Metabolismo di base (metabolismo basale). Metabolismo ed energia ai diversi livelli di attività funzionale dell'organismo

Il metabolismo è un insieme di processi di nutrienti che entrano nel corpo, il loro utilizzo da parte dell'organismo per la sintesi di strutture cellulari e la produzione di energia, nonché il rilascio di prodotti finali nell'ambiente. Il metabolismo avviene in tre fasi: 1) l'ingresso delle sostanze nell'organismo (fornite dal sistema digestivo); 2) l'uso di sostanze da parte delle cellule del corpo e 3) il rilascio di prodotti di degradazione nell'ambiente attraverso i sistemi respiratorio ed escretore.

La nutrizione è una raccolta di sostanze nutritive e il modo in cui entrano nel corpo. I nutrienti sono prodotti dell'idrolisi di grassi, proteine ​​e carboidrati (monomeri0 - materiale plastico ed energetico, nonché acqua, sali minerali e vitamine, che sono solo materiali plastici.

L'assimilazione è un insieme di processi che garantiscono l'apporto di nutrienti all'ambiente interno del corpo e il loro utilizzo per la sintesi delle strutture cellulari e delle secrezioni cellulari.

La digestione è la prima fase dell'assimilazione (la scomposizione delle proteine, dei grassi e dei carboidrati del cibo attraverso l'idrolisi). I prodotti finali dell'idrolisi proteica sono amminoacidi e nucleotidi; carboidrati – monosaccaridi; grassi – acidi grassi, monogliceridi.

L’anabolismo è la parte finale dell’assimilazione, un insieme di processi intracellulari che assicurano la sintesi delle strutture e delle secrezioni delle cellule del corpo. I prodotti iniziali dell'anabolismo sono: monomeri (amminoacidi, monosaccaridi, acidi grassi, monogliceridi, nucleotidi), nonché acqua, sali minerali e vitamine; quelli finali sono polimeri: proteine ​​specifiche, grassi, carboidrati, acidi nucleici. L'anabolismo garantisce il ripristino delle strutture cellulari che si sono disintegrate durante il processo di dissimilazione, il ripristino del potenziale energetico e la crescita dell'organismo in via di sviluppo.

La dissimilazione è il processo di rottura delle strutture cellulari in monomeri e altri composti senza rilasciare energia. I prodotti iniziali della dissimilazione sono proteine, grassi e carboidrati delle cellule del corpo, i prodotti finali sono aminoacidi, monosaccaridi, acidi grassi, nucleotidi contenenti energia.

Il catabolismo è il processo di degradazione dei monomeri e di altri composti che entrano nella cellula dal sangue ai prodotti finali (acqua, anidride carbonica e ammoniaca) con rilascio di energia.

Metabolismo energetico di base

La quantità di energia spesa dall’organismo per svolgere le funzioni vitali è chiamata metabolismo basale. Si tratta del dispendio energetico per mantenere costante la temperatura corporea, il funzionamento degli organi interni, del sistema nervoso e delle ghiandole. Il metabolismo basale viene misurato mediante metodi di calorimetria diretta e indiretta in condizioni di base, ad es. sdraiarsi con i muscoli rilassati, ad una temperatura confortevole, a stomaco vuoto. Secondo la legge della superficie, formulata nel XIX secolo da Rubner e Richet, la quantità di metabolismo basale è direttamente proporzionale alla superficie corporea. Ciò è dovuto al fatto che la maggior quantità di energia viene spesa per mantenere una temperatura corporea costante. Inoltre, la quantità di metabolismo basale è influenzata dal sesso, dall’età, dalle condizioni ambientali, dall’alimentazione, dallo stato delle ghiandole endocrine e dal sistema nervoso. Il metabolismo basale degli uomini è superiore del 10% rispetto a quello delle donne. Nei bambini il suo valore relativo al peso corporeo è maggiore che nell'età adulta, ma negli anziani, al contrario, è inferiore. Nei climi freddi o in inverno aumenta e diminuisce in estate. Con l'ipertiroidismo aumenta in modo significativo e con l'ipotiroidismo diminuisce. In media, il metabolismo basale negli uomini è di 1700 kcal/giorno e nelle donne di 1550.

Metabolismo energetico generale

Il metabolismo energetico generale è la somma del metabolismo basale, del metabolismo lavorativo e dell'energia derivante dall'azione dinamica specifica degli alimenti. L'editing lavorativo è un dispendio energetico per il lavoro fisico e mentale. In base alla natura delle attività produttive e dei consumi energetici si distinguono i seguenti gruppi di lavoratori:

1. Persone con lavoro mentale (insegnanti, studenti, medici, ecc.). Il loro consumo energetico è di 2200-3300 kcal/giorno.

2. Lavoratori impegnati nel lavoro meccanizzato (assemblatori su un nastro trasportatore). 2350-3500 kcal/giorno.

3. Persone impegnate in lavori parzialmente meccanizzati (autisti). 2500-3700 kcal/giorno.

4. Coloro che sono impegnati in lavori pesanti non meccanizzati (caricatori). 2900-4200 kcal/giorno.

L'effetto dinamico specifico del cibo è il consumo di energia per l'assorbimento dei nutrienti. Questo effetto è più pronunciato nelle proteine, meno nei grassi e nei carboidrati. In particolare, le proteine ​​aumentano il metabolismo energetico del 30%, mentre i grassi e i carboidrati del 15%.

Fondamenti fisici della nutrizione. Modalità di alimentazione.

A seconda dell'età, del sesso, della professione, il consumo di proteine, grassi, carboidrati dovrebbe essere: per gli uomini dei gruppi I-IV (1: 1: 4)

· Belkov – 96-108 gr.

· Grasso – 90-120 g.

· Carboidrati – 382-552 g.

nelle donne dei gruppi I-IV (1:1:4)

· Belkov – 82-92 gr.

· Grasso – 77-102 g.

· Carboidrati – 303-444 g.

Nel secolo scorso Rubner formulò la legge dell'isodinamica, secondo la quale le sostanze alimentari possono essere scambiate nel loro valore energetico. Tuttavia, ha un'importanza relativa, poiché le proteine ​​che svolgono un ruolo plastico non possono essere sintetizzate da altre sostanze. Lo stesso vale per gli acidi grassi essenziali. Pertanto è necessaria una dieta equilibrata in tutti i nutrienti. Inoltre, è necessario tenere conto della digeribilità del cibo. Questo è il rapporto tra i nutrienti assorbiti ed escreti nelle feci. I prodotti animali sono i più facili da digerire. Pertanto, le proteine ​​animali dovrebbero costituire almeno il 50% della dieta proteica giornaliera e i grassi non dovrebbero superare il 70% dei grassi.

Per dieta intendiamo la frequenza di assunzione del cibo e la distribuzione del suo contenuto calorico per ogni pasto. Con tre pasti al giorno, la colazione dovrebbe rappresentare il 30% dell'apporto calorico giornaliero, il pranzo il 50%, la cena il 20%. Con un approccio più fisiologico quattro pasti al giorno, colazione 30%, pranzo 40%, merenda 10%, cena 20%. L'intervallo tra colazione e pranzo non è superiore a 5 ore e la cena dovrebbe avvenire almeno 3 ore prima di andare a dormire. Gli orari dei pasti dovrebbero essere costanti.



Molte persone credono che il metabolismo e la velocità di digestione degli alimenti siano sinonimi, ma questo è sbagliato. Diamo la definizione corretta di metabolismo e comprendiamo da cosa dipende la sua velocità e a quali problemi e fallimenti possono portare.

Il metabolismo (chiamato anche metabolismo) è la base dei processi vitali che si verificano nel corpo. Il metabolismo si riferisce a tutti i processi biochimici che si verificano all'interno delle cellule. Il corpo si prende costantemente cura di se stesso, utilizzando (o immagazzinando in depositi di riserva) i nutrienti, le vitamine, i minerali e gli oligoelementi ricevuti per garantire tutte le funzioni del corpo.

Per il metabolismo, che è controllato tra l'altro dal sistema endocrino e nervoso, gli ormoni e gli enzimi sono di grande importanza. Tradizionalmente il fegato è considerato l’organo più importante nel metabolismo.

Per poter svolgere tutte le sue funzioni, l'organismo ha bisogno di energia, che trae dalle proteine, dai grassi e dai carboidrati ottenuti con gli alimenti. Pertanto, il processo di assimilazione del cibo può essere considerato una delle condizioni necessarie per il metabolismo.

Il metabolismo avviene automaticamente. Questo è ciò che consente alle cellule, agli organi e ai tessuti di riprendersi in modo indipendente dopo l'influenza di determinati fattori esterni o guasti interni.

Qual è l'essenza del metabolismo?

Il metabolismo è il cambiamento, la trasformazione, l'elaborazione delle sostanze chimiche e dell'energia. Questo processo si compone di 2 fasi principali interconnesse:

• Catabolismo (dalla parola greca “distruzione”). Il catabolismo comporta la scomposizione delle sostanze organiche complesse che entrano nel corpo in sostanze più semplici. Questo è uno speciale scambio di energia che avviene durante l'ossidazione o la decomposizione di una determinata sostanza chimica o organica. Di conseguenza, nell'organismo viene rilasciata energia (la maggior parte viene dissipata sotto forma di calore, la parte rimanente viene successivamente utilizzata nelle reazioni anaboliche e nella formazione di ATP);
• Anabolismo (dalla parola greca per "aumento"). Durante questa fase si formano sostanze importanti per l'organismo: aminoacidi, zuccheri e proteine. Questo scambio plastico richiede grandi quantità di energia.

In termini semplici, catabolismo e anabolismo sono due processi uguali nel metabolismo, che si sostituiscono successivamente e ciclicamente.

Ciò che influenza la velocità dei processi metabolici

Una possibile ragione per un metabolismo lento è un difetto genetico. Si presume che la velocità del processo di combustione dell'energia dipenda non solo dall'età (ne parleremo più avanti) e dalla struttura corporea, ma anche dalla presenza di un determinato gene individuale.

Nel 2013 è stato condotto uno studio che ha scoperto che la causa del metabolismo lento potrebbe essere una mutazione nel KSR2, un gene responsabile del metabolismo. Se c'è un difetto in esso, il suo portatore o portatore sperimenterà non solo un aumento dell'appetito, ma anche un metabolismo basale più lento (rispetto alle persone sane) ( ca. ndr: per metabolismo basale si intende la quantità minima di energia di cui l'organismo ha bisogno al mattino per il normale funzionamento in posizione sdraiata e in stato di veglia prima del primo pasto). Tuttavia, dato che questo difetto genetico è presente in meno dell'1% degli adulti e in meno del 2% dei bambini in sovrappeso, questa ipotesi difficilmente può essere definita l'unica corretta.

Con molta maggiore sicurezza, gli scienziati affermano che il tasso metabolico dipende dal sesso di una persona.

Pertanto, i ricercatori olandesi hanno scoperto che gli uomini hanno effettivamente un metabolismo più attivo rispetto alle donne. Spiegano questo fenomeno con il fatto che gli uomini di solito hanno più massa muscolare, le loro ossa sono più pesanti e la percentuale di grasso corporeo è inferiore, perché a riposo (stiamo parlando del metabolismo basale) e in movimento consumano più energia.

Anche il metabolismo rallenta con l’età e la colpa è degli ormoni. Quindi, più una donna è anziana, meno estrogeni produce il suo corpo: ciò provoca la comparsa (o l'aumento di quelli esistenti) di depositi di grasso nella zona addominale. Negli uomini, i livelli di testosterone diminuiscono, il che porta ad una diminuzione della massa muscolare. Inoltre - e questa volta stiamo parlando di persone di entrambi i sessi - nel tempo, il corpo inizia a produrre sempre meno l'ormone della crescita, la somatotropina, che ha anche lo scopo di stimolare la disgregazione del grasso.

Rispondi a 5 domande per scoprire quanto è veloce il tuo metabolismo!

Ti senti spesso caldo? Le persone con un buon metabolismo tendono ad avere caldo più spesso rispetto alle persone con un metabolismo scarso (lento) e hanno molto meno freddo. Se non sei entrato nel periodo premenopausale, una risposta positiva a questa domanda può essere considerata uno dei segni che il tuo metabolismo è in ordine.

Quanto velocemente ti riprendi? Se sei incline ad un rapido aumento di peso, si può presumere che il tuo metabolismo non funzioni correttamente. Con un corretto metabolismo, l'energia risultante viene spesa quasi immediatamente e non viene immagazzinata come grasso nel deposito.

Ti senti spesso allegro ed energico? Le persone con un metabolismo lento spesso si sentono stanche e sopraffatte.

Digerisci velocemente il cibo? Le persone con un buon metabolismo di solito vantano una buona digestione. La stitichezza frequente è spesso un segnale che qualcosa non va nel tuo metabolismo.

Quanto spesso e quanto mangi? Hai spesso fame e mangi molto? Un buon appetito di solito indica che il cibo viene assorbito rapidamente dall'organismo e questo è un segno di un metabolismo veloce. Ma, ovviamente, questo non è un motivo per rinunciare a una corretta alimentazione e a uno stile di vita attivo.

Tieni presente che un metabolismo troppo veloce, che molte persone sognano, è anche pieno di problemi: può portare a insonnia, nervosismo, perdita di peso e persino problemi al cuore e ai vasi sanguigni.

Come stabilire scambi utilizzando la nutrizione?

Ci sono molti alimenti che possono avere un effetto benefico sul metabolismo, ad esempio:

• verdure ricche di fibre grossolane (barbabietole, sedano, cavoli, carote);
• carne magra (filetto di pollo senza pelle, vitello);
• tè verde, agrumi, zenzero;
• pesci ricchi di fosforo (soprattutto pesci di mare);
• frutta esotica (avocado, cocco, banane);
• verdure (aneto, prezzemolo, basilico).

Controlla se stai commettendo errori alimentari che stanno causando un rallentamento inutilmente del tuo metabolismo!

Errore n. 1. Ci sono troppo pochi grassi sani nella tua dieta

Sei interessato ai prodotti etichettati light? Assicurati di consumare abbastanza acidi grassi insaturi, che si trovano nel salmone o nell'avocado. Aiutano anche a mantenere i livelli di insulina entro limiti normali e impediscono il rallentamento del metabolismo.

Errore n.2. La tua dieta contiene molti cibi semilavorati e già pronti

Studia attentamente le etichette; molto probabilmente scoprirai che lo zucchero è presente anche in quei prodotti in cui non dovrebbe essere affatto presente. È lui che è responsabile dei picchi di glucosio nel sangue. Non mettere il tuo corpo sulle montagne russe del cibo. Dopotutto, il corpo considera questi cambiamenti come un segnale che è ora di immagazzinare più grasso.\

Errore n.3. Spesso ignori i morsi della fame e salti i pasti

È importante non solo cosa mangi, ma anche quando lo mangi (devi mangiare regolarmente e allo stesso tempo). Chi aspetta che lo stomaco inizi a soffrire di crampi da fame (o ignora del tutto i segnali del corpo) rischia di influenzare negativamente il proprio tasso metabolico. Non ci si può aspettare nulla di buono in questo caso. Almeno i brutali attacchi di fame serali, che non possono essere evitati, non rientrano sicuramente nella categoria “buoni”.

Cause e conseguenze dei fallimenti metabolici

Tra le ragioni del fallimento dei processi metabolici vi sono i cambiamenti patologici nel funzionamento delle ghiandole surrenali, dell'ipofisi e della tiroide.

Inoltre, i prerequisiti per il fallimento includono il mancato rispetto della dieta (cibo secco, eccesso di cibo frequente, ossessione morbosa per diete rigorose), nonché una scarsa ereditarietà.

Esistono numerosi segni esterni grazie ai quali puoi imparare autonomamente a riconoscere i problemi del catabolismo e dell'anabolismo:

1. sottopeso o sovrappeso;
2. affaticamento somatico e gonfiore degli arti superiori e inferiori;
3. unghie indebolite e capelli fragili;
4. eruzioni cutanee, brufoli, desquamazione, pallore o arrossamento della pelle.

Se il tuo metabolismo è eccellente, il tuo corpo sarà snello, i tuoi capelli e le tue unghie saranno forti, la tua pelle sarà priva di difetti estetici e la tua salute sarà buona.

In condizioni di completo riposo, una persona consuma una certa quantità di energia. Questo dispendio è dovuto al fatto che nel nostro organismo vi è un continuo dispendio di energia associata

con la sua attività di vita. Viene spesa una grande quantità di energia che, contraendosi, produce un lavoro significativo, i reni, dove avviene continuamente il processo di formazione dell'urina, i muscoli respiratori, che si contraggono regolarmente, il fegato, dove avvengono i processi di formazione della bile, e tutti gli altri organi e tessuti di un organismo vivente.

La quantità di energia che l'organismo consuma in completo riposo, a stomaco vuoto, cioè 12-16 ore dopo il pasto, e ad una temperatura di 18-20°, si chiama metabolismo basale.

Il metabolismo di base è determinato con il metodo della calorimetria indiretta, cioè lo studio dello scambio di gas.

Il tasso metabolico basale medio per una persona adulta sana è di 1 grande caloria per 1 kg di peso per 1 ora.

Per una persona che pesa 70 kg, il metabolismo basale sarà 70 x 24 = 1680 calorie abbondanti. Questa è la quantità di energia che viene spesa per garantire le funzioni vitali del corpo. Il metabolismo basale dipende dal sesso, dall'età, dall'altezza e dal peso di una persona. Gli uomini hanno un metabolismo basale più elevato rispetto alle donne dello stesso peso.

La quantità di metabolismo basale per 1 kg di peso corporeo nei bambini è maggiore che in un adulto, ma la generazione di calore diminuisce con l'età. La diminuzione della produzione di calore continua fino a 20 anni. Dai 20 ai 40 anni la produzione di calore non cambia e dopo 40 anni diminuisce nuovamente.

Gli studi hanno dimostrato che in diversi animali il valore del metabolismo basale, calcolato per 1 kg di peso, oscilla in modo piuttosto netto: più piccolo è l'animale, maggiore è il metabolismo basale per 1 kg di peso. 1 kg di peso. Nel frattempo, calcolando non in base al peso, ma per unità di superficie corporea, si è scoperto che in quasi tutti gli animali la quantità di energia spesa per 1 m 2 di superficie corporea è approssimativamente la stessa o varia entro limiti insignificanti. Questo può essere visto dal mese 10.

TAVOLO Metabolismo di base calcolato per 1 m 2 superficie corporea e per 1 kg di peso corporeo in diversi animali e esseri umani

Questo modello è chiamato legge di superficie, ma non è assoluto. Tuttavia, questa legge permette di stabilire la misura del metabolismo basale più conveniente per il confronto: il numero di calorie somministrate per unità di superficie corporea al giorno.

I cambiamenti nel metabolismo basale si osservano quando l'attività delle ghiandole endocrine viene interrotta. Ad esempio, l’aumento della funzionalità tiroidea porta ad un aumento del metabolismo basale, che viene spesso misurato a fini diagnostici.

Consumo energetico durante il funzionamento

Il metabolismo basale per un adulto sano è in media di 1.700 calorie. Durante il lavoro muscolare, il consumo di energia aumenta rapidamente: quanto più intenso è il lavoro muscolare, tanto maggiore è l'energia spesa da una persona.

Quando si lavora è importante calcolare il fattore di efficienza, cioè il rapporto tra il lavoro svolto e la quantità di energia spesa. Dallo studio è emerso che il tasso di efficienza negli esseri umani è in media del 20%; durante l'allenamento aumenta e raggiunge il 25-35%.

In base alla quantità di energia spesa, le persone di diverse professioni possono essere divise in diversi gruppi.

Primo gruppo. Lavoro in posizione seduta che non richiede grandi movimenti muscolari: impiegati, litografi, ecc., -2200-2400 calorie abbondanti.

TAVOLOConsumo energetico giornaliero di persone di diverse professioni

Professioni	Consumo energetico giornaliero in grandi calorie
Tornitori e strumenti in metallo scatole	3300
Fabbri	3700 — 4000
Lavoratori dell'officina di laminazione	3500 — 4100
Lavoratori della fonderia	4000 — 4500
Falegnami	4500
Portatori di mattoni	5400
Massoni, muratori	6000
Conducenti di trattori	3000
Pahari….	4700 — 5000
Falciatrici:
Falciatura manuale	7200
Macchina	3600
Magliaie di covoni	5300-6500
Studenti di medicina	2800-3000
Studenti 8-11 anni	1900
12-14	2400

Secondo gruppo. Lavoro in posizione seduta - sarti, meccanici per lavori delicati - 2600 2800 calorie abbondanti.

Terzo gruppo. Lavoro muscolare moderato: avviosoprannomi, postini, medici, addetti al laboratorio: 3000 grandi calorie.

Quarto gruppo. Lavoro muscolare intenso: metalmeccanici, pittori, falegnami - 3400-3600 calorie abbondanti.

Quinto gruppo. Lavoro fisico pesante: 4000 calorie o più.

Sesto gruppo. Lavoro molto duro: 5000 calorie o più.

Il lavoro mentale utilizza pochissima energia. Nel caso in cui il lavoro mentale sia combinato con il movimento e il carico muscolare, ad esempio in un artista o in un oratore, il consumo di energia aumenta.

Negli ultimi anni, il dispendio energetico di persone di diverse professioni è stato studiato in dettaglio. Questi dati sono forniti in tavolo

REGOLAZIONE DEL METABOLISMO E DELL'ENERGIA

Quando si studia l'effetto di potenziare il nervo del cuore E . P. Pavlov ha dimostrato che il nervo rinforzante ha un effetto trofico sul muscolo cardiaco, cioè modifica l'intensità del metabolismo che si verifica in esso.

La dottrina della funzione trofica del sistema nervoso fu ampiamente sviluppata dalla fisiologia sovietica. Viene mostrato il ruolo del sistema nervoso autonomo nella regolazione del metabolismo e dell'energia. Questa azione è espletata dall'influenza del sistema nervoso sull'energia, sia direttamente che attraverso gli ormoni fisiologicamente attivi.

L’energia è influenzata da diverse parti del sistema nervoso. Se un animale viene iniettato nel fondo del quarto ventricolo del midollo allungato, si verifica un forte aumento dello zucchero nel sangue e lo zucchero inizia ad essere escreto nelle urine. L'attività del diencefalo è associata al metabolismo delle proteine.

L'energia è influenzata dagli emisferi cerebrali. Gli esperimenti condotti nel laboratorio di K. M. Bykov hanno mostrato una stretta connessione tra l'attività della corteccia cerebrale, il metabolismo e l'energia.

Dalle osservazioni dei lavoratori è emerso che se un lavoratore si siede tranquillamente su una sedia in officina e altri membri della sua squadra lavorano, anche il metabolismo e il consumo di energia del lavoratore seduto aumentano notevolmente. È chiaro che ciò può avvenire solo sotto l'influenza della corteccia cerebrale.

In un'altra osservazione, è stato determinato il tasso metabolico basale di un lavoratore e il rumore del lavoro proveniente dall'officina ha raggiunto la stanza in cui è stata effettuata questa determinazione. In queste condizioni il metabolismo basale aumenta del 15-30%. In un giorno non lavorativo tale aumento non è stato osservato.

Come già accennato, il metabolismo è influenzato dagli ormoni delle ghiandole endocrine. L'ormone surrenale - l'adrenalina e l'ormone pancreatico - l'insulina, hanno un effetto sul metabolismo dei carboidrati. Il metabolismo dei grassi e delle proteine ​​è influenzato dagli ormoni della tiroide, dell’ipofisi e delle gonadi.

Il rilascio di ormoni è regolato dal sistema nervoso, quindi gli ormoni in un corpo sano agiscono nella stessa direzione del momento. Le influenze nervose e ormonali rappresentano un singolo meccanismo.

Vari disturbi metabolici che si verificano quando l'attività dell'una o dell'altra ghiandola endocrina viene interrotta saranno discussi in dettaglio nel capitolo sulle ghiandole endocrine.

Articolo sul tema Metabolismo di base nell'uomo

Indice dell'argomento "Metabolismo ed energia. Nutrizione. Metabolismo di base":
1. Metabolismo ed energia. Nutrizione. Anabolismo. Catabolismo.
2. Proteine ​​e loro ruolo nell'organismo. Coefficiente di usura Rubner. Bilancio positivo dell'azoto. Bilancio dell'azoto negativo.
3. Lipidi e loro ruolo nell'organismo. Grassi. Lipidi cellulari. Fosfolipidi. Colesterolo.
4. Grasso bruno. Tessuto adiposo bruno. Lipidi plasmatici. Lipoproteine. LDL. HDL. VLDL.
5. Carboidrati e loro ruolo nell'organismo. Glucosio. Glicogeno.


8. Il ruolo del metabolismo nel soddisfare i bisogni energetici del corpo. Coefficiente di fosforilazione. Equivalente calorico dell'ossigeno.
9. Metodi per valutare il dispendio energetico dell'organismo. Calorimetria diretta. Calorimetria indiretta.

Sotto metabolismo basale comprendere il livello minimo di dispendio energetico necessario per mantenere le funzioni vitali del corpo in condizioni di riposo fisico, emotivo e mentale relativamente completo. In uno stato di relativo riposo, l'energia viene spesa per le funzioni del sistema nervoso, la sintesi costantemente continua di sostanze, il funzionamento delle pompe ioniche, il mantenimento della temperatura corporea, l'attività dei muscoli respiratori, la muscolatura liscia, il lavoro del cuore e reni.

Consumo energetico del corpo aumento durante il lavoro fisico e mentale, lo stress psico-emotivo, dopo aver mangiato e quando la temperatura ambiente diminuisce. Per escludere l'influenza dei fattori elencati sull'entità del dispendio energetico, la determinazione del metabolismo basale viene effettuata in condizioni standard e rigorosamente controllate: al mattino, in posizione sdraiata, con il massimo rilassamento muscolare, da svegli, in posizione condizioni di temperatura di comfort (circa 22°C), a stomaco vuoto (12-14 ore dopo il pasto). I valori del metabolismo basale ottenuti in tali condizioni caratterizzano il livello iniziale “basale” del dispendio energetico dell’organismo.

Per un adulto, il valore medio è metabolismo basale equivale a 1 kcal/kg/h (4,19 kJ). Di conseguenza, per un uomo adulto che pesa 70 kg, il consumo energetico è di circa 1700 kcal/giorno (7117 kJ), per le donne - circa 1500 kcal/giorno. L'intensità del metabolismo basale è strettamente correlata alla dimensione della superficie corporea, che è dovuta alla dipendenza diretta della quantità di trasferimento di calore sulla superficie corporea. Negli organismi a sangue caldo con dimensioni corporee diverse, la stessa quantità di calore viene dissipata da 1 m2 di superficie corporea nell'ambiente. Su questa base è stato formulato legge della superficie corporea, secondo il quale il dispendio energetico di un organismo a sangue caldo è proporzionale alla dimensione della superficie corporea.

Tabella 12.4. Equazioni per il calcolo del metabolismo basale.

Valori metabolici basali determinato mediante metodi di calorimetria diretta o indiretta. I suoi valori corretti possono essere calcolati utilizzando equazioni che tengono conto di sesso, età, altezza e peso corporeo (Tabella 12.4).

Valori normali del metabolismo basale in un adulto può anche essere calcolato utilizzando la formula di Dreyer:

H = W/K A,

dove W è il peso corporeo (g), A è l'età, K è una costante (0,1015 per gli uomini e 0,1129 per le donne).

Metabolismo basale dipende dal rapporto tra i processi di anabolismo e catabolismo nel corpo. La predominanza dei processi metabolici anabolici nell'infanzia rispetto ai processi catabolici determina valori più elevati del metabolismo basale nei bambini (1,8 e 1,3 kcal/kg/h rispettivamente nei bambini di 7 e 12 anni) rispetto agli adulti (1 kcal/kg/h nei bambini di 7 e 12 anni, rispettivamente) h), in cui i processi di anabolismo e catabolismo sono equilibrati nel loro stato di salute.

Poiché gli indicatori di produzione di calore, pressione sanguigna e polso sono correlati, è possibile calcolare metabolismo basale e le sue deviazioni dalla norma secondo la seguente formula:

PO = 0,75 (HR + PP 0,74) - 72,

dove PO è la percentuale di deviazione dalla norma, HR è la frequenza cardiaca, PP è la pressione del polso.

Per ogni fascia di età di persone, stabilita e accettata come standard del metabolismo basale. Ciò consente, se necessario, di misurare il suo valore in una persona e confrontare gli indicatori ottenuti da lui con quelli normativi. Una deviazione del metabolismo basale dal valore standard non superiore al + 10% è considerata entro i limiti normali. Deviazioni più significative nel metabolismo basale possono servire come segni diagnostici di condizioni corporee come la disfunzione della ghiandola tiroidea; recupero dopo malattie gravi e di lunga durata, accompagnato dall'attivazione dei processi metabolici; intossicazione e shock, accompagnati da inibizione del metabolismo.

Metabolismo basale varia nei diversi organi e tessuti. Poiché il dispendio energetico a riposo diminuisce, possono essere disposti nel seguente ordine: organi interni-muscoli-tessuto adiposo.

Si chiama il livello del metabolismo nella vita naturale di una persona scambio generale. Quando si esegue un lavoro fisico e mentale, si cambia postura, emozioni e dopo aver consumato cibo, i processi metabolici diventano più intensi. I muscoli maggiormente coinvolti in questo processo si contraggono. Inoltre, lo stato dei muscoli scheletrici influenza principalmente l’intensità del metabolismo in alcune altre condizioni fisiologiche. Pertanto, anche quando si risolve un problema matematico, aumenta la tensione tonica dei muscoli scheletrici. Allo stesso tempo, nelle stesse cellule del sistema nervoso centrale, l'attività dei processi metabolici cambia, ma non in misura tale da influenzare in modo significativo il livello di consumo energetico dell'intero organismo. Allo stesso tempo, se il lavoro mentale è accompagnato da stress emotivo, lo scambio viene attivato in misura maggiore. Ciò è dovuto ad un aumento della formazione di numerosi ormoni che migliorano i processi metabolici.

Azione dinamica specifica degli alimenti

Un aumento del metabolismo si osserva per un tempo sufficientemente lungo (fino a 10-12 ore) dopo aver mangiato. In questo caso, l'energia viene spesa non solo nell'effettivo processo di digestione, secrezione, motilità, assorbimento). Si scopre il cosiddetto azione specificamente dinamica degli alimenti.È dovuto principalmente all'attivazione dei processi metabolici da parte dei prodotti digestivi. Questo effetto è maggiore quando vengono fornite proteine. Dopo solo 1 ora e nelle successive 3-12 ore (la durata dipende dalla quantità di cibo consumato), l'attività dei processi di produzione di energia aumenta fino al 30% del livello del metabolismo basale. Con l'assunzione di carboidrati e grassi, questo aumento non supera il 15%.

Effetto della temperatura

L'intensità dei processi metabolici aumenta anche quando la temperatura ambiente si discosta da un livello confortevole. I maggiori cambiamenti nel tasso metabolico si verificano con la diminuzione della temperatura, poiché per mantenere una temperatura corporea costante, l'energia di altri tipi viene convertita in calore.

Scambio energetico durante il lavoro

Il maggiore aumento del consumo energetico è dovuto ai muscoli scheletrici di breve durata. Pertanto, in normali condizioni di esistenza, il livello dei processi metabolici dipende principalmente dall’attività fisica di una persona. La popolazione adulta può essere divisa in cinque gruppi in base al livello del metabolismo generale. La classificazione si basa sull'intensità del lavoro fisico, sulla tensione nervosa che si presenta durante i processi lavorativi, sulle operazioni individuali e su una serie di altre caratteristiche. Man mano che vengono introdotti e diffusi nuovi tipi e forme di attività lavorativa legate al progresso tecnologico, i gruppi di intensità di lavoro devono essere rivisti, chiariti e integrati. Sono stati individuati cinque gruppi di lavoratori:

1-a - cancellabile prevalentemente mentalmente;

2-a - lavoro fisico leggero;

3o - lavoro fisico moderato;

4-a - lavoro fisico pesante;

5-a - lavoro fisico particolarmente duro.

Il bisogno di energia è aumentato negli individui il cui lavoro è caratterizzato non solo da stress fisico, ma anche neuropsichico. Inoltre, nelle condizioni moderne, la sua importanza in tutti i processi lavorativi è sempre più crescente.

Nelle donne, a causa della minore intensità dei processi metabolici e della minore massa muscolare, il fabbisogno energetico è inferiore di circa il 15% rispetto agli uomini.

Nel determinare il fabbisogno energetico della popolazione attiva adulta, si ritiene opportuno effettuare tutti i calcoli per tre categorie di età: 18-29, 30-39, 40-59 anni. La base di ciò erano alcune caratteristiche metaboliche legate all’età. Pertanto, a 18-29 anni, i processi di crescita e sviluppo fisico sono ancora in corso. A partire dai 40 anni, e soprattutto dopo i 50, il catabolismo comincia a prevalere sull'anabolismo.

Durante lo sviluppo dei criteri per il fabbisogno energetico della popolazione di età compresa tra 18 e 60 anni, il peso corporeo ideale è stato determinato in modo condizionale: per gli uomini è 70 kg, per le donne - 60 kg. Il fabbisogno energetico può essere calcolato per 1 kg di peso corporeo ideale medio. Il fabbisogno energetico per 1 kg di peso ideale per uomini e donne è quasi lo stesso ed è: per il 1o gruppo di intensità di lavoro - 167,4 kJ (40 kcal), per il 2o - 179,9 kJ (43 kcal), per 3 1o - 192,5 kJ (46 kcal), per 4 - 221,7 kJ (53 kcal), per 5 - 255,2 kJ (61 kcal).

Regolazione del metabolismo energetico

L'organismo deve coordinare costantemente le esigenze metaboliche dell'intero organismo con le esigenze dei suoi singoli organi e cellule. Ciò si ottiene attraverso la distribuzione dei nutrienti assorbiti tra loro, nonché la ridistribuzione delle sostanze provenienti dai depositi propri del corpo o da quelle formate nei processi di biosintesi.

A livello di singole cellule e frammenti di organi è possibile identificare la presenza di meccanismi locali di regolazione del processo di formazione dell'energia. Pertanto, durante l'esecuzione del lavoro muscolare, l'inizio della contrazione muscolare innesca i processi di risintesi dell'ATP utilizzato (vedi sezione 1 - “Muscoli scheletrici”).

La regolazione dei processi di produzione di energia nell'organismo nel suo complesso viene effettuata dai sistemi nervoso autonomo ed endocrino, con quest'ultimo predominante. Principali regolatori - ormoni tiroidei - tiroxina e G3, nonché UN ghiandole surrenali, stimolando questi processi. Inoltre, sotto l'influenza di questi ormoni avviene anche una ridistribuzione dei metaboliti che servono per la formazione di energia. Quindi, durante l'attività fisica, glucosio e acidi grassi entrano nel sangue dal fegato e dai depositi di grasso, che vengono utilizzati nei muscoli.

L'ipotalamo svolge un ruolo speciale nella regolazione, attraverso la quale vengono realizzati i meccanismi neuroriflessi (nervi autonomici) ed endocrini. Con il loro aiuto è assicurata la partecipazione delle parti superiori del sistema nervoso centrale alla regolazione dei processi metabolici. È anche possibile rilevare un aumento riflesso condizionato del livello di produzione di energia. Così nell'atleta prima della partenza, nell'operaio prima di compiere il processo lavorativo, si attiva lo scambio. La suggestione ipnotica di eseguire un lavoro muscolare pesante può portare ad un aumento del livello dei processi metabolici.

Gli ormoni dell'ipotalamo, della ghiandola pituitaria, del pancreas e di altre ghiandole endocrine influenzano sia la crescita, la riproduzione, lo sviluppo del corpo, sia il rapporto tra i processi di anabolismo e catabolismo. Nel corpo, l'attività di questi processi è in uno stato di equilibrio dinamico, ma in certi momenti della vita reale è probabile che uno di essi prevalga. (Questi processi sono discussi più dettagliatamente nel corso di biochimica.)

Metodi di ricerca

I metodi per valutare il bilancio energetico del corpo si basano su due principi principali: misurazione diretta della quantità di calore rilasciato (calorimetria diretta) e misurazione indiretta - determinazione della quantità di ossigeno assorbito e anidride carbonica rilasciata (calorimetria indiretta).

Usato più spesso metodi di calorimetria indiretta. In questo caso, viene innanzitutto determinata la quantità di ossigeno assorbito e di anidride carbonica rilasciata. Conoscendo i loro volumi è possibile determinare il coefficiente respiratorio (RC): il rapporto tra CO2 rilasciata e 02 assorbita:

In base al valore DC si può stimare indirettamente (esistono tabelle corrispondenti) l'ossidazione del prodotto, poiché a seconda di questa vengono rilasciate diverse quantità di calore. Pertanto, durante l'ossidazione del glucosio, vengono rilasciate 4 kcal1g di calore, i grassi -9,0 kcal1g, le proteine ​​-4,0 kcal1g (questi valori caratterizzano il valore energetico dei corrispondenti nutrienti). La dipendenza della DC dall'ossidazione del prodotto è determinata dal fatto che durante l'ossidazione del glucosio, lo stesso numero di 02 molecole viene utilizzato per formare ciascuna molecola di CO2 (DC = 1,0). A causa del fatto che nella struttura degli acidi grassi ci sono meno 02 atomi per atomo di CO2 rispetto ai carboidrati, durante la loro ossidazione la DC è 0,7. Quando si consumano alimenti proteici, la CD è 0,8.

Tuttavia, quando si utilizza il metodo della calorimetria indiretta, è necessario tenere conto del fatto che nelle condizioni reali della vita umana, di norma, gli ingredienti misti vengono ossidati. Per uso pratico sono state sviluppate tabelle speciali, con l'aiuto delle quali la quantità di energia rilasciata, cioè l'intensità dei processi metabolici, può essere determinata dalla quantità di ossigeno assorbito per unità di tempo e dal valore DC.

Caratteristiche di età e sesso del metabolismo energetico

Durante il periodo dello sviluppo ontogenetico, i processi metabolici subiscono cambiamenti significativi. Fino alla fine della pubertà (Tabella 15) predominano i processi anabolici.

Tabella 15. Cambiamenti legati all'età nel metabolismo generale e basale

Età	Generale scambio, kcal1dobu	BX
		kcal1dobu	kcal1m 1dobu	kcal1kg1dobu
1 giorno
1 mese
1 anno
3 anni
5 anni
10 anni
14 anni
Adulti

Poiché per garantire lo sviluppo legato all'età viene consumata una grande quantità di energia, il livello del metabolismo basale, calcolato sia per unità di massa che per superficie corporea, aumenta notevolmente. I tassi più elevati si registrano nei primi anni di vita, quando il metabolismo basale risulta aumentato di 2-2,5 volte rispetto a quello degli adulti. Con l'invecchiamento predominano i processi catabolici, accompagnati da una graduale diminuzione del metabolismo basale. Inoltre, in tutte le fasce d’età, il metabolismo basale nelle donne è inferiore a quello degli uomini. Ad esempio, negli uomini di 40 anni, il suo valore medio è di 36,3 kcal1m21 anno, negli uomini di 70 anni - 33 kcal1m21 anno; nelle donne è rispettivamente di 34,9 e 31,7 kcal1m21anno.