Суточный расход энергии у здорового человека значительно превышает величину основного обмена и складывается из следующих компонентов: основного обмена; рабочей прибавки , т.е. энергозатрат, связанных с выполнением той или иной работы и специфического динамического действия пищи. Совокупность компонентов суточного расхода энергии составляет рабочий обмен. Мышечная работа существенно изменяет интенсивность обмена. Чем интенсивнее выполняемая работа, тем выше затраты энергии. Степень энергетических затрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности - отношением общих энергозатрат на все виды деятельности в сутки к величине основного обмена. По этому принципу все население делится на 5 групп.

У тренированных спортсменов при кратковременных интенсивных упражнениях величина рабочего обмена может в 20 раз превосходить основной обмен. Потребление кислорода при физической нагрузке не отражает общего расхода энергии, так как часть ее тратится на гликолиз (анаэробный) и не требует затраты кислорода. Разность между потребностью в кислороде и его потреблением составляет энергию, получаемую в результате анаэробного распада, и называется кислородным долгом. Потребление кислорода и после окончания мышечной работы остается высоким, так как в это время происходит возвращение кислородного долга.

Таблица 1.1

Суточный расход энергии людей разных профессиональных групп

Таблица 1.2

Средние количественные показатели затрат энергии на 1кг веса тела в час

Таблица 1.3

Затраты энергии на занятия спортом

Кислород затрачивается на превращение главного побочного продукта анаэробного метаболизма - молочной кислоты в пировиноградную, на фосфорилирование энергетических соединений (креатинфосфат) и восстановление запасов кислорода в мышечном миоглобине.

Прием пищи усиливает энергетический обмен (специфическое динамическое действие пищи). Белковая пища повышает интенсивность обмена на 25-30 %, а углеводы и жиры - на 10 % или меньше. Во время сна интенсивность метаболизма почти на 10 % ниже основного обмена. Разница между бодрствованием в состоянии покоя и сном объясняется тем, что во время сна мышцы расслаблены. При умственном труде энерготраты значительно ниже, чем при физическом. Даже очень интенсивный умственный труд, если он не сопровождается движениями, вызывает повышение затрат энергии лишь на 2 – 3 % по сравнению с полным покоем. Однако если умственная активность сопровождается эмоциональным возбуждением, энерготраты могут быть заметно большими. Пережитое эмоциональное возбуждение может вызывать в течение нескольких последующих дней повышение обмена на 11-19 %.

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 :

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

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:

первый этап - 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 %

2185 ккал - 100 % Х = ккал

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;

Составить заключение о величине суточных энергозатрат в соответствии с существующей классификацией тяжести труда населения с учетом возраста и пола;

ПРОТОКОЛ

самостоятельной работы студента

1. Расчет фактических (валовых) энергозатрат студента:

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?

Суточный расход энергии у здорового человека значительно превышает величину основного обмена и складывается из следующих компонентов: основного обмена; рабочей прибавки, т.е. энергозатрат, связанных с выполнением той или иной работы; специфического-динамического действия пищи. Совокупность компонентов суточного расхода энергии составляет рабочий обмен. Мышечная работа существенно изменяет интенсивность обмена. Чем интенсивнее выполняемая работа, тем выше затраты энергии. Степень энергетических затрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности - отношением общих энергозатрат на все виды деятельности в сутки к величине основного обмена. По этому принципу все население делится на 5 групп.

Для людей, выполняющих легкую работу сидя, нужно 2400 - 2600 ккал в сутки, работающих с большей мышечной нагрузкой, требуется 3400 - 3600 ккал, выполняющих тяжелую мышечную работу - 4000-5000 ккал и выше. У тренированных спортсменов при кратковременных интенсивных упражнениях величина рабочего обмена может в 20 раз превосходить основной обмен. Потребление кислорода при физической нагрузке не отражает общего расхода энергии, так как часть ее тратится на гликолиз (анаэробный) и не требует затраты кислорода.

Разность между потребностью в 02 и его потреблением составляет энергию, получаемую в результате анаэробного распада, и называется кислородным долгом. Потребление 0 и после окончания мышечной работы остается высоким, так как в это время происходит возвращение кислородного долга. Кислород затрачивается на превращение главного побочного продукта анаэробного метаболизма - молочной кислоты в пировиноградную, на фосфорилирование энергетических соединений (креатинфосфат) и восстановление запасов 02 в мышечном миоглобине.

Прием пищи усиливает энергетический обмен (специфическое динамическое действие пищи). Белковая пища повышает интенсивность обмена на 25 - 30%, а углеводы и жиры - на 10% или меньше. Во время сна интенсивность метаболизма почти на 10% ниже основного обмена. Разница между бодрствованием в состоянии покоя и сном объясняется тем, что во время сна мышцы расслаблены. При гиперфункции щитовидной железы основной обмен повышается, а при гипофункции - понижается. Понижение основного обмена происходит при недостаточности функций половых желез и гипофиза.

При умственном труде энерготраты значительно ниже, чем при физическом. Даже очень интенсивный умственный труд, если он не сопровождается движениями, вызывает повышение затрат энергии лишь на 2 - 3% по сравнению с полным покоем. Однако если умственная активность сопровождается эмоциональным возбуждением, энерготраты могут быть заметно большими. Пережитое эмоциональное возбуждение может вызывать в течение нескольких последующих дней повышение обмена на 11 -19%.

В старости энерготраты снижаются и к 80 годам составляют 8373-9211 кДж (2000-2200 ккал).

При умственном труде энерготраты значительно ниже, чем при физическом. Трудные математические вычисления, работа с книгой и другие формы умственного труда, если они не сопровождаются движением, вызывают ничтожное (2-3%) повышение затраты энергии по сравнению с полным покоем. Однако в большинстве случаев различные виды умственного труда сопровождаются мышечной деятельностью, в особенности при эмоциональном возбуждении работающего (лектор, артист, писатель, оратор и т.д.), поэтому и энерготраты могут быть относительно большими. Пережитое эмоциональное возбуждение может вызвать в течение нескольких следующих дней повышение обмена на 11-19%.

Специфическое динамическое действие пищи

После приема пищи интенсивность обмена веществ и энергозатрат организма увеличиваются по сравнению с их уровнем основного обмена. Через час после приема пищи начинается увеличение обмена веществ и энергии, достигает максимума через 3 ч и сохраняется в течение нескольких часов. Усиливающее влияние пищи на обмен веществ и энергетические затраты называется специфическим динамическим действием пищи.

Белковая пища оказывает наибольшее влияние и обмен увеличивается в среднем на 30-40%. Жиры и углеводы увеличивают обмен у человека на 14-15%.

Регуляция обмена энергии

Интенсивность энергетического обмена существенно зависит от физической активности, эмоционального напряжения, характера питания, температуры окружающей среды и ряда других факторов.

Имеются многочисленные факты, указывающие об условнорефлекторном характере изменении потребления О 2 и энергообмена. У спортсмена в предстартовом состоянии резко увеличивается потребление О 2 , а следовательно, и энергообмен, подобные изменения наблюдаются при действии факторов рабочей обстановки у рабочих, деятельность которых связана мышечными усилиями (хотя к работе они еще не приступали). В эксперименте на животных ранее индифферентный раздражитель, связанный по времени с мышечной деятельностью, может служить сигналом к увеличению обмена веществ и энергии.

Все это свидетельствует об условнорефлекторном характере изменения уровня энергетического обмена в организме. Велика роль в регуляции обмена энергии гипоталамической области мозга. Здесь формируются регуляторные влияния, а реализация их происходит вегетативными нервами или гуморальным путем за счет увеличения секреции ряда эндокринных желез.

Выраженное усиление расхода энергии и повышение обмена веществ вызывают гормоны щитовидной железы - тироксин и трийодтиронин, и гормон мозгового вещества надпочечника адреналин.

Для обеспечения человека пищей, соответствующей его энергети­ческим затратам и пластическим процессам, необходимо определить суточный расход энергии. За единицу измерения энергии человека принято считать килокалорию.

В течение суток человек тратит энергию на работу внутренних органов (сердца, пищеварительного аппарата, легких, печени, почек и т.д.), теплообмен и выполнение общественно полезной деятельно­сти (работа, учеба, домашний труд, прогулки, отдых). Энергия, зат­рачиваемая на работу внутренних органов и теплообмен, называется основным обменом. При температуре воздуха 20° С, полном покое, натощак основной обмен составляет 1 ккал в 1ч на 1 кг массы тела человека. Следовательно, основной обмен зависит от массы тела, а также от пола и возраста человека.

Таблица основного обмена взрослого населения в зависимости от массы тела, возраста и пола

Для определения суточного расхода энергии человека введен ко­эффициент физической активности (КФА) - это соот­ношение общих энерготрат на все виды жизнедеятельности человека с величиной основного обмена.

Коэффициент физической активности является основным физи­ологическим критерием для отнесения населения к той или иной трудовой группе в зависимости от интенсивности труда, т.е. от энер­гозатрат, разработан Институтом питания АМН в 1991 г.

Коэфициент физической активности КФА

Всего определено 5 трудовых групп для мужчин и 4 для женщин. Каждой трудовой группе соответствует определенный коэффициент физической активности Для расчета суточного расхода энергии необходимо ве­личину основного обмена (соответствующую возрасту и массе тела человека) умножить на коэффициент физической активности (КФА) определенной группы населения.

I группа - работники преимущественно умственного труда, очень легкая физическая активность, КФА-1,4: научные работники, сту­денты гуманитарных специальностей, операторы ЭВМ, контролеры, педагоги, диспетчеры, работники пультов управления, медработни­ки, работники учета, секретари и т.д. Суточный расход энергии в зависимости от пола и возраста составляет 1800-2450 ккал.

II группа - работники, занятые легким трудом, легкая физичес­кая активность, КФА-1,6: водители транспорта, работники конвейе­ров, весовщицы, упаковщицы, швейники, работники радиоэлект­ронной промышленности, агрономы, медсестры, санитарки, работ­ники связи, сферы обслуживания, продавцы промтоваров и др. Суточный расход энергии в зависимости от пола и возраста состав­ляет 2100-2800 ккал.

III группа - работники средней тяжести труда, средняя физичес­кая активность, КФА-1,9: слесари, наладчики, настройщики, ста­ночники, буровики, водители экскаваторов, бульдозеров, угольных комбайнов, автобусов, врачи-хирурги, текстильщики, обувщики, железнодорожники, продавцы продтоваров, водники, аппаратчики, металлурги-доменщики, работники химзаводов, работники обще­ственного питания и др. Суточный расход энергии в зависимости от пола и возраста составляет 2500-3300 ккал.

IV группа - работники тяжелого физического труда, высокая физическая активность, КФА-2,2: строительные рабочие, помощни­ки буровиков, проходчики, хлопкоробы, сельхозрабочие и механи­заторы, доярки, овощеводы, деревообработчики, металлурги, ли­тейщики и др. Суточный расход энергии в зависимости от пола и возраста составляет 2850-3850 ккал.

V группа - работники особо тяжелого физического труда, очень высокая физическая активность, КФА-2,4: механизаторы и сельхоз­ рабочие в посевной и уборочный периоды, горнорабочие, вальщики леса, бетонщики, каменщики, землекопы, грузчики немеханизиро­ванного труда, оленеводы и др. Суточный расход энергии в зависи­мости от пола и возраста составляет 3750-4200 ккал.

Контрольные вопросы

Что такое обмен веществ?

Какие факторы влияют на обмен веществ?

Какова роль труда и физкультуры в процессе обмена веществ?

Как протекает обмен веществ у людей разного возраста?

От чего зависит суточный расход энергии человека?