พลังงานชีวภาพของร่างกาย วิธีการกำหนดการเผาผลาญพลังงาน
BX- ปริมาณพลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าชีวิตปกติในสภาพการพักผ่อนทางร่างกายและจิตใจสัมพัทธ์ พลังงานนี้ใช้ในกระบวนการเมแทบอลิซึมของเซลล์ การไหลเวียนโลหิต การหายใจ การขับถ่าย การรักษาอุณหภูมิของร่างกาย การทำงานของศูนย์ประสาทที่สำคัญของสมอง และการหลั่งของต่อมไร้ท่ออย่างต่อเนื่อง
ตับกิน 27% ของพลังงานเมแทบอลิซึมพื้นฐาน
สมอง - 19%;
กล้ามเนื้อ - 18%;
ไต - 10%;
หัวใจ - 7%;
อวัยวะและเนื้อเยื่ออื่น ๆ - 19%
งานอะไรก็ได้- ทางร่างกายหรือจิตใจ เช่นเดียวกับการรับประทานอาหาร ความผันผวนของอุณหภูมิแวดล้อม และปัจจัยภายนอกหรือภายในอื่น ๆ ที่เปลี่ยนระดับของกระบวนการเผาผลาญอาหาร ส่งผลให้ต้นทุนด้านพลังงานเพิ่มขึ้น
เมแทบอลิซึมพื้นฐานถูกกำหนดภายใต้การควบคุมอย่างเข้มงวด เงื่อนไขที่สร้างขึ้นเทียม:
ในตอนเช้าในขณะท้องว่าง (12-14 ชั่วโมงหลังอาหารมื้อสุดท้าย);
ในท่าหงายด้วยการผ่อนคลายกล้ามเนื้ออย่างสมบูรณ์ในสภาวะตื่นตัวสงบ
ในสภาพความสบายทางความร้อน (18–20 °С);
3 วันก่อนการศึกษา อาหารโปรตีนจะถูกแยกออกจากร่างกาย
เมแทบอลิซึมพื้นฐานแสดงเป็นปริมาณการใช้พลังงานในอัตรา 1 กิโลแคลอรีต่อน้ำหนักตัว 1 กิโลกรัมต่อชั่วโมง
ปัจจัยที่มีผลต่อมูลค่าการแลกเปลี่ยนหลัก:
· อายุ;
· มวลร่างกาย;
เพศของบุคคล
เมแทบอลิซึมพื้นฐานที่รุนแรงที่สุดในเด็ก (ในทารกแรกเกิด - 53 kcal / kg ต่อวันในเด็กในปีแรกของชีวิต - 42 kcal / kg ต่อวัน)
อัตราการเผาผลาญพื้นฐานโดยเฉลี่ยในผู้ชายที่มีสุขภาพดีในวัยผู้ใหญ่คือ 1300-1600 กิโลแคลอรี/วัน ในผู้หญิง ค่าเหล่านี้จะลดลง 10% เนื่องจากผู้หญิงมีมวลและผิวกายน้อยกว่า
เมื่ออายุมากขึ้น อัตราการเผาผลาญพื้นฐานจะลดลงเรื่อยๆ อัตราการเผาผลาญพื้นฐานโดยเฉลี่ยในคนที่มีสุขภาพดีจะอยู่ที่ประมาณ 1 กิโลแคลอรี/(กก.×ชม.)
กฎพื้นผิวของรูนเนอร์
ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานของสิ่งมีชีวิตเลือดอุ่นนั้นแปรผันตามพื้นที่ผิวของร่างกาย
Rubner นักสรีรวิทยาชาวเยอรมันแสดงการพึ่งพาความเข้มข้นของเมแทบอลิซึมพื้นฐานบนพื้นที่ผิวกายสำหรับสัตว์ต่างๆ ตามกฎนี้ความเข้มของการเผาผลาญพื้นฐานนั้นสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับขนาดของพื้นผิวร่างกาย:
ในสิ่งมีชีวิตเลือดอุ่นที่มีขนาดร่างกายต่างกัน ปริมาณความร้อนเท่ากันจะกระจายออกจากพื้นผิว 1 ม. 2
เลยมาสรุปกัน เมแทบอลิซึมพื้นฐานคือการใช้พลังงานของร่างกายในสภาวะพักผ่อนเต็มที่ ให้การทำงานของอวัยวะและระบบทั้งหมด และรักษาอุณหภูมิของร่างกาย ความต้องการพลังงานในแต่ละวันของบุคคลนั้นขึ้นอยู่กับการใช้พลังงานในแต่ละวัน ซึ่งประกอบด้วยการใช้พลังงานสำหรับ: 1) เมแทบอลิซึมพื้นฐาน 2) การย่อยอาหาร 3) กิจกรรมทางกายภาพ (กล้ามเนื้อ) ต้องการทราบการใช้พลังงานในแต่ละวันของคุณหรือไม่? จากนั้นพิจารณา:
การคำนวณการใช้พลังงานในแต่ละวัน (สมการแฮร์ริส-เบเนดิกต์):
· สำหรับผู้หญิง = 655 + + –
· สำหรับผู้ชาย = 65 + + –
การแลกเปลี่ยนขั้นต้น: วิธีการประเมิน ปัจจัยที่มีผลต่อการแลกเปลี่ยนขั้นต้น ความสำคัญทางคลินิก
เมแทบอลิซึม (ทั้งหมด) ของสสารและพลังงาน กฎการอนุรักษ์สสารและพลังงานทำหน้าที่เป็นพื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับการพัฒนาวิธีการที่สำคัญที่สุดในการศึกษาเมแทบอลิซึมและพลังงาน - การสร้างสมดุลเช่น กำหนดปริมาณพลังงานและสารที่เข้าสู่ร่างกายและปล่อยให้อยู่ในรูปของความร้อนและผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการเผาผลาญ เพื่อตรวจสอบความสมดุลของสารจำเป็นต้องใช้วิธีการทางเคมีที่ถูกต้องเพียงพอและความรู้เกี่ยวกับวิธีการขับสารต่างๆออกจากร่างกาย เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าสารอาหารหลักคือโปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรต ตามกฎแล้วในการประเมินเนื้อหาของโปรตีนในอาหารและในผลิตภัณฑ์ที่เน่าเปื่อยก็เพียงพอที่จะกำหนดปริมาณไนโตรเจนเพราะ ไนโตรเจนในอาหารเกือบทั้งหมดมีอยู่ในโปรตีน รวมทั้ง ในนิวคลีโอโปรตีน ปริมาณไนโตรเจนเล็กน้อยซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของไขมันและคาร์โบไฮเดรตบางชนิดสามารถละเลยในการทดลองเพื่อกำหนดสมดุลของไนโตรเจน การหาปริมาณไขมันและคาร์โบไฮเดรตในผลิตภัณฑ์อาหารต้องใช้วิธีการเฉพาะ แต่สำหรับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการเผาผลาญไขมันและคาร์โบไฮเดรตนั้น แทบจะมีเพียง CO2 และน้ำเท่านั้น
เมื่อวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของเมแทบอลิซึมจำเป็นต้องคำนึงถึงวิธีการขับถ่ายออกจากร่างกาย ไนโตรเจนถูกขับออกทางปัสสาวะเป็นหลัก แต่ยังอยู่ในอุจจาระและในปริมาณเล็กน้อยผ่านทางผิวหนัง ผม เล็บ (ดูการเผาผลาญไนโตรเจน) คาร์บอนถูกขับออกเกือบเฉพาะในรูปของ CO2 ผ่านทางปอด แต่บางส่วนถูกขับออกทางปัสสาวะและอุจจาระ ไฮโดรเจนถูกขับออกมาในรูปของ H2O เป็นหลักในปัสสาวะและผ่านทางปอด (ไอน้ำ) แต่ยังผ่านทางผิวหนังและอุจจาระด้วย
ความสมดุลของพลังงานจะพิจารณาจากปริมาณแคลอรี่ของสารอาหารที่ป้อนเข้าและปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมา ซึ่งสามารถวัดหรือคำนวณได้ ในกรณีนี้ควรพิจารณาว่าค่าแคลอรี่ที่ได้จากการเผาไหม้สารในระเบิดความร้อนอาจแตกต่างจากค่าแคลอรี่ทางสรีรวิทยาเนื่องจาก สารบางอย่างในร่างกายไม่ได้เผาผลาญอย่างสมบูรณ์ แต่สร้างผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการเผาผลาญที่สามารถออกซิเดชั่นต่อไปได้ ประการแรกสิ่งนี้ใช้กับโปรตีนซึ่งไนโตรเจนซึ่งถูกขับออกจากร่างกายส่วนใหญ่อยู่ในรูปของยูเรียซึ่งยังคงรักษาปริมาณแคลอรีที่อาจเกิดขึ้นได้ ค่าสำคัญที่กำหนดลักษณะเฉพาะของการเผาผลาญของสารแต่ละชนิดคือค่าสัมประสิทธิ์การหายใจ (RC) ซึ่งเท่ากับตัวเลขในอัตราส่วนของปริมาตรของ CO2 ที่หายใจออกต่อปริมาตรของ O2 ที่ดูดซึม ค่าแคลอรี่ DC และปริมาณการสร้างความร้อนที่คำนวณต่อ O2 ที่บริโภค 1 ลิตรนั้นแตกต่างกันสำหรับสารต่างๆ ค่าแคลอรี่ทางสรีรวิทยา (เป็น kcal/g) สำหรับคาร์โบไฮเดรตคือ 4.1; ไขมัน - 9.3; โปรตีน - 4.1; มูลค่าการสร้างความร้อน (เป็น kcal ต่อ O2 ที่บริโภค 1 ลิตร) สำหรับคาร์โบไฮเดรต - 5.05; ไขมัน - 4.69; โปรตีน - 4.49.
บีเอ็กซ์
แนวคิดพื้นฐานและคำจำกัดความของสรีรวิทยาของเมแทบอลิซึมและพลังงาน
ค่าพลังงานของสารอาหาร
ค่าพลังงานของสารอาหารประเมินโดยใช้อุปกรณ์พิเศษ - oxicalorimeters เป็นที่ยอมรับว่าด้วยการเกิดออกซิเดชันที่สมบูรณ์ของคาร์โบไฮเดรต 1 กรัมจะมีการปล่อย 4.1 กิโลแคลอรี (1 กิโลแคลอรี = 4187 เจ) ไขมัน 1 กรัม - 9.45 กิโลแคลอรีโปรตีน 1 กรัม - 5.65 กิโลแคลอรี ควรเสริมว่าส่วนหนึ่งของสารอาหารที่เข้าสู่ร่างกายจะไม่ถูกดูดซึม ตัวอย่างเช่น โดยเฉลี่ยแล้ว ประมาณ 2% ของคาร์โบไฮเดรต ไขมัน 5% และโปรตีนมากถึง 8% จะไม่ถูกย่อย นอกจากนี้สารอาหารบางชนิดในร่างกายไม่ได้ถูกย่อยสลายเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย - คาร์บอนไดออกไซด์ (คาร์บอนไดออกไซด์) และน้ำ ตัวอย่างเช่นส่วนหนึ่งของผลิตภัณฑ์ของการสลายโปรตีนที่ไม่สมบูรณ์ในรูปแบบของยูเรียถูกขับออกทางปัสสาวะ
จากที่กล่าวมาข้างต้น สามารถสังเกตได้ว่าค่าพลังงานที่แท้จริงของสารอาหารนั้นค่อนข้างต่ำกว่าค่าที่กำหนดภายใต้เงื่อนไขการทดลอง ค่าพลังงานที่แท้จริงของคาร์โบไฮเดรต 1 กรัมคือ 4.0 กิโลแคลอรีไขมัน 1 กรัม - 9.0 กิโลแคลอรีโปรตีน 1 กรัม - 4.0 กิโลแคลอรี
ลักษณะสำคัญ (ทั่วไป) ของการเผาผลาญพลังงานของร่างกายมนุษย์คือค่าใช้จ่ายด้านพลังงานทั้งหมดหรือค่าใช้จ่ายด้านพลังงานทั้งหมด
การใช้พลังงานโดยรวมของร่างกาย- การใช้พลังงานทั้งหมดของร่างกายในระหว่างวันในสภาวะปกติ (ธรรมชาติ) ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานรวมประกอบด้วยสามองค์ประกอบ: เมแทบอลิซึมพื้นฐาน การกระทำแบบไดนามิกจำเพาะของอาหาร และกำไรจากการทำงาน ค่าพลังงานรวมประมาณเป็น kJ/kg/day หรือ kcal/kg/day (1 kJ=0.239 kcal)
การศึกษาการเผาผลาญพื้นฐานเริ่มต้นด้วยงานของ Bidder และ Schmidt นักวิทยาศาสตร์ของ University of Tartu (Bidder and Schmidt, 1852)
BX- ระดับการใช้พลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นต่อการรักษากิจกรรมที่สำคัญของร่างกาย
แนวคิดของเมแทบอลิซึมพื้นฐานเป็นระดับการใช้พลังงานขั้นต่ำของร่างกายยังกำหนดข้อกำหนดหลายประการเกี่ยวกับเงื่อนไขที่ควรประเมินตัวบ่งชี้นี้
สภาวะที่ควรประเมินการเผาผลาญพื้นฐาน:
1) สถานะของการพักผ่อนทางร่างกายและจิตใจที่สมบูรณ์ (ควรอยู่ในท่านอนหงาย);
2) อุณหภูมิบรรยากาศสบาย (18-20 องศาเซลเซียส);
3) 10 - 12 ชั่วโมงหลังอาหารมื้อสุดท้าย เพื่อหลีกเลี่ยงการเพิ่มขึ้นของการเผาผลาญพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการรับประทานอาหาร
เมแทบอลิซึมพื้นฐานขึ้นอยู่กับอายุ ส่วนสูง น้ำหนักตัว และเพศ
อิทธิพล อายุสำหรับการแลกเปลี่ยนหลัก
การแลกเปลี่ยนพื้นฐานสูงสุดในแง่ของ 1 กก. น้ำหนักตัวในทารกแรกเกิด (50-54 kcal / kg / วัน) ต่ำสุดในผู้สูงอายุ (หลังจาก 70 ปีการเผาผลาญอาหารหลักเฉลี่ย 30 kcal / kg / วัน) เมแทบอลิซึมพื้นฐานถึงระดับคงที่เมื่อถึงวัยแรกรุ่นเมื่ออายุ 12-14 และคงที่จนถึงอายุ 30-35 (ประมาณ 40 กิโลแคลอรี / กก. / วัน)
อิทธิพล ความสูงและน้ำหนักร่างกายสำหรับการเผาผลาญพื้นฐาน
มีความสัมพันธ์โดยตรงเกือบเป็นเส้นตรงระหว่างน้ำหนักตัวและเมแทบอลิซึมพื้นฐาน ยิ่งน้ำหนักตัวมาก ระดับเมตาบอลิซึมพื้นฐานก็จะยิ่งมากขึ้น อย่างไรก็ตาม การพึ่งพาอาศัยกันนี้ไม่แน่นอน เมื่อน้ำหนักตัวเพิ่มขึ้นเนื่องจากเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ การพึ่งพาอาศัยกันนี้เกือบจะเป็นเส้นตรง อย่างไรก็ตาม หากน้ำหนักตัวที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวข้องกับการเพิ่มจำนวนเนื้อเยื่อไขมัน การพึ่งพาอาศัยกันนี้จะกลายเป็นแบบไม่เชิงเส้น
เนื่องจากน้ำหนักตัว ceteris paribus ขึ้นอยู่กับการเจริญเติบโต (ยิ่งเติบโตยิ่งมีน้ำหนักตัวมากขึ้น) มีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างการเจริญเติบโตและการเผาผลาญพื้นฐาน - ยิ่งการเจริญเติบโตมากขึ้นเมตาบอลิซึมพื้นฐานก็จะยิ่งมากขึ้น
เนื่องจากความสูงและน้ำหนักตัวส่งผลต่อพื้นที่ทั้งหมดของร่างกาย M. Rubner ได้กำหนดกฎหมายตามที่เมแทบอลิซึมพื้นฐานขึ้นอยู่กับพื้นที่ของร่างกาย: ยิ่งพื้นที่ของร่างกายมีขนาดใหญ่เท่าใด เมแทบอลิซึมพื้นฐานก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม กฎหมายฉบับนี้แทบหยุดทำงานในสภาวะเมื่ออุณหภูมิแวดล้อมเท่ากับอุณหภูมิของร่างกาย นอกจากนี้ ขนที่ไม่สม่ำเสมอของผิวหนังจะเปลี่ยนการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างร่างกายและสิ่งแวดล้อมอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นกฎของ Rubner จึงมีข้อจำกัดภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้
อิทธิพล เพศจนถึงระดับพื้นฐาน
ในผู้ชาย อัตราการเผาผลาญพื้นฐานจะสูงกว่าผู้หญิง 5-6% ทั้งนี้เนื่องมาจากอัตราส่วนไขมันและเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อต่อน้ำหนักตัว 1 กิโลกรัมที่แตกต่างกัน รวมถึงระดับการเผาผลาญที่แตกต่างกันเนื่องจากโครงสร้างทางเคมีของฮอร์โมนเพศและผลกระทบทางสรีรวิทยาที่แตกต่างกัน
BX
เมแทบอลิซึมพื้นฐาน - ปริมาณพลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าชีวิตปกติในสภาวะการพักผ่อนทางร่างกายและจิตใจสัมพัทธ์ พลังงานนี้ใช้ในกระบวนการเมแทบอลิซึมของเซลล์ การไหลเวียนโลหิต การหายใจ การขับถ่าย การรักษาอุณหภูมิของร่างกาย การทำงานของศูนย์ประสาทที่สำคัญของสมอง และการหลั่งอย่างต่อเนื่องของต่อมไร้ท่อ
ตับใช้พลังงานเมตาบอลิซึมพื้นฐาน 27%, สมอง - 19%, กล้ามเนื้อ - 18%, ไต - 10%, หัวใจ - 7%, อวัยวะและเนื้อเยื่ออื่น ๆ ทั้งหมด - 19%
งานใดๆ ทั้งทางร่างกายและจิตใจ รวมถึงการรับประทานอาหาร ความผันผวนของอุณหภูมิแวดล้อม และปัจจัยภายนอกและภายในอื่นๆ ที่เปลี่ยนระดับของกระบวนการเผาผลาญอาหาร ส่งผลให้ต้นทุนด้านพลังงานเพิ่มขึ้น
ดังนั้นการเผาผลาญหลักจะถูกกำหนดในสภาวะที่ควบคุมอย่างเข้มงวดและสร้างเทียม: ในตอนเช้าในขณะท้องว่าง (12-14 ชั่วโมงหลังอาหารมื้อสุดท้าย) ในท่าหงายด้วยการผ่อนคลายกล้ามเนื้ออย่างสมบูรณ์ในสภาวะตื่นตัวอย่างสงบ , ในสภาวะที่อุ่นสบาย (18-20 °C) 3 วันก่อนการศึกษา อาหารโปรตีนจะไม่รวมอยู่ในอาหาร การแลกเปลี่ยนหลักของปริมาณการใช้พลังงานจะแสดงในอัตรา 1 กิโลแคลอรีต่อ 1 กิโลกรัมของน้ำหนักตัวต่อชั่วโมง
ปัจจัยที่กำหนดปริมาณเมแทบอลิซึมพื้นฐาน เมแทบอลิซึมพื้นฐานขึ้นอยู่กับอายุ ส่วนสูง น้ำหนักตัว เพศของบุคคล เมแทบอลิซึมพื้นฐานที่รุนแรงที่สุดต่อน้ำหนักตัว 1 กิโลกรัมพบได้ในเด็ก (ในทารกแรกเกิด - 53 kcal / kg ต่อวันในเด็กในปีแรกของชีวิต - 42 kcal / kg) อัตราการเผาผลาญพื้นฐานโดยเฉลี่ยในผู้ชายที่มีสุขภาพดีในวัยผู้ใหญ่คือ 1300-1600 กิโลแคลอรี/วัน ในผู้หญิงค่าเหล่านี้ต่ำกว่า 10% เนื่องจากผู้หญิงมีมวลและผิวกายน้อยกว่า
กฎพื้นผิวร่างกายของรูนเนอร์ การพึ่งพาความเข้มของการเผาผลาญหลักบนพื้นผิวของร่างกายแสดงให้เห็นโดย Rubner นักสรีรวิทยาชาวเยอรมันสำหรับสัตว์ต่างๆ (เส้นโค้ง "เมาส์ช้าง"; รูปที่ 13.2) ตามกฎนี้ ความเข้มข้นของเมแทบอลิซึมพื้นฐานนั้นสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับขนาดของพื้นผิวของร่างกาย: ในสิ่งมีชีวิตเลือดอุ่นที่มีขนาดร่างกายต่างกัน ปริมาณความร้อนเท่ากันจะกระจายออกจาก 1 m2 ของพื้นผิว
ดังนั้นกฎของพื้นผิวของร่างกายจึงระบุว่า: ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานของสิ่งมีชีวิตเลือดอุ่นเป็นสัดส่วนกับพื้นที่ผิวของร่างกาย
เมื่ออายุมากขึ้น อัตราการเผาผลาญพื้นฐานจะลดลงเรื่อยๆ อัตราการเผาผลาญพื้นฐานโดยเฉลี่ยในคนที่มีสุขภาพดีจะอยู่ที่ประมาณ 1 กิโลแคลอรี/(กก.-ชม.)
วิธีการกำหนดการแลกเปลี่ยนหลัก
การคำนวณการแลกเปลี่ยนหลักแต่ตาราง ตารางพิเศษทำให้สามารถกำหนดระดับเฉลี่ยของการเผาผลาญพื้นฐานของบุคคลตามความสูง อายุ และน้ำหนักตัวได้ โดยการเปรียบเทียบค่าเหล่านี้กับผลลัพธ์ที่ได้จากการศึกษาการแลกเปลี่ยนงานโดยใช้เครื่องมือช่วย ทำให้สามารถคำนวณส่วนต่างที่เทียบเท่ากับต้นทุนพลังงานในการทำงานได้
การคำนวณเมแทบอลิซึมพื้นฐานโดยพารามิเตอร์การไหลเวียนโลหิต (สูตรของ Reed) การคำนวณขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างความดันโลหิต อัตราชีพจร และการผลิตความร้อนในร่างกาย สูตรนี้ทำให้สามารถคำนวณเปอร์เซ็นต์ส่วนเบี่ยงเบนของอัตราการเผาผลาญพื้นฐานจากค่าปกติได้ ส่วนเบี่ยงเบน± 10% ถือว่ายอมรับได้
เปิด = 0.75 (HR + PD 0.74) - 72,
โดยที่ PO คือเปอร์เซ็นต์ของการเบี่ยงเบน HR - อัตราการเต้นของหัวใจ (ชีพจร); PD - ความดันชีพจร
เพื่อตรวจสอบการปฏิบัติตามการแลกเปลี่ยนหลักกับข้อมูลเชิงบรรทัดฐานเกี่ยวกับพารามิเตอร์การไหลเวียนโลหิตมีโนโมแกรมพิเศษ
การใช้พลังงานขณะพักตามเนื้อเยื่อต่างๆ ของร่างกายไม่เหมือนกัน อวัยวะภายในใช้พลังงานอย่างแข็งขันมากขึ้น เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อน้อยลงอย่างแข็งขัน ความเข้มข้นของเมแทบอลิซึมพื้นฐานในเนื้อเยื่อไขมันนั้นต่ำกว่ามวลเซลล์ส่วนที่เหลือของร่างกายถึง 3 เท่า คนที่มีน้ำหนักตัวต่ำจะผลิตความร้อนต่อน้ำหนักตัว 1 กิโลกรัมมากกว่าคนที่มีน้ำหนักตัวสูง หากเราคำนวณการปล่อยพลังงานต่อ 1 m2 ของพื้นผิวร่างกาย ความแตกต่างนี้จะหายไปเกือบหมด ตามกฎของ Rubner อีกข้อหนึ่ง เมแทบอลิซึมพื้นฐานนั้นประมาณสัดส่วนกับพื้นผิวร่างกายของสัตว์และมนุษย์ต่างสายพันธุ์
ความผันผวนตามฤดูกาลในมูลค่าของการเผาผลาญพื้นฐานถูกบันทึกไว้ - เพิ่มขึ้นในฤดูใบไม้ผลิและลดลงในฤดูหนาว ขนาดของการเผาผลาญพื้นฐานได้รับอิทธิพลจากการทำงานของกล้ามเนื้อก่อนหน้านี้ สถานะของต่อมไร้ท่อ
การแลกเปลี่ยนงานคือพลังงานที่ร่างกายใช้ในการทำกิจกรรมทางร่างกายและจิตใจในระหว่างวัน
พิสูจน์หลักการพื้นฐานของการปันส่วนอาหาร วิเคราะห์โภชนาการเพื่อเป็นพื้นฐานในการชดเชยความต้องการพลังงานและพลาสติก อธิบายค่าพลาสติกและพลังงานของสารอาหาร
หลักการปันส่วนอาหาร
โภชนาการต้องตรงกับความต้องการของร่างกายในสารพลาสติกและพลังงาน เกลือแร่ วิตามิน และน้ำ ให้ชีวิตปกติ สุขภาพดี ประสิทธิภาพสูง ต้านทานการติดเชื้อ การเจริญเติบโต และการพัฒนาของร่างกาย เมื่อรวบรวมอาหาร (เช่น ปริมาณและองค์ประกอบของอาหารที่บุคคลต้องการต่อวัน) ควรปฏิบัติตามหลักการหลายประการ
1. ปริมาณแคลอรี่ของอาหารควรสอดคล้องกับต้นทุนพลังงานของร่างกายซึ่งพิจารณาจากประเภทของกิจกรรมแรงงาน
2. คำนึงถึงค่าแคลอรี่ของสารอาหารสำหรับตารางพิเศษนี้ใช้ซึ่งระบุเปอร์เซ็นต์ของโปรตีนไขมันและคาร์โบไฮเดรตในผลิตภัณฑ์และปริมาณแคลอรี่ 100 กรัมของผลิตภัณฑ์
3. ใช้กฎไอโซไดนามิกของสารอาหารเช่น ความสามารถในการแลกเปลี่ยนของโปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรต โดยพิจารณาจากค่าพลังงาน ตัวอย่างเช่น ไขมัน 1 กรัม (9.3 กิโลแคลอรี) สามารถแทนที่ด้วยโปรตีนหรือคาร์โบไฮเดรต 2.3 กรัม อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนดังกล่าวสามารถทำได้ในระยะเวลาสั้น ๆ เนื่องจากสารอาหารไม่เพียงให้พลังงานเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่เกี่ยวกับพลาสติกด้วย
4. อาหารควรมีปริมาณโปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรตที่เหมาะสมที่สุดสำหรับคนงานกลุ่มนี้ เช่น สำหรับคนงานกลุ่มที่ 1 อาหารประจำวันควรมีโปรตีน 80-120 กรัม ไขมัน 80-100 กรัม คาร์โบไฮเดรต 400-600 กรัม
5. อัตราส่วนของโปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรตในอาหารควรเป็น 1:1,2:4
6. อาหารควรสนองความต้องการของร่างกายอย่างเต็มที่สำหรับวิตามิน เกลือแร่ และน้ำ และยังมีกรดอะมิโนที่จำเป็นทั้งหมด (โปรตีนที่สมบูรณ์)
7. อย่างน้อยหนึ่งในสามของการบริโภคโปรตีนและไขมันในแต่ละวันควรกินเข้าไปในรูปแบบของผลิตภัณฑ์จากสัตว์
8. จำเป็นต้องคำนึงถึงการกระจายปริมาณแคลอรี่ของอาหารในแต่ละมื้ออย่างถูกต้อง อาหารเช้ามื้อแรกควรมีประมาณ 25 - 30% ของอาหารทั้งหมดทุกวัน อาหารเช้ามื้อที่สอง - 10 -15% อาหารกลางวัน 40 -45% และอาหารเย็น - 15 - 20%
สารตั้งต้นสำหรับการสร้างเนื้อเยื่อที่มีชีวิตและการต่ออายุอย่างต่อเนื่องตลอดจนแหล่งพลังงานเดียวสำหรับมนุษย์และสัตว์คืออาหาร ดังนั้นโภชนาการที่มีเหตุผลจึงเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการรับรองสุขภาพของมนุษย์ โภชนาการเป็นกระบวนการของการบริโภค การย่อย การดูดซึม และการดูดซึมสารอาหาร (สารอาหาร) ในร่างกาย เพื่อรักษากระบวนการที่สำคัญ โภชนาการจะต้องจัดหาพลาสติกและความต้องการพลังงานทั้งหมดของร่างกาย ด้วยอาหาร ร่างกายได้รับสารที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพ การต่ออายุโครงสร้างทางชีวภาพ พลังงานของสารอาหารที่เข้าสู่ร่างกายจะถูกแปลงและใช้เพื่อสังเคราะห์ส่วนประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์และออร์แกเนลล์ของเซลล์ เพื่อทำงานทางกล เคมี ออสโมติกและไฟฟ้า คุณค่าทางชีวภาพและพลังงานของผลิตภัณฑ์อาหารกำหนดโดยเนื้อหาของสารอาหารในผลิตภัณฑ์ ได้แก่ โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต วิตามิน เกลือแร่ กรดอินทรีย์ น้ำ สารอะโรมาติกและสารแต่งกลิ่นรส คุณสมบัติที่สำคัญของสารอาหาร เช่น การย่อยได้และการดูดซึม
ความต้องการของร่างกายสำหรับสารพลาสติกสามารถบรรลุได้ตามระดับขั้นต่ำของการบริโภคอาหาร ซึ่งจะทำให้การสูญเสียโปรตีนที่มีโครงสร้าง ไขมัน และคาร์โบไฮเดรตสมดุลไปพร้อมกับการรักษาสมดุลของพลังงาน ความต้องการเหล่านี้เป็นของแต่ละคนและขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น อายุ ภาวะสุขภาพ ความเข้มข้น และประเภทของงาน
โปรตีนถูกใช้ในร่างกายเป็นหลักเป็นวัสดุพลาสติก ความต้องการโปรตีนถูกกำหนดโดยปริมาณขั้นต่ำที่จะทำให้ร่างกายสูญเสียสมดุล โปรตีนอยู่ในสถานะของการแลกเปลี่ยนและการต่ออายุอย่างต่อเนื่อง
ไขมันมีบทบาทด้านพลังงานและพลาสติกในร่างกาย เนื่องจากการออกซิเดชันของไขมันจึงทำให้ร่างกายต้องการพลังงานประมาณ 50% ไขมันทำหน้าที่เป็นแหล่งอาหารสำรองสำหรับร่างกาย ปริมาณสำรองในมนุษย์โดยเฉลี่ย 10-20% ของน้ำหนักตัว
คาร์โบไฮเดรตเป็นแหล่งพลังงานหลักและยังทำหน้าที่พลาสติกในร่างกายในระหว่างการออกซิเดชั่นของกลูโคสจะมีการสร้างผลิตภัณฑ์ขั้นกลาง - เพนโทสซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของนิวคลีโอไทด์และกรดนิวคลีอิก
องค์ประกอบของการใช้พลังงานในแต่ละวันของร่างกาย:
การใช้พลังงานในแต่ละวันของมนุษย์ประกอบด้วย 3 องค์ประกอบ: เมแทบอลิซึมพื้นฐาน การทำงานของสารอาหารแบบไดนามิก (SDA) และการใช้พลังงานสำหรับกิจกรรมต่างๆ
การใช้พลังงานสำหรับการเผาผลาญขั้นพื้นฐานและผลกระทบแบบไดนามิกเฉพาะของอาหารควรนำมาประกอบกับค่าใช้จ่ายด้านพลังงานที่ไม่ได้ควบคุมโดยเจตจำนงของบุคคลและการใช้พลังงานในกระบวนการทำงานพฤติกรรมในบ้านและที่บ้านขณะเล่นกีฬาและกิจกรรมอื่น ๆ จัดเป็นการใช้พลังงานที่มีการควบคุม
ภายใต้ การแลกเปลี่ยนหลักเราควรเข้าใจการแลกเปลี่ยนพลังงานที่จำเป็นต่อการรักษาการทำงานทางสรีรวิทยา (กล้ามเนื้อทางเดินหายใจ หัวใจ ตับ ไต ฯลฯ) สนับสนุนกิจกรรมที่สำคัญของร่างกายในสภาวะของการพักผ่อนของกล้ามเนื้อและประสาทที่สมบูรณ์ โดยไม่รวมส่วนท้ายทั้งหมด และอิทธิพลจากภายนอก (ในขณะท้องว่างหรือหลังอาหาร 12-16 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิอากาศสบาย 18-20 องศาเซลเซียส)
การกระทำแบบไดนามิกเฉพาะของอาหาร(thermogenic effect) เรียกว่าเพิ่มการเผาผลาญพลังงานเมื่อรับประทานอาหาร พลังงานนี้ใช้โดยร่างกายในกระบวนการย่อยอาหาร การดูดซึม การขนส่ง เมแทบอลิซึม และการจัดเก็บอาหารที่ย่อยแล้ว ผลกระทบแบบไดนามิกเฉพาะที่อ่อนแอของอาหารมีความโดดเด่น (เพิ่มการเผาผลาญพลังงาน 10%) เพียงพอ (เพิ่มขึ้นจาก 10% เป็น 20%) และเด่นชัด (มากกว่า 20%) โปรตีนมี DDS สูงสุด (โดยเฉลี่ย 26.8%) คาร์โบไฮเดรตมีค่าต่ำสุด (2.8%) และไขมัน (8.9%) อยู่ตรงกลาง เมื่อรับประทานอาหารผสม SDD จะอยู่ที่ 10-15% ของการเผาผลาญพื้นฐาน
การแลกเปลี่ยนขั้นต้น- ปริมาณพลังงานที่ร่างกายใช้ต่อวันทั้งหมด
การแลกเปลี่ยนรวม = OO + RP + SDDP
เมแทบอลิซึมพื้นฐานปัจจัยที่กำหนดมูลค่าของ RO:
OO- ระดับการใช้พลังงานขั้นต่ำของร่างกายในสภาพร่างกาย และความสงบทางอารมณ์
สถานะ TOE:ตอนเช้า ขณะท้องว่าง นอนหงาย ภาวะตื่นตัวสงบ อยู่ในห้อง 18-22
ปัจจัยที่กำหนดOOคำสำคัญ: จีโนไทป์ อายุ เพศ น้ำหนัก ส่วนสูง ลักษณะทางโภชนาการ ภาวะสุขภาพ และระบบต่อมไร้ท่อ
กฎพื้นผิวของร่างกาย:ระดับการใช้พลังงานเป็นสัดส่วนโดยตรงกับพื้นที่ผิวของร่างกาย
กฎนี้ใช้ได้กับการคำนวณ OO
การกระทำแบบไดนามิกเฉพาะของอาหาร (SPDA)6
การกระทำแบบไดนามิกเฉพาะของอาหาร- การเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของการเผาผลาญอาหารภายใต้อิทธิพลของการบริโภคอาหารและการเพิ่มขึ้นของค่าใช้จ่ายด้านพลังงานของร่างกายเมื่อเทียบกับระดับของการเผาผลาญและค่าใช้จ่ายด้านพลังงานที่เกิดขึ้นก่อนมื้ออาหาร
ผลกระทบเฉพาะไดนามิกของอาหารเกิดจากการใช้พลังงานต่อ:
1. การย่อยอาหาร
2.การดูดซึมสารอาหารจากทางเดินอาหารเข้าสู่กระแสเลือดและน้ำเหลือง
3. การสังเคราะห์โปรตีน ไขมันเชิงซ้อน และโมเลกุลอื่นๆ
4. อิทธิพลต่อเมแทบอลิซึมของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่เข้าสู่ร่างกายโดยเป็นส่วนหนึ่งของอาหาร (โดยเฉพาะโปรตีน) และก่อตัวขึ้นในระหว่างการย่อยอาหาร
เมแทบอลิซึมของพลังงานเซลิชินในห้าหลัก กลุ่มคนมืออาชีพ:
การแลกเปลี่ยนงาน (RO)- คุณค่าของพลังงาน ค่าใช้จ่ายสำหรับกิจกรรมการทำงานบางประเภท
การทำงานเพิ่มขึ้น RP=RO-OO.
1) งานจิต - 2500-2800
2) กลไกทางกายภาพอย่างเต็มที่ แรงงาน - 2800-3500
3) แรงงานยานยนต์บางส่วน - 3500-4000
4) แรงงานที่ไม่ใช่ยานยนต์ - 4000-5000
5) หนักมาก ทางกายภาพ แรงงาน - 5,000-7000
วิธีการศึกษาการเผาผลาญพลังงานในมนุษย์:
2. การวัดปริมาณความร้อนทางอ้อม: ปิด (ในอุปกรณ์ Regnault-Shaternikov ตาม Krogh) เปิด (ถุงดักลาส-Haldane)
พื้นฐานของการวัดปริมาณความร้อนโดยตรงและโดยอ้อม:
การวัดปริมาณความร้อนโดยตรงขึ้นอยู่กับปริมาณความร้อนที่ร่างกายปล่อยออกมาในไบโอแคลอรีมิเตอร์ Biocalorimeter: ห้องปิดผนึกและฉนวนความร้อน น้ำไหลเวียนผ่านท่อในห้องเพาะเลี้ยง ความร้อนที่เกิดจากบุคคลทำให้น้ำร้อน ปริมาณความร้อนที่ร่างกายปล่อยออกมาคำนวณจากปริมาณน้ำไหลและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
การวัดปริมาณความร้อนทางอ้อม: การกำหนดการสร้างความร้อนในร่างกายโดยการแลกเปลี่ยนก๊าซ - คิดเป็นปริมาณ O2 ที่บริโภคและ CO2 ที่ปล่อยออกมา ตามด้วยการคำนวณการผลิตความร้อนของร่างกาย
สำหรับการศึกษาระยะยาวของการแลกเปลี่ยนก๊าซจะใช้ช่องหายใจพิเศษ (วิธีการปิดของการวัดปริมาณความร้อนทางอ้อม) การกำหนดระยะสั้นของการแลกเปลี่ยนก๊าซทำได้โดยวิธีการที่ง่ายกว่า (วิธีการเปิดของการวัดปริมาณความร้อน)
วิธีที่พบมากที่สุดคือวิธี Douglas-Haldane ซึ่งรวบรวมอากาศที่หายใจออกไว้ในถุงดักลาส เมื่อบรรจุในถุงแล้ว ปริมาตรของอากาศที่หายใจออกจะถูกวัด ซึ่งจะกำหนดปริมาณของ O2 และ CO2
ปริมาณแคลอรี่ที่เทียบเท่ากับออกซิเจนคือปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาหลังจากที่ร่างกายใช้ O2 1 ลิตร
ความฉลาดทางการหายใจ (RC) และความสำคัญในการศึกษาเมแทบอลิซึมและพลังงาน:
ค่าสัมประสิทธิ์ระบบทางเดินหายใจ (RC) - อัตราส่วนของปริมาตรของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาทางปอดต่อปริมาตรของออกซิเจนที่ดูดซึมในเวลาเดียวกัน ค่าของ ง. เมื่ออยู่นิ่งของการวิจัยขณะพักจะขึ้นอยู่กับชนิดของสารอาหารที่ออกซิไดซ์ในร่างกาย
DC สำหรับคาร์โบไฮเดรต = 1 สำหรับโปรตีน = 0.8 สำหรับไขมัน = 0.7
ค่าเฉลี่ยกระแสตรง=0.85
ปริมาณออกซิเจนที่ร่างกายใช้จะถูกกำหนดโดยใช้สไปโรกราฟต่างๆ
กระแสตรงจะเพิ่มขึ้นระหว่างการทำงานและในกรณีส่วนใหญ่จะเข้าใกล้ความเป็นน้ำหนึ่งใจเดียวกัน เนื่องจากแหล่งพลังงานหลักระหว่างกิจกรรมของกล้ามเนื้อที่มีพลังคือการออกซิเดชันของคาร์โบไฮเดรต
ระเบียบการเผาผลาญพลังงาน:
ระดับของการเผาผลาญพลังงานขึ้นอยู่กับการออกกำลังกาย ความเครียดทางอารมณ์ ธรรมชาติของโภชนาการ ระดับของความตึงเครียดจากการควบคุมอุณหภูมิ และปัจจัยอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง
การบริโภค O2 และการเผาผลาญพลังงานสามารถเปลี่ยนการสะท้อนกลับแบบมีเงื่อนไข สิ่งเร้าใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของกล้ามเนื้อในเวลาสามารถทำหน้าที่เป็นสัญญาณเพื่อเพิ่มการเผาผลาญและพลังงาน (สำหรับนักกีฬาก่อนเริ่มต้น)
มลรัฐมีบทบาทพิเศษในการควบคุมการเผาผลาญพลังงาน อิทธิพลของกฎข้อบังคับเกิดขึ้นที่นี่ ซึ่งรับรู้ได้จากเส้นประสาทอัตโนมัติหรือการเชื่อมโยงทางร่างกายโดยการเพิ่มการหลั่งของต่อมไร้ท่อจำนวนหนึ่ง ฮอร์โมนไทรอยด์ - thyroxine และ triiodothyronine และฮอร์โมนของ adrenal medulla adrenaline ช่วยเพิ่มการแลกเปลี่ยนพลังงาน
อัตราการเผาผลาญพื้นฐาน (RO) คือจำนวนแคลอรี่ที่ร่างกายต้องการต่อวันเพื่อรักษากิจกรรมที่มีความสำคัญน้อยที่สุด - การหายใจและการเต้นของหัวใจ (ไม่คำนึงถึงความเครียดทางร่างกายและจิตใจ) กล่าวอีกนัยหนึ่งนี่คือปริมาณพลังงานที่ร่างกายจะใช้หากคุณนอนอยู่บนเตียงและไม่คิดอะไร
เมแทบอลิซึมพื้นฐานเป็นหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่กำหนดความเข้มข้นของเมแทบอลิซึมโดยทั่วไป ตัวบ่งชี้นี้บอกเราว่าร่างกายต้องการแคลอรีจำนวนเท่าใดเพื่อรักษาน้ำหนัก ลดหรือเพิ่ม อัตราการเผาผลาญพื้นฐานถูกกำหนดโดยปัจจัยทางพันธุกรรม (ภายใน) และปัจจัยภายนอกร่วมกัน เช่น:
พันธุศาสตร์ บางคนเกิดมาพร้อมกับการเผาผลาญที่เร็วขึ้น บางคนมีการเผาผลาญที่ช้ากว่า
พื้น. ผู้ชายมีมวลกล้ามเนื้อมากขึ้นและไขมันในร่างกายน้อยลง ซึ่งหมายความว่าพวกเขามีอัตราการเผาผลาญพื้นฐานที่สูงขึ้น
อายุ. เมื่อเราอายุมากขึ้น เมแทบอลิซึมของเราจะช้าลง หลังจากอายุ 20 ปี ทุกๆ 10 ปี ตัวเลขนี้จะลดลงโดยเฉลี่ย 2%
น้ำหนัก. ยิ่งคนมีน้ำหนักมาก RO ยิ่งมาก
พื้นที่ผิวกาย . นี่คืออัตราส่วนความสูงต่อน้ำหนักของคุณ ยิ่งพื้นที่ผิวโดยรวมของคุณมากเท่าไหร่ RH ของคุณก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ถ้าเราเปรียบเทียบคนสูงและเตี้ยที่มีน้ำหนักเท่ากันซึ่งกินแคลอรี่จำนวนเท่ากันเพื่อรักษาน้ำหนัก เราจะสังเกตได้ว่าหลังจากผ่านไปหนึ่งปี น้ำหนักของคนตัวสูงจะเท่าเดิม แต่น้ำหนักของคนตัวเตี้ย อาจเพิ่มขึ้นประมาณ 7 กก.
เปอร์เซ็นต์ไขมันในร่างกาย. ยิ่งมีขนาดเล็ก OP ยิ่งมาก เป็นเปอร์เซ็นต์ที่ต่ำกว่าของไขมันในร่างกายในผู้ชายซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมความเข้มข้นของการเผาผลาญพื้นฐานของพวกเขาจึงมากกว่าผู้หญิง
อาหาร. ความอดอยากหรือการลดจำนวนแคลอรี่ที่บริโภคลงอย่างมากสามารถลดอัตราการเผาผลาญพื้นฐานได้ 30% อาหารแคลอรี่ต่ำสำหรับการลดน้ำหนักอาจทำให้ ROI ลดลง 20%
อุณหภูมิในร่างกาย . เมื่ออุณหภูมิภายในร่างกายเพิ่มขึ้นครึ่งองศา RO จะเพิ่มขึ้นประมาณ 7% ยิ่งอุณหภูมิร่างกายสูงขึ้น ปฏิกิริยาเคมีในร่างกายก็จะยิ่งเร็วขึ้น ดังนั้น RR ของผู้ป่วยที่อุณหภูมิ 42°C จะเพิ่มขึ้นประมาณ 50%
อุณหภูมิภายนอก อุณหภูมิแวดล้อมยังส่งผลต่อการเผาผลาญพื้นฐาน การสัมผัสกับอุณหภูมิที่เย็นจัดทำให้ HR เพิ่มขึ้น เนื่องจากร่างกายต้องการปล่อยความร้อนมากขึ้นเพื่อรักษาอุณหภูมิภายในร่างกายที่จำเป็น การสัมผัสกับอุณหภูมิสูงในระยะสั้นมีผลเพียงเล็กน้อยต่อการเผาผลาญ เช่น อุณหภูมิจะถูกชดเชยด้วยการถ่ายเทความร้อนที่เพิ่มขึ้น แต่การสัมผัสกับความร้อนเป็นเวลานานก็สามารถเพิ่ม RO ได้เช่นกัน
ฮอร์โมน. Thyroxine (ผลิตในต่อมไทรอยด์) เป็นหนึ่งในตัวควบคุมหลักของ RO มันเร่งกิจกรรมการเผาผลาญของร่างกาย ยิ่งผลิตไทรอกซีนมาก RO ก็ยิ่งสูง หากร่างกายผลิตมากเกินไป (ภาวะนี้เรียกว่า thyrotoxicosis) ROI จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า หากมีขนาดเล็กเกินไป (myxedema) RO อาจลดลง 30-40% เมื่อเทียบกับบรรทัดฐาน เช่นเดียวกับไทรอกซีน อะดรีนาลีนยังเพิ่ม RO อีกด้วย แต่ในระดับที่น้อยกว่า
การออกกำลังกาย. การออกกำลังกายไม่เพียงแต่ส่งผลต่อน้ำหนักโดยการเผาผลาญแคลอรีเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มอัตราการเผาผลาญพื้นฐานด้วยการเพิ่มมวลกล้ามเนื้อ
