрати. При децата от втората година от живота специфичният динамичен ефект на храната е 7-8%, при деца на по-голяма възраст - над 5%.

Разходи за внедряване и справяне със стреса

Това е естествената посока на нормалния живот и енергийните разходи. Процесът на живот и социалната адаптация, образованието и спорта, образуването на междуличностни отношения - всичко това може да бъде съпътствано от стрес и допълнителни енергийни разходи. Средно това е още 10% от дневните енергийни "дажби". Въпреки това, при остри и тежки заболявания или травми, нивото на стрес може да се увеличи значително, което изисква внимание при изчисляването на диетата.

Данните за увеличаването на енергийните изисквания за стрес са дадени по-долу.

Състояния	Промяна в търсенето на енергия
Изгаря в зависимост от процента на изгорената повърхност на тялото	+ 30 ... 70%
Многократни наранявания с вентилация на хардуер	+ 20 ... 30%
Тежки инфекции и множествена травма	+ 10 ... 20%
Следоперативен период, леки инфекции, фрактури на костите	0 ... + 10%

Продължителният дисбаланс на енергията (излишък или дефицит) предизвиква промяна в телесното тегло и телесната дължина с всички индекси на развитие и биологична възраст. Дори умереното недохранване (4-5%) може да доведе до забавяне на развитието на детето. Следователно, енергийната сигурност на храните се превръща в едно от най-важните условия за адекватността на растежа и развитието. Изчисляването на тази гаранция е необходимо да се извършва редовно. В повечето деца насоките за анализ могат да бъдат препоръки за общата енергия на дневната дажба, а за някои деца със специални здравословни или жизнени условия е необходимо индивидуално изчисляване на сумата от всички компоненти, които консумират енергия. Пример за използване на стандартите за обща сигурност по отношение на възрастта и възможността за отделна корекция на тези стандарти може да бъде следните методи за изчисляване на разходите за енергия.

Изчислителен метод за определяне на основния метаболизъм

До 3 години	3-10 години	На възраст 10-18 години
Boys
X = 0.249 кг-0.127	X = 0.095 kg + 2.110	X = 0.074 kg + 2.754
Момичета
X = 0.244 kg-0.130	X = 0,085 kg + 2,033	X = 0,056 kg + 2,898

[14], [15],

Допълнителни разходи

Обезщетение за щети - основната размяна се умножава: при малка хирургия, с 1.2; при скелетна травма - при 1,35; при сепсис - на 1,6; с изгаряния - с 2.1.

Специфично динамично действие на храната: + 10% от основния метаболизъм.

Физическа активност: почивка в леглото + 10% от основния метаболизъм; седи на стола + 20% от основния метаболизъм; режим на пациента на пациента + 30% от основната размяна.

Разходи за треска: при 1 ° С средно дневно повишение на температурата на тялото + 10-12% от основната размяна.

Нарастване на теглото: до 1 кг / седмица + 1260 kJ (300 kcal) на ден.

Обичайно е да се формулират определени стандарти за свързаното с възрастта енергоснабдяване на населението. Много държави имат такива разпоредби. На тяхна основа се развиват всички хранителни дажби на организирани колективи. Индивидуалните диети също се проверяват с тях.

Препоръки за енергийната стойност на храненето за малки деца и до 11 години

	0-2 месеца	3-5 месеца	6-11 месеца	1-3 години	3-7 години	7-10 години
Енергия, общо, kcal	-	-	-	1540	1970	2300
Енергия, kcal / kg	115	115	110	-	-	-

Препоръки за регулиране на енергията (kcal / (кг • ден)

Възраст, месец	ФАО / ВОЗ (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

Изчисляването и коригирането на енергийния обмен са насочени към премахване на недостатъците на основните енергийни носители, т.е. Главно въглехидрати и мазнини. Същевременно използването на тези носители за определени цели е възможно само при отчитане и коригиране на доставката на много съществено необходими съпътстващи микронутриенти. Така че това е особено важно, е назначаването на калиев фосфат, витамини от група В, особено тиамин и рибофлавин, понякога карнитин, антиоксиданти и др. Неспазването на това може да доведе до несъвместими със състоянието на живот, които възникват точно когато енергоемко храненето, особено парентерално.