Минимальный для организма уровень обмена веществ и энергетических затрат называют основным обменом.
Основной обмен определяют у человека в состоянии мышечного покоя лежа, натощак, т. е. через 12-16 ч после еды, при температуре окружающей среды 18-20°С (температура "комфорта"). У человека среднего возраста основной обмен составляет 4186 дж на 1 кг массы в 1 ч. В среднем это 7 140 000-7 560 000 дж в сутки.
Для каждого человека величина основного обмена относительно постоянна.
Определение величины основного обмена часто имеет диагностическое значение. Повышается основной обмен при избыточной функции щитовидной железы и некоторых других заболеваниях. При недостаточности функции щитовидной железы, гипофиза, половых желез основной обмен снижается.
Расход энергии при мышечной деятельности
Чем тяжелее мышечная работа, тем больше энергии тратит человек. У школьников подготовка к уроку, урок в школе требуют энергии на 20-50% выше, чем энергия основного обмена.
При лабораторных занятиях, ручном труде, несложной гимнастике, играх средней подвижности затраты энергии на 75-125% превышают величины основного обмена.
При ходьбе затраты энергии на 150-170% превышают энергию основного обмена. При беге, подъеме по лестнице затраты энергии в три-четыре раза превышают основной обмен.
У мальчиков расход энергии обычно выше, чем у девочек. Тренировка организма значительно сокращает расход энергии на выполняемую работу. Это связано с уменьшением числа мышц, принимающих участие в работе, а также с изменениями дыхания и кровообращения.
При механизации труда в сельском хозяйстве и промышленности, внедрении машинной техники снижаются затраты энергии работающими людьми. При умственном труде энергетические затраты ниже, чем при физическом.
У людей разных профессий затраты энергии различны.
6. Питание
Энергия пищевых веществ
Для пополнения энергетических запасов в организме, построения и восстановления тканей тела необходимо поступление в организм питательных веществ. К питательным веществам относят белки, жиры, углеводы, минеральные соли, витамины и воду. Эти вещества организм получает в составе пищевых продуктов (мясо, молоко, хлеб, крупа, овощи и др.).
Для энергетического баланса организма важно знать не только количество тепла, выделяемое организмом в процессе жизнедеятельности, но и энергию пищевых веществ. Для организма важно, чтобы в получаемой им ежедневно пище содержалось то количество энергии, которое он тратит в течение суток.
Энергия пищевых веществ эквивалентна теплоте их сгорания. Определить ее можно с помощью калориметрической бомбы. Бомба представляет собой герметически закрывающийся стальной стакан, внутрь которого введена платиновая проволока. В стакан помещают 1 г жира, белка или углеводов, заполняют его кислородом и опускают в сосуд с водой; через платиновую проволоку пропускают электрический ток. Пищевое вещество сгорает. При этом освобождается тепло, которое нагревает воду, окружающую бомбу.
По изменению температуры воды в калориметре судят о количестве тепла, освобождающегося при сгорании 1 г вещества.
При сжигании в бомбе жиров и углеводов тепла образуется столько же, сколько при распаде этих веществ в организме. Это происходит потому, что и в бомбе, и в организме жиры и углеводы распадаются до одних и тех же конечных продуктов: углекислого газа и воды. Энергетическая ценность 1 г углеводов равна 17 220 дж, а 1 г жира — 39 060 дж.
Белки при сжигании в калориметрической бомбе образуют большее количество тепла, чем при окислении в организме. Это объясняется тем, что в бомбе белки сгорают с образованием углекислого газа, воды и аммиака, в организме конечными продуктами обмена белков являются мочевина, мочевая кислота и другие соединения, обладающие еще запасами энергии. Поэтому в бомбе 1 г яичного белка при сгорании освобождает 23 940 дж тепла, а при окислении в организме — 17 220 дж.
Зная энергетическую ценность принятых с пищей белков, жиров и углеводов, можно рассчитать калорийность пищевого рациона человека, что важно при организации полноценного питания.
Усвояемость пищи
Пищевые вещества не полностью усваиваются организмом; часть введенной пищи выводится кишечником в неизмененном виде. Растительная пища усваивается хуже, чем пища животного происхождения. Смешанная пища усваивается лучше, чем отдельные пищевые продукты. Белки животной пищи усваиваются на 97%, растительной — на 85%, смешанной — на 92%. Питательная, но кулинарно плохо обработанная пища усваивается хуже.