Pertukaran energi manusia

"Tubuh manusia adalah" mesin "yang bisa melepaskan energi kimia yang terkait dengan" bahan bakar "produk makanan; "Bahan bakar" ini adalah karbohidrat, lemak, protein dan alkohol "(WHO).

Penggunaan utama dari salah satu sumber yang terdaftar memiliki karakteristik yang berbeda dalam hal besarnya metabolisme energi dan pergeseran metabolik yang terkait.

Fitur berbagai sumber metabolisme pasokan energi

Indikator	Glukosa	Keluhkan	Protein
Pelepasan panas, kcal:
Untuk 1 mol teroksidasi	673	2398	475
1 g teroksidasi	3.74	9.30	5.40
Konsumsi oksigen:
Mol	66.0	23.0	5.1
L	134	515	114
Produksi karbon dioksida:
Mol	66.0	16.0	4.1
L	134	358	92
Produksi ATP, mol:	36	129	23
Biaya produk ATP:
A / d	18.7	18.3	20.7
Di / dari	3.72	3,99	4.96
C / d	3.72	2.77	4.00
Tingkat pernapasan	1.00	0,70	0,81
Setara energi per 1 liter oksigen bekas	5.02	4.66	4.17

[1], [2], [3]

Tahapan pertukaran energi

Meskipun disimilasi dan sintesis struktur protein, lemak dan karbohidrat memiliki ciri khas dan bentuk spesifik, namun, dalam transformasi berbagai zat ini, ada sejumlah tahap umum dan keteraturan yang mendasar. Sehubungan dengan energi yang dilepaskan oleh metabolisme, metabolisme energi harus dibagi menjadi tiga tahap utama.

Pada tahap pertama di saluran pencernaan, molekul besar nutrisi terbagi menjadi yang kecil. Karbohidrat membentuk 3 heksosa (glukosa, galaktosa, fruktosa), dari protein - 20 asam amino, dari lemak (trigliserida) - gliserin dan asam lemak, serta gula langka (misalnya pentosa, dll.). Hal ini dihitung bahwa rata-rata, karbohidrat melewati tubuh manusia selama masa hidupnya - 17,5 ton, protein - 2,5 ton, lemak - 1,3 ton. Jumlah energi yang dilepaskan pada fase I tidak signifikan, sementara dilepaskan sebagai panas. Jadi, selama pembelahan polisakarida dan protein, sekitar 0,6% dilepaskan, lemak - 0,14% dari total energi, yang terbentuk saat mereka benar-benar membusuk menjadi produk akhir metabolisme. Oleh karena itu, pentingnya reaksi kimia dari fase pertama terutama terdiri dari persiapan nutrisi untuk pelepasan energi yang sebenarnya.

Pada tahap kedua, zat ini mengalami pembelahan lebih lanjut dengan pembakaran yang tidak sempurna. Hasil dari proses ini - pembakaran yang tidak sempurna - tampaknya tidak terduga. Dari 25-30 zat terbentuk, kecuali CO2 dan H2O, hanya tiga end produk: α-ketoglutarat, asam oksaloasetat dan asam asetat, sebagai atsetilkoenzima A. Secara kuantitatif sehingga berlaku asetil koenzim A. Selama fase II dirilis sekitar 30% dari energi yang terkandung dalam zat gizi yang zat.

Pada tahap ketiga, siklus asam tricarboxylic Krebs yang disebut, tiga produk akhir fase II dibakar menjadi karbon dioksida dan air. Pada saat bersamaan, 60-70% energi nutrisi dilepaskan. Siklus Krebs adalah jalur akhir yang umum untuk pembelahan kedua karbohidrat, protein dan lemak. Inilah titik kuncinya dalam pertukaran, di mana konvergensi berbagai struktur bertemu dan transisi mutual reaksi sintetis dimungkinkan.

Berbeda dengan tahap I - tahap hidrolisis di saluran cerna - pada fase II dan III pembelahan zat, tidak hanya pelepasan energi yang terjadi, tetapi juga akumulasi khusus.

Reaksi pertukaran energi

Konservasi energi dilakukan dengan mengubah energi pemecahan produk makanan menjadi bentuk khusus senyawa kimia yang disebut makroergas. Operator energi kimia ini di dalam tubuh adalah berbagai senyawa fosfor dimana ikatan residu asam fosfat adalah ikatan makroergik.

Tempat utama dalam metabolisme energi termasuk ikatan pirofosfat dengan struktur adenosin trifosfat. Dalam bentuk senyawa ini di dalam tubuh, 60 sampai 70% dari seluruh energi yang dilepaskan selama pemecahan protein, lemak, karbohidrat digunakan. Penggunaan energi (oksidasi dalam bentuk ATP) sangat penting secara biologis, karena dengan mekanisme ini dimungkinkan untuk memisahkan tempat dan waktu pelepasan energi dan konsumsi aktualnya dalam proses berfungsinya organ. Diperkirakan dalam 24 jam jumlah ATP terbentuk dan terbelah dalam tubuh kira-kira sama dengan massa tubuh. Konversi ATP ke ADP melepaskan 41,84-50,2 kJ, atau 10-12 kkal.

Energi yang dihasilkan sebagai hasil metabolisme dikeluarkan berdasarkan metabolisme dasar, yaitu mempertahankan kehidupan dalam keadaan istirahat total pada suhu sekitar 20 ° C, pertumbuhan (metabolisme plastik), kerja otot dan pencernaan serta asimilasi makanan (tindakan dinamis tertentu). Makanan). Ada perbedaan dalam pengeluaran energi akibat pertukaran, pada orang dewasa dan anak-anak.

[4], [5], [6], [7], [8]

Pertukaran dasar

Anak itu, seperti semua mamalia yang lahir belum dewasa, memiliki peningkatan metabolisme basal awal menjadi 1 1/2 tahun, yang kemudian terus meningkat secara konstan dan juga secara teratur berkurang per satuan berat badan.

Seringkali, metode komputasi untuk menghitung metabolisme basal digunakan. Rumus biasanya difokuskan pada indikator baik panjang maupun berat badan.

Perhitungan metabolisme basal melalui berat badan (kcal / hari). Rekomendasi FAO / BO3

Umur	Anak laki-laki	Anak perempuan
0-2 tahun	60,9 P-54	61 P - 51
3-9 tahun	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

Total energi yang diterima dari makanan didistribusikan untuk memberikan metabolisme dasar, efek dinamis spesifik makanan, kehilangan panas yang terkait dengan ekskresi, aktivitas fisik (motor) dan pertumbuhan. Dalam struktur distribusi energi, yaitu pertukaran energi dibedakan:

• Energi yang diterima (dari makanan) = Energi disetor + Energi yang digunakan.
• Energi yang diserap = Energi yang diterima - Energi diekskresikan.
• Energi dimetabolisme = Energi yang diterima - Pasokan energi (kehidupan) dan aktivitas, atau "biaya dasar".
• Energi biaya dasar sama dengan jumlah:
  • metabolisme basal;
  • termoregulasi;
  • efek pemanasan pangan (SDDP);
  • biaya aktivitas;
  • biaya untuk sintesis jaringan baru.
• Energi deposisi adalah energi yang dihabiskan untuk pengendapan protein dan lemak. Glikogen tidak dipertimbangkan, karena pengendapannya (1%) tidak signifikan.
• Energi deposisi = Energi dimetabolisme - Energi biaya dasar.
• Biaya energi pertumbuhan = Energi sintesis jaringan baru + Energi yang tersimpan dalam jaringan baru.

Perbedaan usia utama adalah hubungan antara biaya pertumbuhan dan, pada tingkat yang lebih rendah, aktivitas.

Fitur umur dari distribusi pengeluaran energi harian (kcal / kg)

Umur	Pertukaran dasar	SDDP	Kerugian pada ekskresi	Aktivitas	Tinggi	Total
Prematur	60	7	20	15	50	152
8 minggu	55	7	11	17	20	110
10 bulan	55	7	11	17	20	110
4 tahun	40	6	8th	25	8-10	87-89
14 tahun	35	6	6	20	14th	81
Dewasa	25	6	6	10	0	47

Seperti dapat dilihat, biaya pertumbuhan sangat signifikan untuk bayi baru lahir kecil dan selama tahun pertama kehidupan. Tentu saja, pada orang dewasa mereka sama sekali tidak hadir. Aktivitas fisik menciptakan pengeluaran energi yang signifikan, bahkan pada bayi baru lahir dan bayi, di mana payudara mengisap, cemas, menangis dan menjerit adalah ungkapan.

Dengan kecemasan anak, konsumsi energi meningkat 20-60%, dan saat berteriak - dalam 2-3 kali. Penyakit membuat tuntutan mereka terhadap biaya energi. Terutama mereka meningkat dengan peningkatan suhu tubuh (dengan kenaikan 1 ° C dalam peningkatan metabolisme adalah 10-16%).

Tidak seperti orang dewasa, anak-anak memiliki banyak energi yang dihabiskan untuk pertumbuhan (metabolisme plastik). Sekarang telah ditetapkan bahwa untuk akumulasi 1 g berat badan, yaitu jaringan baru, perlu menghabiskan sekitar 29,3 kJ, atau 7 kkal. Perkiraan berikut lebih akurat:

• Energi "biaya" pertumbuhan = Energi sintesis + Energi pengendapan pada jaringan baru.

Pada bayi prematur, energi sintesis 1,3 sampai 5 kJ (0,3 sampai 1,2 kkal) per gram, ditambahkan ke berat badan. Pada istilah - 1,3 kJ (0,3 kkal) per 1 g berat badan baru.

Total biaya energi pertumbuhan:

• sampai 1 tahun = 21 kJ (5 kkal) per 1 g jaringan baru,
• setelah 1 tahun = 36,5-50,4 kJ (8,7-12 kkal) per 1 g jaringan baru, atau sekitar 1% dari total energi dari jumlah nutrisi.

Karena tingkat pertumbuhan pada anak bervariasi dalam periode yang berbeda, porsi metabolisme plastik dalam total pengeluaran energi berbeda. Pertumbuhan paling intensif pada periode perkembangan intrauterin, ketika massa embrio manusia meningkat sebesar 1 miliar 20 juta kali (1,02 × 10 9). Tingkat pertumbuhan terus menjadi cukup tinggi di bulan-bulan pertama kehidupan. Hal ini dibuktikan dengan bertambahnya berat badan secara signifikan. Oleh karena itu, pada anak-anak dari 3 bulan pertama pangsa metabolisme "plastik" dalam pengeluaran energi adalah 46%, maka pada tahun pertama menurun, namun dari 4 tahun, dan terutama pada periode pra -bertahun, peningkatan intensitas pertumbuhan diamati, yang sekali lagi tercermin dalam bentuk peningkatan metabolisme plastik. Rata-rata, pada anak usia 6-12 tahun, 12% kebutuhan energi dihabiskan untuk pertumbuhan.

Biaya energi untuk pertumbuhan

Umur	Berat badan, kg	Berat badan bertambah, g / hari	Biaya energi , kcal / hari	Biaya energi , kcal / (kg-hari)	Sebagai persentase pertukaran dasar
1 bulan	3.9	30	146	37	71
3 »	5.8	28	136	23	41
6 »	8.0	20	126	16	28
1 tahun	10.4	10	63	6	11
5 tahun	17.6	5	32	2	4
14 tahun, anak perempuan	47.5	18	113	2	8th
16 tahun, anak laki-laki	54.0	18	113	2	7

[9], [10]

Konsumsi energi untuk kerugian yang sulit dikenali

Untuk sulit dipertanggungjawabkan kerugian termasuk kerugian dari kotoran lemak, cairan pencernaan dan rahasia, yang dihasilkan di dinding saluran pencernaan dan kelenjar, dengan sel-sel epitel dikelupas dari jatuh jauh tudung dari sel-sel kulit, rambut, kuku, keringat, dan pubertas pada anak perempuan - dengan darah menstruasi Sayangnya, masalah ini belum diteliti pada anak-anak. Hal ini diyakini bahwa pada anak-anak lebih tua dari satu tahun itu adalah sekitar 8% dari biaya energi.

[11]

Konsumsi energi untuk aktivitas dan menjaga suhu tubuh konstan

Bagian pengeluaran energi untuk aktivitas dan pemeliharaan suhu tubuh bervariasi dengan usia anak (setelah 5 tahun ini termasuk dalam konsep kerja otot). Dalam 30 menit pertama setelah kelahiran, suhu tubuh bayi baru berkurang hampir 2 ° C, yang menyebabkan pengeluaran energi yang signifikan. Pada anak-anak, untuk menjaga suhu tubuh konstan pada suhu sekitar di bawah suhu kritis (28 ... 32 ° C) dan aktivitas tubuh anak dipaksa menghabiskan 200,8-418,4 kJ / (kg-hari), atau 48-100 kkal / (kg • hari). Karena itu, seiring bertambahnya usia, pengeluaran energi mutlak untuk menjaga keteguhan suhu tubuh dan aktivitas meningkat.

Namun, proporsi konsumsi energi untuk menjaga keteguhan suhu tubuh pada anak-anak di tahun pertama kehidupan semakin rendah, semakin kecil anak. Kemudian lagi, terjadi penurunan konsumsi energi, karena permukaan tubuh, disebut 1 kg berat badan, kembali menurun. Pada saat bersamaan, konsumsi energi untuk aktivitas (kerja otot) meningkat pada anak di atas usia setahun, saat anak mulai berjalan, berlari, berolahraga, atau berolahraga.

Biaya energi aktivitas fisik

Tipe gerakan	Kal / min
Bersepeda dengan kecepatan rendah	4,5
Bersepeda dengan kecepatan rata-rata	7.0
Bersepeda dengan kecepatan tinggi	11.1
Menari	3.3-7.7
Sepak bola	8.9
Latihan senam di cangkang	3.5
Berlari cepat	13.3-16.8
Berjalan untuk jarak jauh	10.6
Skating	11.5
Ski lintas negara dengan kecepatan sedang	10.8-15.9
Berjalan di ski dengan kecepatan tinggi	18.6
Berenang	11.0-14.0

Pada anak usia 6-12 tahun, porsi energi yang dikeluarkan untuk aktivitas fisik sekitar 25% dari kebutuhan energi, dan pada orang dewasa - 1/3.

[12], [13]

Tindakan dinamis spesifik makanan

Efek dinamis makanan yang spesifik bervariasi tergantung dari sifat makanannya. Kuat itu diungkapkan dengan makanan kaya protein, kurang - dengan asupan lemak dan karbohidrat. Pada anak-anak dari tahun kedua kehidupan, efek dinamis makanan yang spesifik adalah 7-8%, pada anak-anak yang lebih tua - di atas 5%.

Biaya untuk implementasi dan mengatasi stres

Ini adalah arah alami dari kehidupan normal dan pengeluaran energi. Proses adaptasi kehidupan dan sosial, pendidikan dan olahraga, pembentukan hubungan antar manusia - semua ini bisa disertai stres dan biaya energi tambahan. Rata-rata, ini adalah tambahan 10% dari energi harian "ransum". Namun, pada penyakit dan trauma akut dan berat, tingkat biaya stres dapat meningkat secara signifikan, dan ini memerlukan pertimbangan dalam menghitung makanan.

Data tentang peningkatan kebutuhan energi untuk stres diberikan di bawah ini.

Negara	Perubahan permintaan energi
Luka bakar tergantung pada persentase permukaan tubuh yang terbakar	+ 30 ... 70%
Beberapa luka dengan ventilasi perangkat keras	+ 20 ... 30%
Infeksi parah dan trauma ganda	+ 10 ... 20%
Masa pascaoperasi, infeksi ringan, patah tulang	0 ... + 10%

Ketidakseimbangan energi yang terus-menerus (kelebihan atau kekurangan) menyebabkan perubahan berat badan dan panjang tubuh dengan semua indeks perkembangan dan usia biologis. Bahkan malnutrisi moderat (4-5%) dapat menyebabkan keterlambatan dalam perkembangan anak. Oleh karena itu, keamanan energi pangan menjadi salah satu syarat terpenting untuk kecukupan pertumbuhan dan perkembangan. Perhitungan keamanan ini perlu dilakukan secara rutin. Pada sebagian besar pedoman anak-anak untuk analisis dapat menjadi rekomendasi mengenai total energi ransum harian, bagi beberapa anak dengan kondisi kesehatan atau kehidupan khusus, perhitungan individual diperlukan untuk jumlah semua komponen yang mengkonsumsi energi. Contoh penggunaan standar keamanan common age dan kemungkinan beberapa koreksi individual terhadap standar ini dapat menjadi metode berikut untuk menghitung biaya energi.

Metode perhitungan untuk menentukan metabolisme basal

Sampai 3 tahun	3-10 tahun	10-18 tahun
Anak laki-laki
X = 0,249 kg-0.127	X = 0,095 kg + 2,110	X = 0,074 kg + 2,754
Anak perempuan
X = 0,244 kg-0.130	X = 0,085 kg + 2,033	X = 0,056 kg + 2,898

[14], [15],

Biaya tambahan

Kompensasi untuk kerusakan - pertukaran utama dikalikan: untuk operasi minor, sebesar 1,2; pada trauma kerangka - pada 1,35; pada sepsis - 1,6; dengan luka bakar - dengan 2.1.

Tindakan makanan dinamis spesifik: + 10% metabolisme dasar.

Aktivitas fisik: istirahat + 10% metabolisme dasar; duduk di kursi + 20% metabolisme basal; rezim pasien pasien + 30% dari pertukaran dasar.

Biaya untuk demam: pada 1 ° Dengan kenaikan rata-rata suhu tubuh rata-rata + 10-12% dari pertukaran dasar.

Berat badan: sampai 1 kg / minggu + 1260 kJ (300 kkal) per hari.

Adalah kebiasaan untuk merumuskan standar pasokan energi terkait usia tertentu untuk populasi. Banyak negara memiliki peraturan tersebut. Atas dasar mereka, semua ransum makanan dari kolektif terorganisir dikembangkan. Diet individu juga diperiksa dengan mereka.

Rekomendasi tentang nilai energi nutrisi untuk anak kecil hingga 11 tahun

	0-2 bulan	3-5 bulan	6-11 bulan	1-3 tahun	3-7 tahun	7-10 tahun
Energi, total, kcal	-	-	-	1540	1970	2300
Energi, kkal / kg	115	115	110	-	-	-

Rekomendasi untuk regulasi energi (kcal / (kg • hari))

Umur, bulan	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

Perhitungan dan koreksi pertukaran energi ditujukan untuk menghilangkan kekurangan pembawa energi utama, yaitu, terutama karbohidrat dan lemak. Pada saat yang sama, penggunaan kapal induk ini untuk tujuan tertentu hanya mungkin dilakukan saat menghitung dan memperbaiki persediaan mikronutrien bersamaan yang secara mendasar diperlukan. Jadi, yang terpenting adalah penunjukan potasium, fosfat, vitamin B, terutama tiamin dan riboflavin, kadang karnitin, antioksidan, dll. Kegagalan untuk mematuhi kondisi ini dapat menyebabkan kondisi yang tidak sesuai dengan kehidupan yang timbul secara tepat dengan nutrisi energi intensif, terutama parenteral.