Расходование энергии в организме и влияющие на это факторы: ключевые аспекты и исследования

Вопрос расходования энергии в организме человека влияет на здоровье и физическую форму. Основной обмен — процесс, при котором организм использует энергию для поддержания жизнедеятельности, и его эффективность зависит от различных факторов. Понимание механизмов, регулирующих расход энергии, важно для людей с избыточным весом или недостатком массы тела. Эта статья рассмотрит факторы, влияющие на основной обмен, и как их учитывать для достижения оптимального состояния здоровья и контроля веса.

Основной обмен: что это такое и от чего он зависит

Основной обмен представляет собой минимальный уровень энергетических затрат, необходимых для поддержания жизнедеятельности организма в состоянии полного покоя. Обычно это состояние достигается через 12 часов после последнего приема пищи, при исключении всех внутренних и внешних воздействий.

В этом состоянии организм продолжает расходовать энергию на постоянные химические реакции, а также на механическую работу, выполняемую различными органами, такими как сердце, дыхательные мышцы, кишечник, кровеносные сосуды и железы. Важную роль в этом процессе играет тонус мышц, то есть их напряжение. Основной обмен измеряется в килокалориях (ккал) или килоДжоулях (кДж), отражая количество энергии, выделяемой организмом (или на каждый килограмм его массы) за определенный промежуток времени (минуту, час или сутки).

Калории — это устаревшая, но привычная единица измерения энергии. Одна калория способна нагреть один грамм воды на один градус. Килокалория, в свою очередь, равна тысяче калорий и достаточно для нагрева одного литра воды на 1°С. В Международной системе единиц (СИ) энергия измеряется в джоулях. Для перевода между этими единицами используются следующие коэффициенты: 1 кДж = 0,239 ккал; 1 ккал = 4186,8 кДж.

Основной обмен у взрослого человека составляет примерно 1 ккал на 1 кг массы тела в час. Например, суточный обмен для мужчины в возрасте 20-30 лет с массой 80 кг составит 1920 ккал (1 ккал х 80 кг х 24 часа). Это количество энергии достаточно для кипячения 24 литров воды при комнатной температуре.

Показатель основного обмена зависит от множества факторов, включая возраст, рост, массу тела, пол и другие параметры.

Эксперты в области физиологии и биохимии подчеркивают, что расходование энергии в организме зависит от множества факторов. Во-первых, уровень физической активности играет ключевую роль: чем больше человек движется, тем больше калорий он сжигает. Во-вторых, метаболизм, который варьируется у разных людей, также влияет на скорость расходования энергии. Генетические предрасположенности, возраст и пол могут существенно изменять этот процесс. Кроме того, диета и качество потребляемой пищи имеют значительное значение. Например, белки требуют больше энергии для переваривания, чем углеводы или жиры. Наконец, эмоциональное состояние и уровень стресса могут влиять на обмен веществ, что также отражается на расходе энергии. Таким образом, взаимодействие этих факторов создает сложную картину, определяющую энергетические затраты организма.

Как питание влияет на ЭНЕРГИЮ? #энергия #мотивация #психология

Основной обмен — показатель процессов в организме

Ранее считалось, что основной обмен является фиксированной величиной, остающейся неизменной в физиологическом плане. Однако современные исследования показали, что этот показатель может варьироваться. У одного и того же человека основной обмен может находиться на различных уровнях, и каждый из этих уровней будет считаться «основным» в зависимости от конкретных жизненных обстоятельств.

Основной обмен представляет собой обобщенный индикатор активности окислительно-восстановительных процессов, что делает его зависимым от состояния внутренних органов и различных внешних факторов, влияющих на организм. Он может изменяться в результате недостаточного или избыточного питания, увеличения или уменьшения физической активности, воздействия климатических условий, гипоксии, нарушений в работе эндокринных желез, а также при заболеваниях, сопровождающихся лихорадкой, и по многим другим причинам.

У человека основной обмен может колебаться примерно на 10% в разные дни.

Интересные факты

Вот несколько интересных фактов о расходовании энергии в организме и факторах, влияющих на этот процесс:

1. Основной обмен веществ: Около 60-75% всей энергии, которую тратит организм в состоянии покоя, уходит на поддержание основных функций, таких как дыхание, циркуляция крови и поддержание температуры тела. Этот уровень основного обмена веществ (BMR) может варьироваться в зависимости от возраста, пола, мышечной массы и генетики.

2. Термогенез: Пищеварение и усвоение пищи также требуют энергии. Этот процесс называется термогенезом, и он может составлять до 10% от общего расхода энергии. Например, белки требуют больше энергии для переваривания по сравнению с углеводами и жирами, что делает высокобелковые диеты более «энергозатратными».

3. Физическая активность и NEAT: Не только запланированные тренировки, но и повседневная активность (NEAT — Non-Exercise Activity Thermogenesis) существенно влияют на расход энергии. Простые действия, такие как ходьба, стояние или даже жестикуляция, могут значительно увеличить общий расход калорий в течение дня. Исследования показывают, что увеличение NEAT может помочь в контроле веса и улучшении метаболического здоровья.

Внешние факторы, влияющие на уровень энергии. #мышление #коуч #бизнес #психология #психолог

Расход энергии и возраст

В течение первого года жизни малыша потребность в энергии для основного обмена составляет 48 ккал на 1 кг веса в сутки. Это в два раза больше, чем у взрослого человека. Высокий уровень основного обмена у детей объясняется активным метаболизмом клеток и интенсивным ростом тканей.

Общая потребность в энергии у ребенка формируется из основного обмена, затрат на поддержание температуры тела, физическую активность и обеспечение роста.

В первые недели жизни затраты на поддержание температуры и физическую активность минимальны и составляют около 20 ккал/кг в день. К двум месяцам эта цифра увеличивается примерно до 35 ккал/кг в день и остается на этом уровне до года. Наибольшие энергетические расходы в первый год жизни связаны именно с ростом. Считается, что энергетическая стоимость каждого грамма новой ткани составляет 7 ккал, а затраты на рост в первые два месяца могут достигать 52 ккал/кг массы в день. К году эти затраты могут снизиться до 30 ккал/кг в день. В среднем, суммарная энергия основного обмена у детей в возрасте до двух месяцев составляет около 120 ккал/кг в день, а к году она снижается до 90-100 ккал/кг в день. При этом затраты энергии на рост уменьшаются быстрее, чем увеличиваются энергозатраты на активность ребенка.

Существуют определенные рекомендации по калорийности питания для детей. В нашей стране они составляют 115 ккал/кг в день для детей до 6 месяцев включительно и 110 ккал/кг — с начала 7-го месяца до года.

Нормы физиологической потребности в энергии для детей

Потребность в энергии у детей старше одного года определяется не на основе килограммов массы тела, а в расчете на суточные нормы. Для детей в возрасте от одного до трех лет эта потребность составляет 1540 ккал в сутки, для детей от четырех до шести лет — 1970 ккал в сутки, а для детей от семи до десяти лет — 2350 ккал в сутки. С 11 лет потребности в энергии начинают различаться в зависимости от пола. В возрасте 11—13 лет мальчики нуждаются в 2750 ккал в сутки, тогда как девочки — в 2500 ккал. У подростков в возрасте 14—17 лет нормы потребления энергии составляют 3000 ккал для юношей и 2600 ккал для девушек.

С ростом ребенка показатели основного обмена сначала снижаются быстро, а затем этот процесс замедляется. К 16—17 годам (по некоторым данным, уже к 10—12 годам) эти показатели приближаются к уровням, характерным для взрослых, и остаются относительно стабильными на протяжении некоторого времени. После 20—30 лет основной обмен начинает постепенно снижаться. В среднем у мужчин этот показатель уменьшается на 7 ккал в год, у женщин — на 2,3 ккал.

У взрослых людей расход энергии снижается на 7—10% каждые 10 лет, достигая минимальных значений к пожилому возрасту. В старости наблюдается снижение активности клеток, замедление обмена веществ и уменьшение мышечного тонуса, что влияет на уровень основного обмена. Также на снижение основного обмена в пожилом возрасте влияют уменьшение массы таких органов, как печень, мозг, сердце и почки, где обмен веществ и расход энергии происходят наиболее активно.

5 главных пожирателей энергии. ИЗБАВЬСЯ ОТ ЭТОГО

Нормы физиологической потребности в энергии для взрослых

Суточная энергетическая потребность для основного обмена у людей в возрасте 60 лет определяется следующим образом:

• Для мужчин: масса тела (кг) х 13,5 + 487;
• Для женщин: масса тела (кг) х 10,5 + 596.

Если взять в расчет «условного мужчину в расцвете сил», который к пенсионному возрасту сохраняет вес в 80 кг, то для поддержания жизнедеятельности ему потребуется на 20% меньше энергии, чем в молодые годы: 80 x 13,5 + 487 = 1567 ккал.

Нарушение основного обмена и масса тела

Основной обмен представляет собой результат постоянной активности всех клеток организма. Таким образом, с увеличением массы тела наблюдается и рост основного обмена, хотя эта связь не является прямой. На основной обмен влияют не только масса тела, но и её состав.

Наиболее активный обмен веществ происходит в мозге, мышцах и органах брюшной полости. Энергетические затраты на поддержание жизнедеятельности в «энергоемких» органах значительно выше, чем, например, в жировой ткани или костях, где обмен веществ протекает медленно и нарушения в этом процессе ощущаются менее остро. Размеры отдельных органов, развитие костной и мышечной систем, а также степень жировых отложений — все эти параметры индивидуальны и оказывают влияние на основной обмен.

Мышечная ткань играет ключевую роль, и её развитие у разных людей может значительно варьироваться. Скелетные мышцы расходуют около 25% энергии, необходимой организму для основного обмена. Люди с хорошо развитыми мышцами требуют значительно больше энергии даже в состоянии покоя. Существует четкая связь между развитием мышечной ткани и основным обменом: при одинаковом весе и росте худощавый и мускулистый человек расходует на 10—15% больше энергии для основного обмена, чем полный и менее атлетичный.

Интенсивность обмена веществ в жировой ткани в три раза ниже, чем в остальной массе организма. Каждый грамм жировой ткани «сжигает» на 25—30% меньше энергии, чем «среднестатистический» грамм так называемой тощей массы. Энергетические затраты на килограмм веса при ожирении I степени на 20—25% ниже, чем у здоровых людей, а при ожирении II степени — на 30%. Поэтому при ожирении общий уровень основного обмена увеличивается значительно медленнее, чем масса тела.

Пол:как связаны обмен веществ и питание мужчины и женщины

Обменные процессы у женщин происходят с меньшей интенсивностью, чем у мужчин. При равном росте женщины имеют меньшую массу тела, а их мышечная система развита менее активно по сравнению с жировой тканью. В результате основной обмен на килограмм массы тела у женщин ниже, чем у мужчин. Это означает, что для поддержания основного обмена женщине требуется меньше энергии, чем мужчине с аналогичной массой. В норме эти различия составляют 5-6%.

Питание и калории: расход энергии по типу обмена веществ

Уровень базового обмена веществ напрямую связан с рационом питания человека. Длительное ограничение в питании или, наоборот, чрезмерное потребление пищи оказывают значительное влияние на этот обмен. Также важным фактором является качественный состав продуктов, включая как избыток, так и недостаток определенных питательных веществ, что приводит к несбалансированности рациона.

При снижении калорийности питания базовый обмен веществ, как правило, уменьшается. При этом масса тела может оставаться стабильной или даже снижаться, что зависит от индивидуальных особенностей и размера порций. Снижение базового обмена на 30-35% может привести к выраженным признакам алиментарной дистрофии. В условиях полного голодания или значительного недоедания базовый обмен снижается из-за уменьшения мышечной массы.

У детей при недостаточном питании базовый обмен может долго оставаться на прежнем уровне. Однако он начинает снижаться только тогда, когда масса тела становится примерно на 20% ниже нормы.

Чрезмерное потребление пищи может как увеличить, так и уменьшить базовый обмен. Уменьшение обмена связано с накоплением в организме неактивной жировой ткани, в то время как увеличение происходит из-за повышенной нагрузки на внутренние органы, вызванной избыточной массой тела.

Качество пищи также влияет на базовый обмен. При избыточном и преимущественно белковом питании базовый обмен возрастает, тогда как при углеводном — снижается.

Мышечная деятельность и расход энергии чнловеком

Напряженная деятельность мышц способствует росту основного обмена веществ.

Степень и продолжительность этого увеличения зависят от интенсивности предыдущей физической активности: после серьезной мышечной нагрузки основной обмен может возрасти на 5—10%. У хорошо подготовленных спортсменов этот показатель увеличивается незначительно, в то время как у людей, не занимающихся спортом, мышечные нагрузки значительно активизируют основной обмен.

Регулярная физическая активность приводит к заметному и устойчивому росту основного обмена. Например, если каждый день выполнять утреннюю зарядку, через год основной обмен на килограмм массы тела может увеличиться на 40%. Недостаток физической активности, или гиподинамия, приводит к снижению основного обмена.

Температура окружающей среды: расход энергии человека

Адаптация к кратковременным и длительным колебаниям температуры воздуха представляет собой сложный процесс, в котором задействованы различные физиологические системы организма. При смене сезонов температура влияет на основной обмен не мгновенно, а в течение 8—15 дней. Зимой уровень основного обмена снижается, так как организм начинает более рационально расходовать энергию. С наступлением весны этот уровень возрастает, поскольку энергия тратится на охлаждение тела. Тем не менее, порой сложно точно определить, как температура влияет на основной обмен. В отличие от животных, люди в холодное время года, выходя из теплого помещения, одеваются теплее. Летом же они стараются избежать жары, используя вентиляторы и кондиционеры. Основной обмен также зависит от изменений в физической активности и трудовой нагрузке, а также от сезонных колебаний гормонального фона. Кроме того, в жаркую погоду аппетит обычно снижается. Однако большинство исследований подтверждают, что при низких температурах основной обмен, как правило, увеличивается.

Заболевания

На основной обмен особенно заметно влияют заболевания щитовидной железы. При гипертиреозе, когда функция щитовидной железы повышена, основной обмен может увеличиваться на 150% и более. В то же время, при выраженном гипотиреозе, когда функция щитовидной железы значительно снижена, основной обмен может уменьшаться на 35-40%.

У здоровых людей основной обмен в значительной степени определяется индивидуальными характеристиками работы щитовидной железы. Важную роль в регуляции окислительных процессов играют гипофиз, надпочечники и половые железы. Увеличение их активности способствует росту основного обмена.

Энергетические затраты возрастают в условиях лихорадки. Например, повышение температуры тела на 1°С приводит к увеличению основного обмена на 13%. Это связано с увеличением теплопродукции, усилением вентиляции легких и учащением сердечных сокращений.

Существуют также данные о том, что обмен веществ может изменяться в зависимости от условно-рефлекторных факторов. Например, предстоящая тяжелая физическая работа может вызвать увеличение основного обмена еще до ее начала, иногда даже более заметно, чем во время самой работы.

• Основной обмен — это индивидуальная категория, зависящая от пола, возраста, роста, объема мышечной массы, веса, качества и количества потребляемой пищи, физической активности, климатических условий, состояния эндокринной системы и условно-рефлекторных факторов.
• Суточные колебания основного обмена у человека могут достигать 10%.
• В норме на основной обмен уходит примерно 50-60% от общего суточного рациона.
• При ограничении питания основной обмен снижается, в то время как при избытке пищи он может как увеличиваться, так и уменьшаться, что связано с изменениями в жировой массе и нагрузкой на внутренние органы.
• У детей интенсивность основного обмена в два раза выше, чем у взрослых.
• С возрастом потребность в энергии снижается.

Генетические факторы и их влияние на обмен веществ

Генетические факторы играют ключевую роль в регуляции обмена веществ и расходовании энергии в организме. Каждый человек имеет уникальный набор генов, который влияет на различные аспекты метаболизма, включая скорость сжигания калорий, эффективность усвоения питательных веществ и предрасположенность к накоплению жира.

Одним из основных генов, связанных с обменом веществ, является ген FTO (fat mass and obesity-associated gene). Исследования показали, что вариации в этом гене могут быть связаны с увеличением массы тела и ожирением. Люди с определенными аллелями гена FTO имеют тенденцию к более высокому потреблению калорий и меньшей физической активности, что может привести к избыточному весу.

Другим важным геном является UCP1 (uncoupling protein 1), который участвует в термогенезе — процессе, при котором организм производит тепло, сжигая калории. У людей с активными вариантами этого гена наблюдается повышенная способность к термогенезу, что может способствовать более высокому уровню расхода энергии, даже в состоянии покоя.

Генетические факторы также влияют на уровень базального метаболизма (BMR) — количества калорий, которые организм расходует в состоянии покоя для поддержания жизненно важных функций. Исследования показывают, что наследственность может объяснять до 50-80% вариаций в BMR среди людей. Это означает, что некоторые люди могут иметь естественно более высокий или низкий уровень метаболизма, что влияет на их способность контролировать вес.

Кроме того, генетические факторы могут определять предпочтения в питании и физической активности. Например, некоторые люди могут иметь генетическую предрасположенность к предпочтению высококалорийной пищи или к меньшей физической активности, что также может влиять на общий расход энергии. Исследования показывают, что генетические вариации могут влиять на уровень гормонов, таких как лептин и грелин, которые регулируют аппетит и чувство насыщения.

Важно отметить, что генетические факторы не действуют изолированно. Они взаимодействуют с окружающей средой, образом жизни и привычками питания. Например, даже если у человека есть предрасположенность к низкому метаболизму, регулярные физические нагрузки и сбалансированное питание могут помочь ему поддерживать здоровый вес и уровень энергии.

Таким образом, понимание генетических факторов, влияющих на обмен веществ, может помочь в разработке индивидуализированных подходов к контролю веса и улучшению здоровья. Исследования в этой области продолжаются, и новые открытия могут привести к более эффективным стратегиям управления весом и профилактики метаболических заболеваний.

Вопрос-ответ

Какие факторы влияют на потребность в энергии?

Расход энергии в состоянии покоя (REE) варьируется как у одного человека, так и между людьми, а также колеблется на протяжении жизни человека. Как показано на рисунке 4-1, REE зависит от ряда факторов, включая возраст, пол, размеры и состав тела, а также генетику (включая влияние расы/этнической принадлежности).

На что расходуется энергия в организме человека?

Расход энергии на базовый (основной) обмен веществ (PAV), то есть расход энергии в состоянии покоя, или базовый расход энергии, нужен для дыхания, работы сердца, поддержания температуры тела и других жизненно необходимых функций.

Как организм расходует энергию?

Всякий раз, когда вам нужна энергия — чтобы дышать, завязывать шнурки или проехать на велосипеде, — ваш организм использует молекулы АТФ. АТФ, по сути, единственная молекула, способная обеспечивать энергией мышечные волокна для обеспечения мышечных сокращений. Креатинфосфат (КФ), как и АТФ, также хранится в небольших количествах в клетках.

Советы

СОВЕТ №1

Следите за своим уровнем физической активности. Регулярные физические упражнения помогают увеличить расход энергии, улучшая обмен веществ и способствуя сжиганию калорий. Попробуйте включить в свой распорядок дня как кардионагрузки, так и силовые тренировки.

СОВЕТ №2

Обратите внимание на свой рацион питания. Употребление продуктов, богатых белками, клетчаткой и здоровыми жирами, может повысить термогенез и ускорить обмен веществ. Избегайте избыточного потребления сахара и переработанных продуктов, которые могут замедлить расход энергии.

СОВЕТ №3

Управляйте уровнем стресса. Хронический стресс может негативно влиять на обмен веществ и приводить к накоплению жира. Практикуйте методы релаксации, такие как медитация, йога или глубокое дыхание, чтобы поддерживать баланс и улучшать общее состояние организма.

СОВЕТ №4

Не забывайте о важности сна. Недостаток сна может замедлить обмен веществ и увеличить аппетит, что приводит к избыточному потреблению калорий. Стремитесь к 7-9 часам качественного сна каждую ночь для оптимального функционирования организма.