Ang metabolismo ng enerhiya ng tao

"Ang katawan ng tao ay isang 'makina' na maaaring maglabas ng kemikal na enerhiya na nakatali sa 'gatong' ng pagkain; ang 'gatong' na ito ay carbohydrates, taba, protina at alkohol" (WHO).

Ang kagustuhang paggamit ng alinman sa mga nakalistang pinagmumulan ay may iba't ibang katangian sa mga tuntunin ng laki ng pagpapalitan ng enerhiya at mga nauugnay na metabolic shift.

Mga tampok ng iba't ibang metabolic na pinagmumulan ng supply ng enerhiya ng pagkain

Mga tagapagpahiwatig	Glucose	Palmitate	Protina
Paglabas ng init, kcal:
Bawat 1 mole na na-oxidize	673	2398	475
Bawat 1 g na-oxidized	3.74	9.30	5.40
Pagkonsumo ng oxygen:
Gamu-gamo	66.0	23.0	5.1
L	134	515	114
Produksyon ng carbon dioxide:
Gamu-gamo	66.0	16.0	4.1
L	134	358	92
Produksyon ng ATP, mga moles:	36	129	23
Halaga ng mga produkto ng ATP:
Impiyerno	18.7	18.3	20.7
V/d	3.72	3.99	4.96
S/d	3.72	2.77	4.00
Respiratory quotient	1.00	0.70	0.81
Katumbas ng enerhiya sa bawat 1 litro ng oxygen na ginamit	5.02	4.66	4.17

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Mga yugto ng pagpapalitan ng enerhiya

Bagama't ang dissimilation at synthesis ng protina, taba at carbohydrate na mga istruktura ay may mga katangiang katangian at tiyak na mga anyo, mayroong isang bilang ng mga pangunahing karaniwang yugto at mga pattern sa pagbabagong-anyo ng iba't ibang mga sangkap na ito. May kaugnayan sa enerhiya na inilabas sa panahon ng metabolismo, ang metabolismo ng enerhiya ay dapat nahahati sa tatlong pangunahing yugto.

Sa phase I, ang malalaking molecule ng nutrients ay pinaghiwa-hiwalay sa mas maliit sa gastrointestinal tract. Ang carbohydrates ay bumubuo ng 3 hexoses (glucose, galactose, fructose), protina - 20 amino acids, fat (triglycerides) - glycerol at fatty acids, pati na rin ang mga rarer sugars (halimbawa, pentoses, atbp.). Kinakalkula na sa karaniwan, 17.5 toneladang carbohydrates, 2.5 toneladang protina, at 1.3 toneladang taba ang dumadaan sa katawan ng tao habang nabubuhay ito. Ang halaga ng enerhiya na inilabas sa phase I ay hindi gaanong mahalaga, at ito ay inilabas bilang init. Kaya, ang tungkol sa 0.6% ng kabuuang enerhiya ay inilabas sa panahon ng pagkasira ng polysaccharides at mga protina, at 0.14% ng mga taba, na nabuo sa panahon ng kanilang kumpletong pagkasira sa panghuling mga produktong metabolic. Samakatuwid, ang kahalagahan ng mga reaksiyong kemikal sa phase I ay pangunahing binubuo sa paghahanda ng mga sustansya para sa aktwal na pagpapalabas ng enerhiya.

Sa yugto II, ang mga sangkap na ito ay dumaranas ng karagdagang pagkasira sa pamamagitan ng hindi kumpletong pagkasunog. Ang resulta ng mga prosesong ito - hindi kumpletong pagkasunog - ay tila hindi inaasahan. Sa 25-30 na sangkap, bilang karagdagan sa CO2 at H2O, tatlong dulo lamang na produkto ang nabuo: α-ketoglutaric acid, oxaloacetic acid at acetic acid sa anyo ng acetyl coenzyme A. Sa dami, ang acetyl coenzyme A ay nangingibabaw. Sa phase II, humigit-kumulang 30% ng enerhiya na nakapaloob sa mga sustansya ay inilabas.

Sa yugto III, ang tinatawag na Krebs tricarboxylic acid cycle, ang tatlong dulong produkto ng phase II ay sinusunog sa carbon dioxide at tubig. Sa prosesong ito, 60-70% ng enerhiya ng nutrients ay inilabas. Ang Krebs cycle ay ang pangkalahatang huling landas ng pagkasira ng carbohydrates, protina at taba. Ito ay isang uri ng nodal point sa palitan, kung saan ang mga pagbabagong-anyo ng iba't ibang mga istraktura ay nagtatagpo at ang magkaparehong paglipat ng mga sintetikong reaksyon ay posible.

Hindi tulad ng yugto I - ang mga yugto ng hydrolysis sa gastrointestinal tract - sa mga yugto II at III ng pagkasira ng mga sangkap, hindi lamang ang enerhiya ay inilabas, kundi pati na rin ang isang espesyal na uri ng akumulasyon nito.

Mga reaksyon sa pagpapalitan ng enerhiya

Ang pagtitipid ng enerhiya ay nakakamit sa pamamagitan ng pag-convert ng enerhiya ng pagkasira ng pagkain sa isang espesyal na anyo ng mga kemikal na compound na tinatawag na macroergic compound. Ang mga carrier ng kemikal na enerhiya na ito sa katawan ay iba't ibang phosphorus compound, kung saan ang bond ng phosphoric acid residue ay ang macroergic bond.

Ang pangunahing lugar sa metabolismo ng enerhiya ay kabilang sa pyrophosphate bond na may istraktura ng adenosine triphosphate acid. Sa anyo ng tambalang ito, 60 hanggang 70% ng lahat ng enerhiya na inilabas sa panahon ng pagkasira ng mga protina, taba, at carbohydrates ay ginagamit sa katawan. Ang paggamit ng enerhiya (oksihenasyon sa anyo ng ATP) ay may malaking biological na kahalagahan, dahil ginagawang posible ng mekanismong ito na paghiwalayin ang lugar at oras ng paglabas ng enerhiya at ang aktwal na pagkonsumo nito sa panahon ng paggana ng mga organo. Kinakalkula na sa loob ng 24 na oras ang dami ng ATP na nabuo at nasira sa katawan ay humigit-kumulang katumbas ng timbang ng katawan. Ang conversion ng ATP sa ADP ay naglalabas ng 41.84-50.2 kJ, o 10-12 kcal.

Ang enerhiya na nabuo bilang isang resulta ng metabolismo ay ginugol sa pangunahing metabolismo, ibig sabihin, sa pagpapanatili ng buhay sa isang estado ng kumpletong pahinga sa isang nakapaligid na temperatura ng 20 ° C, sa paglago (plastic metabolismo), trabaho ng kalamnan at sa panunaw at asimilasyon ng pagkain (tiyak na dinamikong pagkilos ng pagkain). May mga pagkakaiba sa paggasta ng enerhiya na nabuo bilang resulta ng metabolismo sa mga matatanda at bata.

[ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]

BX

Sa isang bata, tulad ng sa lahat ng mga mammal na ipinanganak na wala pa sa gulang, mayroong isang paunang pagtaas sa basal metabolismo ng 1 1/2 taon, na pagkatapos ay patuloy na patuloy na tumataas sa ganap na mga termino at tulad ng regular na pagbaba sa bawat yunit ng masa ng katawan.

Kadalasan, ang mga pamamaraan ng pagkalkula ay ginagamit upang kalkulahin ang basal metabolic rate. Ang mga formula ay karaniwang nakatuon sa mga tagapagpahiwatig ng alinman sa haba o timbang ng katawan.

Pagkalkula ng basal metabolic rate gamit ang timbang ng katawan (kcal/araw). Mga rekomendasyon ng FAO/WHO

Edad	Mga lalaki	Mga babae
0-2 taon	60.9 R-54	61 R - 51
3-9 taon	22.7 R + 495	22.5 R + 499
10-17 »	17.5 R +651	12.2 R +746
17-30»	15.3 R +679	14.7 R + 496

Ang kabuuang enerhiya na natanggap kasama ng pagkain ay ipinamamahagi upang matiyak ang pangunahing metabolismo, ang tiyak na dinamikong pagkilos ng pagkain, pagkawala ng init na nauugnay sa pag-aalis, pisikal (motor) na aktibidad at paglaki. Sa istruktura ng pamamahagi ng enerhiya, ibig sabihin, metabolismo ng enerhiya, ang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng:

• Enerhiya na natanggap (mula sa pagkain) = Enerhiya na idineposito + Enerhiya na ginamit.
• Enerhiya na na-absorb = Enerhiya na natanggap - Enerhiya na inilabas kasama ng dumi.
• Na-metabolize na enerhiya = Natanggap na enerhiya - Enerhiya ng pagpapanatili (buhay) at aktibidad, o "mga pangunahing gastos".
• Ang enerhiya ng mga pangunahing gastos ay katumbas ng kabuuan:
  • basal metabolic rate;
  • thermoregulation;
  • epekto ng pag-init ng pagkain (WEF);
  • mga gastos sa aktibidad;
  • gastos sa pag-synthesize ng mga bagong tissue.
• Ang enerhiya ng deposition ay ang enerhiya na ginugol sa pagtitiwalag ng protina at taba. Ang glycogen ay hindi isinasaalang-alang, dahil ang pagtitiwalag nito (1%) ay hindi gaanong mahalaga.
• Enerhiya na idineposito = Enerhiya na na-metabolize - Enerhiya ng pangunahing paggasta.
• Enerhiya gastos ng paglago = Enerhiya ng synthesis ng mga bagong tissue + Enerhiya na idineposito sa bagong tissue.

Ang mga pangunahing pagkakaiba sa edad ay nakasalalay sa kaugnayan sa pagitan ng mga gastos sa paglago at, sa isang mas mababang lawak, aktibidad.

Mga tampok na nauugnay sa edad ng pamamahagi ng pang-araw-araw na paggasta ng enerhiya (kcal/kg)

Edad	BX	SDDP	Mga pagkawala ng excretion	Aktibidad	Taas	Kabuuan
Napaaga	60	7	20	15	50	152
8 linggo	55	7	11	17	20	110
10 buwan	55	7	11	17	20	110
4 na taon	40	6	8	25	8-10	87-89
14 taong gulang	35	6	6	20	14	81
Matanda	25	6	6	10	0	47

Tulad ng nakikita mo, ang mga gastos sa paglago ay napakahalaga para sa isang mababang timbang na bagong panganak at sa unang taon ng buhay. Naturally, wala lang sila sa isang may sapat na gulang. Ang pisikal na aktibidad ay lumilikha ng malaking paggasta ng enerhiya kahit na sa isang bagong panganak at sanggol, kung saan ang ekspresyon nito ay pagsuso sa dibdib, pagkabalisa, pag-iyak at pagsigaw.

Kapag ang isang bata ay hindi mapakali, ang paggasta ng enerhiya ay tumataas ng 20-60%, at kapag sumisigaw - ng 2-3 beses. Ang mga sakit ay gumagawa ng kanilang sariling mga pangangailangan sa paggasta ng enerhiya. Lalo silang tumataas sa pagtaas ng temperatura ng katawan (para sa pagtaas ng 1° C, ang pagtaas ng metabolismo ay 10-16%).

Hindi tulad ng mga matatanda, ang mga bata ay gumugugol ng maraming enerhiya sa paglaki (plastic metabolism). Ngayon ay itinatag na upang makaipon ng 1 g ng mass ng katawan, ibig sabihin, ang bagong tissue, kinakailangan na gumastos ng humigit-kumulang 29.3 kJ, o 7 kcal. Ang sumusunod na pagtatantya ay mas tumpak:

• Enerhiya "gastos" ng paglago = Enerhiya ng synthesis + Enerhiya ng deposition sa bagong tissue.

Sa isang napaaga, mababang timbang na sanggol, ang enerhiya ng synthesis ay mula 1.3 hanggang 5 kJ (mula 0.3 hanggang 1.2 kcal) bawat 1 g na idinagdag sa timbang ng katawan. Sa isang full-term na sanggol - 1.3 kJ (0.3 kcal) bawat 1 g ng bagong timbang ng katawan.

Kabuuang halaga ng enerhiya ng paglago:

• hanggang 1 taon = 21 kJ (5 kcal) bawat 1 g ng bagong tissue,
• pagkatapos ng 1 taon = 36.5-50.4 kJ (8.7-12 kcal) bawat 1 g ng bagong tissue, o humigit-kumulang 1% ng kabuuang enerhiya ng nutrient content.

Dahil ang intensity ng paglaki sa mga bata ay nag-iiba sa iba't ibang panahon, ang bahagi ng plastic metabolism sa kabuuang paggasta ng enerhiya ay iba. Ang pinaka masinsinang paglaki ay nasa intrauterine na panahon ng pag-unlad, kapag ang masa ng embryo ng tao ay tumaas ng 1 bilyon 20 milyong beses (1.02 x 109). Ang rate ng paglago ay patuloy na nananatiling mataas sa mga unang buwan ng buhay. Ito ay pinatunayan ng isang makabuluhang pagtaas sa timbang ng katawan. Samakatuwid, sa mga bata sa unang 3 buwan, ang bahagi ng "plastic" na metabolismo sa paggasta ng enerhiya ay 46%, pagkatapos ay bumababa ito sa unang taon, ngunit mula sa 4 na taon, at lalo na sa panahon ng prepubertal, isang pagtaas sa intensity ng paglago ay sinusunod, na muling makikita sa pagtaas ng plastic metabolism. Sa karaniwan, 12% ng pangangailangan sa enerhiya ang ginugugol sa paglaki ng mga batang may edad na 6-12 taon.

Mga gastos sa enerhiya para sa paglago

Edad	Timbang ng katawan, kg	Pagtaas ng timbang, g/araw	Halaga ng enerhiya , kcal/araw	Halaga ng enerhiya , kcal/(kg-araw)	Bilang isang porsyento ng basal metabolic rate
1 buwan	3.9	30	146	37	71
3 »	5.8	28	136	23	41
6 »	8.0	20	126	16	28
1 taon	10.4	10	63	6	11
5 taon	17.6	5	32	2	4
14 taong gulang, mga babae	47.5	18	113	2	8
16 taong gulang, mga lalaki	54.0	18	113	2	7

[ 9 ], [ 10 ]

Pagkonsumo ng enerhiya para sa mga pagkalugi na mahirap i-account

Ang mga pagkalugi na mahirap isaalang-alang ay kinabibilangan ng mga pagkawala ng taba, mga katas ng pagtunaw at mga pagtatago na ginawa sa dingding ng digestive tract at mga glandula na may mga dumi, na may mga exfoliating na epithelial cells, na may nalalagas na mga selyula ng balat, buhok, mga kuko, na may pawis, at sa pag-abot ng pagbibinata sa mga batang babae - na may panregla na dugo. Sa kasamaang palad, ang isyung ito sa mga bata ay halos hindi pinag-aralan. Ito ay pinaniniwalaan na sa mga bata na higit sa isang taong gulang ito ay tungkol sa 8% ng paggasta ng enerhiya.

[ 11 ]

Ang paggasta ng enerhiya sa aktibidad at pagpapanatili ng temperatura ng katawan

Ang bahagi ng paggasta ng enerhiya sa aktibidad at pagpapanatili ng temperatura ng katawan ay nagbabago sa edad ng bata (pagkatapos ng 5 taon, ito ay kasama sa konsepto ng muscular work). Sa unang 30 minuto pagkatapos ng kapanganakan, ang temperatura ng katawan ng isang bagong panganak ay bumababa ng halos 2° C, na nagiging sanhi ng malaking paggasta ng enerhiya. Sa maliliit na bata, ang katawan ng bata ay napipilitang gumastos ng 200.8-418.4 kJ/(kg • araw), o 48-100 kcal/(kg • araw) upang mapanatili ang pare-parehong temperatura ng katawan sa isang nakapaligid na temperatura sa ibaba ng kritikal (28...32° C) at aktibidad. Samakatuwid, sa edad, ang ganap na paggasta ng enerhiya upang mapanatili ang isang pare-pareho ang temperatura ng katawan at pagtaas ng aktibidad.

Gayunpaman, ang bahagi ng paggasta ng enerhiya sa pagpapanatili ng pare-pareho ang temperatura ng katawan sa mga bata sa unang taon ng buhay ay mas mababa, mas maliit ang bata. Pagkatapos, bumababa muli ang paggasta ng enerhiya, dahil bumababa muli ang ibabaw ng katawan bawat 1 kg ng timbang ng katawan. Kasabay nito, ang paggasta ng enerhiya sa aktibidad (trabaho ng kalamnan) ay tumataas sa mga bata na higit sa isang taong gulang, kapag ang bata ay nagsimulang maglakad, tumakbo, gumawa ng pisikal na edukasyon o sports nang nakapag-iisa.

Gastos ng enerhiya ng pisikal na aktibidad

Uri ng paggalaw	Cal/min
Pagbibisikleta sa mababang bilis	4.5
Pagbibisikleta sa katamtamang bilis	7.0
Nakasakay sa bisikleta sa napakabilis	11.1
Sumasayaw	3.3-7.7
Football	8.9
Gymnastic exercises sa apparatus	3.5
Sprint na tumatakbo	13.3-16.8
Long distance running	10.6
Ice skating	11.5
Cross-country skiing sa katamtamang bilis	10.8-15.9
Cross-country skiing sa pinakamataas na bilis	18.6
Lumalangoy	11.0-14.0

Sa mga batang may edad na 6-12 taon, ang bahagi ng enerhiya na ginugol sa pisikal na aktibidad ay humigit-kumulang 25% ng kinakailangan sa enerhiya, at sa mga matatanda - 1/3.

[ 12 ], [ 13 ]

Tukoy na dinamikong pagkilos ng pagkain

Ang tiyak na dynamic na epekto ng pagkain ay nagbabago depende sa likas na katangian ng diyeta. Ito ay mas malinaw sa pagkain na mayaman sa protina, mas mababa sa taba at carbohydrates. Sa mga bata sa ikalawang taon ng buhay, ang tiyak na dynamic na epekto ng pagkain ay 7-8%, sa mas matatandang mga bata - higit sa 5%.

Mga gastos sa pagpapatupad at pagtagumpayan ng stress

Ito ay isang natural na direksyon ng normal na aktibidad sa buhay at paggasta ng enerhiya. Ang proseso ng buhay at panlipunang pagbagay, edukasyon at palakasan, ang pagbuo ng mga interpersonal na relasyon - lahat ng ito ay maaaring sinamahan ng stress at karagdagang paggasta ng enerhiya. Sa karaniwan, ito ay karagdagang 10% ng pang-araw-araw na "rasyon" ng enerhiya. Kasabay nito, sa talamak at malubhang sakit o pinsala, ang antas ng paggasta ng stress ay maaaring tumaas nang malaki, at nangangailangan ito ng pagsasaalang-alang sa pagkalkula ng rasyon ng pagkain.

Ang data sa pagtaas ng mga kinakailangan sa enerhiya sa panahon ng stress ay ipinakita sa ibaba.

Estado	Pagbabago sa pangangailangan ng enerhiya
Mga paso depende sa porsyento ng nasunog na ibabaw ng katawan	+ 30...70%
Maramihang pinsala na may mekanikal na bentilasyon	+ 20...30%
Malubhang impeksyon at maraming trauma	+ 10...20%
Panahon ng postoperative, banayad na impeksyon, bali ng buto	0... + 10%

Ang patuloy na kawalan ng timbang sa enerhiya (labis o kakulangan) ay nagdudulot ng mga pagbabago sa timbang at haba ng katawan sa lahat ng mga indeks ng pag-unlad at biyolohikal na edad. Kahit na ang katamtamang kakulangan sa enerhiya (4-5%) ay maaaring maging sanhi ng pagkaantala ng pag-unlad ng bata. Samakatuwid, ang supply ng enerhiya ng pagkain ay nagiging isa sa pinakamahalagang kondisyon para sa sapat na paglaki at pag-unlad. Ang pagkalkula ng supply na ito ay dapat na isagawa nang regular. Para sa karamihan ng mga bata, ang mga rekomendasyon para sa kabuuang enerhiya ng pang-araw-araw na diyeta ay maaaring magsilbi bilang mga benchmark para sa pagsusuri; para sa ilang mga bata na may mga espesyal na kondisyon sa kalusugan o kondisyon ng pamumuhay, isang indibidwal na pagkalkula ay kinakailangan batay sa kabuuan ng lahat ng mga sangkap na kumukonsumo ng enerhiya. Ang mga sumusunod na pamamaraan para sa pagkalkula ng paggasta ng enerhiya ay maaaring magsilbi bilang isang halimbawa ng paggamit ng mga pangkalahatang pamantayan ng edad ng supply at ang posibilidad ng ilang indibidwal na pagwawasto ng mga pamantayang ito.

Paraan ng pagkalkula para sa pagtukoy ng basal metabolic rate

Hanggang 3 taon	3-10 taon	10-18 taon
Mga lalaki
X = 0.249 kg - 0.127	X = 0.095 kg + 2.110	X = 0.074 kg + 2.754
Mga babae
X = 0.244 kg - 0.130	X = 0.085 kg + 2.033	X = 0.056 kg + 2.898

[ 14 ], [ 15 ]

Mga karagdagang gastos

Kabayaran sa pinsala - ang basal metabolic rate ay pinarami: para sa menor de edad na operasyon - sa pamamagitan ng 1.2; para sa skeletal trauma - sa pamamagitan ng 1.35; para sa sepsis - sa pamamagitan ng 1.6; para sa mga paso - sa pamamagitan ng 2.1.

Tukoy na dynamic na pagkilos ng pagkain: + 10% ng basal metabolic rate.

Pisikal na aktibidad: nakaratay sa kama + 10% ng basal metabolic rate; nakaupo sa isang upuan + 20% ng basal metabolic rate; pasyente na nakakulong sa isang hospital ward + 30% ng basal metabolic rate.

Mga gastos sa lagnat: para sa bawat 1°C ng average na pang-araw-araw na pagtaas ng temperatura ng katawan +10-12% ng basal metabolic rate.

Pagtaas ng timbang: hanggang 1 kg/linggo + 1260 kJ (300 kcal) bawat araw.

Ito ay tinatanggap upang bumuo ng ilang pamantayan ng suplay ng enerhiya na nauugnay sa edad para sa populasyon. Maraming bansa ang may ganitong mga pamantayan. Ang lahat ng rasyon ng pagkain ng mga organisadong grupo ay binuo sa kanilang batayan. Ang mga indibidwal na rasyon ng pagkain ay sinusuri din laban sa kanila.

Mga rekomendasyon para sa halaga ng enerhiya ng nutrisyon para sa mga bata sa maagang edad at hanggang 11 taon

	0-2 buwan	3-5 buwan	6-11 buwan	1-3 taon	3-7 taon	7-10 taon
Enerhiya, kabuuan, kcal	-	-	-	1540	1970	2300
Enerhiya, kcal/kg	115	115	110	-	-	-

Mga rekomendasyon para sa standardisasyon ng enerhiya (kcal/(kg • araw))

Edad, buwan	FAO/WHO (1985)	UN (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

Ang pagkalkula at pagwawasto ng metabolismo ng enerhiya ay naglalayong alisin ang mga kakulangan ng mga pangunahing tagadala ng enerhiya, ibig sabihin, pangunahin ang mga karbohidrat at taba. Kasabay nito, ang paggamit ng mga carrier na ito para sa mga tinukoy na layunin ay posible lamang sa pagsasaalang-alang at pagwawasto ng pagkakaloob ng maraming pangunahing kinakailangang kasamang micronutrients. Kaya, ito ay lalong mahalaga upang magreseta ng potasa, phosphates, B bitamina, lalo na thiamine at riboflavin, minsan carnitine, antioxidants, atbp Ang pagkabigong sumunod sa kundisyong ito ay maaaring maging sanhi ng mga kondisyon na hindi tugma sa buhay, na lumitaw nang tumpak sa masinsinang nutrisyon ng enerhiya, lalo na parenteral.