Energieaustausch des Menschen

"Der menschliche Körper ist eine" Maschine ", die chemische Energie freisetzen kann, die dem" Brennstoff "von Nahrungsmitteln zugeordnet ist; diese "Brennstoffe" sind Kohlenhydrate, Fette, Proteine und Alkohol "(WHO).

Die primäre Verwendung einer der aufgeführten Quellen hat unterschiedliche Merkmale hinsichtlich der Größe des Energiestoffwechsels und der damit verbundenen metabolischen Veränderungen.

Merkmale verschiedener metabolischer Quellen der Nahrungsenergieversorgung

Indikatoren	Glucose	Palmitat	Protein
Wärmefreisetzung, kcal:
Für 1 Mol oxidiert	673	2398	475
1 g oxidiert	3.74	9.30	5.40
Sauerstoffverbrauch:
Maulwurf	66.0	23.0	5.1
L	134	515	114
Kohlendioxid-Produktion:
Maulwurf	66.0	16.0	4.1
L	134	358	92
Herstellung von ATP, mol:	36	129	23
Kosten von ATP-Produkten:
A / d	18.7	18.3	20.7
In / aus	3.72	3.99	4.96
C / d	3.72	2.77	4.00
Atemfrequenz	1.00	0,70	0.81
Energieäquivalent pro 1 Liter verbrauchtem Sauerstoff	5.02	4.66	4.17

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Phasen des Energieaustauschs

Obwohl die Dissimilierung und Synthese der Strukturen von Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten charakteristische Merkmale und spezifische Formen aufweist, gibt es jedoch bei der Umwandlung dieser verschiedenen Substanzen eine Anzahl von im wesentlichen gemeinsamen Stufen und Gesetzmäßigkeiten. In Bezug auf die Energie, die durch den Stoffwechsel freigesetzt wird, sollte der Energiestoffwechsel in drei Hauptstadien unterteilt werden.

In der ersten Stufe des Gastrointestinaltraktes werden große Nährstoffmoleküle in kleine aufgeteilt. 3 sind aus Kohlenhydraten Hexosen (Glucose, Galactose, Fructose), Proteine gebildet - 20 Aminosäuren, Fette (Triglyceride) - (. Z.B. Pentosen et al) Glycerin und Fettsäuren sowie seltenere Zucker. Es wird berechnet, dass im Durchschnitt Kohlenhydrate den menschlichen Körper während seiner Lebenszeit passieren - 17,5 Tonnen, Proteine - 2,5 Tonnen, Fette - 1,3 Tonnen.Die Menge an Energie, die in Phase I freigesetzt wird, ist unbedeutend, während sie als Wärme freigesetzt wird. So wird bei der Spaltung von Polysacchariden und Proteinen etwa 0,6% freigesetzt, Fett - 0,14% der Gesamtenergie, die bei vollständiger Zersetzung zu den Endprodukten des Stoffwechsels entsteht. Daher besteht die Wichtigkeit der chemischen Reaktionen der ersten Phase hauptsächlich in der Herstellung von Nährstoffen für die tatsächliche Freisetzung von Energie.

In der zweiten Stufe werden diese Stoffe durch unvollständige Verbrennung weiter gespalten. Das Ergebnis dieser Prozesse - unvollständige Verbrennung - scheint unerwartet. Von 25-30 Substanzen gebildet werden, mit Ausnahme von CO2 und H2O, nur drei Endprodukte: α-Ketoglutarsäure, Oxalessigsäure und Essigsäure, wie atsetilkoenzima A. Quantitativ herrschen somit Acetyl-Coenzym A. Während der Phase II freigesetzt wird, etwa 30% der Energie in dem Nährstoffe enthaltenen Substanzen.

In der dritten Stufe, dem sogenannten Krebs-Tricarbonsäurezyklus, werden die drei Endprodukte der Phase II zu Kohlendioxid und Wasser verbrannt. Zur gleichen Zeit werden 60-70% der Energie der Nährstoffe freigesetzt. Der Krebs-Zyklus ist der gemeinsame Endweg für die Spaltung von Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten. Dies ist sozusagen der Schlüsselpunkt im Austausch, wo Konvergenzen verschiedener Strukturen zusammenlaufen und der gegenseitige Übergang von synthetischen Reaktionen möglich ist.

Im Gegensatz zu Stufe I - den Stufen der Hydrolyse im Magen-Darm-Trakt - tritt in den Phasen II und III der Stoffspaltung nicht nur die Freisetzung von Energie, sondern auch eine besondere Art der Akkumulation auf.

Energieaustauschreaktionen

Die Energieeinsparung erfolgt durch Umwandlung der Energie der Spaltung von Nahrungsmitteln in eine spezielle Form von chemischen Verbindungen, genannt Makroergas. Träger dieser chemischen Energie im Körper sind verschiedene Phosphorverbindungen, in denen die Bindung des Phosphorsäurerestes eine makroerge Bindung ist.

Der Hauptort im Energiestoffwechsel gehört zur Pyrophosphatbindung mit der Struktur von Adenosintriphosphat. In Form dieser Verbindung im Körper werden 60 bis 70% der gesamten beim Abbau von Proteinen, Fetten, Kohlenhydraten freigesetzten Energie verbraucht. Der Gebrauch von Energie (Oxidation in Form von ATP) ist von großer biologischer Bedeutung, da durch diesen Mechanismus Raum und Zeit der Energiefreisetzung und deren tatsächlicher Verbrauch im Funktionsprozeß der Organe getrennt werden können. Es wird geschätzt, dass in 24 Stunden die Menge an ATP, die im Körper gebildet und gespalten wird, ungefähr gleich der Masse des Körpers ist. Die Umwandlung von ATP zu ADP setzt 41,84-50,2 kJ oder 10-12 kcal frei.

Die sich ergebende Stoffwechselenergie an der Hauptaustausch ausgegeben wird, t. E. Die Erhaltung des Lebens in einem Ruhezustand bei einer Umgebungstemperatur von 20 ° C, Wachstum (Kunststoff-Metabolismus), Muskelarbeit und die Verdauung und Absorption von Lebensmitteln (insbesondere dynamischen Eingriffs Essen). Es gibt Unterschiede im Energieaufwand, der sich aus dem Austausch bei einem Erwachsenen und einem Kind ergibt.

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Grundlegender Austausch

Das Kind hat, wie alle Säuglinge, die unreif geboren werden, einen anfänglichen Anstieg des Grundumsatzes auf 1 1/2 Jahre, der dann stetig stetig zunimmt und sich auch regelmäßig pro Körpergewicht verringert.

Häufig werden Berechnungsmethoden zur Berechnung des Grundumsatzes verwendet. Formeln konzentrieren sich normalerweise auf Indikatoren von Länge oder Körpergewicht.

Berechnung des Grundumsatzes durch Körpergewicht (kcal / Tag). FAO / BO3 Empfehlungen

Alter	Jungs	Mädchen
0-2 Jahre	60,9 P-54	61 P - 51
3-9 Jahre	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

Die gesamte Energie, die von der Nahrung aufgenommen wird, wird verteilt, um den Grundstoffwechsel, die spezifische dynamische Wirkung der Nahrung, die Wärmeverluste, die mit der Ausscheidung verbunden sind, die körperliche (motorische) Aktivität und das Wachstum zu liefern. In der Struktur der Energieverteilung, das heißt, Energieaustausch wird unterschieden:

• Energie erhalten (aus Essen) = Energie hinterlegt + Energie verbraucht.
• Energie absorbiert = Energie erhalten - Energie ausgeschieden.
• Energie metabolisiert = Energie erhalten - Energieversorgung (Leben) und Aktivität oder "Grundkosten".
• Die Energie der Grundkosten ist gleich der Summe:
  • Grundumsatz;
  • Thermoregulation;
  • wärmende Wirkung von Lebensmitteln (SDDP);
  • Aktivitätskosten;
  • Kosten für die Synthese neuer Gewebe.
• Die Energie der Ablagerung ist die Energie, die für die Ablagerung von Protein und Fett aufgewendet wird. Glykogen wird nicht berücksichtigt, da seine Ablagerung (1%) unbedeutend ist.
• Energie der Deposition = Energie metabolisiert - Energie der Grundkosten.
• Energiekosten des Wachstums = Energie der Synthese von neuem Gewebe + Energie, die in neuem Gewebe abgelagert wird.

Die Hauptaltersunterschiede sind das Verhältnis zwischen den Kosten des Wachstums und in geringerem Maße der Aktivität.

Altersmerkmale der Verteilung des täglichen Energieverbrauchs (kcal / kg)

Alter	Grundlegender Austausch	SDDP	Verluste bei der Ausscheidung	Aktivität	Höhe	Summe
Vorzeitig	60	7.	20	15.	50	152
8 Wochen	55	7.	11.	17.	20	110
10 Monate	55	7.	11.	17.	20	110
4 Jahre	40	6.	8.	25	8-10	87-89
14 Jahre alt	35	6.	6.	20	14.	81
Erwachsener	25	6.	6.	10	0	47

Wie zu sehen ist, sind die Wachstumskosten für ein kleines Neugeborenes und im ersten Lebensjahr sehr signifikant. Natürlich sind sie bei einem Erwachsenen einfach abwesend. Körperliche Aktivität erzeugt einen signifikanten Energieaufwand, selbst bei einem Neugeborenen und einem Säugling, wo Brustlutschen, Angstgefühle, Schreien und Schreien der Ausdruck sind.

Mit der Angst des Kindes steigt der Energieverbrauch um 20-60% und beim Schreien - 2-3 Mal. Krankheiten stellen ihre Anforderungen an Energiekosten. Insbesondere nehmen sie mit einem Anstieg der Körpertemperatur zu (bei 1 ° C steigt der Anstieg des Metabolismus um 10-16%).

Im Gegensatz zu einem Erwachsenen haben Kinder viel Energie für das Wachstum (Plastikstoffwechsel). Es wurde nun festgestellt, dass für die Akkumulation von 1 g Körpergewicht, d. H. Ein neues Gewebe, ungefähr 29,3 kJ oder 7 kcal ausgegeben werden müssen. Die folgende Schätzung ist genauer:

• Energie "Kosten" des Wachstums = Energie der Synthese + Energie der Ablagerung in neuem Gewebe.

Bei einem Frühgeborenen beträgt die Syntheseenergie 1,3 bis 5 kJ (0,3 bis 1,2 kcal) pro Gramm, addiert zum Körpergewicht. Zur Zeit - 1,3 kJ (0,3 kcal) pro 1 g neues Körpergewicht.

Gesamte Energiekosten des Wachstums:

• bis zu 1 Jahr = 21 kJ (5 kcal) pro 1 g neues Gewebe,
• nach 1 Jahr = 36,5-50,4 kJ (8,7-12 kcal) pro 1 g neues Gewebe oder etwa 1% der Gesamtenergie der Nährstoffmenge.

Da die Wachstumsrate bei Kindern in unterschiedlichen Zeiträumen variiert, ist der Anteil des Kunststoffstoffwechsels am Gesamtenergieverbrauch unterschiedlich. Das intensivste Wachstum ist in der intrauterinen Periode der Entwicklung, wenn die Masse des menschlichen Embryos um 1 Milliarde 20 Millionen Mal (1,02 × 10 9) zunimmt. Die Wachstumsrate ist in den ersten Lebensmonaten weiterhin recht hoch. Dies wird durch eine signifikante Zunahme des Körpergewichts belegt. Daher bei Kindern die ersten 3 Monate des Anteil des „Kunststoff“ Austausches von Energieverbrauch ist 46%, dann im ersten Jahr reduziert wird, jedoch mit 4 Jahren, und vor allem in der präpubertären Zeit, eine Erhöhung der Wachstumsrate, die wiederum als eine Erhöhung des Kunststoff Austausch reflektiert wird. Im Durchschnitt werden bei Kindern zwischen 6 und 12 Jahren 12% des Energiebedarfs für Wachstum aufgewendet.

Energiekosten für Wachstum

Alter	Körpergewicht, kg	Gewichtszunahme, g / Tag	Energiekosten , kcal / Tag	Energiekosten , kcal / (kg-Tag)	Als Prozentsatz des Grundumsatzes
1 Monat	3.9	30	146	37	71
3 »	5.8	28	136	23	41
6 »	8.0	20	126	16	28
1 Jahr	10.4	10	63	6.	11.
5 Jahre	17.6	5	32	2	4
14 Jahre alt, Mädchen	47.5	18.	113	2	8.
16 Jahre alt, Jungs	54.0	18.	113	2	7.

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Energieverbrauch für schwer zu berücksichtigende Verluste

Für schwierige entfielen Verluste enthalten Verluste aus dem Kot Fett, Verdauungssäfte und Geheimnisse, erzeugt in der Wand des Verdauungstraktes und in den Drüsen, mit abgeblätterten Epithelzellen fallen die Abdeckung der Hautzellen, Haare, Nägel, Schweiß und dem Beginn der Pubertät bei Mädchen weg - mit Menstruationsblut. Leider wurde dieses Problem bei Kindern nicht untersucht. Es wird angenommen, dass es bei Kindern, die älter als ein Jahr sind, ungefähr 8% der Energiekosten ausmacht.

[11]

Energieverbrauch für Aktivität und Aufrechterhaltung einer konstanten Körpertemperatur

Der Anteil des Energieverbrauchs an Aktivität und Erhaltung der Körpertemperatur variiert mit dem Alter des Kindes (nach 5 Jahren ist dies im Konzept der Muskelarbeit enthalten). In den ersten 30 Minuten nach der Geburt sinkt die Körpertemperatur des Neugeborenen um fast 2 ° C, was einen erheblichen Energieaufwand verursacht. Bei kleinen Kindern, um eine konstante Körpertemperatur bei einer Umgebungstemperatur unter der kritischen Temperatur (28 ... 32 ° C) zu halten und die Aktivität des Körpers des Kindes ist gezwungen, 200,8-418,4 kJ / (kg-Tag) oder 48-100 kcal auszugeben / (kg • Tag). Daher nimmt mit zunehmendem Alter der absolute Energieaufwand zur Aufrechterhaltung der Konstanz von Körpertemperatur und Aktivität zu.

Der Anteil des Energieverbrauchs zur Aufrechterhaltung der Konstanz der Körpertemperatur bei Kindern des ersten Lebensjahres ist jedoch umso niedriger, je kleiner das Kind ist. Andererseits sinkt der Energieverbrauch, da die Körperoberfläche, bezogen auf 1 kg Körpergewicht, wieder abnimmt. Gleichzeitig erhöht sich der Energieverbrauch für Aktivität (Muskelarbeit) bei Kindern über das Jahr hinweg, wenn das Kind zu laufen, zu laufen, Sport zu treiben oder Sport zu treiben beginnt.

Die Energiekosten der körperlichen Aktivität

Bewegungsart	Cal / min
Radfahren mit niedriger Geschwindigkeit	4,5
Radfahren mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit	7.0
Radfahren mit hoher Geschwindigkeit	11.1
Tanzen	3.3-7.7
Fußball	8.9
Gymnastische Übungen auf Muscheln	3.5
Laufender Sprint	13.3-16.8
Laufen für lange Strecken	10.6
Eislaufen	11.5
Langlaufen mit mäßiger Geschwindigkeit	10.8-15.9
Laufen auf Skiern mit Höchstgeschwindigkeit	18.6
Schwimmen	11.0-14.0

Bei Kindern im Alter von 6-12 Jahren beträgt der Anteil der für körperliche Aktivität aufgewendeten Energie etwa 25% des Energiebedarfs und bei Erwachsenen - 1/3.

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Spezifisch-dynamische Wirkung von Lebensmitteln

Die spezifische dynamische Wirkung von Lebensmitteln hängt von der Art des Lebensmittels ab. Stärker wird es bei eiweißreichen Lebensmitteln ausgedrückt, weniger bei der Aufnahme von Fetten und Kohlenhydraten. Bei Kindern des zweiten Lebensjahres beträgt die spezifische dynamische Wirkung der Nahrung 7-8%, bei Kindern im höheren Alter - über 5%.

Aufwendungen für die Umsetzung und Bewältigung von Stress

Dies ist die natürliche Richtung des normalen Lebens- und Energieverbrauchs. Der Prozess des Lebens und der sozialen Anpassung, Training und Sport, die Bildung von zwischenmenschlichen Beziehungen - all dies kann durch Stress und zusätzliche Energiekosten begleitet werden. Im Durchschnitt sind dies zusätzliche 10% der täglichen Energie "Rationen". Bei akuten und schweren Erkrankungen oder Traumata kann jedoch das Niveau der Stresskosten sehr stark ansteigen, und dies erfordert eine Berücksichtigung bei der Berechnung der Diät.

Daten zum Anstieg des Energiebedarfs für Stress sind nachfolgend aufgeführt.

Staaten	Ändern Energiebedarf
Verbrennungen abhängig vom Prozentsatz der verbrannten Körperoberfläche	+ 30 ... 70%
Mehrere Verletzungen mit Hardware-Belüftung	+ 20 ... 30%
Schwere Infektionen und multiple Traumata	+ 10 ... 20%
Postoperative Phase, kleinere Infektionen, Knochenbrüche	0 ... + 10%

Ein anhaltendes Ungleichgewicht der Energie (Überschuss oder Mangel) verursacht eine Veränderung des Körpergewichts und der Körperlänge mit allen Entwicklungsindizes und biologischem Alter. Selbst eine moderate Unterernährung (4-5%) kann zu einer Verzögerung der kindlichen Entwicklung führen. Daher wird die Energiesicherheit der Nahrungsmittel zu einer der wichtigsten Voraussetzungen für die Angemessenheit von Wachstum und Entwicklung. Die Berechnung dieser Sicherheit ist notwendig, um regelmäßig durchzuführen. Bei den meisten Kindern können Richtlinien für die Analyse Empfehlungen zur Gesamtenergie der Tagesration sein, für einige Kinder mit besonderen Gesundheits- oder Lebensbedingungen ist eine individuelle Berechnung für die Summe aller energieverbrauchenden Komponenten erforderlich. Ein Beispiel für die Verwendung von Sicherheitsstandards für das gemeinsame Alter und die Möglichkeit einer individuellen Korrektur dieser Standards können die folgenden Methoden zur Berechnung der Energiekosten sein.

Berechnungsmethode zur Bestimmung des Grundumsatzes

Bis zu 3 Jahren	3-10 Jahre	10-18 Jahre alt
Jungs
X = 0,249 kg-0,127	X = 0,095 kg + 2,110	X = 0,074 kg + 2,754
Mädchen
X = 0,244 kg-0,130	X = 0,085 kg + 2,033	X = 0,056 kg + 2,898

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Zusätzliche Kosten

Entschädigung für den Schaden - der Hauptaustausch wird multipliziert: für die kleine Chirurgie, durch 1.2; beim Skeletttrauma - auf 1,35; bei der Sepsis - auf 1,6; mit Verbrennungen - von 2.1.

Spezifisch-dynamische Wirkung der Nahrung: + 10% des Grundumsatzes.

Körperliche Aktivität: Bettruhe + 10% des Grundstoffwechsels; sitzt auf dem Stuhl + 20% des Grundumsatzes; Patientenregime + 30% des Grundumsatzes.

Die Kosten für das Fieber: auf 1 ° Mit der mittleren täglichen Erhöhung der Temperatur des Körpers + 10-12% vom Grundumsatz.

Gewichtszunahme: bis zu 1 kg / Woche + 1260 kJ (300 kcal) pro Tag.

Es ist üblich, bestimmte Standards der altersbezogenen Energieversorgung für die Bevölkerung zu formulieren. Viele Länder haben solche Regelungen. Auf deren Basis werden alle Nahrungsmittelrationen organisierter Kollektive entwickelt. Individuelle Diäten werden auch mit ihnen überprüft.

Empfehlungen zum Energiewert der Ernährung von Kleinkindern und bis zu 11 Jahren

	0-2 Monate	3-5 Monate	6-11 Monate	1-3 Jahre	3-7 Jahre	7-10 Jahre alt
Energie, gesamt, kcal	-	-	-	1540	1970	2300
Energie, kcal / kg	115	115	110	-	-	-

Empfehlungen zur Energieregulierung (kcal / (kg • Tag))

Alter, Monat	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

Die Berechnung und Korrektur des Energieaustauschs zielt darauf ab, die Mängel der Hauptenergieträger, d. H. Hauptsächlich Kohlenhydrate und Fette, zu beseitigen. Gleichzeitig ist die Verwendung dieser Träger für bestimmte Zwecke nur möglich, wenn das Angebot vieler grundlegend notwendiger begleitender Mikronährstoffe berücksichtigt und korrigiert wird. So ist es besonders wichtig ist, die Ernennung von Kaliumphosphat, B-Vitaminen, insbesondere Thiamin und Riboflavin, manchmal Carnitin, Antioxidantien und andere. Geschieht dies nicht, kann so führen unvereinbar mit dem Zustand des Lebens, die gerade entstehen, wenn die energieintensiven Ernährung, insbesondere parenteral.