Теоретичні положення

Теоретичні положення

Обмін речовин та енергії  між організмом людини і зовнішнім  середовищем – невід’ємна властивість  живої матерії. У процесі обміну речовин постійно відбувається перетворення енергії: потенціальна енергія складних органічних сполук, що надходять з їжею, перетворюється в теплову, механічну та електричну (асиміляція). Енергія витрачається не тільки на підтримання температури тіла і виконання роботи, а й на відтворювання структурних елементів клітин, забезпечення їх життєдіяльності, росту та розвитку організму (дисиміляція). Процес обміну речовин регулюється нервово-гуморальним шляхом.

Загальна інтенсивність  процесів обміну змінюється у продовж  життя. Зразу після народження людини швидкість надходження в організм поживних речовин перевищує їх розпад, що забезпечує ріст організму. У 17-19 років різниця у швидкості процесів асиміляції та дисиміляції поступово вирівнюється до динамічної рівноваги між цими сторонами процесів обміну. З цього часу ріс організму по суті припиняється, але процес асиміляції все ж таки домінує.

У віці від 25 до 60 років  у процесі обміну речовин спостерігається  врівноважування, при якому інтенсивність  обох процесів вирівнюється. У подальшому у процесах обміну починає привалювати  дисиміляція, що призводить до зниження біосинтезу багатьох важливих для життєдіяльності організму речовин, ферментів, структурних білків, легко доступних для використання джерел енергії. Відбувається зниження функціональних можливостей різних тканин, дистрофія м’язів та зниження їх сили, погіршується і  властивість нервової регуляції діяльності органів та систем організму.

Слід відмітити, що на всіх етапах життя людини інтенсивність  процесів обміну достатньо висока. Наприклад, упродовж трьох місяців  половина всіх білків у організмі  відновлюється. За п’ять років навчання у студентів, наприклад, ткань роговиці ока відновлюється 250 разів, а слизова оболонка шлунка до 500 разів.

Фізичне тренування може забезпечити деяке посилення  процесу асиміляції ряду речовин  у організмі над дисиміляцією, що призводить до збільшення біосинтезу та накопичення скоротливих білків, ферментів, енергетичних субстратів та деяких інших речовин. Такі зміни кількісно та якісно залежать від величини та  спрямованості фізичного навантаження. При фізичному навантаженні значної сили різко збільшуються енерговитрати організму та посилюється процеси дисиміляції. У результаті енергетичного дефіциту пригальмовується активність процесу асиміляції. Однак, після припинення фізичної роботи відбувається переключення обміну на забезпечення процесів асиміляції для відновлення витрачених енергетичних субстратів, відновлення структурних білків та інших речовин, необхідних організму. Загальна інтенсивність процесів обміну при цьому збільшується, забезпечуючи швидку відновлюваність тканин, складаючи передумови для підвищення функціональної активності.

Також на інтенсивність  процесів обміну здійснюють вплив і  інші фактори: температура довкілля, температура самого організму, рівень сонячної радіації, та ряд інших  фізичних факторів та економічних умов, якісний та кількісний склад їжі та інше.

Усію енергію, що утворюється  в організмі, можна прийняти за теплову, оскільки інші види енергії виділяються  у мізерній кількості. Таким чином, про інтенсивність обмінних процесів в організмі можна судити за кількістю тепла, що виділяється за одиницю маси. Одиницею вимірювання тепла за Міжнародною системою одиниць СІ є джоуль (Дж). У фізіології та медицині частіше використовують позасистемні одиниці – калорію та кілокалорію (1 ккал=4,19 Дж).

Енергетичні витрати  організму розраховують під час дослідження у галузі фізіології праці, спортивної медицини та клініки.

Для визначення рівня  окислювальних процесів та енергетичних витрат, які властиві даному організму, проводіться дослідження у певних стандартних умовах: уранці, натще при температурі комфорту22⁰С, лежачи, тобто в умовах відносного покою.

Енергетичні витрати  організму в таких стандартних  умовах називаються основним обміном. Він відображає мінімальний рівень витрат енергії для підтримання  життєдіяльності організму.

Як правило, основний обмін у людини обчислюють за допомогою  спеціальних таблиць. Встановлено, що існує залежність між показниками  ваги, зросту і віку, тому є можливість визначити за цими даними відхилення середньостатистичного рівня основного  обміну від норми за допомогою формули Ріда.

 

Енергетична калорійність харчування

Їжа має відповідну енергетичну  цінність, яку можна кількісно  виміряти (у кілокалоріях, або джоулях). Тому іншою назвою енергетичної цінності продуктів є калорійність. Кожний з нас  не один раз бачив на фабричних упаковках, куплених у магазині продуктів цифру, що відповідає енергетичній цінності 100 г даного продукту. Знаючи цю величину кожний може розрахувати, скільки енергії отримає його організм після вживання відповідної кількості продукту. Легко підрахувати сумарну кількість отриманої енергії або калорійність добового раціону харчування. Біохіміки та дієтологи уже давно розрахували калорійність та склад практично всіх можливих продуктів харчування.

Слід відмітити, що ситуація з харчуванням у нашій країні різко змінилася за останні роки і передбачити всю різноманітність їжі просто неможливо. Однак, розрахунок калорійності добового раціонна не викликає серйозних труднощів.

Для визначення складу та калорійності харчів користуються розрахунковим методом. На першому етапі вивчають меню-розкладку, що являє собою перелік страв, які є в харчовому раціоні, із зазначенням кількості продуктів, взятих для приготування 100 порцій кожної з них.. потім визначають склад та калорійність порції комплексного обіду. Для цього використовують  дані міжвідомчої комісії про хімічний склад та харчову цінність продуктів, які розкривають вміст засвоєних білків, жирів, вуглеводів у 100 г продукту. Обчислюють також нето – калорійність комплексного обіду, розраховану тільки на засвоювану його частину. Розрахунковим методом можна користуватись у будь яких умовах і без яких-небудь приладів, а також розподілу його упродовж дня для повсякденного контролю за режимом харчування.

 

Енергетичні витрати. Енергетичний баланс

Енергетичні витрати складаються з витрат енергії, що регулюються та не регулюються волею людини. До витрат, що не регулюються волею  відносять витрату енергії на специфічну динамічну дію та основний обмін. Для людини вагою 70 кг рівень основного обміну складає у середньому 4,19 кДж на 1 кг за годину, або 7117,56 кДж/добу. Він залежить від статі та віку. У чоловіків він на 5-10% вищий, ніж у жінок. З віком основний обмін знижується. Під впливом процесу харчування розхід енергії підвищується, що обумовлено підсиленням окисних процесів. При змішаному харчуванні основний обмін зростає на 10-15% за добу, найбільше його підвищення (на 30-40%) викликає вживання білків, у той час як при вживанні жирів обмін підвищується на 4-14%, вуглеводів – на 4-7%. Регульовані витрати визначаються витратами її на виконання м’язової роботи. Витрати енергії людини на роботу, що виконується протягом доби залежить від характеру виробничої діяльності, режиму праці та відпочинку, об’єму домашньої роботи, особливості використання вільного часу. 

В результаті багаточисельних  досліджень з участю значної кількості  досліджених, визначені середні  величини енерговитрат при різних видах  фізичної та розумової діяльності.

У сучасній літературі наводяться гігієнічні нормативи добових  енерговитрат для осіб різної професійної спрямованості.

І група –  робітники розумової праці (керівники  підприємств, медики (за виключенням  хірургів), педагоги, наукові співробітники, письменники, журналісти, студенти). Добовий  раціон для чоловіків складає 2550-2800 ккал, для жінок 2200-2400 ккал, тобто у середньому 40 ккал/кг маси тіла.

ІІ група –  робітники легкої фізичної праці (робітники  автоматизованих ліній, швачки, агрономи, ветеринари, медсестри, продавці, тренери, інструктора з фізичної культури). Добовий раціон для чоловіків складає 3000-3200 ккал, для жінок 2550-2700 ккал, тобто у середньому 43 ккал/кг маси тіла.

ІІІ група –  робітники середньої за тяжкістю праці (водії, хірурги, продавці, робітники  водного транспорту). Добовий раціон для чоловіків складає 3200-3650 ккал, для жінок 2600-2800 ккал, тобто у середньому 46 ккал/кг маси тіла.

ІV група – робітники важкої фізичної праці (будівельники, сільськогосподарські робітники, механізатори, металурги, спортсмени). Добовий раціон для чоловіків складає 3700-4250 ккал, для жінок 3150-2900 ккал, тобто у середньому 53 ккал/кг маси тіла.

V група – особи особливо важкої праці (сталевари, лісоруби, шахтарі, вантажники). Добовий раціон для чоловіків складає 3900-4300 ккал, тобто у середньому 61 ккал/кг маси тіла. Для жінок ці витрати не нормуються.

У кожній перерахованій  групі необхідно визначати три  вікові категорії: 18-29, 30-39, 40-59 років. Для  осіб 60-74 років середньодобовий раціон енергії складає 2300 ккал (чол.) та 2100 ккал (жін.); старших 75 років – 2000 ккал (чол.) та 1900 ккал (жін.). Якщо особи пенсійного віку працюють, то витрати енергії у них виростають на 5-10%. Середньодобові енерговитрати, що рекомендуються слід враховувати з поправкою на район проживання.

Добовий раціон

Добовий раціон складається  на основі фізіологічних потреб організму людини. Необхідно, щоб калорійність засвоєної страви відповідала кількості енергії, витраченої людино. Водночас необхідно враховувати і практичну роль складових елементів їжі. Організму необхідна достатня кількість білків, жирів, вітамінів, мінеральних солей. Їжа людини повинна бути різноманітною, приготовленою за правилами кулінарії, мати достатній об’єм. Необхідно дотримуватися правильного співвідношення продуктів тваринного та рослинного походження, раціонально розподіляти прийом їжі протягом доби.

Фізіологічні дослідження  дозволили розробити нижчевказані рекомендації, які треба враховувати  при складанні раціону:

1. Раціонально приймати їжу 4 рази на день. Інтервал між прийомами їжі у людини повинен становити 4 години.
2. Години прийому їжі щодня повинні бути одні і ті ж, бо це необхідно для вироблення умовного харчового рефлексу на час, що обумовлює правильну регуляцію травної функції: харчуватися необхідно у спеціальному приміщенні (їдальні), що також підсилює природний харчовий рефлекс і веде до покращення травного процесу.
3. Об’єм їжі за один прийом повинен бути не менш, ніж 700 см³, для того, щоб викликати достатнє механічне подразнення рецепторів шлунку, яке посилює безумовний травний рефлекс. Не слід за один раз примати більше. Ніж 1500 см ³ їжі, щоб не переповнювати шлунок і не викликати його сильне розтягування, що може призвести до порушення травлення та передчасної евакуації неперетравленої їжі зі шлунку.
4. При складанні меню-розкладки щоденного прийому їжі слід передбачити: на сніданок – салат, гарячу страву та тонізуючий напій (каву, чай, какао); на обід – інший салат, першу та другу страви і солодкий напій (компот, кисіль); у полудень – легкозасвоювані другі страви, фрукти. Соки або тонізуючі напої; на вечерю – молочно-кислі продукти, кондитерські хлібо-булочні вироби.
5. Калорійність добового раціону повинна відповідати добовій витраті енергії людиною, що визначена у попередній роботі.
6. За калорійністю окремі прийоми їжі слід розподіляти таким чином: сніданок – 25%; обід – 45%; полудень – 15; вечеря -15%.
7. Раціон харчування повинен бути таким, щоб калорійність за рахунок білків становила не менше 145 загальної кількості калорій, за рахунок жирів – 30%, вуглеводів – не більше ніж 56%.

Калорійність 1 г білків – 4,1 ккал; 1 г жирів – 9,3 ккал, 1 г вуглеводів – 4, 1 ккал.

8. У раціоні відносна кількість білків, жирів та вуглеводів рекомендується у співвідношенні 1:1:4. Половину добової кількості білків та жирів слід споживати за обідом.
9. Їжа людини повинна складатися з різноманітних продуктів  харчування рослинного та тваринного походження, щоб забезпечити організм усіма необхідними харчовими речовинами. Із загальної кількості білків добового раціону 60% повинні бути тваринного походження, 80% жирів – також тваринного походження . Решта харчових речовин має походити з рослин.
10. У добовому раціоні повинна міститися необхідна кількість вітамінів. Для зайнятою розумовою працею людини на добу потрібно: вітаміну А – 1,5, вітаміну В − 3,0, вітаміну С – 100 мг.
11. У раціоні людини слід передбачати необхідну кількість мінеральних речовин. Добова потреба дорослої людини у кальції – 800, фосфорі – 1600, залізі – 15 мг.

 

 

 

Лабораторна робота № 11

Дослідження витрат енергії у людини за добу

 

Мета роботи: оволодіти  хронометражно-табличною методикою  визначення витрат енергії у людини за добу. Провести дослідження витрат енергії у студентів за добу. Закріпити теоретичні знання з фізіології обміну речовин та енергії.

Об’єкт дослідження, прилади та матеріали: студенти, ваги медичні, калькулятори.

 

 

Порядок виконання роботи:

1. Скласти робочу таблицю на зразок табл.2.

2. У першу колонку робочої таблиці записати у хронологічній послідовності всі вади діяльності людини за добу.

3, У другій та третій колонках проставити хронометраж кожного виду діяльності: його початок, закінчення та тривалість у хвилинах.

4. Користуючись  табл.1, знайти та занести в колонку робочої таблиці для кожного виду діяльності дані енергетичних витрат в кілокалоріях за 1 хв на 1 кг маси тіла. Якщо в табл.. 1 той чи інший вид діяльності відсутній, треба скористатися даними наближеної за характером діяльності .

                                                                                              Таблиця 1

Витрати енергії  при рівних видах діяльності

Вид діяльності	Енергозатрати за 1 хв на 1 кг маси тіла, ккал	Вид діяльності	Енергозатрати за 1 хв на 1 кг маси тіла, ккал
Ходьба: 5 км/год 6 км/год 8 км/год	0,0690 0,0714 0,1548	Праця: швачки господарсько-побутова столяра та слюсаря будівельника тракториста комбайнера сільськогосподарського  робітника	0,3210 0,0573 0,0571 0,0952 0,0320 0,0390   0,1100
Біг: 8 км/год 11 км/год 20 км/год	0,1357 0,1780 0,3200	Шиття механізоване	0,0264
Гімнастика: вільні вправи на снарядах	0,0845 0,1280	Керування автомобілем	0,0267
Гребля	0,1100	Особиста гігієна	0,0267
Їзда на велосипеді	0,1285	Їда	0,0236
Бокс	0,2014	Відпочинок  стоячи	0,0264
Плавання	0,1700	Відпочинок  сидячи	0,0229
Розумова  праця сидячи	0,0250	Відпочинок  лежачи	0,0183
Розумова  праця  стоячи	0,0360	Прибирання	0,0329
Праця за комп’ютером	0,0333	Сон	0,0155
Учбові заняття	0,0264