Scambio di energia dell'uomo

"Il corpo umano è una" macchina "in grado di rilasciare energia chimica associata al" carburante "dei prodotti alimentari; questi "combustibili" sono carboidrati, grassi, proteine e alcol "(WHO).

L'uso primario di una qualsiasi delle fonti elencate ha caratteristiche diverse in termini di grandezza del metabolismo energetico e dei relativi cambiamenti metabolici.

Caratteristiche di varie fonti metaboliche di approvvigionamento energetico alimentare

Indicatori	Glucosio	Palmitat	Proteina
Rilascio di calore, kcal:
Per 1 mole ossidata	673	2398	475
1 g ossidato	3.74	9.30	5.40
Consumo di ossigeno:
Talpa	66.0	23.0	5.1
L	134	515	114
Produzione di anidride carbonica:
Talpa	66.0	16,0	4.1
L	134	358	92
Produzione di ATP, mol:	36	129	23
Costo dei prodotti ATP:
A / d	18.7	18,3	20.7
In / di	3.72	3.99	4.96
C / d	3.72	2.77	4.00
Frequenza respiratoria	1.00	0,70	0.81
Energia equivalente per 1 litro di ossigeno usato	5.02	4.66	4.17

[1], [2], [3]

Fasi di scambio di energia

Sebbene la dissimilazione e la sintesi delle strutture di proteine, grassi e carboidrati abbiano caratteristiche e forme specifiche, tuttavia, nella trasformazione di queste varie sostanze ci sono un certo numero di fasi e regolarità fondamentalmente comuni. Per quanto riguarda l'energia rilasciata dal metabolismo, il metabolismo energetico dovrebbe essere diviso in tre fasi principali.

Al primo stadio del tratto gastrointestinale, grandi molecole di nutrienti sono suddivise in piccole. 3 sono formate da carboidrati esosi (glucosio, galattosio, fruttosio), proteine di - 20 aminoacidi, grassi (trigliceridi) - (. Esempio, pentosi et al) glicerolo e acidi grassi, così come gli zuccheri rare. Si calcola che una media del corpo umano durante la sua vita estende carboidrati - 17,5 m, proteina - 2,5 m, grasso -. 1,3 m Numero dell'energia rilasciata in fase unica I leggermente, mentre è rilasciato come calore. Così, durante la scissione di polisaccaridi e proteine, viene rilasciato circa lo 0,6%, grasso - 0,14% dell'energia totale, che si forma quando si decompone completamente nei prodotti finali del metabolismo. Pertanto, l'importanza delle reazioni chimiche della prima fase consiste principalmente nella preparazione di nutrienti per il rilascio effettivo di energia.

Al secondo stadio, queste sostanze subiscono un'ulteriore divisione per combustione incompleta. Il risultato di questi processi - la combustione incompleta - sembra inaspettato. Da 25-30 sostanze sono formate, tranne CO2 e H2O, solo tre prodotti finali: α-chetoglutarico, acido ossalacetico e acido acetico, come atsetilkoenzima A. Quantitativamente prevale quindi coenzima A. Durante la fase II è liberato circa il 30% dell'energia contenuta nel nutrienti sostanze.

Al terzo stadio, il cosiddetto ciclo dell'acido tricarbossilico di Krebs, i tre prodotti finali della fase II vengono bruciati in anidride carbonica e acqua. Allo stesso tempo, viene rilasciato il 60-70% dell'energia dei nutrienti. Il ciclo di Krebs è la via di via comune per la scissione di carboidrati, proteine e grassi. Questo è, per così dire, il punto chiave dello scambio, in cui convergono convergenze di varie strutture e la transizione reciproca di reazioni sintetiche è possibile.

In contrasto con lo stadio I - le fasi di idrolisi nel tratto gastrointestinale - nelle fasi II e III della scissione di sostanze, non si verifica solo il rilascio di energia, ma anche un tipo speciale di accumulo.

Reazioni di scambio di energia

La conservazione dell'energia viene effettuata convertendo l'energia della scissione dei prodotti alimentari in una speciale forma di composti chimici chiamati macroergas. I portatori di questa energia chimica nel corpo sono vari composti del fosforo in cui il legame del residuo di acido fosforico è un legame macroergico.

Il posto principale nel metabolismo energetico appartiene al legame pirofosfato con la struttura dell'adenosina trifosfato. Nella forma di questo composto nel corpo, dal 60 al 70% di tutta l'energia rilasciata durante la disgregazione di proteine, grassi, carboidrati viene utilizzata. L'uso dell'energia (l'ossidazione sotto forma di ATP) è di grande importanza biologica, poiché con questo meccanismo è possibile separare il luogo e il momento del rilascio di energia e il suo consumo effettivo nel processo di funzionamento degli organi. Si stima che in 24 ore la quantità di ATP formata e scissa nel corpo sia approssimativamente uguale alla massa del corpo. La conversione di ATP in ADP rilascia 41.84-50.2 kJ, o 10-12 kcal.

L'energia metabolica risultante viene destinato allo scambio principale, t. E. Il mantenimento di vita in uno stato di riposo ad una temperatura ambiente di 20 ° C, la crescita (metabolismo plastica), il lavoro muscolare e la digestione e l'assorbimento del cibo (azione specificamente-dinamico cibo). Ci sono differenze nel dispendio di energia derivante dallo scambio, in un adulto e in un bambino.

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Scambio di base

Il bambino, come tutti i mammiferi nati immaturi, ha un iniziale aumento del metabolismo basale a 1 1/2 anni, che poi continua ad aumentare costantemente in termini assoluti ed è anche regolarmente ridotto per unità di peso corporeo.

Spesso vengono utilizzati metodi computazionali per il calcolo del metabolismo basale. Le formule sono solitamente focalizzate su indicatori di lunghezza o peso corporeo.

Calcolo del metabolismo basale attraverso il peso corporeo (kcal / giorno). Raccomandazioni FAO / BO3

Età	Ragazzi	Ragazze
0-2 anni	60,9 P-54	61 P - 51
3-9 anni	22,7 P + 495	22,5 P + 499
10-17 »	17,5 P +651	12.2 P +746
17-30 »	15,3 P +679	14,7 P + 496

L'energia totale ricevuta dal cibo viene distribuita per fornire il metabolismo di base, l'effetto dinamico specifico del cibo, le perdite di calore associate all'escrezione, l'attività fisica (motoria) e la crescita. Nella struttura della distribuzione di energia, cioè, si distingue lo scambio di energia:

• Energia ricevuta (dal cibo) = Energia depositata + Energia utilizzata.
• Energia assorbita = Energia ricevuta - Energia escreta.
• Energia metabolizzata = Energia ricevuta - Approvvigionamento energetico (vita) e attività, o "costi di base".
• L'energia dei costi di base è uguale alla somma:
  • metabolismo basale;
  • termoregolazione;
  • effetto riscaldante del cibo (SDDP);
  • costi di attività;
  • costi per la sintesi di nuovi tessuti.
• L'energia della deposizione è l'energia spesa per la deposizione di proteine e grassi. Il glicogeno non è considerato, dal momento che la sua deposizione (1%) è insignificante.
• Energia di deposizione = Energia metabolizzata - Energia dei costi di base.
• Costo dell'energia della crescita = Energia di sintesi di nuovi tessuti + Energia depositata in nuovi tessuti.

Le principali differenze di età sono la relazione tra i costi di crescita e, in misura minore, l'attività.

Caratteristiche di età della distribuzione del dispendio energetico giornaliero (kcal / kg)

Età	Scambio di base	SDDP	Perdite su escrezione	Attività	Crescita	Solo
Prematuro	60	7	20	15	50	152
8 settimane	55	7	11	17	20	110
10 mesi	55	7	11	17	20	110
4 anni	40	6	8	25	8-10	87-89
14 anni	35	6	6	20	14	81
Adulto	25	6	6	10	0	47

Come si può vedere, il costo della crescita è molto significativo per un piccolo neonato e durante il primo anno di vita. Naturalmente, in un adulto sono semplicemente assenti. L'attività fisica crea un dispendio energetico significativo, anche in un neonato e un bambino, dove l'allattamento al seno, l'irrequietezza, il pianto e l'urlo sono l'espressione.

Con l'ansia del bambino, il consumo di energia aumenta del 20-60%, e quando urla - in 2-3 volte. Le malattie fanno le loro richieste sui costi energetici. Soprattutto aumentano con un aumento della temperatura corporea (di 1 ° C l'aumento del metabolismo è del 10-16%).

A differenza di un adulto, i bambini hanno molta energia spesa per la crescita (metabolismo della plastica). È stato ora stabilito che per l'accumulo di 1 g di peso corporeo, vale a dire un nuovo tessuto, è necessario spendere circa 29,3 kJ, o 7 kcal. La seguente stima è più accurata:

• Energia "costo" della crescita = Energia di sintesi + Energia di deposizione in nuovi tessuti.

In un bambino prematuro, l'energia di sintesi è da 1,3 a 5 kJ (da 0,3 a 1,2 kcal) per grammo, aggiunta al peso corporeo. A termine - 1,3 kJ (0,3 kcal) per 1 g di nuovo peso corporeo.

Costo totale della crescita energetica:

• fino a 1 anno = 21 kJ (5 kcal) per 1 g di nuovo tessuto,
• dopo 1 anno = 36,5-50,4 kJ (8,7-12 kcal) per 1 g di nuovo tessuto, o circa l'1% dell'energia totale della quantità di sostanze nutritive.

Poiché il tasso di crescita nei bambini varia in periodi diversi, la percentuale di metabolismo plastico nel dispendio energetico totale è diversa. La crescita più intensa nel periodo di sviluppo intrauterino, quando la massa dell'embrione umano è aumentata di 1 miliardo e 20 milioni di volte (1,02 × 10 9). Il tasso di crescita continua ad essere piuttosto elevato nei primi mesi di vita. Ciò è evidenziato da un significativo aumento del peso corporeo. Pertanto, nei bambini nei primi 3 mesi la quota di scambio "plastica" della spesa energetica è del 46%, poi nel primo anno si è ridotto, tuttavia, con 4 anni, e soprattutto nel periodo prepuberale, un aumento del tasso di crescita, che ancora una volta si riflette come un aumento in cambio di plastica. In media, nei bambini di 6-12 anni, il 12% del fabbisogno energetico viene speso per la crescita.

Costi energetici per la crescita

Età	Peso corporeo, kg	Aumento di peso, g / giorno	Costo dell'energia , kcal / giorno	Costo dell'energia , kcal / (kg-giorno)	Come percentuale dello scambio di base
1 mese	3.9	30	146	37	71
3 »	5.8	28	136	23	41
6 »	8.0	20	126	16	28
1 anno	10.4	10	63	6	11
5 anni	17.6	5	32	2	4
14 anni, ragazze	47.5	18	113	2	8
16 anni, ragazzi	54.0	18	113	2	7

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Consumo energetico per perdite difficili da considerare

Per difficile hanno rappresentato le perdite sono perdite da feci di grassi, succhi gastrici e segreti, generati nella parete del tubo digerente e nelle ghiandole, con le cellule epiteliali esfoliate dalla apostasia la copertura del cellule della pelle, capelli, unghie, sudore, e l'inizio della pubertà nelle ragazze - con il sangue mestruale. Sfortunatamente, questo problema non è stato studiato nei bambini. Si ritiene che nei bambini di età superiore a un anno sia circa l'8% dei costi energetici.

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Consumo energetico per attività e mantenimento di una temperatura corporea costante

La quota di spesa energetica per attività e mantenimento della temperatura corporea varia con l'età del bambino (dopo 5 anni questo è incluso nel concetto di lavoro muscolare). Nei primi 30 minuti dopo la nascita, la temperatura del corpo del neonato diminuisce di quasi 2 ° C, il che provoca un notevole dispendio energetico. Nei neonati per mantenere la temperatura corporea costante ad una temperatura ambiente al di sotto del valore critico (28 ... 32 ° C) e l'attività del corpo del bambino è costretto a spendere 200,8-418,4 kJ / (kg • giorno) o 48-100 kcal / (kg • giorno). Pertanto, con l'età, aumenta il dispendio di energia assoluto nel mantenere la costanza della temperatura corporea e dell'attività.

Tuttavia, la proporzione del consumo di energia per il mantenimento della costanza della temperatura corporea nei bambini del primo anno di vita è minore, minore è il minore. Poi di nuovo, c'è una diminuzione del consumo di energia, poiché la superficie del corpo, riferita a 1 kg di peso corporeo, diminuisce nuovamente. Allo stesso tempo, il consumo di energia per attività (lavoro muscolare) aumenta nei bambini di età superiore all'anno, quando il bambino inizia a camminare, correre, fare esercizio fisico o praticare sport.

Il costo energetico dell'attività fisica

Tipo di movimento	Cal / min
Andare in bicicletta a bassa velocità	4.5
Andare in bicicletta a una velocità media	7.0
Andare in bicicletta ad alta velocità	11.1
Danza	3,3-7,7
Calcio	8.9
Esercizi di ginnastica sulle conchiglie	3.5
Sprint in esecuzione	13,3-16,8
Correre per lunghe distanze	10.6
Pattinaggio	11.5
Sci di fondo a velocità moderata	10,8-15,9
Correre con gli sci alla massima velocità	18,6
Nuoto	11,0-14,0

Nei bambini di età compresa tra 6 e 12 anni, la quota di energia spesa per l'attività fisica è pari a circa il 25% del fabbisogno energetico e nell'adulto - 1/3.

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Azione specifico-dinamica del cibo

L'effetto dinamico specifico del cibo varia a seconda della natura del cibo. Più forte è espresso con cibi ricchi di proteine, meno - con l'assunzione di grassi e carboidrati. Nei bambini del secondo anno di vita, l'effetto dinamico specifico del cibo è del 7-8%, nei bambini di età avanzata - superiore al 5%.

Spese per l'implementazione e far fronte allo stress

Questa è la direzione naturale della vita normale e del dispendio energetico. Il processo di vita e l'adattamento sociale, l'istruzione e lo sport, la formazione di relazioni interumane - tutto questo può essere accompagnato da stress e costi aggiuntivi di energia. In media, questo è un ulteriore 10% delle "razioni" di energia giornaliera. Tuttavia, nelle malattie acute e gravi o nei traumi, il livello dei costi dello stress può aumentare in modo significativo e ciò richiede una considerazione nel calcolo della dieta.

Di seguito sono riportati i dati sull'aumento del fabbisogno energetico per lo stress.

Stati	Cambiamento della domanda di energia
Brucia a seconda della percentuale di superficie corporea bruciata	+ 30 ... 70%
Lesioni multiple con ventilazione hardware	+ 20 ... 30%
Infezioni gravi e traumi multipli	+ 10 ... 20%
Periodo postoperatorio, infezioni minori, fratture delle ossa	0 ... + 10%

Uno squilibrio energetico persistente (eccesso o carenza) provoca un cambiamento nel peso corporeo e nella lunghezza corporea con tutti gli indici evolutivi e l'età biologica. Anche una moderata malnutrizione (4-5%) può causare un ritardo nello sviluppo del bambino. Pertanto, la sicurezza energetica alimentare sta diventando una delle condizioni più importanti per l'adeguatezza della crescita e dello sviluppo. Il calcolo di questa sicurezza è necessario per eseguire regolarmente. Nella maggior parte dei bambini, le linee guida per l'analisi possono essere raccomandazioni sull'energia totale della razione giornaliera, per alcuni bambini con condizioni di salute o di vita speciali, è richiesto un calcolo individuale per la somma di tutti i componenti che consumano energia. Un esempio di utilizzo di standard di sicurezza comuni per l'età e la possibilità di alcune correzioni individuali di questi standard possono essere i seguenti metodi per il calcolo dei costi energetici.

Metodo di calcolo per determinare il metabolismo basale

Fino a 3 anni	3-10 anni	10-18 anni
Ragazzi
X = 0,249 kg-0,127	X = 0,095 kg + 2,110	X = 0,074 kg + 2,754
Ragazze
X = 0,244 kg-0,130	X = 0,085 kg + 2,033	X = 0,056 kg + 2,898

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Costi aggiuntivi

Risarcimento danni - lo scambio principale è moltiplicato: per interventi minori, di 1,2; a un trauma scheletrico - su 1,35; a una sepsi - su 1,6; con ustioni - da 2.1.

Azione specifico-dinamica del cibo: + 10% del metabolismo basale.

Attività fisica: riposo a letto + 10% del metabolismo basale; siede sulla sedia + 20% del metabolismo basale; regime del paziente del paziente + 30% dello scambio di base.

Spese per una febbre: su 1 ° Con un aumento quotidiano medio di un corpo + 10-12% dallo scambio fondamentale.

Aumento di peso: fino a 1 kg / settimana + 1260 kJ (300 kcal) al giorno.

È consuetudine formulare determinati standard di fornitura di energia legata all'età per la popolazione. Molti paesi hanno tali regolamenti. Sulla loro base, vengono sviluppate tutte le razioni di cibo dei collettivi organizzati. Anche le diete individuali vengono controllate con loro.

Raccomandazioni sul valore energetico dell'alimentazione per i bambini piccoli e fino a 11 anni

	0-2 mesi	3-5 mesi	6-11 mesi	1-3 anni	3-7 anni	7-10 anni
Energia, totale, kcal	-	-	-	1540	1970	2300
Energia, kcal / kg	115	115	110	-	-	-

Raccomandazioni per la regolazione dell'energia (kcal / (kg • giorno))

Età, mese	FAO / VOZ (1985)	OON (1996)
0-1	124	107
1-2	116	109
2-3	109	111
3 ^	103	101
4-10	95-99	100
10-12	100-104	109
12-24	105	90

Il calcolo e la correzione dello scambio di energia hanno lo scopo di eliminare le carenze dei principali vettori energetici, cioè principalmente carboidrati e grassi. Tuttavia, l'uso dello scopo specificato dei mezzi di comunicazione è possibile solo tenendo conto della sicurezza e correggere molti dei bisogni fondamentali associati con micronutrienti. Quindi è particolarmente importante è la nomina di fosfato di potassio, vitamine del gruppo B, soprattutto tiamina e riboflavina, a volte carnitina, antiossidanti e altri. In caso contrario si potrebbero causare incompatibile con lo stato di vita che nascono proprio quando la nutrizione ad alta intensità energetica, in particolare per via parenterale.