Энергия жизни
Обмен веществ и энергий в организме
человека — это совокупность процессов, конечным результатом которых
является обмен веществ и энергий между организмом человека и окружающей
средой. Живой организм как высокоорганизованная система не может
существовать без потребления энергии и веществ из окружающей среды. При
этом из этих веществ синтезируются другие вещества, необходимые организму
для своего энергетического обеспечения и развития. Благодаря этим
процессам происходит постоянное, непрерывное обновление органов и тканей
без изменения их химического состава, происходит перестройка поступающих
пищевых веществ в соединения, характерные для данного организма и
используемые как строительный материал или как материал для получения
энергии.
Жизнь — это активный процесс, определяемый
процессами роста и размножения клеток. В создании новой клетки принимают
участие тысячи молекул белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров и
других сложных веществ, которые из крахмала или из сравнительно простых
строительных блоков строят высокоорганизованную структуру клетки. Для
этого необходима энергия, которую организм получает из окружающего
пространства. Кроме того, живые организмы двигаются, вырабатывают
электричество, преобразуют свое окружение; некоторые, например клетки
светлячков, излучают свет. Для всей этой разнообразной деятельности каждой
клетке необходима энергия.
Различные классы веществ играют различную
роль в процессах энерго- и массообмена. Белки используются в качестве
строительного материала, жиры и углеводы — как материалы для покрытия
энергетических затрат. Так, углеводы являются основными (более 50%)
источниками энергии.
При изменении условий окружающей среды
за счет адаптационных или регуляторных процессов меняются процессы
массообмена. Для этого в организме имеются, как правило, несколько типов
реакций, включающихся и сменяющих друг друга при изменении условий
окружающей среды.
Рассмотрим эти механизмы на примере двух
типов дыхания: аэробного (в присутствии кислорода) и анаэробного (без
присутствия кислорода). Эти два типа дыхания характеризуются двумя типами
химических превращений и получения энергетических молекул АТФ. Это процесс
окислительного фосфорилирования (аэробный процесс) и процесс гликолиза,
идущий без потребления кислорода. В обычных условиях при нормальном
дыхании преобладает процесс окислительного фосфорилирования. В анаэробных
условиях, т.е. при отсутствии или недостатке кислорода, этот процесс
сменяется гликолизом.
Хотя при гликолизе молекулы
глюкозы расщепляются не до конца, а только до молочной кислоты,
однако этот процесс является резервным и включается в действие всякий раз,
когда существует нехватка кислорода при дыхании. Например, при сильных
физических нагрузках, когда энергия дыхания не сможет полностью обеспечить
энергозатраты, включается гликоидный механизм энергообеспечения или
«второе дыхание». В этом случае атомы кислорода участвуют в химических
процессах получения энергии или синтезе молекул АТФ, но не расходуются:
они связывают ионизированные атомы водорода, получаемые при расщеплении
молекул пищевых продуктов, и отводят их в виде молекул воды. Почему
анаэробный механизм не является основным? Из-за молочной кислоты. Молочная
кислота, накапливающаяся в мышцах, вызывает болевые ощущения и
предохраняет организм от перегрузок.
Основным источником
энергии в организме являются пищевые продукты. Это как бы дрова или
топливо другого рода, используемое при обогреве помещения. При помощи
кислорода воздуха, получаемого в результате дыхания, продукты питания
перерабатываются с выделением энергии, которая сосредотачивается в
молекулах АТФ.
Возможен механизм горения без доступа воздуха
в результате реакции гликолиза, здесь кислород должен присутствовать, но
он не тратится. Получение энергии при переработке пищевых продуктов можно
пояснить следующей схемой:
Пищевые продукты под влиянием ферментов
расщепляются несколькими стадиями (6) с образованием молекулы АТФ.
Молекула АТФ при соединении с водой выделяет энергию для совершения
мышечной работы. После совершения работы продукты распада АТФ вместе с
молекулами пищевых продуктов и кислорода снова синтезируют молекулу АТФ
для совершения следующего этапа работы. Не только мышечная работа, но
практически любой вид работы, выполняемый живыми организмами, снабжается
энергией от АТФ.
Любые движения биологической среды, будь то
ионный насос в мембране клетки, сократительные волокна в мышечном жгутике,
генератор света в личинке светлячка, любые другие синтетические, сложные
реакции живого организма, — во всех этих процессах в качестве источника
энергии выступают молекулы АТФ. Это главное топливо и аккумулятор топлива
жизни. Замечательное свойство этого топлива заключается в том, что
выделение энергии происходит при соединении с молекулами обычной воды!
Существует два уровня выделения энергии и два типа топлива в
процессе энергетического обеспечения организма.
- Первый
уровень — это пищевые продукты, которые распадаются и, соединяясь с
кислородом, доставляемым системой дыхания, выделяют энергию. Этот процесс
можно рассматривать как обычный процесс горения: быстрого (аэробного) с
потреблением кислорода или медленного (анаэробного) с присутствием
кислорода, но без его расходования. Но в обоих случаях энергия горения
поглощается молекулой АТФ при ее образовании.
- Второй
уровень — это гидролиз молекул АТФ и выделение этой запасенной энергии в
том месте, где эта молекула соединяется с водой.
Вот почему
говорят, что вода — это жизнь.
В отсутствии молекул воды
разрывается цепь снабжения энергией клеток, и организм
погибает.
Для определения параметров энергетического баланса
можно рассмотреть реакции получения энергии из молекулы глюкозы. При
распаде глюкозы на каждую грамм-молекулу распавшейся глюкозы образуется 47
килокалорий энергии. Из каждой молекулы глюкозы получаются две молекулы
АТФ. Для образования одной грамм-молекулы АТФ требуется 14 килокалорий
энергии. Следовательно, из 47 ккал энергии 2*14 = 28 ккал запасается в
молекулах АТФ. Коэффициент полезного действия такого процесса равняется
60%.
Обменные процессы в клетках саморегулируются по методу
обратной связи. Количество молекул АТФ в клетке, образуемое в процессе
окислительного фосфорилирования, определяет интенсивность процесса
энергоснабжения клетки. Если синтез молекул АТФ преобладает над его
потреблением, процесс окислительного фосфорилирования
тормозится.
Количественные характеристики обмена веществ и
энергии определяются энергией полного покоя человека. Обмен веществ в
покое определяется количеством тепла, которое образуется при минимальной
интенсивности процессов обмена веществ у человека в условиях полного
покоя. Эта величина измеряется с помощью специальной аппаратуры в
состоянии физического и психического покоя, утром, натощак. В норме
основной обмен веществ должен составлять для молодых мужчин 1300-1600 ккал
в сутки. У женщин это значение на 10-15% ниже. С возрастом величина
основного обмена падает. Если определить величину минутного основного
обмена веществ, то это для молодых мужчин будет 0,9-1,1 ккал/мин.—
минимальная величина энергопотребления. С увеличением деятельности
человека, совершении им работы или физических упражнений величина
энергообмена возрастает.
Энергия питания
Питание организма должно
обеспечивать его гармоничное развитие и слаженную деятельность всех его
составляющих. С пищей организм получает необходимые для энергетических
процессов составляющие: белки, жиры и углеводы, а также вещества, которые
катализируют реакции синтеза молекул АТФ: витамины, а также минеральные
соли.
Количество энергии, выделяемой при усвоении того или
иного пищевого продукта, составляет калорийность продукта или его
энергетическую ценность. Потребность в различных пищевых веществах для
производства необходимой энергии зависит от пола, возраста, образа жизни,
характера трудовой деятельности человека.
Гигиена питания
разделяет всех людей по характеру трудовой деятельности на 5 групп
(Медицинская энциклопедия).
1-я Группа — люди, работа которых
не связана с физическими напряжениями (или имеются незначительные
физические нагрузки). К ним относятся люди, занятые умственным трудом,
педагоги, секретари, делопроизводители, работники банков и
т.д.
2-ая Группа — люди, занятые легким физическим трудом:
работники сферы обслуживания, агрономы, зоотехники, медсестры,
инженерно-технические работники и т.д.
3-я Группа —
работники, занятые средней по тяжести деятельностью — наладчики,
станочники, слесари, врачи-хирурги, водители,
полиграфисты.
4-я Группа — люди, занятые тяжелым физическим
трудом — строительные рабочие, сельскохозяйственные работники, работники
нефтяной, газовой, деревообрабатывающей промышленности и
т.д.
5-я Группа — люди особо тяжелого физического труда:
горнорабочие, сталевары, вальщики леса, каменщики, бетонщики, землекопы и
т.д.
Эти группы соотносятся для людей в возрасте от 15 до 59
лет.
Для наших целей интересно исследовать вопрос энергетики
питания и ее связи с энергией дыхания.
В таблицах 32-35
приведены значения минутной энергии, необходимой для той или другой
физической деятельности людей различных возрастных
категорий.
МУЖЧИНЫ
Таблица 32: Энергия питания мужчин пяти
групп интенсивности труда (I-V)
|
Мужчины
|
Группы интенсивности
трудовой деятельности |
|
Возраст |
I |
II |
III
|
IV
|
V
|
|
|
Энергия питания
(ккал/мин) |
|
18-29
|
1.94
|
2.08
|
2.29
|
2.57
|
2.99
|
|
30-39
|
1.875 |
2.01
|
2.15
|
2.5
|
2.85
|
|
40-59
|
1.77
|
1.97
|
2.05
|
2.4
|
2.71
|
|
60-74
|
1.6
|
|
|
|
|
|
75
|
1.39
|
|
|
|
|
ЖЕНЩИНЫ
Таблица 33: Энергия питания
женщин различных категорий трудовой деятельности
|
Женщины
|
Группы интенсивности
трудовой деятельности |
|
|
I
|
II
|
III
|
IV
|
|
Возраст |
Энергия питания
(ккал/мин) |
|
18-29
|
1,67
|
1,77
|
1,875 |
2,19
|
|
30-39
|
1,6
|
1,7
|
1,81
|
2,12
|
|
40-59
|
1,53
|
1,63
|
1,747 |
2,01
|
|
60-74
|
1,46
|
|
|
|
|
75
|
1,32
|
|
|
|
ДЕТИ
Таблица 34: Энергия питания
детей
|
Возраст
|
Энергия питания (ккал/мин на
1кг массы тела) |
|
до 3-х месяцев |
0,083 |
|
4-6 мсс. |
0,083 |
|
7-12мес. |
0,08
|
ПОДРОСТКИ
Таблица 35: Энергия питания
подростков
|
Возраст
|
Энергия питания
(ккал/мин) |
|
1-3 года |
1,07
|
|
4-6 лет |
1,37
|
|
7-10 лет |
1,6
|
|
11-13 лет,
мальчики |
1,875 |
|
11-13 лет, девочки |
1,7
|
|
14-17 лет, юноши |
2,01
|
|
14-17 лет, девушки |
1,81
|
Для получения полной суточной энергии
питания необходимо минутную энергию питания умножить на 1440 (длительность
суток).
Минутный масштаб энергии питания применен здесь для
того, чтобы согласовывать эти энергии с энергиями дыхания. Питание
человека — это дробный процесс, в то время как дыхание—это процесс
непрерывный. И для характеристики энергии дыхания удобнее применять
единицы энергии в минуту.
Помимо питания здоровых людей
существуют еще лечебное питание для людей, страдающих теми или иными
заболеваниями.
Так как процессы питания и дыхания связаны и
не существуют друг без друга, то энергия питания должна соответствовать
энергии дыхания, т.е. каждый человек должен надышать в себя столько
кислорода, сколько необходимо для обеспечения процессов переработки
продуктов питания. Поэтому величины энергии питания будут использованы для
определения режимов
дыхания.
Наш партнер Интернет банк „RUPAY”.
Система электронных платежей „RUPAY” - самый надежный и удобный способ осуществления расчетов в интернете.
Зарегистрируйся в „RUPAY” и чувствуй себя уверенно!
|
Подробно о наших партнерах и их деятельности смотри на соответствующих страничках сайта.
Данный проект является абсолютно открытым - любой желающий может разместить свои материалы, касающиеся тематики сайта, абсолютно бесплатно. Вы можете использовать, во вне комерческих целях, любую информацию размещенную на сайте с условием ссылки на наш сайт. Вы можете бесплатно разместить у нас свою рекламу если она связана с тематикой сайта, тематикой здорового образа жизни или оздоровительных методик.
