Разход на енергия
Сайт 100% посветен на затлъстяването: определение, механизми, превенция, как да живеем добре с него.
Въведение
От биологична гледна точка клетките на нашия организъм консумират енергия по време на реакциите на клетъчния метаболизъм.
Клетката непрекъснато върши работа, за да оцелее:
| той изгражда макромолекули | |
| той транспортира вещества през мембраните | |
| тя се движи | |
| тя мисли | |
| тя се възпроизвежда |
За да изпълни тези задачи и много други, клетката се нуждае от енергията, която трябва да черпи от заобикалящата я среда. Светлината е източник на енергия за фотосинтетични организми като растения и някои бактерии. Тези организации, т.нар автотрофи, произвеждат собствена химическа енергия от светлина.
Животните не са фотосинтетични и затова те трябва да поглъщат своите източници на енергия. Казват се организми, които не могат да произвеждат своята енергия хетеротрофи. Те получават необходимата им енергия чрез окисляване на различни съединения, получени главно с храна. Основните продукти, получени от диетата, са въглехидрати, липиди и протеини. Енергията, получена от тяхното окисление, се съхранява като АТФ по време на сложни биохимични реакции на клетъчен метаболизъм.
Отпадъчните продукти от клетъчното дишане са вода и въглероден диоксид (CO2).
Повечето реакции, които извличат енергията, която се съхранява в органични молекули, се провеждат на специално място в клетката: митохондриите, които играят ролята на фабрика на клетката. Клетката използва ензими, за да разгради сложни молекули с много потенциална енергия до по-прости продукти с по-малко енергия. Енергията, взета от това разграждане и използвана за вършене на работата, но част от нея също се губи като топлина.
Компонентите на енергийните разходи
От макроскопична гледна точка енергийните разходи на индивида са разделени на три компонента:
Основните фактори, които влияят върху разхода на енергия, са:
| Вътрешни фактори | Вътрешни фактори | |
| Базален метаболизъм | Чиста тъканна маса | |
| Възраст, пол | ||
| Тиреоидни хормони | ||
| Оборот на протеини | ||
| Термогенеза | Хранителен статус | Прием на храна |
| Активност на симпатиковата нервна система | Поглъщане на термогенни вещества, стрес | |
| Кафява мастна тъкан ? | излагане на студ | |
| Физическа дейност | Мускулна маса | Продължителност и интензивност на мускулните упражнения |
| Мускулно представяне | ||
| Максимум VO2 |
При индивид с лека физическа активност основният метаболизъм представлява около 65% от общия енергиен разход. С други думи, общите разходи могат да бъдат оценени чрез умножаване на основния метаболизъм по фактора (100/65) или 1,55. Този фактор е функция от степента на физическа активност на индивидите; това е 1,80 за умерена активност и 2,1 за интензивна физическа активност.
Пропорции между видовете енергийни разходи
Принос на различните органи към енергийните разходи
Поглъщането на кислород от различни органи може да бъде оценено чрез измерване на артериовенозната разлика в концентрациите на кислород и кръвния поток на органа.
| Човече (30 години) | Жени (30 години) | Дете (6 месеца) | |
| Черен дроб | 21. | 21. | 14. |
| Мозък | 20. | 21. | 44 |
| Сърце | 9 | 8 | 4 |
| Бъбреци | 8 | 9 | 6 |
| Мускули | 22. | 16. | 6 |
| Мастна тъкан | 4 | 6 | 2 |
| Разни (кости, кожа, черва.) | 16. | 19. | 24 |
Принос на различни органи и тъкани като% от енергийните разходи
глобален базален
Интересно е да се отбележи, че по-голямата част от основния метаболизъм (около 60%) се дължи на енергийните разходи на органи като черен дроб, мозък, сърце и бъбреци, органи, чието общо тегло е само 5 до 6% от тялото тегло. Тези тъкани имат енергиен разход 15 до 40 пъти по-голям от еквивалентното тегло на мускулите в покой.
Факторите на изменчивост на енергийните разходи
Общият разход на енергия варира според възрастта и следователно енергийните нужди са според възрастта на субектите. Оптималните енергийни нужди се определят като прием на храна, необходим за поддържане на здравето, за растежа на децата и за подходящо ниво на физическа активност. Тези дневни нужди са приблизително 120 kcal/kg при недоносени бебета, 100 kcal/kg през първата година от живота, 80 kcal/kg на 10 години и 45 kcal/kg до 20-годишна възраст.
Повечето от тези разлики в енергийните нужди се дължат на разликите във физическата активност и, за новороденото, на енергийните разходи за израстване. Енергийните разходи за растеж представляват около 50% от енергията, погълната за недоносеното дете, но този дял намалява значително от първата година от живота. Енергийните разходи за растеж включват два компонента: енергийната стойност на получените тъкани (съхранена енергия) и енергийните разходи за синтеза на тъканни съставки. При малките деца общите енергийни разходи за растеж са приблизително 5 kcal на грам натрупана тъкан. Недоносеното бебе може да спечели 12 g/kg x ден, което съответства на разходи за растеж от 60 kcal, или 50% от приема (120 kcal/kg x ден).
Интериндивидуална вариабилност при възрастни
Най-добрият предсказващ разход на енергия за 24 часа е чистата тъканна маса; този фактор обяснява 80% от вариацията между индивидите. Останалата дисперсия се дължи главно на разликите в спонтанната физическа активност. В допълнение, има разлики в термогенезата след хранене, затлъстелите пациенти с инсулинова резистентност показват намалена термогенеза.
Интересно е да се отбележи, че остатъчна дисперсия (не се обяснява с чиста тъканна маса) на основния метаболизъм има до голяма степен генетичен произход, както показват проучвания на фамилна зависимост на основния метаболизъм и ниска вариабилност на основния метаболизъм между хомозиготни близнаци. Тези данни показват, че енергийната ефективност на метаболитните процеси се определя отчасти генетично.
Субектите с относително нисък базален метаболизъм (коригиран за чиста тъканна маса, възраст и пол) биха имали повишен риск от наддаване на тегло в сравнение с лица с по-висок базален метаболизъм. По този начин повишената енергийна ефективност, метаболитна характеристика, която може да е била обект на естествен подбор през хилядолетията, представлява днес рисков фактор за развитието на затлъстяване.
Вариации по време на продължително гладуване
Добре известно е, че продължителното гладуване причинява намаляване на основния метаболизъм. Това намаление се дължи на два механизма:
гладуването води до намаляване на масата на чиста тъкан, т.е. метаболитно активна тъкан.
Изглежда, че два адаптивни механизма допринасят за увеличаване на метаболитния енергиен добив по време на гладуване: намаляване на активността на симпатиковата нервна система и намаляване на плазмената концентрация на трийодтиронин (Т3). Последното се дължи на инхибиране на дейодирането на тироксин (Т4) до Т3 в черния дроб. Тези процеси на метаболитна адаптация също могат да играят роля на енергоспестяване в популациите на развиващите се страни, подложени на сезонни ограничения в приема на храна.
Вариации по време на претоварване с енергия
Увеличава се енергийният разход в резултат на хронично претоварване с храна. Това увеличение може да се обясни с три фактора:
увеличаване на масата на чиста, метаболитно активна тъкан,
увеличаване на термогенезата след хранене поради излишния прием на храна,
Въпросът за намаляване на общата енергийна ефективност на метаболитните процеси е спорен. Цялостната енергийна ефективност на тялото е трудна за дефиниране концепция. Енергийните разходи за синтеза на АТФ (18,3 kcal или 18,4 kcal на мол ATP, синтезиран по време на окислението на глюкоза или мастни киселини, съответно) могат да бъдат сравнени с действителните разходи за заместване на молекулите на „ATP, което е приблизително 23 kcal и 19,5 kcal на режим на АТФ, заменен по време на метаболизма на погълнатите въглехидрати или мазнини съответно. Разликата между разходите за синтез на АТФ и разходите за заместване на АТФ се дължи на факта, че АТФ, използван в "безполезни" цикли (цикъл на Кори, липолиза и реестерификация на триглицеридите), не се счита за. АТФ заменен. По този начин, според тази дефиниция, заместителният добив на АТФ поради метаболизма на погълнатите въглехидрати е 18,3/23 = 80%, а ефективността на заместване на АТФ поради метаболизма на погълнатите липиди е 18, 4/19,5 = 95%.
Повечето проучвания не показват необясними енергийни разходи (понякога наричани консумация на лукс) при преяждане със смесена диета. От това следва, че "безполезни" цикли следователно не се стимулират при тези условия. От друга страна, преяждането с въглехидрати предизвиква увеличаване на специфичната термогенеза, свързана със стимулиране на симпатиковата нервна система. В този случай се наблюдава допълнителен термогенен ефект.
Интересно е да се отбележи, че адаптацията към горещо или студено влияе главно на механизмите, участващи в загубата на топлина (вазодилатация и вазоконстрикция на кожата, изпотяване), докато метаболитното производство на топлина е малко модифицирано.
Информацията на този сайт може да бъде копирана с нетърговска информация след съгласие да попитате уебмастъра.
Снимките са собственост на техните автори и не могат да бъдат дублирани без тяхно разрешение.