Troca de energia do homem

"O corpo humano é uma" máquina "que pode liberar energia química associada ao" combustível "dos produtos alimentares; esses "combustíveis" são carboidratos, gorduras, proteínas e álcool "(OMS).

O uso primário de qualquer uma das fontes listadas tem características diferentes em termos da magnitude do metabolismo energético e das mudanças metabólicas associadas.

Características de várias fontes metabólicas de fornecimento de energia alimentar

Indicadores	Glicose	Palmitate	Proteína
Liberação de calor, kcal:
Por 1 mole oxidado	673	2398	475
1 g oxidado	3.74	9.30	5.40
Consumo de oxigênio:
Toupeira	66,0	23.0	5.1
L	134	515	114
Produção de dióxido de carbono:
Toupeira	66,0	16,0	4.1
L	134	358	92
Produção de ATP, mol:	36	129	23
Custo dos produtos ATP:
A / d	18,7	18.3	20.7
Em / de	3.72	3.99	4.96
C / d	3.72	2.77	4.00
Taxa respiratória	1,00	0,70	0,81
Energia equivalente por 1 litro de oxigênio usado	5.02	4.66	4.17

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Etapas da troca de energia

Embora a dissimilação e a síntese das estruturas de proteínas, gorduras e carboidratos tenham características e formas específicas, no entanto, na transformação destas várias substâncias, há uma série de estádios e regularidades fundamentalmente comuns. Com respeito à energia liberada pelo metabolismo, o metabolismo energético deve ser dividido em três estágios principais.

Na primeira etapa do trato gastrointestinal, grandes moléculas de nutrientes são divididas em pequenas. A partir de carboidratos são formados 3 hexoses (glicose, galactose, frutose), de proteínas - 20 aminoácidos, de gordura (triglicerídeos) - glicerina e ácidos graxos, bem como açúcares mais raros (pentoses, etc.). Calcula-se que, em média, os carboidratos passam pelo corpo humano durante a vida - 17,5 toneladas, proteínas - 2,5 toneladas, gorduras - 1,3 toneladas. A quantidade de energia liberada na fase I é insignificante, enquanto é liberada como calor. Assim, durante a clivagem de polissacarídeos e proteínas, cerca de 0,6% é liberado, gordo - 0,14% da energia total, que se forma quando se decompõem completamente aos produtos finais do metabolismo. Portanto, a importância das reações químicas da primeira fase consiste principalmente na preparação de nutrientes para a liberação real de energia.

No segundo estágio, essas substâncias sofrem uma maior separação por combustão incompleta. O resultado desses processos - combustão incompleta - parece inesperado. De 25-30 substâncias são formados, excepto CO2 e H2O, apenas três produtos finais: α-cetoglutárico, ácido oxaloacético e ácido acético, como atsetilkoenzima A. Quantitativamente prevalece assim acetil coenzima A. Durante a fase II é libertado cerca de 30% da energia contida na nutriente substâncias.

Na terceira etapa, o chamado ciclo de ácido tricarboxílico de Krebs, os três produtos finais da fase II são queimados em dióxido de carbono e água. Ao mesmo tempo, 60-70% da energia dos nutrientes é liberada. O ciclo de Krebs é o caminho final comum para a clivagem de carboidratos, proteínas e gorduras. Este é, por assim dizer, o ponto-chave da troca, onde convergências de várias estruturas convergem e a transição mútua de reações sintéticas é possível.

Em contraste com o estágio I - os estádios de hidrólise no trato gastrointestinal - nas fases II e III da clivagem de substâncias, não só a liberação de energia ocorre, mas também um tipo especial de acumulação.

Reações de troca de energia

A conservação da energia é realizada através da conversão da energia da divisão de produtos alimentares em uma forma especial de compostos químicos chamados macroergas. Os portadores desta energia química no corpo são vários compostos de fósforo em que a ligação do resíduo de ácido fosfórico é uma ligação macroérgica.

O principal lugar no metabolismo energético pertence à ligação pirofosfato com a estrutura do trifosfato de adenosina. Na forma deste composto no corpo, são utilizados 60 a 70% de toda a energia liberada durante a quebra de proteínas, gorduras e carboidratos. O uso de energia (oxidação sob a forma de ATP) é de grande importância biológica, pois, por esse mecanismo, é possível separar o local e o tempo de liberação de energia e seu consumo real no processo de funcionamento dos órgãos. Estima-se que em 24 horas a quantidade de ATP formada e dividida no corpo é aproximadamente igual à massa do corpo. A conversão de ATP para ADP libera 41,84-50,2 kJ, ou 10-12 kcal.

A energia que é gerada como resultado do metabolismo é gasta no metabolismo básico, isto é, para manter a vida em um estado de descanso total a uma temperatura ambiente de 20 ° C, crescimento (metabolismo plastico), trabalho muscular e digestão e assimilação de alimentos (ação especificamente dinâmica comida). Existem diferenças na despesa de energia resultante da troca, em um adulto e uma criança.

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Troca básica

A criança, como todos os mamíferos nascidos imaturos, tem um aumento inicial no metabolismo basal para 1 1/2 anos, o que continua a aumentar de forma constante em termos absolutos e também é regularmente reduzido por unidade de peso corporal.

Muitas vezes, são utilizados métodos computacionais para calcular o metabolismo basal. As fórmulas são geralmente focadas em indicadores de comprimento ou peso corporal.

Cálculo do metabolismo basal através do peso corporal (kcal / dia). Recomendações FAO / BO3

Idade	Rapazes	Meninas
0-2 anos	60,9 P-54	61 P - 51
3-9 anos	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

A energia total recebida dos alimentos é distribuída para fornecer o metabolismo básico, o efeito dinâmico específico dos alimentos, as perdas de calor associadas à excreção, a atividade física (motor) e o crescimento. Na estrutura da distribuição de energia, isto é, a troca de energia é distinguida:

• Energia recebida (de alimentos) = Energia depositada + Energia utilizada.
• Energia absorvida = Energia recebida - Energia excretada.
• Energia metabolizada = Energia recebida - Fornecimento de energia (vida) e atividade, ou "custos básicos".
• A energia dos custos básicos é igual à soma:
  • metabolismo basal;
  • termorregulação;
  • efeito de aquecimento dos alimentos (SDDP);
  • custos de atividade;
  • Custos para a síntese de novos tecidos.
• A energia da deposição é a energia gasta na deposição de proteínas e gorduras. O glicogênio não é considerado, uma vez que a deposição (1%) é insignificante.
• Energia de deposição = Energia metabolizada - Energia dos custos básicos.
• Custo energético do crescimento = Energia de síntese de novos tecidos + Energia depositada em tecido novo.

As principais diferenças de idade são a relação entre os custos de crescimento e, em menor grau, a atividade.

Características da idade da distribuição do gasto diário de energia (kcal / kg)

Idade	Troca básica	SDDP	Perdas por excreção	Atividade	Altura	Total
Prematuro	60	7º	20	15	50	152
8 semanas	55	7º	11º	17	20	110
10 meses	55	7º	11º	17	20	110
4 anos	40	6º	8º	25	8-10	87-89
14 anos	35	6º	6º	20	14	81
Adulto	25	6º	6º	10	0	47

Como pode ser visto, o custo do crescimento é muito significativo para um recém nascido pequeno e durante o primeiro ano de vida. Naturalmente, em um adulto eles simplesmente estão ausentes. A atividade física cria um gasto energético significativo, mesmo em um recém-nascido e um bebê, onde a expressão é pegar mamas, ansiedade, chorar e chorar.

Com a ansiedade da criança, o consumo de energia aumenta em 20-60%, e ao gritar - em 2-3 vezes. As doenças fazem suas demandas em custos de energia. Especialmente aumentam com o aumento da temperatura corporal (aumento de 1 ° C no aumento do metabolismo é de 10-16%).

Ao contrário de um adulto, as crianças têm muita energia gastada em crescimento (metabolismo plastico). Já foi estabelecido que, para o acúmulo de 1 g de peso corporal, ou seja, um novo tecido, é necessário gastar aproximadamente 29,3 kJ ou 7 kcal. A estimativa a seguir é mais precisa:

• Energia "custo" de crescimento = Energia de síntese + Energia de deposição em tecido novo.

Em um bebê prematuro, a energia de síntese é de 1,3 a 5 kJ (0,3 a 1,2 kcal) por grama, adicionada ao peso corporal. A termo - 1,3 kJ (0,3 kcal) por 1 g de novo peso corporal.

Custo total de energia do crescimento:

• até 1 ano = 21 kJ (5 kcal) por 1 g de tecido novo,
• após 1 ano = 36,5-50,4 kJ (8,7-12 kcal) por 1 g de tecido novo, ou cerca de 1% da energia total da quantidade de nutrientes.

Uma vez que a taxa de crescimento em crianças varia em diferentes períodos, a participação do metabolismo plasmático no gasto energético total é diferente. O crescimento mais intenso é o período de desenvolvimento intrauterino, quando a massa do embrião humano aumenta em 1 bilhão 20 milhões de vezes (1,02 × 10 9). A taxa de crescimento continua bastante alta nos primeiros meses de vida. Isto é evidenciado por um aumento significativo no peso corporal. Portanto, em crianças dos primeiros 3 meses, a participação do metabolismo "plástico" no gasto de energia é de 46%, e no primeiro ano diminui, mas a partir de 4 anos e especialmente no período pré-púberes, observa-se um aumento da intensidade de crescimento, o que reflete novamente como aumento do metabolismo plastico. Em média, nas crianças de 6 a 12 anos de idade, 12% das necessidades de energia são gastos no crescimento.

Custos de energia para o crescimento

Idade	Peso corporal, kg	Ganho de peso, g / dia	Custo de energia , kcal / dia	Custo energético , kcal / (kg-dia)	Como porcentagem da troca básica
1 mês	3.9	30	146	37	71
3 »	5.8	28	136	23	41
6 »	8.0	20	126	16	28
1 ano	10.4	10	63	6º	11º
5 anos	17.6	5	32	2	4
14 anos, garotas	47,5	18	113	2	8º
16 anos, rapazes	54,0	18	113	2	7º

[9], [10]

Consumo de energia para perdas difíceis de conta

Por difícil representaram perdas incluem perdas de fezes de gordura, sucos digestivos e segredos, gerados na parede do trato digestivo e nas glândulas, com células epiteliais esfoliadas de afastamento da cobertura das células da pele, cabelo, unhas, suor e o início da puberdade em meninas - com sangue menstrual. Infelizmente, esta questão não foi estudada em crianças. Acredita-se que em crianças com mais de um ano é cerca de 8% dos custos de energia.

[11]

Consumo de energia para atividade e manutenção de uma temperatura corporal constante

A parcela do gasto de energia na atividade e manutenção da temperatura corporal varia com a idade da criança (após 5 anos esta está incluída no conceito de trabalho muscular). Nos primeiros 30 minutos após o nascimento, a temperatura do corpo do recém-nascido diminui em quase 2 ° C, o que causa um gasto energético significativo. Em crianças pequenas, para manter uma temperatura corporal constante a uma temperatura ambiente abaixo da temperatura crítica (28 ... 32 ° C) e a atividade do corpo da criança é forçada a gastar 200,8-418,4 kJ / (kg-dia), ou 48-100 kcal / (kg • dia). Portanto, com a idade, a despesa absoluta de energia na manutenção da constância da temperatura corporal e da atividade aumenta.

No entanto, a proporção de consumo de energia para manter a constância da temperatura corporal em crianças do primeiro ano de vida é menor, menor a criança. Então, novamente, há uma diminuição no consumo de energia, já que a superfície do corpo, referida a 1 kg de peso corporal, novamente diminui. Ao mesmo tempo, o consumo de energia para a atividade (trabalho muscular) aumenta em crianças ao longo da idade do ano, quando a criança começa a andar, correr, se exercitar ou praticar esportes.

O custo de energia da atividade física

Tipo de movimento	Cal / min
Bicicleta a baixa velocidade	4,5
Bicicleta a uma velocidade média	7,0
Bicicleta a alta velocidade	11.1
Dançando	3.3-7.7
Futebol	8.9
Exercícios de ginástica em conchas	3,5
Corrida de corrida	13.3-16.8
Correndo para longas distâncias	10.6
Patinação	11.5
Esqui cross-country com velocidade moderada	10.8-15.9
Correndo em esquis a uma velocidade máxima	18.6
Natação	11.0-14.0

Em crianças de 6 a 12 anos, a parcela de energia gastada na atividade física é de aproximadamente 25% do requisito de energia e no adulto - 1/3.

[12], [13]

Ação dinâmica específica da comida

O efeito dinâmico específico dos alimentos varia de acordo com a natureza dos alimentos. Mais forte é expressar com alimentos ricos em proteínas, menos - com a ingestão de gorduras e carboidratos. Nas crianças do segundo ano de vida, o efeito dinâmico específico dos alimentos é de 7-8%, em crianças de idade avançada - acima de 5%.

Despesas de implementação e enfrentamento do estresse

Esta é a direção natural da vida normal e do gasto energético. O processo de vida e adaptação social, educação e esporte, a formação de relações inter-humanas - tudo isso pode ser acompanhado de estresse e custos adicionais de energia. Em média, este é um adicional de 10% da energia diária "rações". No entanto, em doenças agudas e graves ou traumas, o nível de custos do estresse pode aumentar significativamente, e isso requer consideração no cálculo da dieta.

Os dados sobre o aumento dos requisitos de energia para o estresse são dados a seguir.

Estados	Mudança na demanda de energia
Queima dependendo da porcentagem de superfície corporal queimada	+ 30 ... 70%
Múltiplas feridas com ventilação de ferragem	+ 20 ... 30%
Infecções graves e traumatismo múltiplo	+ 10 ... 20%
Período pós-operatório, pequenas infecções, fraturas de ossos	0 ... + 10%

Um desequilíbrio persistente de energia (excesso ou deficiência) provoca uma alteração no peso corporal e comprimento do corpo com todos os índices de desenvolvimento e idade biológica. Mesmo uma desnutrição moderada (4-5%) pode causar atraso no desenvolvimento da criança. Portanto, a segurança energética alimentar está se tornando uma das condições mais importantes para a adequação do crescimento e desenvolvimento. O cálculo dessa segurança é necessário para realizar regularmente. Na maioria das crianças, as diretrizes para análise podem ser recomendações sobre a energia total da ração diária, para algumas crianças com condições especiais de saúde ou de vida, é necessário um cálculo individual para a soma de todos os componentes que consomem energia. Um exemplo de usar padrões comuns de segurança de idade e a possibilidade de alguma correção individual dessas normas podem ser os seguintes métodos para calcular os custos de energia.

Método de cálculo para determinar o metabolismo basal

Até 3 anos	3-10 anos	10-18 anos
Rapazes
X = 0,249 kg-0,127	X = 0,095 kg + 2.110	X = 0,074 kg + 2,754
Meninas
X = 0,244 kg-0.130	X = 0,085 kg + 2,033	X = 0,056 kg + 2,898

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Custos adicionais

Compensação por danos - o intercâmbio principal é multiplicado: para cirurgia menor, em 1,2; em um trauma esqueletal - em 1,35; em uma sepsis - em 1,6; com queimaduras - em 2.1.

Ação dinâmica específica dos alimentos: + 10% do metabolismo básico.

Atividade física: descanso em cama + 10% do metabolismo básico; fica na cadeira + 20% do metabolismo basal; regime do paciente paciente + 30% da troca básica.

Despesas de febre: em 1 ° Com um aumento diário médio de temperatura de um corpo + 10-12% da troca básica.

Ganho de peso: até 1 kg / semana + 1260 kJ (300 kcal) por dia.

É costume formular alguns padrões de fornecimento de energia relacionada à idade para a população. Muitos países têm tais regulamentos. Com base nessas condições, todas as rações alimentares de coletivos organizados são desenvolvidas. As dietas individuais também são verificadas com elas.

Recomendações sobre o valor energético da nutrição para crianças pequenas e até 11 anos

	0-2 meses	3-5 meses	6-11 meses	1-3 anos	3-7 anos	7-10 anos de idade
Energia, total, kcal	-	-	-	1540	1970	2300
Energia, kcal / kg	115	115	110	-	-	-

Recomendações para a regulação da energia (kcal / (kg • dia))

Idade, mês	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

O cálculo e a correção da troca de energia visam eliminar as deficiências dos principais transportadores de energia, ou seja, principalmente carboidratos e gorduras. Ao mesmo tempo, o uso dessas transportadoras para fins específicos é possível somente quando contabilizar e corrigir o fornecimento de muitos micronutrientes concomitantes fundamentalmente necessários. Por isso, é particularmente importante é a nomeação de fosfato de potássio, vitaminas do complexo B, especialmente de tiamina e riboflavina, às vezes carnitina, antioxidantes e outros. Não fazer isso pode resultar incompatível com o estado de vida que surgem precisamente quando a alimentação de energia intensiva, especialmente parenteral.