Физиология питания военнослужащих

Реферат

«ФИЗИОЛОГИЯ ПИТАНИЯ ВОЕННОСЛУЖАЩИХ»

ВВЕДЕНИЕ

Основной особенностью живых организмов, отличающихся от мертвой материи, является обмен веществ - сложная цепь биохимических реакций, заключающаяся в усвоении веществ из окружающей среды, сложных превращениях их в организме и выделении в окружающую среду продуктов расщепления этих веществ.

Обмен веществ является источником энергии всех жизненных процессов, протекающих в организме (движения, поддержания постоянной температуры тела, выделения пищеварительных соков, построения в организме тех или иных сложных веществ из более простых и т.д.). Совершая движение, человек расходует механическую энергию, передает ее другим телам (например, метание гранаты, оборудование укрытий), тепловая энергия передается окружающей среде путем проведения и излучения и т.д.

Согласно закону сохранения энергии, последняя не может возникать из ничего. В природе происходит лишь перераспределение энергии; возрастание запаса энергии в какой-либо одной системе сопровождается соответствующей убылью ее в другой системе, с ней взаимодействующей. При этом один вид энергии может превращаться в другой ее вид. В организме человека источником энергии являются сложные органические соединения потенциальная химическая энергия которых в процессе обмена веществ превращается в другие виды энергии. Так, например, мышечная деятельность является следствием прямого превращения химической энергии органических соединений в механическую энергию мышечных сокращений.

Под потенциальной химической энергией того или иного вещества понимают ту энергию, которая должна быть затрачена на построение данного вещества из химических элементов. Естественно, что при расщеплении сложных веществ на более простые, происходит освобождение энергии. Так, например, расщепление одной грам-молекулы макроэргического соединения аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) на аденозиндифосфорную кислоту (АДФ) и фосфорную кислоту сопровождается освобождением около 8 ккал энергии. Основным путем освобождения химической энергии, необходимой для поддержания жизнедеятельности организма и осуществления физиологических функций, являются окислительные процессы. Так, например, окисление глюкозы до углекислого газа и воды сопровождается выделением 686 ккал энергии.

На сегодняшней лекции мы должны получить ответ на ряд вопросов, а именно, что входит в понятие обмена веществ и энергии и что понимается под энергетическим балансом организма человека?

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

Жизнедеятельность организма обеспечивается, с одной стороны, его тесной связью с внешней средой, которая поставляет кислород и различные питательные вещества, а с другой стороны - постоянным превращением этих веществ в клетках организма.

Продукты распада питательных веществ используются для построения специфичных для каждого органа и разнообразных по своим функциям клеток и тканей. Конечные продукты превращения веществ выделяются из организма в окружающую среду, чтобы стать источником для построения растительных веществ (путем фотосинтеза) и кислорода. Совокупность этих двух процессов и определяет круговорот веществ в природе.

Поступление питательных веществ и кислорода из окружающей среды, сложные биохимические превращения их в организме в процессе усвоения и выделения конечных продуктов расщепления этих веществ во внешнюю среду определяется как обмен веществ или метаболизм, который состоит из двух процессов - катаболизма (диссимиляции) и анаболизма (ассимиляции).

Под катаболизмом (диссимиляцией) понимают процессы распада питательных веществ, которые сопровождаются освобождением энергии, заключенной в химических связях этих соединений.

Анаболизм (ассимиляция) представляет собой процессы синтеза специфических для организма веществ. Исходными соединениями для них служат промежуточные и конечные продукты катаболизма и энергия.

Эти два процесса у здорового человека находятся в состоянии строго сбалансированного равновесия.

В растущем и развивающемся организма процессы ассимиляции преобладают над процессами диссимиляции. Именно в результате этого происходит накопление веществ и рост организма. Во взрослом организме ассимиляция и диссимиляция находятся в равновесии. Однако всякое усиление деятельности организма «например, мышечная деятельность» приводит к усилению процессов диссимиляции. Поэтому, чтобы в организме сохранялось равновесие между приходом и расходом веществ и энергии, необходимо и усиление процесса ассимиляции, прежде всего увеличение наступления в организме питательных веществ. Так, например, питание спортсмена должно обеспечивать организму в 1,5-2 раза больше энергии, чем людей, не занимающихся спортом или физическим трудом.

При голодании, недостаточном и неполноценном питании, при лихорадочных состояния преобладают процессы катаболизма, при которых организм использует свои запасные вещества, что может привести к истощению и даже гибели его. В период выздоровления, во время роста и развития человека преобладает анаболизм. Патологически выраженное преобладание анаболизма может привести к ожирению, чрезмерному росту (гигантизм).

Основу обмена веществ с позиции биологии составляет огромное число биохимических реакций, которые протекают в организме, катализируются ферментами и находятся под контролем нервной системы, которая, по определению И.П. Павлова, является «распорядителем» всей деятельности организма.

Все реакции обмена веществ - это реакции ферментативные, отсюда следует, что центральная роль в обмене веществ принадлежит ферментам - наиболее активной форме беков.

Обмен веществ можно условно подразделить на внешний, включающий поступление пищевых продуктов в организм и выделение конечных продуктов распада, и промежуточный (внутренний), который охватывает все превращения питательных веществ в организме человека.

Таким образом, обмен веществ представляет собой совокупность всех биохимических реакций в живом организме под влиянием ферментов. Он слагается из белкового, жирового, углеводного, витаминного, минерального, водного обменов (рассмотрим на последующих занятиях).

Обмен веществ сопровождается высвобождением энергии и превращением её из биохимической в тепловую, механическую и другие виды, т.е. энергетическим обменом.

Рассмотрим более подробно энергетический обмен.

Пути образования и накопления энергии при распаде различных питательных веществ практически являются одинаковыми и определяют содержание таких понятий, как энергетический обмен и энергетический баланс.

Но прежде чем перейти к изучению обмена энергии, необходимо вспомнить некоторые общие положения. Откуда же берется эта энергия?

Как известно, основным носителем энергии является электрон. Получая определенное количество энергии, электроны переходят на более высокий энергетический уровень (находятся в возбужденном состоянии), что облегчает их участие в различных химических реакциях. Так, при фотосинтезе квант энергии красного света солнца, поглощённый хлорофилом, переводит электроны в возбужденное состояние и их энергия обеспечивает синтез органических веществ, что проявляется ростом растений, т.е. энергия накапливается в растительных продуктах.

Соответственно освобождение заключенной в этих продуктах энергии в организме человека происходит обратным путем. В ходе распада (окисления) веществ происходит освобождение электронов (в виде водорода), которые переходят на более низкую энергетическую орбиту, выделяют запасенную в них энергию.

Поэтому освобождение электронов (в виде водорода) из питательных веществ и использование его энергии для обеспечения различных химических процессов организма и составляет сущность энергетического обмена. Особенностью этого обмена в организме является постепенная выработка энергии и аккумулирование её в микроэнергетических (богатых энергией) соединениях типа АТФ, АДФ, ацетил - КоА (активированная ДО).

Продукты питания содержат определенный запас энергии, которая высвобождается при их расщеплении. Этот процесс можно разделить на три этапа: подготовительный: окисление до промежуточных соединений; окончательное окисление веществ до углекислого газа и воды.

На первом этапе, который включает процессы переваривания пищи, происходит расщепление высокомолекулярных соединений пищи до их мономеров: белков - до аминокислот, углеводов - до глюкозы, фруктозы и галактозы, жиров - до глицерина и карбоновых кислот. Эти процессы происходят в кишечном тракте и они направлены на подготовку материалов, необходимых в качестве источников для освобождения энергии. На этом этапе освобождается небольшое количество энергии: около 0,6% энергии углеводов и белков и 0,1% энергии жиров.

На втором этапе мономеры в клетках расщепляются в процессе биологического окисления на более простые соединения, главным образом до ацетил -КоА, который иначе называется активированной уксусной кислотой (моносахариды, глицерин, карбоновые кислоты, большинство аминокислот) и двух карбоновых кислот: - кетоглютаровую кислоту (глютаминовая кислота, гистидин, аргинин и т.д.) и щавелево-уксусную кислоту (аспарагиновая кислота, тирозин, фенилаланин). Эти вещества представляют собой основной энергетический материал.

На втором этапе освобождается около 30% энергии.

Третий этап - это этап окончательного расщепления веществ до углекислого газа и воды с участием кислорода. На этом этапе происходит окисление веществ, образовавшихся на втором этапе. Этот процесс происходит в цикле Кребса (цикл трикарбоновых кислот) см. рис. 2.

Цикл Кребса представляет собой замкнутую систему ферментативных реакций окисления ацетил - КоА. Все реакции в цикле Кребса отличаются строгой последовательностью. (Кребс Ханс Адольф, 1900-1981 г., английский биохимик, по происхождению немец, описал цикл трикарбоновых кислот, за что в 1953 году ему была присуждена Нобелевская премия).

Этот цикл характеризуется замкнутостью, т.е. начальным и конечным продуктом является щавелево-уксусная кислота, первой реакцией является синтез лимонной кислоты, последней реакцией является синтез щавелево-уксусной кислоты.

В цикле Кребса происходит полное окисление веществ с образованием углекислого газа и с освобождением водорода. Получающийся водород частично используется для синтеза углеводов и жиров, но основное его количество используется организмом для реакции окисления, которые называются цепью биохимического окисления. В результате этих реакций образуется вода и энергия (около 70% всей энергии вещества), которая частично расходуется в виде тепла, а частично запасается в фосфатных связях, которые, как известно, называются макроэргическими. Соответственно вещества с такой связью называются макроэргическими. Расчетным путем установлено, что при расщеплении одной молекулы ацетил - КоА до воды и углекислого газа образуется 12 молекул АТФ.

Вывод : таким образом, цикл Кребса является не только центральным «метаболическим котлом», где встречаются и перекрещиваются все виды обмена веществ, но и главным поставщиком энергии, необходимой организму дя поддержания жизнедеятельности и осуществления различных физиологических функций.

Опытным путем установлено, что при окислении в организме человека одного грамма белков или углеводов освобождается 4,0 ккал энергии, а при окислении одного грамма жиров - 9,0 ккал.

2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ЗАТРАТЫ И ПОТРЕБНОСТЬ В ЭНЕРГИИ

В конце ХIХ века был сформулирован закон биоэнергетической адекватности питания, в соответствии с которым количество энергии, поступающее с пищей, должно соответствовать количеству энергии, расходуемой организмом. (Энергетический баланс).

Неадекватное питание не покрывает или, наоборот, перекрывает производимые в течении суток затраты энергии, т.е. возможно возникновение как отрицательного, так и положительного энергетического баланса.

Отрицательный энергетический баланс характеризуется мобилизацией всех ресурсов организма на максимальную продукцию энергии для возможно большего покрытия образовавшегося дефицита энергии. При этом все пищевые вещества, в том числе, и белок используются как источник энергии. Преимущественное расходование белка на энергетические цели в ущерб пластическому назначению может рассматриваться как основной неблагоприятный фактор отрицательного баланса. При этом, на энергетические цели расходуется не только белок, поступающий с пищей, но и белки тканей, что при длительном отрицательном балансе обуславливает возникновение в организме белковой недостаточности. В формировании таких тяжелых заболеваний, как алиментарная дистрофия, маразм, кваши оркор, основную роль играет именно калорийно-белковая недостаточность.

Не менее серьезными последствиями характеризуется и положительный энергетический баланс, когда в течении длительного времени энергетическая ценность пищевого региона значительно превышает производимые затраты энергии. Состояние резкого положительного баланса чаще всего наблюдается во второй половине жизни, когда «белковая» программа обмена веществ (рост и развитие) сменилась «жировой». У людей, занятых умственным трудом избыточный вес, ожирение, атеросклероз, гипертония и др. в значительной степени прогрессируют и развиваются на основании длительно удерживаемого положительного энергетического баланса.

Нормальные в физиологическом отношении условия создаются при обеспечении энергетического равновесия, т.е. когда достигается более или менее близкое соответствие поступления и расхода энергии в течении суток. В первой половине жизни, когда ещё не завершены полностью все процессы роста и развития, когда ещё не произошло смены программы обмена веществ на свойственную зрелому и пожилому возрасту, необходимо некоторое превышение энергетической ценности питания над произведенными затратами энергии. Такое превышение в размере 5-10% считается нормальным. Во второй половине жизни такое превышение может быть допущено только при интенсивной физической нагрузке.

Таким образом, при организации питания той или иной группы людей необходимо учитывать ряд факторов: возраст, характер трудовой деятельности, наличие дополнительных видов физической нагрузки, распорядок дня, пол, состояние здоровья, метереологические факторы сезона года, время суток. И исходя из этого, производить нормирование питания.

Нормирование энергетической адекватности питания

Одним из важнейших направления профилактики последствий нарушения энергетической адекватности питания является изучение потребностей в энергии различных групп населения.

Учитывая, что в настоящее время возникли трудности с учетом всех видов нагрузок (физических, нервно-психических и т.д.), а также их продолжительности и интенсивности, целесообразно выделить три энергетических уровня организма: основной обмен, энергообмен в покое, энергообмен во время работы. Энергозатраты основного обмена и энергообмена в покое относятся к энергозатратам нерегулируемым волей человека. Энергозатраты во время работы - регулируется волей человека. Рассмотрим их более подробно.

1. Нерегулируемые траты энергии:

Энергия основного обмена.

Под основным обменом понимают количество энергии, расходуемым организмом человека в состоянии полного мышечного расслабления и нервного покоя; бодрствования лёжа в удобном положении, при комнатной температуре, натощак.

В этих условиях энергия расходуется на поддержание на необходимом уровне функций жизнеобеспечивающих систем - постоянства работы сердца и кровообращения, функции дыхания и работы почек, поддержания постоянства температуры тела и других непрекращающихся функций организма человека.

Энергия основного обмена для каждого человека индивидуальна и в тоже время является величиной достаточно постоянной, ориентировочно 1 ккал на 1 кг массы тела в час, например: 1 ккал. 70 кг. 24=1680 1700 ккал. В южных районах энергия основного обмена понижается примерно на 10%, а в условиях Крайнего Севера - повышается на 10-30% по сравнению с исходной величиной.

Значение величины основного обмена необходимо в войсковом питании для установления минимальной нормы энергетических потребностей питания, ниже которой находится отрицательный уровень энергетического баланса даже в условиях полного покоя. Такое питание называется пайком (рациональном) выживания.

Энергия покоя.

Значительную часть суток каждый человек проводит в состоянии покоя (отдых лежа, сидя, положение стоя). Энергозатраты в покое выше основного обмена. На их величину наиболее существенно влияют по меньшей мере три фактора:

мышечное напряжение, обеспечивающее сохранение позы;

специфическое динамическое действие пищи, сокращенно СДДП;

реакции химической регуляции.

Рассмотрим каждый фактор более подробно.

Мышечное напряжение, обеспечивающее сохранение позы, зависит от вида позы и удобства. При удобной позе сидя по сравнению с позой лежа расход энергии возрастает примерно на 5-15%, в положении стоя на 15-30%, а вынужденное неудобное положение может повысить «энергетическую стоимость позы» на 40-50% от величины основного обмена.

Повышение энергетического обмена при приеме пищи называется термогенным действием или специфическим динамическим действием пищи (СДДП). Установлено, что преимущественно белковая пища увеличивает основной обмен на 20-30%, жировая - на 7-8%, углеводная на 4-5% . СДДП зависит также от количества потребляемой пищи и частоты ее приема. Так, например, прием пищи энергетической ценностью 800 ккал повышал 0.0. на 11%, а 1770 ккал - на 23%. Дробный приём пищи, особенно высокобелковой, вызывает большой подъём СДДП, чем одноразовое потребление такого же её количества. Это явление учитывается при построении диет для больных ожирением, которым рекомендуется частый приём пищи малыми порциями.

Значительные изменения энергообмена организма человека обнаруживаются при нагревании и, особенно, при охлаждении. При нагреве включается потоотделение, в условиях охлаждения повышается тонус мышц. На расход энергии влияют так же эмоциональные нагрузки и условно-рефлекторные реакции. Пережитое эмоциональное возбуждение может повысить энергообмен на 11-15% на несколько суток. Условно-рефлекторное повышение обмена зарегистрировано так же перед предстоящим приёмом пищи и перед охлаждением.

Регулируемые траты энергии

Регулируемые траты энергии включают расход энергии при различных видах деятельности, в том числе и при активном отдыхе. Эти траты энергии могут в зависимости от условий и воли человека регулироваться. Чем больше трудовая деятельность насыщена ручным трудом, требующим значительных физических усилий, чем интенсивнее учебно-боевая подготовка, тем выше затраты энергии. В тоже время расход энергии при работе меньше у лиц в совершенстве владеющих профессиональными навыками, имеющих высокий уровень подготовки и тренированности.

Для определения энергетических трат при различных видах деятельности пользуются следующими методами: биокалориметрия, респираторная энергометрия, хранометражно-табличный метод.

Рассмотрим каждый из них.

Биокалориметрический метод основан на измерении абсолютных количеств тепла, освобождающегося в организме человека в процессе жизнедеятельности. Калориметр представляет собой большую камеру с двойными стенками между которыми по трубам циркулирует вода, поглощая тепло, выделяемое человеком, который находясь в камере выполняет определённый вид работы. Изменение теплосодержания воды точно регистрируется, определяя количество выделившегося тепла, тем самым определяют количество энергии, затрачиваемой человеком на какую-либо работу. Эта методика не получила большого распространения, так как устройство камер очень сложное и в них трудно создать условия для определения энергозатрат при различных видах производственной деятельности.

Респираторная энергометрия основана на изменении количества кислорода , затраченного испытуемым на выполнение какой-либо работы и определении количества выделившегося при этом углекислого газа и азотосодержащих продуктов распада.

Информацию, полученную при респираторной энегометрии, можно использовать для расчета количества белков, жиров и углеводов израсходованных в организме.

Хронометражно - табличный метод основан на использовании данных о расходе энергии на отдельные вида деятельности, осуществляемой в течении суток. Для этого точно учитывается время, затрачиваемое на различные виды деятельности на протяжении суток, а затем по таблицам расчитывается расход энергии (таб.1).

Таблица 1

Энерготраты при различных видах деятельности военнослужащих, включая основной обмен

Учитывая специфику ратного труда необходимо производить нормирование питания (продовольственные пайки)различных контингентов военнослужащих. Этот вопрос будет более подробно изучен на последующих занятиях.

В нашей стране разрабатываются и регулярно уточняются национальные нормы потребности населения в энергии и питательных веществах. Эти нормативы для трудоспособного населения нашей страны определялись в 1951, 1960, 1968, 1982 и 1992 годах и представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Рекомендуемые нормы потребности в энергии и

основных пищевых веществах

1 группа - работники умственного труда.

2 группа - работники легкого физического труда.

3 группа - работники физического труда средней тяжести.

4 группа - работники тяжелого физического труда.

5 группа - работники, занятые особо тяжелым физическим трудом.

Вывод: При изучении энергетического баланса организма необходимо знать не только пути образования и накопления энергии, но и четко понимать, что всякое нарушение этого баланса приводит к неадекватному питанию, которое отрицательно сказывается на состоянии здоровья военнослужащих, а, следовательно, и на боеготовность войск.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Человек, как и любой живой организм, представляет собой открытую термодинамическую систему, которая может сохранять свою целостность и способность к самовоспроизведению благодаря постоянному обмену веществ и внешней средой. Последняя является источником пластических и энергетических ресурсов в виде пищи, которые в организме преобразуются в собственные структуры клеток, т.е. претерпевают процесс ассимиляции. Наряду с этим, в результате окислительного разрушения химических связей органических веществ в клетках происходит высвобождение энергии, т.е. процесс диссимиляции. Эта энергия расходуется на восстановление и синтез структур клеток их размножение, различные процессы жизнедеятельности.

У здорового человека в зрелом возрасте при потреблении достаточного количества необходимых веществ пищи процессы ассимиляции и диссимиляции находятся в относительном равновесии; оно обеспечивается деятельностью нейрогуморальной системы, направленной на поддержание постоянства состава организма.

На следующих занятиях будут подробно изучены: значение белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ и воды для организма человека, а также изменения, происходящие с ними в желудочно-кишечном тракте человека.

Литература

Руководство по приготовлению пищи в воинских частях, военно-учебных заведениях и учреждениях армии и флота. М.: Воениздат, 1992, с. 8...15.

Войсковое питание и хлебопечение. М.: Воениздат, 1992, с.3...6, 14...18.

Учебное пособие. Научные основы рационального питания военнослужащих. Вольск, ВВВУТ. 1995, с.43...74.

Л.Ф. Павлоцкая. Физиология питания. М.: Высшая школа, 1989.

Барри Попкин (профессор в области питания, университет Северной Каролины, США), М. Можина (РАИ), А.Батурин (АМН РФ). Совместный доклад. Методы обоснования прожиточного минимума в Российской Федерации. Региональные публикации ВОЗ, Европейская серия , № 34, 1995.