Для углеводов:

С₆Н₁₂О₂ + 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂О; ДК = (6 объемов СО₂)/(6 объемов О₂) = 1

Для жиров:

2С,₅Н₄8,Об + 145О₂ = 102СО₂ + 98Н₂О; ДК = (102 объема СО₂)/(145 объемов О₂) = 0,703

Для белков расчет представляет определенную трудность, так как белки в организме окисляются не полностью. Некоторое количество азота в составе мочевины (МН₂)₂СС>2 выводится из организма с мочой, потом и фекалиями. Поэтому для расчета ДК при окислении белка следует знать количество белка. поступившего с пищей, и количество экскретированных азотсодержащих «шлаков». Установлено, что для окисления углерода и водорода при катаболизме белка и образования 77,5 объема двуокиси углерода необходимо 96,7 объема кислорода. Следовательно, для белков:

ДК = (77,5 объема СО₂)/(96,7 объема О₂) = 0,80

При смешанной пише дыхательный коэффициент составляет 0,8 - 0,9.

Дыхательный коэффициент при мышечной работе. Главным источником энергии при интенсивной мышечной работе являются углеводы. Поэтому во время работы ДК приближается к единице. Сразу по окончатш работы ДК может резко повыситься. Это явление отражает компенсаторные процессы, направленные на удаление из организма избытка двуокиси углерода, источником которого являются так называемые нелетучие кислоты.

Последние, особенно молочная кислота, активно продуцируются работающими мышцами. Эти кислоты связываются с буферными системами плазмы и вытесняют из гидрокарбонат-иона (НСОз) двуокись углерода. Таким образом. общее количество выделяемой двуокиси углерода на короткое время превышает обычное. Усиленная вентиляция легких в этих случаях предотвращает сдвиг рН крови и тканей в кислую сторону.

Через некоторое время по завершении работы ДК может резко снизиться по сравнению с нормой. Это связано с уменьшением выделения двуокиси углерода легкими вследствие компенсаторной задержки его буферными системами крови, предотвращающими сдвиг рН в основную сторону. Примерно через час после завершения работы ДК становится нормальным.

Неполный газовый анализ

Неполный газовый анализ основан на определении расхода энергии по количеству кислорода, потребленного в единицу времени. Для этой цели используют приборы спирометаболографы, представляющие замкнутую систему кругомиборота газовой смеси - такие респираторные системы называются закрытыми. Они имеют спирометр и поглотитель двуокиси углерода.

В соответствии с ритмом дыхания регистрируется кривая дыхательных движений — спирограмма. Высота наклона кривой соответствует количеству поглощенного кислорода. Объем системы прибора в процессе вдыхания из него кислорода уменьшается эквивалентно объему поглощенного испытуемым кислорода. Испытуемый вдыхает кислород из газометра через трубку с мундштуком и клапаном, СО2 поглощается натронной известью и удаляется из выдыхаемого воздуха до возвращения в газометр. Нос испытуемого зажат специальным зажимом. Время заполнения камеры строго регистрируется.

Принцип открытых респираторных систем состоит в том, что на пути, по которым следует вдыхаемый и выдыхаемый воздух разделены. Обычно вдыхается атмосферный воздух, на пути выдыхаемого воздуха устанавливается прибср для измерения его объема и концентрации содержащихся в нем СО₂ и О;. Так как концентрация соответствующих компонентов вдыхаемого воздуха известны. то можно вычислить, насколько уменьшилось содержание О₂ и нас.-х-лько ;-не.'1Ичнлось содержание СО₂в выдыхаемом воздухе.

Зная обьем поглощенного за 1 мин кислорода, усредненный дыхательный коэффициент (ДК) при употреблении обычной смешанной пиши (0,85) и соответствующий ему калорический эквивалент кислорода (КЭК), равный 4,8 ккал, можно рассчитать энергообмен за любой промежуток времени по формуле:

I = Vо₂ • КЭК = Vо₂ • 4,86.

Калорический эквивалент кислорода. Определенному дыхательному коэффициенту соответствует определенный калорический эквивалент кислорода, т.е. количество тепла, которое освобождается при полном окислении 1 г питательного вещества (до конечных продуктов) в присутствии 1 л кислорода.

Дыхательный коэффициент	Калорический эквивалент кислорода кДж (ккал)
0,70	19,60 (4.50)
0,75	19,84 (4,73)
0,80	20,10 (4,80)
0,85	20,35 (4,86)
0,90	20,61 (4,92)
0,91	20,87 (4,98)
1,00	21,17 (5,05)

ОСНОВНОЙ ОБМЕН

Даже в условиях полного покоя человек расходует некоторое количество энергии.

В организме непрерывно тратится энергия на физиологические процессы, которые не останавливаются ни на минуту.

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 желез.

Печень потребляет 27 % энергии основного обмена, мозг — 19 %, мышцы — 18 %, почки — 10 %, сердце — 7 %, все остальные органы и ткани — 19 %.

Любая работа — физическая или умственная, а также прием пищи, колебания температуры окружающей среды и другие внешние и внутренние факторы. изменяющие уровень обменных процессов, влекут за собой увеличение энергозатрат.

Для того, чтобы соответствующие измерения интенсивности основного обмена были сопоставимы, установлена специальные условия, которые соблюдают при определении основного обмена.

Основной обмен определяют в строго контролируемых, искусственно создаваемых условиях: утром, натощык ( через 12-14 ч после последнего приема пищи), в положении лежа на спине, при полном расслаблении мышц, в состоянии спокойного бодрствования, в условиях температурного комфорта (18—20 °С). За 3 суток до исследования из рациона исключают белковую пищу.

(Осноеной обмен — это минимальные энергетические затраты организма в условиях полного физического покоя, измерен утром на тощак и температурного комфорта.)

(4-и стандартных условиях изменения основного обмена - те факторы, которые могут влиять на интенсивность обмена веществ у человека.)

Рассмотрим эти факторы.

1. Интенсивность процессов обмена подвергается суточным колебаниям. Она возрастает утром и снижается в ночной период.

2. В условиях физической и умственной нагрузки интенсивность обменных процессов возрастает. Это связано с увеличением числа мышечных клеток участвующих в работе. При умственной работе происходит рефлекторное увеличение мышечного тонуса.

3. (Пспребление питательных веществ. Связано со специфически-динамическим действием пищи. Увеличение инте^юивности обмена вешеств после принягия пищи может продолжаться в течении 12 ч, а после потребления белка этот период может достигать 18 ч.) После приема пищи, особенно белковой. отмечено повышение энергообмена и теплопродукции. При уиотреблении смешанной пищи энергообмен возрастает примерно на 6%; при белковом питании повышение может достигнуть 30-40% общеи энергетической ценности всего введенного в организм белка. Повышение энергообмена начинается через 1-2 часа, достигает максимума через 3 ч и продолжается в течении 7-8 ч после приема пищи. Возможно это связано с тем, что синтез АТФ из аминокислот требует больших энергетически затрат, чем синтез ее из жирных кислот и моносахаридов. 4. Температура "комфорта" (18-20°) не вызывающей ощущения холода и жары. Величину основного обмена обычно выражают количеством тепла в кДж (ккал) на 1 кг массы тела или на 1 м² поверхности тела за 1 час [1 ккал/(кг • ч)], или за одни сутки. Н-р: для мужчины среднего возраста (35 лет), средиего роста (165 см), средней массы (70 кг) основной обмен = 4,19 кДж на 1 кг массы тела в час или 7117 кДж в сутки у женщин той же массы на 10 % ниже.

Факторы, определяюшие величину основного обмена.

Основной обмен зависит от возраста, роста, массы тела, пола человека. Самый интенсивный основной обмен в расчете на 1 кг массы тела отмечается у детей (у новорожденных — 53 ккал/кг в сутки, у детей первого года жизни — 42 ккал/кг). Средние величины основного обмена у взрослых здоровых мужчин составляют 1300—1600 ккал/сут или 7117 кДж в сутки; у женшин эти величины на 10 % ниже. Это связано с тем, что у женщин меньше масса и поверхность тела. С возрастом величина основного обмена неуклонно снижаетсл. Средняя величина основного обмена у здорового человека равна приблизите.чьно 1 ккалДкг-ч).

Закон поверхности тела Рубнера. Зависимость интенсивности основного обмена от площади поверхности тела была показана немецким физиологом Рубнером для различных животных (кривая «мышь—слон»). Согласно этому правилу, интенсивность основного обмена тесно связана с размерами поверхности тела: у теплокровных организмов, имеющих разные размеры тела, с 1 м поверхности рассеивается одинаковое количество тепла. Таким образом, закон поверхности тела гласит: энергетические затраты теплокровного организма пропорциональны площади поверхности тела.

Методы определения основного обмена

Расчет основного обмена по таблицам. Специальные таблицы дают возможность по росту. возрасту и массе тела определить средний уровень основного обмена человека. При сопоставлении этих величин с результатами, полученными при исследовании рабочего обмена с помощью приборов, можно вычислить разницу, эквивалентную затратам энергии для выполнения работы.

Вычисление оеновного обмена по гемодинамичееким показателям (формула Рида). Расчет основан на взаимосвязи между артериальиым давлением. частотой пульса и теплопродукцией организма. Формула дает возможность вычислить процент отклонения величины основного обмена от нормы. Допустимым считается отклонение ±10 %.

ПО = 0,75 • (ЧСС + ПД - 0,74) - 72,

где ПО — процент отклонений; ЧСС — частота сердечных сокращений (пульс);

ПД — пульсовое давление.

Для определения соответствия основного обмена нормативным данным по гемодинамическим показателям существуют специальные номограммы.

Расход энергии в состоянии покоя различными тканями организма неодинаков. Более активно расходуют энергию внутренние органы, менее активно — мышечная ткань. Интенсивность основного обмена в жировой ткани в 3 раза ниже, чем в остальной клеточной массе организма. Люди с низкой массой тела производят болыпе тепла на 1 кг массы тела, чем с высокой. Если рассчитать энерговыделение на 1 м² поверхности тела, то эта разница почти исчезает. Согласно еще одному правилу Рубнера, основной обмен приблизительно пропорционален поверхности тела для разных видов животных и человека.

Отмечены сезонные колебания величины основного обмена — повышение его весной и снижение зимой. На величину основного обмена влияют предшествующая мышечная работа, состояние желез внутренней секреции.

Регуляция обмена энергии

Уровень энергетического обмена находится в тесной зависимости от физической активности, эмоционального напряжения, характера питания, степени напряженности терморегуляции и др. факторов.

Нейрогуморальные механизмы

Получены многочисленные факторы, свидетельствующие об условно-рефлекторном изменении потребления кислорода и энергообмена. Так, мышечная деятельность является одним из факторов. У спортсменов в предстартовой ситуации увеличивается потребление кислорода и энергообмен. Гипноз — внушение , что испытуемый выполняет тяжелую работу.

Все это доказывает о влиянии коры головного мозга. Особая роль отводится гипоталамической области, в которой формируются регуляторные влияния, которые реализуются через вегетативные центры и затем гуморальное звено за счет увеличения секреции эндокринных желез.

РАСХОД ЭНЕРГИИ ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ

Общий расход энергии человеком зависит от состояния организма и мышечной деятельности.

Мышечная работа сопряжена со значительными затратами энергии, с одной стороны, и увеличением теплопродукции — с другой. У спокойно лежащего человека теплопродукция составляет 35 ккал/(г-м²). Если исследуемый слегка приподнимается и облокачивается о спинку кровати, теплопродукция повышается на 15 %; если принимает сидячее положение,— на 42 %; в положении стоя — на 70 %, а при спокойной неторопливой ходьбе теплопродукция увеличивается на 180 %. При мышечных нагрузках средней интенсивности КПД работы мышц составляет около 24 %. Из всего количества энергии, расходуемой работающими мышцами, 43 % затрачивается на активацию сокращения, и вся эта энергия переходит в тепло. Только 57 % из общего количества энергии идет на рабочее сокращение.

Разность между энергозатратами при физической нагрузке и энергозатратами основного обмена составляет рабочую прибавку, которая тем больше, чем интенсивнее работа. Рабочая прибавка — это вся остальная энергия, которую тратит организм в течение суток на физическую и умственную активность.

Сумма основного обмена и рабочей прибавки составляет валовой обмен.

Сумма валового обмена и специфического динамического действия пищи называется общим обменом.

Предельно допустимая по тяжести работа для данного человека, постоянно выполняемая им в течение длительного времени, не должна превышать по энергозатратам уровень основного обмена более чем в 3 раза.

При кратковременных нагрузках энергия выделяется за счет окисления углеводов. При длительных мышечных нагрузка х в организме расщепляются преимущественно жиры, обеспечивая 80 % потребной энергии. У тренированных спортсменов энергия мышечных сокращений обеспечивается исключительно за счет окисления жиров. У человека, занимающегося физическим трудом, энергетические затраты возрастают пропорционально интенсивности труда.

По энергетическим затратам все профессии разделены на несколько групп, каждая из которых характеризуется своим суточным расходом энергии.

Коэффициент физической активности. Согласно рекомендациям ВОЗ, объективным физическим критерием, определяющим адекватное количество расходования энергии для конкретных профессиональных групп людей, является коэффициент физической активности (отношение общих энерготрат на все виды жизнедеятельности к величине основного обмена, т.е. расходу энергии в состоянии покоя). Величины коэффициента физической активности одинаковы для мужчин и женщин, но в связи с меньшей величиной массы тела у женщин и соответственно основного обмена энерготраты мужчин и женщин в группах с одним и тем же коэффициентом физической активности различны.

Величины энергозатрат в зависимости ОТ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОФЕССИИ

Группа I — работники преимущественно умственного труда: научные работники. студенты гуманитарных специальностей, операторы ЭВМ, контролеры, педагоги. диспетчеры, работники пульта управления и др. Очень легкая физическая активность; коэффициент физической активности 1,4; расход энергии 9799-10265 кДж; 1800—2450 ккал/сут.

Группа II — работники, занятые легким физическим трудом: водители трамваев, троллейбусов. работники конвейеров, весовщицы, упаковщицы, работники сферы обслуживания, агрономы, медицинские сестры, санитарки, продавцы промышленных товаров и др. Легкая физическая активность; коэффициент физической активности 1,6; расход энергии 10475-11732 кДж; 2100— 2800 ккал/сут.

Группа III — работники средней тяжести труда: слесари, наладчики, настройщики, станочники, буровики, водители экскаваторов и бульдозеров, водители автобусов, врачи-хирурги, текстильщики, обувщики, железнодорожники, водители угольных комбайнов, продавцы продовольственных товаров, водники, аппаратчики, металлурги-доменщики, работники химических заводов и др. Средняя физическая активность; коэффициент физической активности 1,9; расход энергии 12360-13827 кДж; 2500—3300 ккал/ сут.

Группа IV — работники тяжелого физического труда: строительные рабочие, помощники буровиков, проходчики, хлопкоробы, основная масса сельскохозяйственных рабочих и механизаторов, доярки, овощеводы, деревообработчики, металлурги, литейщики и др. Высокая физическая активность; коэффициент физической активности 2,2; расход энергии 14246-16130 кДж; 2850— 3850 ккал/сут.

Группа V — работники особо тяжелого труда, только мужчины: механизаторы, сельскохозяйственные рабочие в посевной и уборочный периоды, горнорабочие, вальщики леса, бетонщики, каменщики, землекопы, грузчики немеханизированного труда, оленеводы и др. Очень высокая физическая ак!ивность; коэффициент физической активности 2,5; расход энергии ' [ 16131-17598 кДж; 3750-4200 ккал/сут.

Для каждой группы труда определены средние величины сбалансированной потребности здорового человека в энергии и пищевых веществах, которые несколько различаются для мужчин и женщин.

ПИТАНИЕ

Древний человек - сыроеды, сухоеды

СБАЛАНСИРОВАННЫЙ РАЦИОН

4-и основных принципа составления пищевых рационов.

1. Калорийность суточного рациона должна соответствовать его энергетическим затратам.

2. Содержание в рационе белков, жиров и улеводов должно быть равным, хотя бы минимальным потребностям.

3. Содержание в рационе витаминов, солей и микроэлементов должно бьгть равным минимальной потребности.

4. И быть ниже токсического уровня.

В организме некоторые вешества могут заменять друг друга в соответствии с их калорическим коэффициентом.

Н-р 1 г жира дает организму 39.1 кДж, его можно заменить 2,3 г углерода или белка. а 1 г белка или 1 г углеводов дают организму 17.2 кДж эквивалентно 0,44 г жира. Правило изодинамии учитывает только энергетическое значение питательных веществ, но не следует забывать и о пластической роли питательных веществ.

При составлении пищевого рациона необходимо ориентироваться на белковый оптимум, а не минимум. Поэтому, что при минимальном количествах белка понижается сопротивляемость инфекциям. Ежесуточный прием 80-100 г белка полностью удовлетворяет потребностям организма при легкой работе. При средней тяжести - 100-120 г, при тяжелой 130-150 г/сутки.

Не менее 30 % этого количества (30-40 г) белка должны быть животного происхождения. Пищевой рацион должен включать не менее 70-80 г жира, так как в их состав входят жирорастворимые витамины (А, Д, Е, Р, К). При энергозатратах организма 12,560 кДж в сутки рекомендуется принимать с пищей 100 г жира. Из этого количества 30-60 % должны приходиться на жиры животного происхождения. Пища должна содержать углеводы, т.к. энергообмен мозга обеспечивается глюкозой. Минимальное употребление углеводов 100-150, максимальное - 500.

Лечебное голодание

Великий Пифагор (VI век до н.э.) голодал по 40 дней и заставлял своих учеников (Держи голову в холоде, брюхо в голоде, а ноги в тепле).

Греческие философы Сократ и Платон - десятидневные курсы голодания -это помогало достичь высшей степени умственного проникновения.

Гипократ, Авицена - знаменитые врачи древности - прописывали голодание.

Синклер - американский писатель 1911 «Лечение юлода».

Лечебное голодание метод разгрузочно-диетической терапии, кратковрем. (2-4 дня), долговрем. (до 40-5- сут.).

С лечебной и профилактической целью(24 часов) однодневное. (еженедельно при остром гастрите, энтерок., заболевания ЖКТ, инфаркте миокарда, избыточном весе).

Голодом съедаются белки высокодефицитны в том числе и белки лимфы -а следовательно снижаются защитные силы организма на ограниченный срок.