Рівень витрат енергії є інтегральним показни-ком діяльності організму людини в процесі праці. Основні витрати енергії при цьому зумовлюються роботою м’язів — чим більшу ме-ханічну роботу виконує працівник, тим більше він витрачає енергії. Витрати енергії залежать також від інформаційного змісту праці, умов виробничого середовища, емоційного стану працівника. Джерелом енергії для всіх життєвих процесів і функцій є об-мін речовин. Обмін речовин характеризується складними біохімічними ре-акціями, які полягають в засвоєнні поживних речовин, що надхо-дять із зовнішнього середовища, складних перетвореннях цих ре-човин та виділенні в навколишнє середовище відпрацьованих продуктів. Процес засвоєння організмом речовин, створення з них нових та відновлення порушених клітин і тканин називається асиміляці-єю. Процес розпаду складних органічних речовин на прості спо-луки називається дисиміляцією. У процесі дисиміляції виділяєть-ся енергія, яка використовується для підтримання життєдіяльності органів і систем організму та на виконання роботи. Процеси асиміляції і дисиміляції перебувають у відносній рівно-вазі. Співвідношення між кількістю енергії, яка надходить до ор-ганізму з їжею, і витраченою енергією називається енергетич-ним балансом. Посилення діяльності призводить до посилення процесів дисиміляції. Щоб зберігалась рівновага між надходжен-ням і витрачанням речовин та енергії, необхідно збільшити над-ходження поживних речовин для посилення процесів асиміляції. Обмін речовин і обмін енергії — єдиний процес. Кожна орга-нічна сполука, що входить до складу живого організму, має пев-ний запас потенційної енергії. Речовини з великою енергією біо-логічного окислення називаються макроергічними. Серед останніх особливо велику роль в енергетичному обміні відіграє аденозинтрисфосфорна кислота (АТФ). Вона утворюється з ін-ших макроергічних сполук і нагромаджується у клітинах органі-зму. Найбільша кількість АТФ у скелетних м’язах (0,2—0,5 %). Запас енергії в їжі виражається її калорійністю, тобто здатністю вивільняти при окисленні ту чи іншу кількість енергії. При окис-ленні 1 г вуглеводів вивільняється 5,05 ккал енергії, 1 г білка — 4,85 ккал, 1 г жирів — 9,3 ккал. Однак для окислення різних поживних речовин потрібна різна кількість кисню. Так, на окислення 1 г вуглеводів потрібно 830 мл кисню, 1 г білка — 970 мл, а на 1 г жирів — 2030 мл кисню. Кіль-кість енергії, яка вивільняється при використанні 1 л кисню, назива-ється калоричним еквівалентом. Він становить від 4,7 до 5,05 ккал. Для визначення калоричного еквіваленту кисню вираховують дихальний коефіцієнт, тобто відношення об’єму видихнутої вуг-лекислоти до об’єму поглинутого кисню. При окисленні вуглево-дів дихальний коефіцієнт дорівнює одиниці, білків — 0,85, жи-рів — 0,72. Якщо дихальний коефіцієнт відрізняється від наведених цифр, то це означає, що в організмі згоряють суміші жирів, білків і вуглеводів. Таблиця 4.1 КАЛОРИЧНИЙ ЕКВІВАЛЕНТ ПРИ РІЗНИХ ЗНАЧЕННЯХ ДИХАЛЬНОГО КОЕФІЦІЄНТА Показник Значення Дихальний коефіцієнт 0,70 0,75 0,80 0,90 0,95 1,0 Калоричний еквівалент 4,70 4,74 4,80 4,92 4,98 5,05 Для визначення кількості енергії, що вивільняється в організ-мі, застосовуються методи прямої і непрямої калориметрії. Більш доступним у виробничих умовах є другий метод. Він ґрунтується на визначенні кількості спожитого організмом кисню і виділено-го вуглекислого газу. Якщо працівник, наприклад, за 10 хвилин поглинув 5950 см3 кисню і видихнув 4200 см3 вуглекислого газу, то дихальний коефіцієнт дорівнює 0,7 (4200 : 5950). Згідно з таб-лицею, енергетична вартість 1 л кисню при такому дихальному коефіцієнті становить 4,7 ккал. Перемноживши кількість спожитого у процесі праці кисню на калоричний еквівалент, можна обчислити затрати енергії. Зна-чить, за 10 хвилин працівник витратив біля 28 ккал енергії (5,95 • 4,7). Витрати енергії за 1 хвилину в цьому випадку дорів-нюють 2,8 ккал. На практиці часто калоричний еквівалент при розрахунках беруть на рівні 5 ккал. Збудження, яке виникає в м’язових волокнах, викликає хімічні процеси, наслідком яких є їх скорочення. Первинною ланкою в ланцюгу хімічних реакцій є розпад АТФ на аденозиндифосфорну і фосфорну кислоти. При цьому з кожної грам-молекули АТФ ви-вільняється 10000 кал: АТФ → АДФ + Н3РО4 + 10000 кал. Енергія, що вивільняється внаслідок цієї реакції, використову- ється для виконання механічної роботи і частково переходить у теплову. Зруйновані молекули АТФ мають відновлюватися, щоб м’яз міг знову скорочуватися. Ресинтез (відновлення) АТФ полягає в приєднанні до АДФ, що утворилася при розпаді АТФ, молекули фосфорної кислоти. Ця реакція вимагає енергії. У м’язах є речовини, що містять енергію (вуглеводи, жири, білки). Проте ця енергія може вивільня- тися лише при їх розпаді. Ресинтез АТФ відбувається двома шляхами: • анаеробним (за рахунок розпаду речовин без участі кисню); • аеробним (за рахунок розпаду речовин при їх окисленні). Ресинтез АТФ анаеробним шляхом відбувається за рахунок креатинфосфорної кислоти, яка реагуючи з АДФ, віддає їй фос-форну кислоту і відновлює АТФ. Однак запас креатинфосфорної кислоти в м’язах обмежений, тому потужнішим анаеробним ме-ханізмом ресинтезу АТФ є реакції розпаду вуглеводів (глікогену, глюкози) до молочної кислоти. Вивільнювана при цьому енергія акумулюється у фосфорних сполуках. Молочна кислота є промі-жним продуктом розпаду вуглеводів, нагромадження якої змен-шує працездатність м’язів. Ресинтез АТФ аеробним шляхом відбувається за рахунок оки-слювального розпаду вуглеводів, жирів та інших речовин до вуг-лекислоти і води — кінцевих продуктів, які виводяться з організ-му. При цьому вивільняється велика кількість енергії, яка забезпечує ресинтез АТФ з молочної кислоти. За участю кисню п’ята частина молочної кислоти окислюється до вуглекислоти і води, а енергія, що при цьому вивільняється, використовується для ресинте-зу АТФ, глікогену, фосфаткреатину з решти молочної кислоти. Обидві фази при роботі м’язів відбуваються одночасно, що забезпечує своєчасне виведення з організму кінцевих продуктів розпаду. Це так званий «стійкий стан».
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Обмін речовин і обмін енергії. Біохімічні процеси» з дисципліни «Фізіологія і психологія праці»
