Поиск Лекций
Содержание
Суточные энергозатраты организма
Затраты энергии у человека принято делить на нерегулируемые: основной обмен и специфически динамическое действие пищи (пищевой термогенез), и регулируемые: расход энергии на умственную и физическую деятельность.
Основной обмен — это количество энергии(энергозатраты)необходимый дляподдержания жизненно важных процессов у человека (клеточного метаболизма, дыхания, кровообращения, пищеварения, внутренней и внешней секреции, нервной проводимости, мышечного тонуса и т.д.) в состоянии полного физического и психологического покоя (например, сна)при исключении всех эндо- и экзогенных влияний (натощак или через 12-16часов после приема пищи, при комфортной температуре воздуха 18-20оС).
Приблизительно величина основного обмена (ВОО) для лиц среднего возраста (35 лет),среднего роста (165см) и средней массы тела (70 кг) составляет 1 ккал (4,186 кДж) на 1 кг массы за 1 час. Однако современные исследования показали, что основной обмен величина непостоянная даже для данного индивидуума и зависит от нескольких факторов:
— от пола и возраста – у мужчин ВОО в среднем на 10% выше, чем у женщин. ВОО выше у детей, чем у взрослых, у лиц пожилого возраста основной обмен снижается.
— от роста, массы и состава тела — увеличение массы тела за счет жировых отложений приводит к снижению основного обмена из-за накопления мало активной ткани.При увеличении мышечной массы основной обмен возрастает.
— от времени суток, времени года и климата — при действии низких температур основной обмен повышается, при действии высоких –– понижается.
— от состояния здоровья — увеличение BOO у взрослых людей наблюдается при таких заболеваниях как малярия, брюшной тиф, туберкулез, диффузный токсический зоб (гипертиреоз), а также при состояниях, сопровождающихся лихорадкой, — повышение tтела на 1 °С приводит к увеличению BOOна 10 — 15%.. Уменьшение — при гипотиреозе.
Величина основного обмена может быть определена у человека методами прямого или опосредованного измерения либо расчетным методом.
— прямое измерение(прямая калориметрия)— метод заключается в непосредственном определении выделяемой человеком тепловой энергии вкалориметрической камере. Между стенками камеры протекает вода, которая имеетпостоянную теплоемкость. По степени нагрева воды определяют количество выделенноготепла.
— опосредованное измерение (непрямая калориметрия) — проводится с помощью специальной регистрирующей аппаратуры у человека, лежащего на спине, непосредственно после пробуждения, утром, натощак через 12-14 ч после последнего приема пищи в помещении с температурой воздуха 20 ºС. При этом оцениваются потребление кислорода, выделение углекислого газа и для максимальной точности определения — количество азота, экскретируемого с мочой.
— расчетные методы — связаны с использованием специальных таблиц или формул. Расчет BOO может проводиться согласно уравнению Харриса—Бенедикта:
BOO (мужчины) = 66 + 13.7х масса (кг) + 5,0 х рост (см) -6,8 х возраст (лет)
BOO(женщины) =655+ 9,6 х масса (кг) + 1,8 х рост (см) — 4,5 х возраст(лет)
Специфически динамическое действие пищи (СДДП), или пищевой термогенез — повышение энергетического обмена при приеме пищи. Эта энергия тратитсяорганизмом на процессы пищеварения, абсорбцию, транспорт, метаболизм и хранение питательных веществ.
Наибольшим потенциалом повышения затрат энергии обладают белки, увеличивая BOO на 30 — 40%. При метаболизации жиров BOO повышается на 4 — 14 %. Для углеводов этот показатель минимален — 4 — 7%. При обычном смешанном питании СДДП составляет 10% от BOO.
Расход энергии на умственную и физическую деятельность (УФД) —относитсяк регулируемым энергозатратам. Увеличение энергозатрат при выполнении умственной и физической работы называется рабочей надбавкой. Определяется по специальной таблице в ккал/час на каждый вид деятельности,
Сумма основного обмена, СДДПи рабочей надбавки и составляет суточные энергозатраты.
По рекомендации ВОЗ, объективным критерием, отражающим конкретные энергетические затраты населения на различные виды деятельности, является коэффициент физической активности (КФА).
Коэффициент физической активности(КФА) –– это отношение общих энергозатрат к основному обмену организма. Чем выше энергозатраты организма, тем выше КФА. Общие энергозатраты (Е сут) = Основной обмен × КФА
В соответствии с рекомендациями ВОЗ по величине КФА все трудящееся население в зависимости от интенсивности и тяжести труда делится на 5 групп (лица женского пола на 4 группы):
1 группа – лица преимущественно умственного труда. КФА –– 1,4 (научные работники, студенты гуманитарных специальностей, операторы ЭВМ, педагоги, диспетчеры, контролеры, работники пультов управления).
2 группа – лица, занятые легкой физической работой. КФА –– 1,6 (водители трамваев, троллейбусов, работники конвейеров, упаковщики, швейники, работники радиоэлектронной промышленности, агрономы, медсестры, санитарки, работники связи, сферы обслуживания, продавцы промтоваров).
3 группа – лица, занятые физической работой средней тяжести. КФА –– 1,9 (слесари, наладчики, экскаваторщики и бульдозеристы, водители автобусов, врачи-хирурги, железнодорожники, обувщики, продавцы продтоваров).
4 группа – лица, занятые тяжелым физическим трудом (строители, проходчики, доярки, металлурги, литейщики). КФА для мужчин –– 2,3, для женщин –– 2,2.
5группа — работники, занятые очень тяжелым физическим трудом. КФА равен 2,5 Это горнорабочие подземных выработок, сталевары, вальщики леса, каменщики, бетонщики, землекопы, грузчики и др.
©2015-2018 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных
Определение суточных энергозатрат
Суточные энергозатраты складываются из 3-х основных позиций:1) основного обмена; 2) специфически динамического действия пищевых веществ (повышение основного обмена при утилизации рациона на 1О-15%) и 3) затрат энергии на выполнение различных видов деятельности человека во время работы и отдыха.
Оценить суточные энергозатраты можно лабораторными (прямая и непрямая калориметрия и др.), а также расчетным методами. Наиболее доступным является расчетный метод, позволяющий ориентировочно определить суточные энергозатраты, пользуясь специальными таблицами, в которых указаны средние величины расхода энергии в килокалориях (ккал) за 1 минуту на 1 кг массы тела с учетом основного обмена.
Технология расчета состоит из четырех этапов.
Первый этап — составление детального хронометража деятельности человека за одни сутки (24 часа). Хронометраж должен отражать все виды деятельности человека и их продолжительность в минутах за указанные сутки, включая сон.
Пример составления хронометража:
24.00 – 7.30: сон — 450 мин.
7.30 – 8.00: утренняя зарядка — 30 мин.
Итого: 1440 мин. (24 часа)
Второй этап— расчет величин расхода энергии (энергозатрат) в килокалориях на 1 кг массы тела человека на каждый вид деятельности с использованием таблиц.
Пример расчета:
| Вид деятельности | Продолжительность Мин. | Энергозатраты ккал/мин/кг | Итого ккал/кг |
| Сон Утренняя зарядка и т.д. | 0,0155 0,0646 | 6,975 1,938 |
Всего: (например) 36,18 ккал/кг
Третий этап — расчет величины общих энергозатрат с учетом массы тела.
Допустим, масса тела данного человека — 68 кг. Общие энергозатраты будут составлять:
36,18 ккал/кг умножить на 68 кг = 2460,24 ккал.
Четвертый этап — расчет фактических (валовых) суточных энергозатрат (ккал/сутки) с учетом специфически динамического действия пищевых веществ, которое повышает общие энергозатраты в среднем на 10 %.
В данном примере:
2460,24 + 246,02 = 2706,26 ккал/сутки
Определение индивидуальной потребности в пищевых
Веществах
Зная суточные энергозатраты, можно рассчитать количество белков, жиров и углеводов, при утилизации которых организмом выделится энергия, полностью покрывающая суточные энергозатраты.
Известно (физиологически обосновано), что за счет белков рациона должно быть обеспечено 14% всех суточных энергозатрат, за счет жиров — 30%, а за счет углеводов — 56%.
Технология расчета необходимого организму количества белков, жиров и углеводов состоит из двух этапов:
первыйэтап — расчет количества энергии в ккал, которая должна выделиться при утилизации в организме: а) белков; б) жиров; в) углеводов.
второй этап — расчет необходимого организму количества белков, жиров и углеводов в граммах.
Пример расчета:
Первый этап. Допустим, суточные энергозатраты данного человека составляют 2185 ккал. Из них:
— на долю белков должно приходиться 14 % . Составляем и решаем пропорцию:
2185 ккал — 100 % Х = 
ккал
Х — 14 %
— на долю жиров должно приходиться 30%. Составляем и решаем пропорцию:
2185 ккал — 100 %
Х — 30 % Х = 
ккал
— на долю углеводов должно приходиться 56 %. Составляем и решаем пропорцию:
2185 ккал — 100 %
Х — 56 % Х = 
ккал
Второй этап. Зная количество калорий, которые должны выделиться при утилизации организмом белков, и учитывая, что при сгорании 1 грамма белка выделяется 4 ккал, находим индивидуальную потребность организма в белках:
305,9 ккал : 4 = 76,475 г белков
Зная количество калорий, которые должны выделиться при утилизации организмом жиров, и учитывая, что 1 грамм жиров при сгорании выделяет 9 ккал, находим индивидуальную потребность организма в жирах:
655,5 ккал : 9 = 72,83 г жиров
Зная количество калорий, которые должны выделиться при утилизации организмом углеводов, и учитывая, что при сгорании 1 грамм углеводов выделяет 4 ккал, находим индивидуальную потребность организма в углеводах:
1223,6 ккал : 4 = 305,9 г углеводов
Таким образом, для того, чтобы организм получил с рационом 2185 ккал, в его состав должно входить 76,475 г белков, 72,83 г жиров и 305,9 г углеводов, при этом соотношение белков, жиров и углеводов будет составлять 1 : 0,95 : 4, т.е. отвечать физиологическим потребностям организма.
На практическом занятии студент должен:
— составить детальный хронометраж своего рабочего дня за предыдущие сутки и внести его данные в таблицу;
— рассчитать суточные энергозатраты;
— составить заключение о величине суточных энергозатрат в соответствии с существующей классификацией тяжести труда населения с учетом возраста и пола;
— рассчитать необходимое организму количество белков, жиров и углеводов для компенсации суточных энергозатрат.
ПРОТОКОЛ
самостоятельной работы студента
1. Расчет фактических (валовых) энергозатрат студента:
| Виды деятельности | Продолжительность нагрузки, мин | Энергозатраты, ккал/мин/кг | Итого, Ккал/мин/кг |
| 1. Сон | 0,0155 | ||
| 2. Утренняя зарядка | 0,0646 | ||
| 3. Одевание, раздевание | 0,0281 | ||
| 4. Личная гигиена | 0,0329 | ||
| 5. Домашняя работа | 0,0530 | ||
| 6. Приготовление пищи | 0,0343 | ||
| 7. Прием пищи | 0,0236 | ||
| 8. Ходьба | 0,0540 | ||
| 9. Бег | 0,1780 | ||
| 10. Езда в транспорте сидя | 0,0252 | ||
| 11. Езда в транспорте стоя | 0,0267 | ||
| 12. Конспектирование лекции | 0,0289 | ||
| 13. Практические занятия стоя | 0,0360 | ||
| 14. Практические занятия сидя | 0,0309 | ||
| 15. Ответ у доски | 0,0372 | ||
| 16. Работа в операционной | 0,0316 | ||
| 17. Уход за взрослыми больными | 0,0330 | ||
| 18. Уход за больным ребенком | 0,0310 | ||
| 19. Работа на ПЭВМ | 0,0289 | ||
20.
Определение суточных энергозатратВождение автомашины |
0,0363 | ||
| 21. Занятие спортом (в среднем) | 0,2086 | ||
| 22. Чтение про себя | 0,0209 | ||
| 23. Чтение вслух | 0,0250 | ||
| 24. Отдых лежа, без сна | 0,0183 | ||
| 25. Отдых сидя | 0,0229 | ||
| 26. Подготовка к занятиям | 0,0309 | ||
| 27. | |||
| 28. |
Всего: минут = ккал =
Масса тела (МТ) — ______ кг
Общие энергозатраты (ОЭ) = _________ ккал умножить на (МТ) _____кг =________ ккал
Повышение основного обмена (ПОО) на 1О % составляет _________ ккал
Валовые энергозатраты равны (ОЭ)_________+(ПОО)_________= ____________ккал/сутки
2. Расчёт необходимого количества белков, жиров и углеводов в граммах (см. первый этап):
белков__________________________________________г;
жиров___________________________________________г;
углеводов________________________________________г.
Заключение
Подпись Подпись
студента преподавателя
Место для расчетов и заметок
Контрольные вопросы
1. Что понимают под термином “энергозатраты человека”?
2. Какие Вы знаете методы определения затрат энергии человеком?
3. Какой из существующих методов определения суточных энергозатрат человека наиболее часто применяется на практике?
4. Из чего складываются суточные энергозатраты человека?
5. Что такое “специфически-динамическое действие пищи (или пищевых веществ)”?
6. Какова величина “специфически-динамического действия пищи”?
7. Что такое “основной обмен”?
8. Какова в среднем величина “основного обмена” у женщины, у мужчины?
9. Какие факторы оказывают влияние на величину “основного обмена”?
10. Как отражается на величине “основного обмена” возраст человека?
11. Как отражается на величине “основного обмена” пол человека?
12. Как отражается на величине “основного обмена” температура окружающей среды?
13. Как отражается на величине “основного обмена” состояние здоровья человека?
14. Какие гормоны повышают величину “основного обмена”?
15. Какие гормоны понижают величину “основного обмена”?
16. В каких единицах оценивается величина “основного обмена”?
17. Что Вы понимаете под термином “нерегулируемые” энергозатраты?
18. Что Вы понимаете под термином “регулируемые” энергозатраты?
19. Как отражается на потребности человека в энергии его деятельность?
20. Что такое “энергетический баланс”?
21. Какова технология расчета фактических (валовых) суточных энергозатрат человека?
22. Сколько энергии выделяется при утилизации организмом одного грамма белка?
23. Сколько энергии выделяется при утилизации организмом одного грамма жира?
24. Сколько энергии выделяется при утилизации организмом одного грамма углеводов?
25. Каков процент суточных энергозатрат человека должен компенсироваться за счет потребления белков?
26. Каков процент суточных энергозатрат человека должен компенсироваться за счет потребления жиров?
27. Каков процент суточных энергозатрат человека должен компенсироваться за счет потребления углеводов?
28. В каких единицах оценивается энергетическая ценность белков, жиров, углеводов?
29. Как, зная суточные энергозатраты человека, можно рассчитать необходимое количество белков, жиров, углеводов для компенсации данных энергозатрат?
30. На какие группы делится население в существующей классификации труда по степени его тяжести?
31. Какие принципы заложены в существующую классификацию населения по степени тяжести труда?
32. Представители каких профессий составляют первую группу в классификации населения по степени тяжести труда?
33. Представители каких профессий составляют вторую группу в классификации населения по степени тяжести труда?
34. Представители каких профессий составляют третью группу в классификации населения по степени тяжести труда?
35. Представители каких профессий составляют четвертую группу в классификации населения по степени тяжести труда?
36. Представители каких профессий составляют пятую группу в классификации населения по степени тяжести труда?
37. На какие возрастные группы разделено взрослое трудоспособное население в классификации труда по степени его тяжести в зависимости от половой принадлежности?
38. Каковы энергозатраты студентов мужчин и женщин?
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
Методы определение энергозатрат организма
В основе процессов обмена энергии лежат законы термодинамики, т.е. законы взаимных превращений различных видов энергии при переходах ее от одних тел к другим в форме теплоты или работы.
С точки зрения термодинамики живые организмы относятся к открытым стационарным неравновесным системам. Это означает, что они обмениваются с окружающей средой веществом и энергией.
В физиологии и медицине для определения энергообразования в организме используются методы калориметрии (прямой и непрямой), а также исследование валового обмена.
Прямая калориметрия.
Этот метод основан на непосредственном и полном учете количества выделенного организмом тепла в биокалориметрах (герметизированная и хорошо теплоизолированная от внешней среды камера, в которой по трубкам циркулирует вода, а также подается кислород и, поглощаются избыток углекислоты и водяных паров).
В зависимости от степени нагревания воды и ее массы проводится оценка количества тепла, выделяемого организмом в единицу времени.
Непрямая калориметрия.
В отличие от прямой калориметрии методы непрямой калориметрии являются более удобными и простыми. Данная методика включает два способа оценки энергозатрат организма:
1. Неполный газовый анализ.
2. Полный газовый анализ.
Неполный газовый анализ основан на определении количества потребляемого организмом кислорода с последующим расчетом теплопродукции.
Для этой цели используют приборы спирометаболографы, представляющие замкнутую систему, которая состоит из спирометра и поглотителя двуокиси углерода. В соответствии с ритмом дыхания регистрируется спирограмма. Высота наклона кривой соответствует количеству поглощенного кислорода.
Зная объем поглощенного за 1 мин кислорода, усредненный дыхательный коэффициент и соответствующий ему калорический эквивалент кислорода можно рассчитать энергообмен за любой промежуток времени.
Полный газовый анализ основан на определении объема выделяющегося углекислого газа и объем потребленного организмом кислорода с последующим расчетом теплопродукции.
Для оценки интенсивности газообмена при полном газовом анализеиспользуют закрытые и открытые системы.
В приборах закрытых систем предусмотрено вдыхание испытуемым из замкнутого пространства воздуха или кислорода, выдыхаемый воздух направляется в это же пространство.
Наиболее распространенным является открытый способом исследования теплопродукции – метод Дугласа-Холдейна. Преимуществом данного метода является тот факт, что энергозатраты организма могут быть определены во время выполнения любой работы. Суть этого метода заключается в том, что в течение 10—15 мин собирают выдыхаемый воздух в мешок из воздухонепроницаемой ткани (мешок Дугласа), укрепляемый на спине. Обследуемый дышит через загубник, взятый в рот, или резиновую маску, надетую на лицо. В загубнике и маске имеются клапаны, устроенные так, что атмосферный воздух свободно вдыхается, а выдыхает в мешок Дугласа. Когда мешок наполнен, измеряют объем выдохнутого воздуха, в котором определяют количество кислорода и углекислого газа.
Схема определения энергетических затрат методом Дугласа-Холдейна.
1. На первом этапе после выполнения определенной работы определяют количества потребленного О2 и выделенного СО2. Для этого необходимо установить концентрацию этих газов в мешке Дугласа. Зная содержание О2 и СО2 в атмосферном воздухе, можно вычислить, насколько уменьшилось содержание кислорода и увеличилось содержание двуокиси углерода в выдыхаемом воздухе.
2. На основании полученных данных проводиться вычисление дыхательного коэффициента. Дыхательный коэффициент–это отношение объема выделенной СО2.к объему поглощенного О2.
ДК = СО2 (л) / О2 (л)
Дыхательный коэффициент (ДК) различен при окислении белков, жиров и углеводов.
Например, при окислении глюкозы количество молекул образовавшегося СО2 и количество молекул поглощенного О2 равны, поэтому ДК для углеводовравен 1.
При окислении жиров и белков ДК будет ниже единицы. Так, при окислении жиров он равен 0,7, а белков 0,8.
При смешанной пище ДК составляет 0,8—0,9.
При голодании и сахарном диабете в связи со снижением метаболизма глюкозы увеличивается окисление жиров и белков и ДК может снижаться до 0,7.
3. Для каждого вычисленного ДК имеется определенный калорический эквивалент кислорода (КЭК). КЭК –это количество энергии, которое освобождается при полном окислении 1 г питательного вещества (до конечных продуктов) в присутствии 1 л кислорода (таблица).
Таблица
Соотношение дыхательного коэффициента
и калориметрического эквивалента кислорода
| КЭК | Дыхательный коэффициент | ||||||
| 0,70 | 0,75 | 0,80 | 0,85 | 0,90 | 0,95 | 1,0 | |
| кДж | 19,619 | 19,841 | 20,101 | 20,356 | 20,616 | 20,871 | 21,173 |
| ккал | 4,686 | 4,739 | 4,801 | 4,862 | 4,924 | 4,985 | 5,057 |
4.Найденный КЭК умножают на количество потребленного кислорода и находят количество энергии необходимое для выполнения определенного вида деятельности.
Дыхательный коэффициент при мышечной работе.
Главным источником энергии при интенсивной мышечной работе являются углеводы.
Поэтому во время работыДК приближается к единице. Сразу по окончании работы он может резко повыситься. Это явление отражает компенсаторные процессы, направленные на удаление из организма избытка СО2, источником которого являются нелетучие кислоты, которые (особенно молочная кислота), активно продуцируются работающими мышцами. Эти кислоты связываются с буферными системами плазмы и вытесняют из гидрокарбонат иона (НСО–3) 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 после завершения работы ДК может резко снизиться по сравнению с нормой. Это связано с уменьшением выделения СО2 легкими вследствие компенсаторной задержки его буферными системами крови, предотвращающими сдвиг рН в основную сторону.
Примерно через час после завершения работы ДК становится нормальным.
Основной обмен
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 постоянной температуры тела, функционирование жизненно важных нервных центров мозга, постоянную секрецию эндокринных желез, поддержанием мышечного тонуса.
Расход энергии в состоянии покоя различными тканями организма неодинаков. Так, печень потребляет 27% энергии основного обмена, мозг – 19%, мышцы – 18%, почки – 10%, сердце – 7%, все остальные органы и ткани – 19%. Внутренние органы более активно расходуют энергию по сравнению с мышечной тканью. Интенсивность основного обмена в жировой ткани в 3 раза ниже, чем в остальной клеточной массе организма.
Зависимость интенсивности основного обмена от площади поверхности тела была показана немецким физиологом Рубнером для различных животных–закон поверхности тела Рубнера.. Согласно этому правилу, интенсивность основного обмена тесно связана с размерами поверхности тела: у теплокровных организмов, имеющих разные размеры тела, с 1 м2 поверхности рассеивается одинаковое количество тепла.
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 энерготрат.
Поэтому основной обмен определяют в строго контролируемых, искусственно создаваемых условиях. Для определения основного обмена обследуемый должен находиться:
1. В состоянии физического и психологического покоя, т.е. в положении лежа с расслабленной мускулатурой, не подвергаясь раздражениям, вызывающим эмоциональное напряжение. В условиях мышечной и умственной нагрузки интенсивность обменных процессов возрастает.
2. Натощак, т.е. через 12—18 ч после приема пищи. Увеличение интенсивности обмена веществ после принятия пищи начинается через 1—2 часа и может продолжаться в течении 12 ч, а после потребления белка этот период может достигать 18 ч.
3. При температуре «комфорта» (18—20°С), не вызывающей ощущения холода или жары.
4. Интенсивность процессов обмена подвергается суточным колебаниям. Она возрастает утром и снижается в ночной период, что также необходимо учитывать при определении основного обмена.
Факторы, определяющие величину основного обмена.
Основной обмен зависит от:
1. Возраста. С возрастом величина основного обмена неуклонно снижается. 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).
2. Конституциональных особенностей телосложения (роста, массы тела);
3. Пола. Средняя величина основного обмена у взрослых здоровых мужчин составляют около 1700 ккал или 7117 кДж в сутки; у женщин она ниже на 10%. Это связано с тем, что у женщин меньше масса и поверхность тела.
Отмечены сезонные колебания величины основного обмена (повышение его весной и снижение зимой).
Методы определения основного обмена.
Величины основного обмена могут быть рассчитаны по формуле Дрейера, согласно которой, суточная величина основного обмена в килокалория (Н) составляет:
, где:
W – масса тела в граммах,
А – возраст человека,
К– константа, равная для мужчин 0,1015, для женщин – 0,1129.
Оценить показатели основного обмена также возможно используя специальные таблицы, которые позволяют по росту, возрасту и массе тела определить средний уровень основного обмена человека.
Формулы и таблицы основного обмена представляют средние данные, выведенные из большого числа исследований здоровых людей разного пола, возраста, массы тела и роста, поэтому существуют методы позволяющие вычислить величины отклонения основного обмена от нормы при помощи гемодинамических показателей (формула Рида). Данный метод основан на взаимосвязи между артериальным давлением, частотой пульса и теплопродукцией организма.
ПО – процент отклонений;
ЧСС – частота сердечных сокращений;
ПД – пульсовое давление.
Допустимым считается отклонение ± 10%.
Рабочий обмен
Рабочий обмен – это совокупность основного обмена и энергетических затрат организма, обеспечивающих его жизнедеятельность в условиях терморегуляторной, эмоциональной, пищевой и рабочей нагрузок.
Терморегуляторное повышение интенсивности обмена веществ и энергии развивается в условиях охлаждения и у человека может достигать 300%.
При эмоциях увеличение расхода энергии у взрослого человека составляет обычно 40—90% от уровня основного обмена и связано главным образом с вовлечением мышечных реакций. Прослушивание радиопередач, вызывающих эмоциональные реакции, может повысить расход энергии на 50%, у детей при крике затраты энергии могут повышаться втрое.
Рабочий обмен превышает основной обмен, главным образом за счет функций скелетных мышц. При их интенсивном сокращении расход энергии в мышце может возрасти в 100 раз, общий расход энергии при участии в такой реакции более 1/3 скелетных мышц за несколько секунд может повыситься в 50 раз. У населения промышленно развитых стран повседневная двигательная активность относительно невелика, поэтому суточный расход энергии составляет примерно 8000—10500 кДж, или 2000—2250 ккал.
В положении сидя человек тратит энергии лишь на 20% больше, чем в положении лежа. Стоя человек расходует на 40% энергии больше, чем в условиях основного обмена. В 3—4 раза расход энергии повышает ходьба со скоростью не менее 5 км/ч. Ежедневная двухкилометровая прогулка (без изменений в питании) может способствовать устранению за 1 мес.1 кг жира. За счет повышения расхода энергии при физических динамических нагрузках (быстрая ходьба, бег, плавание, лыжи) не реже 3 раз в неделю можно значительно повысить резервы здоровья человека в целом.
Во время сна уровень метаболизма на 10—15% ниже, чем в условиях бодрствования, что обусловлено расслаблением мышц, а также снижением активности симпатической нервной системы, снижением выработки гормонов надпочечников и щитовидной железы, увеличивающих катаболизм.
Коэффициент физической активности– отношение общих энергозатрат на все виды жизнедеятельности к величине основного обмена, т.е. расходу энергии в состоянии покоя, Этот показатель является объективным физическим критерием, который определяет адекватное количество расходования энергии для конкретных профессиональных групп людей. 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.
Группа I. Очень легкая физическая активность.
Суточные энергозатраты организма
Коэффициент физической активности 1,4. Расход энергии 1800—2450 ккал/сут. К этой группе относятся работники преимущественно умственного труда (научные работники, студенты гуманитарных специальностей, операторы ЭВМ, диспетчеры, работники пульта управления и др).
Группа II. Легкая физическая активность. Коэффициент физической активности 1,6. Расход энергии 2100— 2800 ккал/сут (работники, занятые легким физическим трудом: водители трамваев, троллейбусов, работники конвейеров, весовщицы, работники сферы обслуживания, медицинские сестры, санитарки и др.).
Группа III. Средняя физическая активность. Коэффициент физической активности 1,9. Расход энергии 2500—3300 ккал/сут. К этой группе относятся работники средней тяжести труда (слесари, буровики, водители автобусов, врачи-хирурги, текстильщики, железнодорожники, металлурги-доменщики, работники химических заводов и др).
Группа IV. Высокая физическая активность. Коэффициент физической активности 2,2. Расход энергии 2850—3850 ккал/сут. (работники тяжелого физического труда: строительные рабочие, помощники буровиков, проходчики, основная масса сельскохозяйственных рабочих и механизаторов, доярки, овощеводы, деревообработчики, металлурги, и др.).
Группа V. Очень высокая физическая активность. Коэффициент физической активности 2,5. Расход энергии 3750—4200 ккал/сут. К этой группе относятся работники особо тяжелого труда, только мужчины (сельскохозяйственные рабочие в посевной и уборочный периоды, горнорабочие, вальщики леса, бетонщики, каменщики, землекопы, грузчики немеханизированного труда, и др).
Для каждой группы труда определены средние величины сбалансированной потребности здорового человека в энергии и пищевых веществах.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
5. Обмен энергии
Прямая и непрямая калориметрия
Обмен веществ и энергии по существу единый процесс. В итоге сложных превращений, совершающихся в организме, образуется тепло.
Количество энергии, выделяемой организмом за определенный промежуток времени, выражают в единицах тепла — джоулях. Определить количество освобождающейся в организме энергии можно методами прямой и непрямой калориметрии.
Прямую калориметрию производят с помощью специальных аппаратов — калориметрических камер (рис. 59).
В камере стенки не проводят тепло. По потолку камеры проходит система трубок с водой. Человека или животное на определенное время помещают в такую камеру. Тепло, выделяемое организмом, нагревает воду в системе трубок. Измеряют температуру поступающей и вытекающей из камеры воды; определяют разность температур и количество протекшей воды. Это дает возможность получить данные о количестве энергии, выделенной организмом в единицу времени.
Показатели, полученные методом прямой калориметрии, точные.
Таблица энергозатрат человека различных видов деятельности
Но метод этот весьма сложен, громоздок, а главное — не дает возможности измерять энергетические затраты организма при различных видах деятельности человека (езда на велосипеде, работа у доменной печи и др.).
Проще производить расчеты расхода энергии методом непрямой калориметрии.
Рис. 59. Схема калориметра. Продуцируемое организмом человека тепло измеряют с помощью термометров (1 и 2) по нагреванию воды, протекающей по трубам в камере (4). Количество протекающей воды измеряют в баке (3). Через окно (5) подают пищу и удаляют экскременты. Посредством насоса (6) воздух извлекают из камеры и прогоняют через баки с серной кислотой (7 и 9) (для поглощения воды) и с натронной известью (8) (для поглощения углекислого газа). Кислород подают в камеру из баллона (10) через газовые часы (11). Давление воздуха в камере поддерживают на постоянном уровне посредством сосуда с резиновой мембраной (12)
Рис. 60. Определение газообмена с помощью мешка Дугласа
Источником энергии в организме служат окислительные процессы, при которых потребляется кислород и выделяется углекислый газ. Чем больше организм освобождает энергии, тем интенсивнее в нем идут окислительные процессы. Следовательно, тем больше организм потребляет кислорода и выделяет углекислого газа. Поэтому об энергетических процессах в организме можно судить не только по количеству тепла, отдаваемого в окружающую среду, как это делают при прямой калориметрии, но и по количеству поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа, т. е. по величине газообмена.
Для определения количества поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа пользуются различными приспособлениями. В производственных и учебных условиях для этой цели используют маски.
Маска через систему клапанов соединяется с мешком из воздухонепроницаемой ткани (рис. 60), укрепляемым на теле испытуемого. Клапаны дают возможность свободно вдыхать атмосферный воздух, а выдыхаемый воздух направляется в мешок. Выдохнутый воздух из мешка пропускают через газовые часы для определения его объема, а затем химическим путем определяют в нем процентное содержание кислорода и углекислого газа. Зная состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, можно рассчитать количество поглощенного кислорода и выдохнутого углекислого газа.
Поглощаемый организмом кислород идет на окисление белков, жиров и углеводов. Для окисления 1 г белков, жиров или углеводов требуется разное количество кислорода, а следовательно, при этом освобождается и разное количество энергии (табл. 14).
Таблица 14. Образование энергии при окислении веществ в организме
Из таблицы 14 видно, что потребление 1 л кислорода и выделение 1 л углекислого газа сопровождаются образованием определенного количества энергии. Однако при этом необходимо знать, какие вещества — белки, жиры или углеводы — окислились в организме. Для этого определяют величину дыхательного коэффициента.
Дыхательным коэффициентом называют отношение объема выделенного организмом углекислого газа к объему поглощенного кислорода. Дыхательный коэффициент различен при окислении белков, жиров и углеводов. Окисление углеводов (глюкозы, например) можно выразить уравнением:
Из уравнения видно, что при окислении глюкозы число молекул образовавшегося углекислого газа и поглощенного кислорода равно. Следовательно, дыхательный коэффициент при окислении углеводов равен единице:
В молекуле жира мало внутримолекулярного кислорода, поэтому на окисление ее требуется больше кислорода. Дыхательный коэффициент в этом случае меньше 1. При окислении белков дыхательный коэффициент равен 0,8. При смешанной пище, которую обычно употребляет человек, дыхательный коэффициент колеблется от 0,85 до 0,9.
При окислении белков, жиров и углеводов (при потреблении 1 л кислорода) освобождается разное количество энергии. Следовательно, при разном дыхательном коэффициенте количество освобождающей энергии при поглощении 1 л кислорода будет различным. Эта зависимость видна из таблицы 15.
Зная величину газообмена, можно вычислить расход энергии в организме. Поступают при этом так.
Таблица 15. Зависимость количества энергии, освобождающейся при окислении, от величины дыхательного коэффициента
По количеству потребленного кислорода и выделенного углекислого газа определяют дыхательный коэффициент. Затем по таблицам устанавливают количество тепла, образующегося при поглощении 1 л кислорода (или при выделении 1 л углекислого газа) при данном дыхательном коэффициенте. Полученную величину умножают на количество литров поглощенного кислорода. Таким образом определяют количество энергии, отданной человеком за определенное время.
Метод назван непрямой калориметрией, потому что о количестве энергии, выделенной организмом, мы судим по количеству поглощенного кислорода (или выделившегося углекислого газа) в единицу времени.
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. Идут процессы обмена в клетках, поддерживается постоянная температура тела.
Минимальный для организма уровень обмена веществ и энергетических затрат называют основным обменом.
Основной обмен определяют у человека в состоянии мышечного покоя лежа, натощак, т. е. через 12-16 ч после еды, при температуре окружающей среды 18-20°С (температура "комфорта"). У человека среднего возраста основной обмен составляет 4186 дж на 1 кг массы в 1 ч. В среднем это 7 140 000-7 560 000 дж в сутки.
Для каждого человека величина основного обмена относительно постоянна.
Определение величины основного обмена часто имеет диагностическое значение. Повышается основной обмен при избыточной функции щитовидной железы и некоторых других заболеваниях. При недостаточности функции щитовидной железы, гипофиза, половых желез основной обмен снижается.
Расход энергии при мышечной деятельности
Чем тяжелее мышечная работа, тем больше энергии тратит человек. У школьников подготовка к уроку, урок в школе требуют энергии на 20-50% выше, чем энергия основного обмена.
При лабораторных занятиях, ручном труде, несложной гимнастике, играх средней подвижности затраты энергии на 75-125% превышают величины основного обмена.
При ходьбе затраты энергии на 150-170% превышают энергию основного обмена. При беге, подъеме по лестнице затраты энергии в три-четыре раза превышают основной обмен.
У мальчиков расход энергии обычно выше, чем у девочек. Тренировка организма значительно сокращает расход энергии на выполняемую работу. Это связано с уменьшением числа мышц, принимающих участие в работе, а также с изменениями дыхания и кровообращения.
При механизации труда в сельском хозяйстве и промышленности, внедрении машинной техники снижаются затраты энергии работающими людьми. При умственном труде энергетические затраты ниже, чем при физическом.
У людей разных профессий затраты энергии различны.
Расход энергии в организме можно разделить на 2 группы: основной обмен и дополнительный обмен. Как же их рассчитать и определить энергозатраты человека?
Наиболее точно, определить расход энергии организма можно с помощью клинической диагностики. В настоящее время для определения расхода энергии, в большинстве случаев, применяют метод непрямой калориметрии для оценки основного обмена и нагрузочно-респираторную калориметрию для получения информации о расходе энергии на разных ступенях физической нагрузки. Современные метаболические анализаторы позволяют определить расход энергии организмом с минимальной погрешностью. Так же обычно проводится индивидуальное исследование желудочно-кишечного тракта, на основе которого можно более точного определить специфическое динамическое действие пищи и дать необходимые рекомендации в питании. Существует ряд других исследований, которые позволяют максимально точно определить суточную потребность организма в энергии и макронутриентах (белках, жирах и углеводах), и, соответственно, наиболее точно подобрать индивидуальный рацион питания и составить оптимальную программу нагрузок. Мы настоятельно рекомендуем обратиться к профессиональному диетологу и пройти все необходимые обследования для составления оптимальной программы контроля веса.
Для тех, кто не любит докторов.
На основании многочисленных определений основного обмена у людей, составлены таблицы усредненных нормальных величин этого показателя в зависимости от возраста, пола и общей поверхности тела.
Также существует множество формул и методик для определения усредненного основного обмена (по Дюбойсу, по Дрейеру, по Гаррису-Бенедикту). В последнее время популярность получила методика Миффлина — Сан Жеора (Mifflin St Jeor). Существует еще формула Кэтча-МакАрдла (Katch-McArdle), которая рассчитывает показатель основного обмена на свободной от жира массе тела. Соответственно, чтобы ей воспользоваться, нужно знать процент жира вашего организма. Какой бы метод или формулу вы не использовали полученные данные будут не сильно отличаются от среднестатистических.
Кроме того, есть еще такое понятие как специфическое динамическое действие пищи (СДД) — энергетические затраты организма, связанные с потреблением и перевариванием пищи. Усреднённая цифра СДД — это 10% от основного обмена.
После расчета основного обмена необходимо определить дополнительный обмен. Существует усредненная классификация величин дополнительного обмена в зависимости от профессиональной деятельности или физических нагрузок, которую принято называть коэффициентом физической активности.
Например, формулы для расчета основной метаболической нормы по методу Миффлина — Сан Жеора выглядят так:
- Мужчины: 10 х вес (в кг) + 6,25 х рост (в см) – 5 х возраст (в годах) + 5
- Женщины: 10 х вес (в кг) + 6,25 х рост (в см) – 5 х возраст (в годах) – 161
Рассчитав среднестатистическую величину основного обмена, можно вычислить и величину дополнительного обмена. Для этого умножаем полученное число на коэффициент физической активности.
Коэффициенты физической активности:
- Минимальные нагрузки (работники умственного труда, сидячая работа) = 0.2
- Немного дневной активности или легкие упражнения 1-3 раза в неделю = 0.375
- Работа средней тяжести или тренировки 4-5 раз в неделю = 0.4625
- Интенсивные тренировки 4-5 раз в неделю = 0.550
- Ежедневные тренировки = 0.6375
- Ежедневные интенсивные тренировки или тренировки 2 раза в день = 0.725
- Тяжелая физическая работа или интенсивные тренировки 2 раза в день = 0.9
Для примера рассчитаем расход энергии для женщины руководителя, возраст которой — 35 лет, рост – 166 см. и вес 65 кг.
Основной обмен = (10 х 65) + (6,25 х 166) – (5 х 35) – 161 = 1351,5
Специфическое динамическое действие пищи = 135,15
Дополнительный обмен = (1351,5 + 135,15) х 0,375 = 557,49
Итак: усредненный дневной расход энергии = 1351,5 + 135,15 + 557,5 = 2044,15
Чтобы узнать норму, которая обеспечит при этом потерю веса, необходимо отнять от получившейся суммы 10 — 30%.
30% от 2044,15 = 613,245
2044,15 – 613,245 = 1430,9
Нижний предел дневной калорийности рациона за который категорически нельзя опускаться, можно рассчитать по формуле:
Вес (в граммах)/450*8
65000 / 450 х 8 = 1155,5
Организовать питание, чтобы постоянно держать заданный лимит калорий достаточно сложно, поэтому если вы самостоятельно рассчитываете и готовите свой рацион питания, определите коридор калорий.
Калории для похудения — 200 = нижний предел диапазона
Калории для похудения + 100 = верхний предел диапазона
Для комфортного похудения и избежания срывов не рекомендуется снижать калорийность дневного рациона ниже 1200 кКал и категорически запрещается уменьшать калорийность питания ниже предела дневной калорийности. В нашем примере это 1150 кКал, поэтому в случае, если Ваш нижний предел оказался ниже 1200, необходимо лишние калории сжигать за счёт физических нагрузок.
Как рассчитать расход энергии при физических нагрузках?
Мы уже упоминали о методе клинической диагностики — нагрузочно респираторной калориметрии, при помощи которой можно получить информацию об индивидуальном расходе энергии на разных ступенях физической нагрузки.
На основе множества наблюдений и измерений определены среднестатистические значения расхода энергии при различных физических нагрузках.
Методы определения суточных энергозатрат
Таблицу с этими значениями вы можете найти здесь(ссылка).
Умножьте ваш основной обмен на усредненный коэффициент из таблицы, разделите полученное значение на 24 (часов в сутки) и умножьте на время затрачиваемое на выбранный вид деятельности.
Например:
Основной обмен женщины из расчёта выше 1351,5. Рассчитаем затраты при медленной ходьбе, прогулке в течении 1-го часа. Коэффициент этого вида физической активности = 2,7, соответственно: 1351,5 х 2,7 / 24 х 1 = 152
При составлении плана и графика физических нагрузок, обращайте внимание не только на потраченные калории, но и чтобы упражнения приносили вам удовольствие и не в коем случае не перегружали сердечно-сосудистую и нервную системы, мышцы, кости и связки. Если вы самостоятельно хотите определить оптимальную нагрузку, то мы рекомендуем: в первую очередь прислушаться к своему телу и его реакциям, если вы ощущаете дискомфорт и болевые ощущения – это серьезный повод для коррекции программы. И во вторых следует повышать интенсивность занятий постепенно, предоставив организму возможность привыкнуть к новому образу жизни. Резкое увеличение нагрузок может навредить неподготовленному организму и скорее всего вызовет неприязнь на психологическом уровне. Так же мы рекомендуем в обязательном порядке следить за сердечным ритмом или по научному за частотой сердечных сокращений (ЧСС). Постоянный контроль ЧСС не только предотвратит переутомление и травмы, но и позволит не тратить часы на тренировки вполсилы.
Определить оптимальную частоту сердечных сокращений вашего организма можно при помощи клинической диагностики сердечно-сосудистой системы. Так же мы настоятельно рекомендуем проконсультироваться с профессиональным фитнес тренером для составления оптимального плана и графика физических нагрузок.
Усредненные данные ЧСС для людей со слабой физической подготовкой вы можете увидеть в таблице:
| Возраст | Нижняя граница | Верхняя граница |
| До 30 | 110 | 120 |
| 31-40 | 100 | 110 |
| 41-50 | 90 | 100 |
| 51-60 | 80 | 90 |
В следующей статье мы постараемся написать, как рассчитать поступающую в организм энергию и составить сбалансированный план питания.