ВВЕДЕНИЕ. ИСТОРИЯ ФИЗИОЛОГИИ 11 страница

В обеспечении кишечного пищеварения большое значение имеют процессы, происходящие вдвенадцатиперстной кишке. Здесь пище­вые массы подвергаются воздействию кишечного сока, желчи и сока поджелудочной железы. Длина двенадцатиперстной кишки невели­ка, поэтому пища здесь не задерживается, и основные процессы пи­щеварения происходят в нижележащих отделах кишечника. Кишеч­ный сок, образуемый железами слизистой оболочки двенадцатипер­стной кишки, содержит большое количество слизи и фермент пепти­дазу, расщепляющий белки. Более слабое Действие этот сок оказывает на жиры и крахмал. В нем содержится также фермент эн­терокиназа, который активирует трипсиноген поджелудочного сока. Клетки двенадцатиперстной кишки вырабатывают два гормо­на— секретинихолецистокинин—панкреозимин, усиливающий сек­рецию поджелудочной железы.

Кислое содержимое желудка при переходе в двенадцатиперстную кишку приобретает щелочную реакцию под влиянием желчи, ки­шечного и поджелудочного сока. У человека pH дуоденального со­держимого колеблется от 4.0 до 8.0. В гидролизе питательных ве­ществ, осуществляемом вдвенадцатиперстной кишке, особенно зна­чивроль сока поджелудочной железы.

Значение поджелудочной железы в пищеварении очень велико. Основная масса ткани поджелудочной железы вырабатывает пищеварительный сок, который выводится через проток в полость двенадцатиперстной кишки. У человека за сутки выделяется 1.5-2.0 л поджелудочного сока, представляющего собой прозрачную жид­кость со щелочной реакцией (pH = 7.8-8.5).Сокподжелудочной же­лезы богат ферментами, которые расщепляют белки, жиры и углево­ды. Амилаза, лактаза, нуклеаза и липаза секретируются поджелудоч­ной железой в активном состоянии и расщепляют соответственно крахмал, молочный сахар, нуклеиновые кислоты и жиры. Нуклеазы (трипсин ихимотрипсин) образуются клетками железы в недеятель­ном состоянии в виде трипсиногена ихимотрипсиногена. Трйпсино- генвдвенадцатиперстной кишке поддействием ее ферментаэнтеро- киназыпревращается в трипсин. В свою очередь, трипсин превращает химотрипсиногенвактивныйхимотрипсин.Подвлияниемтрипсина и химотрипсина расщепляются белки и высокомолекулярные поли­пептиды до низкомолекулярных пептидов и свободных аминокислот.

Значительна роль печени в пищеварении. Клетки печени непрерывно выделяют желчь, которая является одним из важнейших пищеварительных соков. У человека за сутки образуется около 500- 1000 мл желчи. Процесс образования желчи идет непрерывно, а по­ступление ее в двенадцатиперстную кишку — периодически, в ос­новном в связи с приемом пищи. Натощак желчь в кишечник не по­ступает, она направляется вжелчный пузырь, где концентрируется и несколько изменяет свой состав.

В состав желчи входят желчные кислоты, желчные пигменты и другие органические и неорганические вещества. Желчные кислоты принимают участие в процессе переваривания жира. Желчный пиг­мент билирубин образуется как клетками печени, так и из гемоглоби­на в процессе разрушения там эритроцитов. Темный цвет желчи обусловлен наличием в ней этого пигмента.

Желчь повышает активность ферментов поджелудочного и кишечного соков, особенно липазы. Она эмульгирует жиры и ра­створяет продукты их гидролиза, чем способствует их всасыванию. Создавая щелочную реакцию в двенадцатиперстной кишке, желчь препятствует разрушению трипсина пепсином. Она выполняет и ре­гуляторную роль, являясь стимулятором желчеобразования, желче- выделения, моторной и секреторной деятельности тонкого кишеч­ника. Желчь обладает также бактериостатическими свойствами, за­держивая гнилостные процессы в кишечнике. Велика рольжелчи во всасывании из кишечника жирорастворимых витаминов, холестери­на, аминокислот и солей кальция.

Печень, образуя желчь, выполняет не только секреторную, но и экскреторную (выделительную) функцию. Основными органичес­кими экскретами печени являются соли желчных кислот, билиру­бин, холестерин, жирные кислоты и лецитин, а также кальций, на­трий, хлор, бикарбонаты. Попадая с желчью в кишечник, все эти ве­щества выводятся из организма.

Пищевые массы (химус) издвенадцатиперстной кишки переме­щаются в тонкий кишечник, где продолжается их переваривание пи­щеварительными соками, выделившимися в двенадцатиперстную кишку. Вместе с тем, здесь начинает действовать и собственный ки­шечный сок, вырабатываемый либеркюновыми и бруннеровыми же­лезами слизистой оболочки тонкой кишки. В кишечном соке содер­жится энтерокиназа, атакже полный набор ферментов, расщепляю­щих белки, жиры и углеводы. Эти ферменты участвуют лишь в пристеночном пищеварении, так как в полость кишки они не выделяются. Полостное пищеварение в тонком кишечнике осуществляется ферментами, поступившими с пишевым химусом. Полостное пищеварение наиболее эффективно для гидро­лиза крупномолекулярных веществ.

Пристеночное (мембранное) пищеварение, открытое акад. А. М. Уголевым в 1950-60-х годах, происходит на поверхности мик­роворсинок тонкой кишки. Оно завершает промежуточный и зак­лючительный этапы пищеварения путем гидролиза промежуточных продуктов расщепления. Микроворсинки представляют собой цилиндрические выросты кишечного эпителия высотой 1-2 мкм. Количество их огромно — от 50 до 200 млн на 1 мм² поверхности кишки, что увеличивает внутреннюю поверхность тонкого кишеч- никав 300-500 раз. Обширная поверхностьмикроворсинокулучша- ет и процессы всасывания. Продукты промежуточного гидролиза попадают в зону так называемой Щеточной каймы, образованной микроворсинками, где происходит заключительная стадия гидроли­за и переход квбасыванию. Основными ферментами, участвующими в пристеночном пищеварении, являются амилаза, липаза ипротеазы. Благодаря этому пищеварению происходит расщепление 80-90% пептидных и гликолизных связей и 55-60% — триглицеридов.

Пристеночное пищеварение находится в тесном взаимодействии с полостным. Полостное пищеварение подготавливаетисходные пи­щевые субстраты для пристеночного пищеварения, а последнее уменьшает объем обрабатываемого химуса в полостном пищеваре­нии за счёт перехода продуктов частичного гидролиза в щеточную кайму. Эти процессы способствуют наиболее полному перевари ва- • нию всех компонентов пищи и подготавливают их к всасыванию.

Моторная деятельность тонкого кишечника обеспечивает пере­мешивание химуса с пищеварительными секретами и продвижение его по кишке благодаря сокращению круговой и продольной муску­латуры. При сокращении продольных волокон гладкой мускулатуры кишечника происходит укорочение участка кишки, при расслабле­нии — его удлинение. Продолжительность периодов сокращения и

расслабления участков кишки при маятникообразных движениях составляет 4-6 с. Такая периодичность обусловлена автоматией гладкой мускулатуры кишечника — способностью мышц периоди­чески сокращаться и расслабляться без внешних воздействий. Со­кращения круговой мускулатуры кишечника вызывают перисталь­тические движения, которые способствуют передвижению пищи вперед. Подлине киидки одновременно движется несколько перис­тальтических волн.

Сокращение продольных и круговых мышц регулируется блуждаю­щим и симпатическим нервами. Блуждающий нерв стимулирует мо­торную функцию кишечника. По симпатическому нерву передают­ся тормозные сигналы, которые снижают тонус мышц и угнетают механические движения кишечника. На моторную функцию ки­шечника оказывают влияние и гуморальные факторы: серотонин, холин и энтерокинин стимул ируют движение кишечника.

11.2.5. ПИЩЕВАРЕНИЕ В ТОЛСТОМ КИШЕЧНИКЕ

Переваривание пищи заканчивается в основном в тонком кишечни­ке. Железы толстого кишечника выделяют небольшое количество сока, богатого слизью и бедного ферментами. Низкая ферментатив­ная активность сока толстого кишечника обусловлена малым коли­чеством непереваренных веществ в химусе, поступающем из тонкого кишечника. Сокоотделение в этом отделе кишечника регулируется главным образом местными влияниями; механическое раздражение усиливает секрецию в 8-10 раз. .

Большую роль в жизнедеятельности организма и функций пищева­рительного тракта играет микрофлора толстого кишечника, где обитают миллиарды различных микроорганизмов (анаэробные и мо­лочные бактерии, кишечная палочка и др.). Нормальная микрофлора толстого кишечника принимает участие в осуществлении несколь­ких функций: защищает организм от вредных микробов; участвуете синтезе ряда витаминов (витамины группы В, витамин К) и других биологически активных веществ; инактивирует и разлагает фермен­ты (трипсин, амилаза, желатиназа и др.), поступившие из тонкого кишечника, а также сбраживает углеводы и вызывает гниение бел­ков. Движения толстого кишечника очень медленные, поэтому око­ло половины времени, затрачиваемого на пищеварительный процесс (1 -2 суток), идет на передвижение остатков пищи в этом отделе ки­шечника.

В толстом кишечнике интенсивно происходит всасывание воды, вследствие чего образуются каловые массы, состоящие из остатков непереваренной пищи, слизи, желчных пигментов и бактерий. Опо­рожнение прямой кишки (дефекация) осуществляется рефлекторно.

11.3. ВСАСЫВАНИЕ ПРОДУКТОВ ПЕРЕВАРИВАНИЯ ПИЩИ

Всасыванием называется процесс поступления в кровь и лимфу различных веществ из пищеварительной системы. Кишечныйэп и те - лий является важнейшим барьером между внешней средой, роль ко­торой выполняет пол ость кишечника, и внутренней средой организ­ма (кровь, лимфа), куда поступают питательные вещества.

Всасывание представляет собой сложный процесс и обеспечивает­ся различными механизмами: фильтрацией, связанной с разностью гидростатического давления в средах, разделенных полупроницае­мой мембраной, диффузией веществ по градиенту концентрации; ос­мосом, требующим затрат энергии, поскольку он происходит проти в градиента концентрации. Количество всасывающихся веществ не за­висит от потребностей организма (за исключением железа и меди), оно пропорционально потреблению пищи. Кроме того, слизистая оболочка органов пищеварения обладает способностью избиратель­но всасывать одни веществаи ограничивать всасывание других.

Способностью к всасыванию обладает эпител ий слизистых обо­лочек всего пищеварительного тракта. Например, слизистая полости рта может всасывать в небольшом количестве эфирные масла, начем основано применение некоторых лекарств. В незначительной степе­ни способна к всасыванию и слизистая оболочкажелудка. Вода, ал­коголь, моносахариды, минеральные соли могут проходить через слизистую желудка в обоих направлениях.

Наиболее интенсивно процесс всасывания осуществляется в тонком кишечнике, особенно в тощей и подвздошной кишке, что определяется их большой поверхностью, во много раз превышающей поверхность тела человека. Поверхность кишечника увеличивается наличием вор­синок, внутри которых находятся гладкие мышечные волокна и хоро­шо развитая кровеносная и лимфатическая сеть. Интенсивность вса- сываниявтонком кишечнике составляет около 2-3 л в 1 час.

Углеводы всасываются в кровь в основном в виде глюкозы, хотя мо­гут всасываться и другие гексозы (галактоза, фруктоза). Всасывание происходитпреимущественновдвенадцатиперстной кишке и верх- ной части тощей кишки, но частично может осуществляться в желуд­ке и толстом кишечнике,

Белки всасываются в кровь в виде аминокислот и в небол ьшом ко­личестве в виде полипептидов через слизистые оболочки двенадца­типерстной и тощей кишок. Некоторые аминокислоты могут всасы­ваться ^желудке и проксимальной части толстого кишечника.

Жиры всасываются большей частью в лимфу в виде жирных кис­лот и глицеринатолько в верхней части тонкого кишечника. Жирные кислоты нерастворимы в воде, поэтому их всасывание, а также вса­сывание холестерина и других липоидов происходит лишь при нали­чии желчи.

Вода и некоторые электролиты проходятчерез мембраны слизис­той оболочки пищеварительного канала в обоих направлениях. Вода проходит путем диффузии, и в ее всасывании большую роль играют гормональные факторы. Наиболее интенсивное всасывание проис­ходит втолстом кишечнике. Растворенные в воде соли натрия, калия и кальция всасываются преимущественно в тонком кишечнике по механизму активного транспорта, против градиента концентрации.

12. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

Обмен веществ и энергии — это совокупность физических, химических и физиологических процессов усвоения питательных веществ в организме с высвобождением энергии. В об­мене веществ (метаболизме) выделяют два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса — анаболизм и катаболизм. Анабо­лизм— это совокупность процессов биосинтеза органических со­единений, компонентов клеток, органов и тканей из поглощенных питательных веществ. Катаболизм —это процессы расщепления сложных компонентов до простых веществ, обеспечивающих энерге­тические и пластические потребности организма. Жизнедеятельность организма обеспечивается энергией за счет анаэробного и аэробного ка­таболизма поступающих с пищей бел ков, жиров и углеводов.

12.1. ОБМЕН БЕЛКОВ

Белки являются основным пластическим материалом, из кото­рого построены клетки и ткани организма. Они являются составной частью мышц, ферментов, гормонов, гемоглобина, антител и других жизненно важных образований. В состав белков входят различные аминокислоты, которые подразделяются на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокислоты могут синтезировать­ся в организме, а незаменимые (валин,лейцин,изолейцин, лизин, метионин, триптофан, треонин, фенилаланин, аргинин игис- тидин) — поступают только с пищей.

Поступившие в организм белки расщепляются в кишечнике до аминокислот и в таком виде всасываются в кровь и транспортируют­ся в печень. Поступившие в печень аминокислоты подвергаются деза­минированию и переаминированию. Эти процессы обеспечивают син­тез видоспецифичных аминокислот. Из печени такие аминокислоты поступают в ткани и используются для синтеза тканеспецифичных белков. П ри избыточном поступлении белков с пищей, после отщеп­ления от них аминогрупп, они превращаются в организме в углеводы и жиры. Белковых депо в организме человека нет.

Наряду с основной, пластической функцией, белки могут играть роль источников энергии. При окислении в организме 1 г белка выде­ляется 4.1 ккал энергии. Конечными продуктами расщепления бел­ков в тканях являются мочевина, мочевая кислота, аммиак, креатин, креатинин и некоторые другие вещества. Они выводятся из организ­ма почками и частично потовыми железами.

О состоянии белкового обмена в организме судят по азотистому балансу, т. е. по соотношению количества азота, поступившего в организм, и его количества, выведенного из организма. Если это ко­личество одинаково, то состояние называется азотистым рав­новесием. Состояние, при котором усвоение азота превышает его выведение,называется положительным азотистым балан­сом. Оно характерно для растущего организма, спортсменов в период их тренировки и лиц после перенесенных заболеваний. При полном или частичном белковом голодании, а также во время некоторых забо­леваний азота усваивается меньше, чем выделяется, Такое состояние называется отрицательным азотистым балансом. При голодании белки одних органов могут использоваться для поддержа­ния жизнедеятельности других, более важных. При этом расходуются в первую очередь белки печени и скелетных мышц; содержание бел­ков в миокарде и тканях мозга остается почти без изменен и й.

Нормальная жизнедеятельность организма возможна лишь при азотистом равновесии, или положительном азотистом балансе. Такие состояния достигаются, если организм получает около 100 г белка в сутки; при больших физических нагрузках потребность в белках воз­растает до 120-150 г. Всемирная Организация Здравоохранения реко­мендует употреблять не менее 0.75 г белка на 1 кгмассы тела в сутки.

12.2. ОБМЕН УГЛЕВОДОВ

Углеводы поступают в организм человека, в основном, в виде крахмала и гликогена. В процессе пищеварения их них образуются глюкоза, фруктоза, лактоза и галактоза. Глюкоза всасывается в кровь и через воротную вену поступает в печень. Фруктоза и галак­тоза превращаются в глюкозу в печеночных клетках. Избыток глю­козы в печени фосфорилируется и переходит в гликоген. Его запасы влечении мышцах у взрослого человека составляют 300-400 г. При углеводном голодании происходит распад гликогена и глюкоза по-

хглеводы служат в организме основным источником энергии. При окислении 1г углеводов освобождается 4.1 ккал энергии. Для окисления углеводов требуется значительно меньше кислорода, чем при окисле­нии жиров. Это особенно повышает роль углеводов при мышечной деятельности. При уменьшении концентрации глюкозы в крови рез­ко снижается физическая работоспособность. Большое значение угле­воды имеют для нормальной деятельности нервной системы.

Глюкоза выполняет в организме и некоторые пластические функ­ции. В частности, промежуточные продукты ее обмена (пентозы) вхо­дят в состав нуклеотидов и нуклеиновых кислот, некоторых фермен­тов и аминокислот, а также служат структурными элементами кле­ток. Важным производным глюкозы является аскорбиновая кислота (витамин С), которая не синтезируется в организме человека.

При голодании запасы гликогена в печени и концентрация глю­козы в крови уменьшаются. То же происходит при длительной и на­пряженной физической работе без дополнительного приема углево­дов. Снижение содержания глюкозы в крови до 0.06-0.07 % (нор­мальная концентрация 0.08-0,12 %) приводит к развитию гипо­гликемии, что проявляется мышечной слабостью, падением температуры тела, а в дальнейшем — судорогами и потерей сознания. При гипер гликемии (содержание сахара в крови достигает

0. 15% и более) избыток глюкозы быстро выводится почками. Такое состояние может возникать при эмоциональном возбуждении, после приема пищи, богатой легкоусвояемыми углеводами, а также при за­болеваниях поджелудочной железы. При истощении запасов глико­гена усиливается синтез ферментов, обеспечивающих реакцию гл ю ко н е о ге н е за, т. е. синтеза глюкозы из лактата или амино­кислот. >

12.3. ОБМЕН ЛИПИДОВ

Физиологическая роль липидов (нейтральные жиры, фосфа- тиды и стерины) в организме заключается в том, что они входят в состав клеточных структур (пластическое значение липидов) и явля­ются богатыми источниками энергии (энергетическоезначение).

Нейтральные жиры расщепляются в кишечнике до глицерина и жирных кислот. Эти вещества, проходя через кишеч­ник, вновь превращаются в жир, который всасывается в лимфу и в небольшом количестве в кровь. Кровь транспортирует жиры в тка­ни, где они используются для пластического синтеза и в качестве энергетического материала.

Общее количество жира в организме человека колеблется в широ­ких пределах и составляет 10-20% массы тела, при ожирении оно мо­жет достигать 40-50%. Жировые депо в организме непрерывно об­новляются. При обильном углеводном питании и отсутствии жиров в пище синтез жира в организме может происходить из углеводов.

Нейтральные жиры, поступающие вткани из кишечника и жиро­вых депо, окисляются и используются как источник энергии. При окислении 1 г жира освобождается 9.3 ккал энергии. В связи с тем, что в молекуле жира содержится относительно мало кислорода, после­днего требуется для окисления жиров больше, чем при окислении углеводов. Как энергетический материал жиры используются глав­ным образом в состоянии покоя и при выполнении длительной мало­интенсивной физической работы. В начале более напряженной мы­шечной деятельности используются преимущественно углеводы, которые в дальнейшем в связи с уменьшением их запасов замешают­ся жирами. Придлительной работе до 80% всей энергии расходуется в результате окисления жиров.

Жировая ткань, покрывающая различные органы, предохраняет их от механических воздействий. Скопление жира в брюшной полости обеспечивает фиксацию внутренних органов, а подкожная жировая клетчатка защищает организм от излишних теплопотерь. Секрет сальныхжелез предохраняет кожу отвысыхания и излишнего смачи­вания водой.

Пищевые продукты, богатые жирами, содержат некоторое коли­чество фосфатидов и стертое. Они также синтезируются в стенке кишечникаи в печени из нейтральных жиров, фосфорной кислоты и холина. Фосфатиды входят в состав клеточных мембран, ядра и протоплазмы; они имеют большое значение для функциональной активности нервной ткани и мышц.

Важная физиологическая роль принадлежит стеринам, в частности холестерину. Эти вещества являются источником образо­вания в организме желчных кислот, а также гормонов коры надпо­чечников и половых желез. При избытке холестерина в организме развивается патологический процесс —атеросклероз. Некото­рые стерины пищи, например, витамин Д также обладают большой физиологической активностью.

Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. По­ступающие в организм в избытке белки и углеводы превращаются в жир. Наоборот, при голодании жиры, расщепляясь, служат источни­ком углеводов.

12.4. ОБМЕН ВОДЫ И МИНЕРАЛЬНЫХ СОЛЕЙ

Вода является составной частью всех клеток и тканей и в орга­низме находится в виде солевыхрастворов. Тело взрослого человека на 50-65%> состоит из воды, у детей — на 80% и более. В разных орга­нах и тканях содержание воды на единицу массы неодинаково. Оно меньше всего в костях (20%) и жировой ткани (30%). В мышцах воды содержится 70%, во внутренних органах—75-85% их массы. Наибо­лее велико и постоянно содержание воды в крови (92%).

Лишение организма воды и минеральных солей вызывает тяже­лые нарушения и смерть. Полное голодание, но при приеме воды пе­реносится человеком в течение 40-45 суток, без воды — лишь 5-7 дней. При минеральном голодании, несмотря на достаточное по­ступление в организм других питательных веществ и воды, у жи­вотных наблюдались потеря аппетита, отказ от еды, исхудание и смерть.

При обычной температуре и влажности внешней среды суточный водный баланс взрослого человека составляет 2.2-2.8 л. Около 1.5 л жидкости поступает в виде выпитой воды, 600-900 мл — в составе пищевых продуктов и 300-400 мл образуется в результате окисли­тельных реакций. Организм теряет в сутки примерно 1.5 л с мочой, 400-600 мл с потом, 350-400 мл с выдыхаемым воздухом и 100-150 мл с испражнениями.

Обмен минеральных солей в организме имеет большое значение для его жизнедеятельности. Они находятся во всех тканях, составляя примерно 0.9% общей массы тела человека. В состав клеток входятмногие минеральные вещества (калий, кальций, натрий, фос­фор, магний, железо, йод, сера, хлор и другие). Нормальное функци­онирование тканей обеспечивается не только наличием в нихтехили иных солей, но и строго определенными их количественными соот­ношениями. При избыточном поступлении минеральных солей в организм они могут откладываться в виде запасов. Натрий и хлор депонируются в подкожной клетчатке, калий — в скелетных мыш­цах, кальций и фосфор — в костях.

Физиологическое значение минеральных солей многообразно. Они составляют основную массу костной ткани, определяют уровень ос­мотического давления, участвуют в образовании буферных систем и влияют на обмен веществ. Велика роль минеральных веществ в про­цессах возбуждения нервной и мышечной тканей, в возникновении электрических потенциалов в клетках, а также в свертывании крови и переносе ею кислорода.

Все необходимые для организма минеральные элементы nociVna- ют с пищей и водой. Большинство минеральных солей легко всасы­ваются в кровь; их выведение из организма происходит главным об­разом с мочой и потом. При напряженной мышечной деятельности потребность в некоторых минеральных веществах увеличивается.

И коротко о значении витаминов, которые не выполняют энергетическую или пластическую функцию, а являясь, составными компонентами ферментных систем, играют роль катализаторов в обменных процессах. Они представляют собой вещества химичес­кой природы, необходимые для нормального обмена веществ, рос­та, развития организма, поддержания высокой работоспособности и здоровья.

Витамины делят на водорастворимые (группа В, С, Р и др.) и жи­рорастворимые (Л,Д, Е, А?. Достаточное потсупление витаминов в организм зависит от правильного рациона питания и нормальной функции процессов пищеварения; некоторые витамины (К, В_|2) синтезируются бактериями в кишечнике. Недостаточное поступле­ние витаминов в организм (гиповитаминоз) или полное их отсутствие (iавитаминоз) приводят к нарушению многих функций.

12.5. ОБМЕН ЭНЕРГИИ

В организме должен поддерживаться энергетический ба­ланс поступления и расхода энергии. Живые организмы получают энергию в виде ее потенциальных запасов, аккумулированных в хи­мических связях молекул углеводов, жиров и белков. В процессе биологического окисления эта энергия высвобождается и использу­ется прежде всего для синтеза АТФ.

Запасы АТФ в клетках невелики, поэтому они должны постоянно восстанавливаться. Этот процесс осуществляется путем окисления питательных веществ. Запас энергии в пище выражается ее калорий­ностью, т. е. способностью освобождать при окислении то или иное количество энергии. Расход энергии зависит от возраста и пола, ха­рактера и количества выполняемой работы, времени года, состояния здоровья и других факторов.

Интенсивность энергетического обмена в организме определяет- сяприпомощи калориметрии. Определение энергообмена можно производить методами прямой и непрямой калориметрии.

Прямая калориметрия основана на измерении тепла, выделяемого организмом и проводится с помощью специальных ка­мер (калориметров). Это тепло определяет величину израсходован­ной энергии. Прямая калориметрия наиболее точный метод, но он требует длительных наблюдений, громоздкого специального обору­дования и неприемлем во многих видах профессиональной и спортивной деятельности.

Значительно проще определять расходы энергии методами не­прямой калориметрии. Один из них (непрямая респираторная калориметрия) основан на изучении газообмена, т. е. на определении количества потребляемого организмом кислорода и выдыхаемого за это время углекислого газа. С этой целью используются различные газоанализаторы.

Для окисления различных питательных веществ требуется раз­ное количество кислорода. Количество энергии, освобождаемое при использовании 1 л кислорода, называется его калоричес­ким эквивалентом. При окислении углеводов калорический эквивалент равен 5.05 ккал, при окислении жиров —4.7 ккал и бел-

ков — 4.85 ккал. В организме обычно окисляется смесь питатель­ных веществ, поэтому калорический эквивалент 0₂колеблется от 4.7 до 5.05 ккал. С увеличением в окисляемой смеси углеводов ка­лорический эквивалент повышается, а с увеличением жиров—сни­жается.

О величине калорического эквивалента 0₂ узнают по уровню дыхательного коэффициента (ДК) — относительного объема выдыхаемой углекислоты к объему поглощаемого кислорода (CO/OJ. Величина ДК зависит от состава окисляемых веществ. При окислении углеводов он равен 1.0, при окислении жиров — 0.7 и бел­ков — 0.8. При окислении смеси питательных веществ величина его колеблется в пределах 0.8-0.9.

При втором методе непрямой калориметрии (алиментарная калориметрия) учитывают калорийность принимаемой пищи и ведут наблюдения за массой тела. Постоянство массы тела свиде­тельствует о балансе между поступлением энергетических ресур­сов в организм и их расходованием. Однако при использовании этого метода возможны существенные ошибки; кроме того, он не позволяет определить энерготраты за короткие промежутки вре­мени.

В зависимости от активности организма и воздействий на него факторов внешней среды различают три уровня энергетического об­мена: основной обмен, энерготраты в состоянии покоя и энерготра­ты при различных видах труда.

Основным обменом называется количество энергии, которое тра­тит организм при полном мышечном покое, через 12-14 часов после приема пищи и при окружающей температуре 20-22°С. У взрослого человека он в среднем равен 1 ккал на 1 кг массы тела в 1 час. У людей при массе тела в 70 кг основной обмен в среднем равен около 1700 ккал. Нормальные его колебания составляют + 10%. У женщин ос­новной обмен несколько ниже, чему мужчин; у детей он выше, чем у взрослых.

Энерготраты в состоянии относительного покоя превышают ве­личину основного обмена. Это обусловлено влиянием на энергооб­мен процессов пищеварения, терморегуляцией вне зоны комфорта и тратами энергии на поддержание позы тела человека.

Энерготраты при различных видах труда определяются харак­тером деятельности человека. Суточный расход энергии в таких • случаях включает величину основного обмена и энергию, необхо­димую для выполнения конкретного вида труда. По характеру производственной деятельности и величине энерготрат взрослое население может быть разделено на 4 группы: 1) люди умственно­го труда, их суточный расход энергии составляет 2200-3000 ккал; 2) люди, выполняющие механизированную работу и расходую­щие за сутки 2300-3200 ккал; 3) люди частично механизированно­го труда с суточным расходом энергии 2500-3400 ккал; 4) люди немеханизированного тяжелого физического труда, энерготраты которых достигают 3500-4000 ккал. При спортивной деятельнос­ти расход энергии может составлять 4500-5000 ккал и более. Это обстоятельство следует учитывать при составлении пищевого ра­циона спортсменов, который должен обеспечивать восполнение расходуемой энергии.

На механическую работу тратится не вся освобождающаяся в организме энергия. Большая ее часть превращается в тепло. Т о ко­личество энергии, которое идет на выполнение работы, называет­ся коэффициентом полезного действия (КПД).У человека КПД не превышает 20-25 %. КПД при мышечной дея­тельности зависит от мощности, структуры и темпа движений, от количества вовлекаемых в работу мышц и степени тренированно­сти человека.