n Обмен веществ и

n Обмен веществ и энергии, или метаболизм — совокупность химических и физических превращений веществ и энергии, происходящих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность. n Ассимиляция (анаболизм) — процесс усвоения организмом веществ, при котором расходуется энергия. n Диссимиляция (катаболизм) — процесс распада сложных органических соединений, протекающий с высвобождением энергии.

Общее представление об обмене веществ и энергии

Функции белков: n Структурная, или пластическая, функция n Каталитическая, или ферментная заключается в их способности ускорять биохимические реакции в организме. n Защитная функция белков проявляется в образовании иммунных тел (антител). n Транспортная функция заключается в переносе многих веществ. n Передача наследственных свойств, в которой ведущую роль (РНК и ДНК). n Регуляторная функция белков направлена на поддержание биологических констант в организме. n Энергетическая роль При окислении 1 г белка в среднем освобождается энергия, равная 16, 7 к. Дж (4, 0 ккал).

К незаменимым аминокислотам относятся: валин, метионин, треонин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, триптофан и лизин, а у детей еще аргинин и гистидин Для изучения биологической ценности белков используют методы: Биологический метод - оценка скорости роста и степени утилизации пищевых белков организмом. Химический метод колоночной хроматографии позволяет путем сравнения определить аминокислотного состава изучаемого белка со справочной шкалой аминокислот гипотетического идеального белка. АК СКОР = кол-во (мг) АК в 1 г исследуемого белка кол-во (мг) АК в 1 г идеального белка

Потребность в белке в зависимости от возраста: Потребность в Удельный вес Возраст белке (г/кг массы животного белка тела) От 0 до 4 мес. 4 100 % От 4 до 12 мес. 4 75 – 95 % От 1 года до 3 3, 5 70 – 75 % лет От 4 до 10 лет 3 65 – 70% От 11 до 17 лет 1, 5 – 2, 5 60 % и старше Пожилой возраст 1 – 1, 3 50%

n Азотистым балансом называют разность между количеством азота, содержащегося в пище человека, и его уровнем в выделениях. n Азотистое равновесие — состояние, при котором количество выведенного азота равно количеству поступившего в организм. n Положительный азотистый баланс — состояние, при котором количество азота в выделениях организма значительно меньше, чем содержание его в пище, то есть наблюдается задержка азота в организме. n Отрицательный азотистый баланс отмечается тогда, когда количество выделяющегося азота больше содержания его в пище, поступающей в организм.

Основные функции жиров в организме: Ø источники энергии (энергетическая ценность составляет 9, 0 ккал) Ø пластические цели Ø растворители витаминов А, Д и Е Ø источники фосфолипидов (особенно лецитина), ПНЖК, стеринов, токоферолов и др. БАВ Ø синтез простагландинов, тромбоксанов, лейкотриенов, которые регулируют: АД, терморегуляцию, течение воспалительного процесса, свертываемость крови Ø амортизаторы внутренних органов

Полиненасыщенные жирные кислоты Ø входят в состав всех клеточных оболочек и мембран; Ø участвуют в синтезе простагландинов, тромбоксанов, лейкотриенов; Ø улучшают структуру кожи и волос; Ø содействуют трансмиссии нервных импульсов; Ø необходимы для формирования мозга и сетчатки глаза; Ø повышают эластичность и снижают проницаемость кровеносных сосудов; Ø связаны с обменом витаминов группы В и холина: Ø оказывают влияние на сократительную способность миокарда При дефиците Ø формирование атеросклеротического процесса Ø снижение интенсивности роста и устойчивости к неблагоприятным внешним и внутренним факторам, Ø угнетается репродуктивная функция.

Средняя потребность взрослого человека в жирах – 80 -100 г в сутки, в том числе: Ø растительного масла 25 -30 г, Ø ПНЖК – 3 -6 г, Ø холестерина – 1 г, Ø фосфолипидов – 5 г. Физиологически полноценный рацион должен составлять 30% растительных жиров. В пище за счет жира должно быть обеспечено 33% суточной энергетической ценности рациона.

Углеводы n Моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза) n Дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза) n Полисахариды: перевариваемые (крахмал, гликоген), неперевариваемые и частично перевариваемые (целлюлоза, пектины)

Единственной формой углеводов, которая может всасываться, являются моносахара. Ø Гликогенез – синтез гликогена в печени из глюкозы. Ø Гликогенолиз - распад гликогена до глюкозы. Ø Гликонеогенез - новообразование в печени углеводов из продуктов их распада (пировиноградной или молочной кислоты), а также из продуктов распада жиров и белков (кетокислот). Ø Гликолизом - распад мышечного гликогена до образования пировиноградной и молочной кислот. Ø В фазе отдыха из молочной кислоты в мышечной ткани происходит ре-синтез гликогена.

превращения аминокислот пировиноградная кислота окислении жирных кислот ацетилкоэнзим А биосинтез углеводов n Гипергликемия увеличивает биосинтез триглицеридов и уменьшает распад жиров в жировой ткани. В кровь меньше поступает свободных жирных кислот. n Гипогликемия тормозит процесс синтеза триглицеридов, ускоряет распад жиров и в кровь в большом количестве поступают свободные жирные кислоты.

Основные функции углеводов в организме: Ø источник энергии (при сгорании 1 г углеводов освобождается 4, 0 ккал), Ø пластическая роль (входят в состав клеток и тканей), Ø задерживающих развитие некоторых кишечных бактерий, Ø определяют специфичность групп крови и т. д. , Ø участвуют в синтезе нуклеиновых кислот, аминокислот, глюкопротеидов, мукополисахаридов, коэнзимов и др. , Ø обменная (обмен углеводов связан с обменом белков и жиров).

Средняя потребность в углеводах для лиц, не занятых тяжелым физическим трудом 400 -500 г в сутки, в том числе: n крахмала 350 -400 г, n моно- и дисахаридов – 50 -100 г, n органических кислот (лимонная, молочная и др. ) – 2 г, n пищевых волокон (клетчатка, пектин) – 25 г. Углеводы должны компенсировать 55 -60% суточной потребности энергии.

Общее содержание воды в организме взрослого человека составляет 50— 60% от его массы, то есть достигает 40— 45 л. Принято делить воду на внутриклеточную, интрацеллюлярную (72%) и внеклеточную, экстрацеллюлярную (28%). При избытке в организме воды наблюдается общая гипергидратация, Потеря 10% воды приводит к состоянию дегидратации (обезвоживание), при потере 20% воды наступает смерть.

Минеральные вещества: n Катионы – Ca, Mg, K, Na n Анионы – P, S, Cl n Макроэлементы – Са, P, Mg, Na, K, S n Микроэлементы – Fe, Cu, Mn, Zn, Cr, I, Se, F, Ni, Co и др.

Основные функции минеральных веществ: Ø в формировании и построении тканей, костей скелета (в организме более 1 кг кальция и 530 -550 г фосфора); Ø в поддержании кислотно-щелочного равновесия (кислотность сыворотки не более 7, 3 -7, 5); Ø в создании концентрации водородных ионов в ткани, клетках, межклеточной жидкости, что определяет их осмотические свойства; Ø в формировании белка (серосодержащие белки); Ø в функциях эндокринных желез (особенно йод) Ø в ферментативных процессах (каждый 4 фермент – металлофермент); Ø в нейтрализации кислот и предупреждении развития ацидоза; Ø в нормализации водно-солевого обмена; Ø в поддержании защитных сил организма.

Методы исследования обмена энергии

n ДЫХАТЕЛЬНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ (ДК) - отношение объема выделенного углекислого газа к объему потребленного кислорода n ДК для углеводов = 1, 0 n ДК для белков = 0, 8 n ДК для жиров = 0, 7

n C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 = 6 H 2 O + 6 CO 2 + 675 ккал n 1 молекула глюкозы дает 38 молекул АТФ: -- при гликолизе до ПВК - 8 молекул АТФ -- при окислении - 30 молекул АТФ n 1 моль пальмитиновой кислоты дает 140 молекул АТФ n В сутки в организме взрослого человека образуется и распадается около 70 кг АТФ

Энергетическая ценность или калорический коэффициент вещества - количество тепла, образуемого при сгорании 1 г вещества в атмосфере чистого кислорода: n ЖИРЫ - 9, 3 ккал; n БЕЛКИ и УГЛЕВОДЫ - 4, 1 ккал Калорический эквивалент кислорода - количество тепла, освобождающегося в организме от сгорания 1 г вещества при потреблении 1 литра кислорода: n ЖИРЫ - 4, 68 ккал/л (19, 62 к. Дж ); n БЕЛКИ - 4, 8 ккал/л (20, 1 к. Дж ); n УГЛЕВОДЫ - 5, 05 ккал/л (21, 13 к. Дж )

n Основной обмен - минимальный (базисный) уровень энерготрат, необходимый для поддержания жизнедеятелньости организма в условиях физического и эмоционального покоя n Условия основного обмена: утро, положение лежа, состояние бодрствования, мышцы расслаблены, натощак. температура среды около 220. n Условные нормы основного обмена: n у мужчин среднего возраста - 1 ккал/кг/час n у женщин среднего возраста - 0, 9 ккал/кг/час n у детей 7 лет - 1, 8 ккал/кг/час; n у детей 12 лет - 1, 3 ккал/кг/ч n у стариков - 0, 7 ккал/кг/час

Зависимость относительной интенсивности основного обмена от возраста и пола

Величина основного обмена у детей в 1, 5 -2 раза превышает основной обмен взрослого человека. n в 2 -3 года – 55 ккал/кг n в 6 -7 лет – 43 ккал/кг n в 10 -11 лет – 33 ккал/кг n в 12 -13 лет – 34 ккал/кг n у взрослых – 24 ккал/кг

Факторы, влияющие на интенсивность обмена веществ 1. Интенсивность процессов обмена подвергается суточным колебаниям – возрастает утром и снижается в ночной период. 2. возрастает в условиях физической и умственной нагрузки. 3. повышается во время приема пищи и ее последующего переваривания, особенно если пища была белковой. Этот эффект называют специфическим динамическим действием пищи. 4. возрастает, если температура окружающей среды отклоняется от комфортной; сдвиги в сторону охлаждения приводят к большему усилению обмена веществ, чем сдвиги в сторону повышения температуры.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС: Образование энергии энерготраты Регулируемые Нерегулируемые Рост и развитие Виды деятельности (труд, физическая Холодовой термогенез активность и т. д. ) СДДП Основной обмен

n РАБОЧИЕ ЭНЕРГОТРАТЫ- величина энергетического обмена, характерная для определенного вида трудовой деятельности n Рабочая прибавка - разница между рабочим и основным обменом n Специфически-динамическое действие пищи - увеличение уровней энерготрат спустя 1 -3 часа после приема пищи: n для белков-на 30%; для углеводов и жиров - на 15%

ЗАКОНЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ: n Закон энергетической адекватности питания. n Закон пластической (качественной) адекватности питания. n Закон энзиматической адекватности питания. n Закон биоритмологической адекватности питания. n Закон биотической адекватности питания.

Закон энергетической адекватности питания : энергетическая ценность пищи должна соответствовать энерготратам организма. Длительное или кратковременное, но острое нарушение закона биоэнергетической адекватности приводит к энергетическому дисбалансу. Причины энергетического дисбаланса: 1. Экзогенные (внешние): недостаточное или избыточное поступление питательных веществ. 2. Эндогенные (внутренние): патологические состояния, препятствующие поступлению пищи или затрудняющие усвоение питательных веществ.

Закон пластической адекватности Количество и качество (химическая структура) потребляемых с пищей и метаболизируемых питательных веществ (нутриентов) должно обеспечивать пластические процессы, происходящие в организме.

Классификация питательных веществ (нутриентов): По функциональному предназначению: 1. Преимущественно энергетические (жиры, углеводы); 2. Преимущественно пластические (белки, минеральные вещества, вода); 3. Преимущественно каталитические (витамины, микроэлементы).

По критерию обязательности: Заменимые: углеводы, насыщенные жир, волокнистые вещества; Незаменимые: • незаменимые аминокислоты (8 - для взрослых и 10 - для детей), • 16 витаминов (преимущественно водорастворимые), • минеральные вещества, микроэлементы, • 3 – 5 ПНЖК, • вода, • незаменимые комплексы (фосфолипиды, липопротеиды, гликопротеиды, фосфопротеиды) - всего более 50.

Б : Ж : У = 1 : 1, 2 : 4, 6 Белки животного происхождения должны составлять 55 -60% по массе от общего количества белка. Жиры растительного происхождения- 25 -30% от общего жира по массе. Для микронутриентов (микроэлементов и витаминов) устанавливается адекватный и верхний допустимый уровень потребления.

Закон энзиматической адекватности - это соответствие химического состава пищи ферментным системам организма. При нарушении закона энзиматической адекватности, то есть если в ЖКТ отсутствуют адекватные химической структуре пищи ферменты, происходит нарушение пищеварения и всасывания. Отсутствие фермента или угнетение его образования и активности ведёт к возникновению энзимопатий.

Причины энзимопатий: 1. Наследственные (в результате выпадения генетически запрограмированного синтеза ферментов). 2. Алиментарные (в результате дефицита витамина В 12, В 1; при дефиците белка и микроэлементов –Fe, Cu, Mn, Cr. 3. Токсические (большинство ядов являются ферментными и приводят к угнетению синтеза ферментных систем) 4. Нарушение нейроэндокринной регуляции.

Закон биотической адекватности Пища как элемент внешней среды должна быть биотической, т. е. безвредной и не вносить во внутреннюю среду организма ксенобиотики (чужеродные вещества). Острое или хроническое действие на организм ксенобиотиков, поступающих с пищей приводит к пищевым отравлениям.

Закон биоритмологической адекватности построение питания с учетом циклической деятельности пищеварительного тракта, а также влияния ритмов деятельности других органов и систем на процессы пищеварения.

Принципы рационального режима питания 1. Частота приёмов 3– 4 раза в сутки способствует оптимальной утилизации питательных веществ. 2. Интервалы между приёмами не более 5 часов. 3. Формирование временного условно- рефлекторного стереотипа питания, т. е. приём пищи в одни и те же часы и за 2 -2, 5 часа до сна.

4. Соблюдение оптимальных соотношений между отдельными нутриентами при каждом приёме пищи. 5. Распределение энергетической ценности суточного рациона по отдельным приёмам пищи. 6. Учёт физиологического состояния (здоровье, возраст, беременность, лактация) и особых факторов социальной детерминации (интенсивность труда, вечерние и ночные смены).

ГРУППЫ РАБОТНИКОВ ПО ЭНЕРГОТРАТАМ n 1. Работники, преимущественно умственного труда: инженерный состав, врачи(кроме хирургов), работники науки и искусства, литературы, руководители и т. п. - 2500 -2800 ккал/сут n 2. Работники легкого физического труда: инженерно- технический состав, работники связи, радиоэлектронной промышлен- ности, медсестры, санитарки и т. п. - 2800 -3000 ккал/сут n 3. Работники труда средней тяжести: токари, слесари, железнодорожники, врачи-хирурги, водители автотранспорта, продавцы продуктов, водники - 3000 - 3200 ккал/сут n 4. Работники тяжелого физического труда: строительные рабочие, металлурги и литейщики, механизаторы, плотники, нефтяники и газовики, сельхозрабочие - 3400 - 3700 ккал/сут n 5. Работники особого тяжелого труда: шахтеры, сталевары, вальщики леса, землекопы, грузчики - 3900 - 4500 ккал/сут

Расчет индивидуальной потребности нутриентов Суточный энерготраты = суточная калорийность рациона 100% ккал = 12% б ккал + 33% ж ккал + 55% у ккал 1 г белка – 4 ккал; 1 г жира – 9 ккал; 1 г углеводов – 4 ккал 2000 ккал = 240 ккал белка + 660 ккал жиров + 1100 ккал углеводов 2000 ккал = 60 г белка + 73, 3 г жиров + 275 г углеводов

Влияние нервной системы на обменные и энергетические процессы n Непосредственное влияние нервной системы (через гипоталамус, эфферентные нервы) на ткани и органы; n опосредованное влияние нервной системы через гипофиз (соматотропин); n опосредованное влияние нервной системы через тропные гормоны гипофиза и периферические железы внутренней секреции; n прямое влияние нервной системы (гипоталамус) на активность желез внутренней секреции и через них на обменные процессы в тканях и органах.

К болезням пищевых недостаточностей относятся: 1. Белково-энергетическая недостаточность: квашиоркор, голодный маразм, кахексия. 2. Большая группа витаминных недостаточностей: цинга, рахит, бери-бери, остеопороз, гемеролопия и др. 3. Заболевания, связанные с недостаточным поступлением микроэлементов: железодефицитная анемия, эндемический зоб, кариес и др.

Различают 4 степени ожирения: I степень - избыток массы тела в пределах от 10 до 29%. Одышка при физическом напряжении, быстрая утомляемость, лабильность пульса, повышенная потливость, запоры, метеоризм, повышенный аппетит. II степень - избыток массы тела в пределах от 30 до 49%. Диспропорциональность, выраженная одышка при обычной физической нагрузке, метеоризм, отеки ног к вечеру. III степень характеризуется избытком массы тела от 50 до 99%, резкой диспропорциональностью, почти полной потерей работоспособности, одышкой, вялостью, сонливостью, недостаточностью кровообращения II и III степени, застойными явлениями в легких, печени. При IV степени ожирения масса тела превышает максимальную норму более чем на 100%. Наблюдаются тяжелые нарушения ССС, дыхательной системы, поражения всех органов и систем, апатия.