Суточные энерготраты представителей некоторых профессий

Профессия	Суточные энерготраты, ккал	Профессия	Суточные энерготраты,
Клерк	2700	Кочегар	4300
Сапожник	3200	Лесоруб	4600
Автослесарь	3700	Шахтер	5100

 

Подсчитана энергетическая цена всех массовых профессий (см. табл. 11.5). Есть редкие профессии, требующие еще больших энерготрат. Так, горцы, спускающие поваленный лес на санях в долину, затрачивают в сутки около 7000 ккал. Однако столь тяжелую работу способны выполнять только некоторые из людей, по несколько недель в год и в течение немногих лет.

Большинство жителей развитых стран выполняют работу, общие энерготраты при которой не превышают 2,5—3 величин основного обмена, что примерно соответствует суточным энерготратам 3100—3350 ккал.

11.1.6. Восполнение энерготрат питанием

Энерготраты должны компенсироваться поступлением энергии с пищей. Правильное (рациональное, сбалансированное) питание должно включать в себя белки, жиры и углеводы в соотношении 1:1:4. При этом белки покрывают 15% суточной потребности в энергии, жиры — 30% и углеводы — 55%.

При недостатке одного из пищевых энергоносителей его можно заменять другим, с учетом их энергетической ценности (правило изодинамии). Так, 1 г белков можно заменить 1 г углеводов или 0,5 г жиров. Существуют специальные таблицы (Рубнера) для замены одних пищевых продуктов другими. Следует помнить, что эти таблицы учитывают только один параметр — энергетическую ценность пищевых продуктов. Необходимость получения с пищей витаминов, незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот, макро— и микроэлементов, пищевых волокон и прочих веществ таблицы Рубнера игнорируют, что ограничивает их применение при разработке пищевых рационов случаями крайней необходимости.

11.1.7. Запасы энергии

В жизни животного периоды, когда пища имеется в избытке, чередуются с периодами скудного питания, а часто и голода. Чтобы обеспечить свои энергетические потребности во время недостаточного поступления пищевых веществ в организм, животные накапливают их (главным образом в виде жиров и углеводов). Значительная часть жителей развитых стран страдает от калорийной избыточности рациона и связанного с этим ожирения. Рацион некоторых сельскохозяйственных животных искусственно поддерживается на избыточном калорийном уровне.

Наиболее мобильным запасом энергии является глюкоза, растворенная в крови. Ее существенным достоинством как источника энергии является то, что она может быть использована не только в аэробном, но и в анаэробном дыхании, т. е., может давать небольшое количество энергии и в отсутствие кислорода (в отличие от жиров). Однако ее количества, содержащегося в крови (20 г), достаточно для поддержания жизни только в течение 1 ч. Запасание большего количества энергии в виде глюкозы невозможно: это привело бы к резкому увеличению либо осмотического давления, либо массы тела. Окисление 1 г глюкозы дает 4,1 ккал энергии. Для обеспечения жизни человека необходимы, по меньшей мере, 2000 ккал/сут, или примерно 500 г глюкозы. Изотонический раствор такого количества глюкозы имел бы объем 10 л, что сопоставимо с объемом всей межклеточной жидкости. Чтобы выжить при голодании в течение одной недели, человек должен был бы хранить в своем организме запас раствора глюкозы, равный массе всего тела — 70 кг. Двухмесячное голодание (примерный предел возможностей человеческого организма) потребовало бы накопления в теле 600 кг изотонического раствора глюкозы.

Однако и у высших животных сохранились структуры, для которых глюкоза остается главным источником энергии: (а) центральная нервная система;

(б) эритроциты (не имеющие митохондрий); (в) клетки мозгового вещества почек (работающие в условиях низкого напряжения кислорода и потому и нуждающиеся в глюкозе для получения энергии анаэробным путем).

Мозг потребляет почти исключительно глюкозу. Только после 4—5 сут полного голодания концентрация кетоновых тел в крови становится достаточной, чтобы обеспечить часть потребностей мозга в энергии, но и после нескольких недель голодания мозг половину своей потребности в энергии удовлетворяет за счет глюкозы.

Полимеризация глюкозы до гликогена облегчает запасание энергии, но не решает проблему полностью. Возможности накопления гликогена также ограничены: он хранится в теле только в присутствии значительного количества воды. Чтобы поститься в течение 1 сут, человеку требуется 1 кг «мокрого» гликогена (500 г собственно гликогена + 500 г воды). Двухмесячный запас составил бы 60 кг. Реальное количество гликогена в человеческом организме (около 100 г в печени и около 200 г в мышцах) достаточно для голодания в течение менее чем 1 сут.

В значительных количествах гликоген откладывают в своем теле только малоподвижные животные, для которых увеличение массы тела большого значения не имеет, например, двустворчатые моллюски и аскариды. Некоторое количество гликогена необходимо и высшим животным — в качестве мобильного источника глюкозы. Скелетные мышцы используют гликоген в случаях недостаточного снабжения их кислородом. Таким образом, гликоген является вторым по очередности использования (после глюкозы) и более емким запасом энергии.

Избыток глюкозы превращается в жиры — самый емкий, но еще менее мобильный запас энергии. Они хранятся в организме почти без воды (80—90% массы жировой ткани приходится на триглицериды) и обладают в 10 раз большей, чем гликоген, энергетической ценностью (в расчете на единицу массы). Именно в виде жиров хранят большую часть запасов энергии подвижные животные. Процесс проникновения глюкозы сквозь клеточную мембрану жировых клеток происходит путем облегченной диффузии и регулируется инсулином. Главные запасы жиров сосредоточены в жировой ткани, но есть небольшие резервы триглицеридов и в мышцах. Несмотря на ведущую роль жировой ткани в качестве запаса энергии, концентрация фрагментов молекулы триглицеридов — свободных жирных кислот в крови невелика и достаточна для обеспечения жизни в течение только 3—4 мин.

Один грамм жира дает при окислении 9,3 ккал энергии. Для обеспечения суточных потребностей человека достаточно 250 г жира. Средней упитанности человек носит в своем теле примерно 10 кг жира, или более чем 40—дневный запас энергии.

В организме перелетных птиц, способных лететь без остановки более 1000 км, жиры составляют до половины всей массы тела. Некоторые виды миног в личиночной стадии развития запасают такое количество жира что пои переходе в половозрелое состояние перестают питаться и желудочно—кишечный тракт у них атрофируется. (Этих миног в высушенном виде прежде использовали в качестве факелов.)

Жиры могут образовываться из глюкозы, но вновь в глюкозу может превращаться только входящий в их состав глицерол (на который приходится лишь 10% общей массы жира). Жирные кислоты в глюкозу не превращаются.

Некоторую энергетическую ценность имеют и белки. При необходимости часть аминокислот, образующихся при расщеплении белков (пищевых или собственных), используется не для ресинтеза белка, а для образования глюкозы (глюконеогенез). Достаточно подвижный белковый пул находится в мышцах печени и лимфоидной ткани. Однако животные неспособны накапливать дополнительные количества белка в качестве запаса энергии, и специального органа для хранения белков не существует. Даже в зародышах, содержащих большое количество белка (яйца, икра), он служит главным образом для обеспечения пластических, а не энергетических процессов. Значительное увеличение массы белков происходит только во время роста.

Два—три килограмма белка, или около 16% от общего его количества содержащегося в теле человека, могут быть использованы для получения энергии. Окисление 1 г белка дает 4,1 ккал энергии. Таким образом, из белков организм человека может получить примерно 12 000 ккал, что достаточно для обеспечения его энергетических потребностей в течение 6 сут.

При условии ежедневного использования 2000 ккал запасы энергии содержащиеся в теле человека, достаточны для 7 недель голодания (глюкозы и гликогена — на 1 сут, жиров — более чем на 40 сут и белков — примерно на 6 сут). Однако суточные энерготраты при длительном голодании снижаются что позволяет человеку выжить в течение еще более длительного времени.

При голодании, частичном или полном, происходит постепенное и поочередное использование запасов энергии: сначала глюкоза и гликоген затем жиры и, наконец, белки. В первые дни ограниченного питания масса тела снижается относительно быстро за счет расщепления гликогена и выведения связанной с ним воды. Затем наступает очередь жиров (обладающих высокой энергоемкостью), и снижение массы тела замедляется. Незнание этих механизмов часто приводит к недоразумениям при попытках похудеть: энтузиазм добровольно голодающего, вызванный успехами первых дней, сменяется столь же неоправданным унынием и возвращением к прежнему режиму питания.

Если человек в течение длительного времени получает субкалорийное питание (например, половину обычного рациона), масса его тела быстро уменьшается примерно на 1/4 и стабилизируется на этом уровне. Основной обмен снижается на 40 %, развивается апатия, человек отказывается от любых видов активности. Все это позволяет ему сохранять жизнь в течение многих месяцев и после возврата к нормальному питанию восстановить здоровье и силы. В детском организме некоторые изменения, вызываемые недостаточным питанием, бывают необратимы.

Однако в опытах на крысах было показано, что субкалорийное питание в период роста не только задерживает развитие, но и увеличивает общую продолжительность жизни животных (см. главу 15). Относится ли эта закономерность к человеку, пока не ясно.

В целом же масса тела — генетически обусловленный фенотипический признак, и поддерживать ее на уровне выше или ниже этой величины можно только ценой непрерывных усилий. Наблюдения за людьми, способными есть досыта и сохранять при этом стройность, показали, что в их организме пища вызывает большее специфическое динамическое действие (см. разд. 11.1.4), чем у лиц, склонных к ожирению. Поясним: у индивидов, генетически запрограммированных на низкое содержание жиров в теле, избыток энергии, получаемый с пищей, быстро превращается в тепло и рассеивается в окружающей среде. В рацион человека, помимо источников энергии, должны входить еще десятки веществ (см. разд. 11.2).