Энергетический обмен

Энергетический обмен присущ каждому живому организму. В вашем теле идет постоянный и непрерывный обмен веществ и энергии. При этом богатые питательными веществами продукты усваиваются и химически преобразуются, а конечные продукты их утилизации (низкоэнергетические) выделяются из организма. Высвобождающаяся энергия используется для поддержания жизнедеятельности клеток организма и для обеспечения его работы (сокращение мышц, работа сердца, функционирование внутренних органов). Единицей измерения процесса энергетического обмена является калория. Одна калория равняется такому количеству энергии, которое необходимо для нагревания на 1 °С одного миллилитра воды. Это очень маленькая величина. Поэтому энергобаланс организма измеряют в «больших» калориях - килокалориях (1 килокалория равна 1000 калорий и обозначается ккал). В единицах Международной системы СИ для определения количества тепловой энергии используется джоуль (Дж). 1 кал =4,19 Дж, 1 ккал -4,19 кДж. Сколько энергии необходимо человеку для нормальной жизнедеятельности в течение суток? Ответ на данный вопрос поможет определиться в причинах ожирения. Необходимо знать, какие энергозатраты наиболее эффективны для сжигания лишнего жира и как эти знания можно использовать для успешного похудения. Наиболее частая величина, рассчитанная для абстрактного человека, имеющего склонность к полноте или избыточный вес, равняется 2200 ккал. Более точную цифру можно получить при умножении вашего нормального веса в кг на 33 ккал (для мужчин) или на 30 ккал (для женщин). Это упрощенный вариант, который широко используется при расчете рационов питания. Основной обмен. Основной обмен - это минимальная величина энергии, необходимая для поддержания жизни организма, находящегося в состоянии покоя (утром, лежа, натощак, в условиях температурного комфорта). Многочисленные исследования основного обмена позволили установить, что для мужчин норма основного обмена составляет 1 ккал на 1 кг массы тела в час, для женщин (имеющих меньшую массу мышечной ткани) - 0,9 ккал на 1 кг массы тела в 1 час. Произведем примерный расчет: О = М х 24 х П где О - суточный основной обмен веществ в ккал; 24 - количество часов в сутки; П - интенсивность часового основного обмена веществ в ккал на килограмм; М - нормальная масса тела в килограммах. Например: у мужчины с нормальной массой тела 70 кг О = 70 х 24 х 1 =70х24= 1680 ккал в сутки. Таким образом, приблизительная величина нормального суточного основного обмена для мужчины с нормальной массой тела 70 кг равна 1700 ккал. Аналогичный расчет этого показателя для женщины с нормальной массой 70 кг составляет 1500 ккал. Подобное различие обусловлено, в основном, тем, что у женщин мышечная масса меньше. При работе большинство энергозатрат происходит за счет работы скелетных мышц. Они являются основными пользователями энергии съеденной вами пищи и должны сжигать ее до 90%. Именно поэтому наблюдается естественная нормализация веса при применении физических упражнений и силовых нагрузок с целью похудения, которые являются мощными активизаторами обмена веществ и способствуют уменьшению энергозапасов организма в виде жира. При малоподвижном образе жизни, характерном для значительной части наших современников, мышцами во время работы сжигаются те же 26 % энергии, что и в условиях покоя. Это приводит к снижению интенсивности всех процессов превращения энергии и накоплению ее избытка в виде жировых отложений. При регулярных физических упражнениях типа быстрой ходьбы, гимнастики, аэробики, бега, энергозатраты значительно повышаются как во время самих упражнений, так и, в меньшей степени, за счет увеличения уровня основного обмена. У людей, занимающихся тяжелым физическим трудом, мышечная масса больше, что обуславливает большую интенсивность основного обмена. Регулярные физические нагрузки, приводящие к увеличению мышечной массы (например, силовые тренировки), способствуют сжиганию жира в условиях покоя, когда организм отдыхает. Поэтому современные программы физических упражнений, применяемые для нормализации веса, включают в себя специальные упражнения, направленные на увеличение массы скелетных мышц. Относительно головного мозга существует доказанный факт - количество энергии для деятельности мозга практически одинаково и во время напряженной умственной работы, и во время сна. Мозг увеличивает интенсивность своей работы за счет «переключения» потоков энергии между различными отделами, а не за счет увеличения общих энергозатрат. Умеренное возрастание энергетического обмена во время напряженной умственной работы происходит за счет повышения тонуса мышц, особенно при эмоциональной окраске умственной деятельности. Энергозатраты на работе. Среднее суточное количество энергозатрат на работе удобно измерять с помощью ступенчатой энергетической шкалы, в которой каждая ступень равна 500 ккал в сутки (при 8-часовом рабочем дне). При использовании ступенчатой шкалы выделяют пять уровней «физической» интенсивности профессиональной деятельности: 1-я ступень (500 ккал) - относительный покой, который характеризуется минимальной интенсивностью обмена веществ. Первая ступень энергозатрат присуща значительному количеству работников, занимающихся «сидячей работой», то есть тем, кто не затрачивает значительных физических усилий. Такой рабочий расход энергии характерен для людей умственного труда и «кабинетных» работников (операторов персональных компьютеров, писателей, журналистов, клерков, чиновников, администраторов и т. д.). Именно первая ступень физической активности характерна для подавляющего большинства людей с избыточной массой тела или ожирением. 2-я ступень (1000 ккал) - соответствует легкой работе и характерна для профессий механизированного труда, требующих минимальных физических усилий (работники радиоэлектронной промышленности, средств связи, продавцы, медицинские сестры, лаборанты, санитарки и т. д.). 3-я ступень (1500 ккал) - характерна для умеренно тяжелой работы. Соответствует профессиям механизированного труда, требующим значительных физических усилий (водители транспорта, рабочие-станочники, сапожники, работники пищевой промышленности и др.). 4-я и 5-я ступени (2000-2500 ккал и более) - соответствуют тяжелой физической работе представителей таких профессий, как шахтеры, землекопы, профессиональные спортсмены и др. Для этой группы профессий характерно появление значительного избытка массы тела после изменения характера трудовой деятельности, перехода на легкий труд. Понятно, что ступенчатая шкала энергозатрат построена на основе усредненных данных. Даже на «умственной» работе исполнителям нижнего звена наших отечественных фирм приходится выполнять значительные физические действия: ремонтировать офис, бегать по инстанциям и даже вступать в единоборство с конкурентами. Так, например, работа оператора персонального компьютера соответствует первой ступени энергетической шкалы и в среднем энергозатраты составляют не более 500 ккал в сутки. Энергозатраты во время досуга. Именно малая величина энергозатрат в свободное время является основным источником избыточного веса. При малоподвижном образе жизни энергозатраты во время досуга не превышают 500 ккал в сутки. А если еще и в выходные дни физическая активность не превышает такого максимального напряжения, как уборка квартиры или мойка посуды, то ситуация очень благоприятна для откладывания избытка энергии про запас - в виде жира. Только за счет увеличения энергозатрат во время досуга и сопутствующей активизации обмена веществ работают различные программы «стройной фигуры» и других физических способов похудения. Но не спешите выбирать для сжигания жира наиболее тяжелые и емкие по калориям виды физических нагрузок. Жиры сжигаются только в присутствии углеводов, запас которых в организме ограничен. Поэтому предпочтительнее регулярно использовать умеренные по энергозатратам упражнения - быструю ходьбу, бег трусцой, занятия аэробикой. Необходимо постепенно и дозированно нагружать себя физически с обязательным контролем состояния здоровья. При силовых нагрузках, как подъем тяжестей, жиры сжигаются в основном за счет увеличения массы мышц, которое происходит только по прошествии значительного времени и при регулярных занятиях. Современные физические программы основаны на сочетании двух видов упражнений: аэробного характера (быстрая ходьба, бег, гимнастика, аэробика) и силовых упражнений (шейпинг, занятия на некоторых тренажерах, подъем тяжестей). Специфическое динамическое действие пищи. Потребление пищевых веществ и их последующее усвоение также требует определенных энергозатрат (работа желудка, кишечника, печени и других органов), в результате повышается интенсивность обмена веществ, особенно значительно в случае, когда питательные вещества имеют белковую природу. Свойство пищевых продуктов усиливать обмен веществ называют специфическим динамическим действием пищи. Увеличенная интенсивность обмена веществ после еды может сохраняться в течение 12 часов, а после потребления большого количества белка этот период достигает 18 часов. При потреблении смешанной пищи интенсивность обмена повышается приблизительно на 6,5%. При питании только белками эта величина значительно больше - до 30% и выше. При употреблении только углеводов или жиров интенсивность обмена веществ повышается лишь на 2-3%. Белковая пища обладает высоким специфическим динамическим действием, поэтому используется в некоторых диетах для похудения, в частности, белковой диете с незначительным содержанием жиров или углеводов. Неполное усвоение пищи. При подсчете энергетического баланса необходимо помнить, что большинство потребляемых нами продуктов усваиваются не полностью. Например, растительные волокна (клетчатка, гемицеллюлоза, пектины) вообще не перевариваются и не всасываются в желудочно-кишечном тракте. А такие вещества в смешанном рационе имеются. Неперевариваемая клетчатка («панацея» натуропатических диет) в большом количестве содержится в овощах и фруктах. Поправка на неполное усвоение пищи при смешанном рационе питания в среднем составляет 6,5%. При натуропатической диете на эту величину может приходиться до половины рациона. Неполное усвоение пищевых веществ используется в некоторых методиках снижения массы тела. Наиболее часто в рацион специально включают пищевые добавки (заменители) типа целлюлозы, которые не перевариваются и не всасываются в пищеварительном тракте, но имеют значительный объем, снижая чувство голода и аппетита. Некоторые лекарственные препараты (бигуаниды, акарбоза) нарушают усвоение углеводов. Их применяют при наличии у больных ожирением сахарного диабета. Терморегуляция. Энергозатраты на терморегуляцию начинают возрастать при длительном и значительном отклонении температуры окружающей среды от зоны комфорта, которой принято считать температуру 18-20 °С, а на вас легкая домашняя одежда. У современного городского жителя энергозатраты на терморегуляцию минимальны и при расчете энергобаланса обычно не учитываются. При нормальном температурном режиме помещений и наличии хорошей теплой зимней одежды городским жителям, работающим в комфортных температурных условиях, нет необходимости увеличивать калорийность рациона в холодное время года. Однако система терморегуляции взаимосвязана с величиной массы тела. Снижение веса за. счет термических воздействий применяется широко, но при этом величина его потери обычно мала. Поэтому «терморегуляционные» методики чаще используются в качестве дополнительных, например, на фоне интенсивных физических упражнений. При этом чаще практикуются режимы высоких температур, потому что в сауне или «комбинезоне для похудения» вес уменьшается за счет потоотделения и увеличения энергозатрат других терморегуляционных систем организма. Применение низких температур используется реже, хотя физиологам давно известен так называемый «недрожательный термогенез» или «моржевание», при котором нормальная температура тела поддерживается за счет утилизации энергии жировых запасов организма и - как следствие терморегуляции - снижения массы жировой ткани. Типы энергообмена и жировая ткань. Интенсивность эпергообмена строго индивидуальна. Организм сам старается поддержать постоянную массу тела. Однако, при малоподвижном образе жизни и при определенном, унаследованном типе обмена веществ, внутренних приспособительных реакций для поддержания постоянной массы тела может оказаться недостаточно. Здесь необходимо сознательное вмешательство самого человека. Проведено специальное исследование с участием 30 добровольцев со стандартными величинами энергобаланса. Оно включало использование одинаковой для всех испытуемых гипокалорийной диеты в 1500 ккал и стандартных энергозатрат (при строгом контроле рациона). Были получены интересные результаты. 19 пациентов похудели, у 9 - вес не изменился, а у 2 - он увеличился! Таким образом, традиционный метод учета энергобаланса сработал только у двух третей полных пациентов. В чем же причина? Науке известны три основных типа сбалансированности энергетического обмена, подобного трем типам конституции людей. В нашей формуле энергобаланса этот фактор соответствует индивидуальному коэффициенту К. Первый тип - «организм-транжира» (К = 1,2). Для людей с таким типом обмена веществ характерна очень низкая эффективность использования полученных с пищей калорий и малая потенциальная способность к накоплению энергии в жировой ткани. Ожирение у них развивается редко, в основном при явном переедании. Чаще наблюдается пониженный вес, несмотря на полноценное и высококалорийное питание. Второй тип - идеальный энергетический обмен (К = 1,0). Для такого типа обмена энергии характерна высокая приспособляемость к внешним изменениям (количеству пищи, изменению энергозатрат) и устойчивая постоянная масса тела. У людей со вторым типом энергообмена вероятность развития ожирения при неправильном чрезмерном питании и гиподинамии невелика. Но более реальна, чем у людей с первым типом энергообмена. Третий тип - «организм-скряга» (К = 0,8). Для него характерна очень высокая эффективность энергообмена с повышенным накоплением энергии про запас в виде жировой ткани. Все полученные с пищей калории расходуются экономно. Именно третий тип энергообмена и является неблагоприятным энергетическим фоном у значительной части полных людей. При наличии других вредных факторов (малоподвижность, переедание) вероятность развития избыточного веса очень велика. Для поддержания стабильной массы тела «организму-скряге» требуется 65 % калорийности среднего рациона, а «организму-транжире» -135 %. Но это крайние цифры. Для определения индивидуального типа энергетического обмена необходимо учитывать следующие значения коэффициента К: - если вы с детства склонны к полноте и у вас всегда имелся определенный избыток подкожного жира, то величина К, скорее всего, соответствует третьему типу энергообмена и будет равна 0,8; - если вы всегда имели нормальный вес и полнота появилась в последние 1-2 года, а величина избытка массы тела невелика, то вы, по-видимому, имеете второй тип энергообмена. Ваш индивидуальный коэффициент имеет идеальное значение (К =1,0); - если вас беспокоят только местные отложения жира или особенности собственного телосложения, то тип вашего энергообмена может быть любым (К от 0,8 до 1,2). Частота встречаемости третьего типа энергообмена среди всех людей невелика, от 5 до 10%. Однако у людей, страдающих ожирением, частота такого индивидуального типа обмена веществ встречается в 20-30% случаев. Следует помнить, что при гипокалорийной диете в 1000 ккал худеют все полные люди, а при суточном рационе в 6000 ккал полнеют все худые. Значение энергобаланса для успешного похудения Энергетический обмен - это результат взаимодействия многих компонентов, которые сами по себе и являются первопричиной полноты - психологические причины неправильного питания и вредных пищевых привычек, малоподвижность, нарушение регуляции, чувства голода, несбалансированный качественный состав доступных продуктов, особенности пищевого воспитания и др. Безусловно, величина энергетической ценности пищи и энергозатрат организма имеет большое значение для успешного похудения. Однако, если ограничиваться только подсчетом полученных и израсходованных организмом калорий, этого будет недостаточно. Большое значение имеет не только количество съеденных калорий, но и их качество. А именно: то, как вы поглощаете пищу и какие конкретно продукты употребляете. Главное в практическом приложении знаний о принципах энергообмена организма состоит в правильном учете ваших ежедневных и постоянных энергозатрат. Это самый необходимый и легче других контролируемый показатель, который поможет вам похудеть. Двигайтесь, работайте во время бодрствования - тогда и достигнете успеха.

Энергия излучения, поглощенная одной молекулой, может быть передана другой, близко расположенной молекуле. Обычный путь переноса энергии в биологических системах - это диффузия богатых энергией фосфорных соединений, которая осуществляется в растворах. Однако существуют и другие пути переноса энергии. Эти пути - так называемая миграция энергии - имеют особенно важное значение в фотобиологических, радиобиологических и, возможно, в некоторых биохимических процессах.