42 Биохимические процессы и энергетика трудовой деятельности

Обмен веществ и обмен энергии Биохимические процессы

Уровень затрат энергии является интегральным показателем деятельности организма человека в процессе труда Основные затраты энергии при этом обусловлены работой мышц - чем большую механическую работу выполняет пра ацивник, тем больше он тратит энергии Затраты энергии зависят также от информационного содержания труда, условий производственной среды, эмоционального состояния работникка.

Источником энергии для всех жизненных процессов и функций является обмен веществ.

Обмен веществ характеризуется сложными биохимическими реакциями, которые заключаются в усвоении питательных веществ, поступающих из внешней среды, сложных преобразованиях этих веществ и выделении и в окружающую среду отработанных продукте.
Процесс усвоения организмом веществ, создание из них новых и восстановления нарушенных клеток и тканей называется ассимиляцией Процесс распада сложных органических веществ на простые соединения называется диссимиляцией В процессе диссимиляции выделяется энергия, которая используется для поддержания жизнедеятельности органов и систем организма и на выполнение работы Процессы ассимиляции и диссимиляции находятся в относительном равновесии Спивви дношення между количеством энергии, поступающей в организм с пищей, и потраченной энергией называется энергетическим балансом Усиление деятельности приводит к усилению процессов диссимиляции Чтобы сохр игалась равновесие между поступлением и расходованием веществ и энергии, необходимо увеличить поступление питательных веществ для усиления процессов ассимиляцииіляції.

Обмен веществ и обмен энергии - единый процесс Каждая органическое соединение, входящее в состав живого организма, имеет определенный запас потенциальной энергии вещества с большой энергией биологического окисления называются макроэргическими Это еред последних особенно большую роль в энергетическом обмене играетає аденозинтрисфосфорна кислота (АТФ) Она образуется из других макроэргических соединений и накапливается в клетках организма большое количество АТФ в скелетных мышцах (0,2-0,5%)

Запас энергии в пище выражается ее калорийностью, то есть способностью высвобождать при окислении то или иное количество энергии При окислении 1 г углеводов высвобождается 5,05 ккал энергии, 1 г белка - 4, 85 ккал, 1 г жиров - 9,3 ккал1 г жирів — 9,3 ккал.

Однако для окисления различных питательных веществ требуется разное количество кислорода Так, на окисление 1 г углеводов нужно 830 мл кислорода, 1 г белка - 970 мл, а на 1 г жиров - 2030 мл кислорода Количество эн гии, которая высвобождается при использовании 1 л кислорода, называется калорической эквивалентом Он составляет от 4,7 до 5,05 ККАн становить від 4,7 до 5,05 ккал.

Для определения калорической эквивалента кислорода вычисляют дыхательный коэффициент, то есть отношение объема выдохнуть углекислоты к объему поглощенного кислорода При окислении углеводов дыхательный коэффициент фициент равен единице, белков - 0,85, жиров - 0,72 Если дыхательный коэффициент отличается от приведенных цифр, то это означает, что в организме сгорают смеси жиров, белков и углеводылеводів.

Таблица 41

калорической ЭКВИВАЛЕНТ при различных значениях дыхательный коэффициент

Для определения количества энергии, высвобождаемой в организме, применяются методы прямой и непрямой калориметрии Более доступным в производственных условиях является второй метод Он основан на определении и количества потребленного организмом кислорода и выделенного углекислого газа Если работник, например, за 10 минут поглотил 5950 см3 кислорода и выдох 4200 см3 углекислого газа, то дыхательный коэффициент равна 0,7 (4200: 5950) Согласно таблице, энергетическая стоимость 1 л кислорода при таком дыхательном коэффициенте составляет 4,7 ККАовить 4,7 ккал.

Умножив количество потребленного в процессе труда кислорода на калорический эквивалент, можно вычислить затраты энергии Значит, за 10 минут работник потратил около 28 ккал энергии (5,95 • 4,7) Расходы энергии за 1 минуту в этом случае равны 2,8 ккал На практике часто калорический эквивалент при расчетах принимают на уровне 5 ККА рівні 5 ккал.

Возбуждение, возникающее в мышечных волокнах, вызывает химические процессы, следствием которых является их сокращение Первичным звеном в цепи химических реакций распад АТФ на аденозиндифосфорну и фосфорную кисло оте При этом с каждой грамм-молекулы АТФ высвобождается 10000 калл:

АТФ АДФ Н3РО4 10000 кал

Энергия, высвобождается в результате этой реакции, используя ется для выполнения механической работы и частично переходит в тепловую Разрушенные молекулы АТФ должны восстанавливаться, чтобы мышца мог снова в сокращатьсяя.

Ресинтез (восстановление) АТФ состоит в присоединении к АДФ, образовавшейся при распаде АТФ, молекулы фосфорной кислоты Эта реакция требует энергии В мышцах есть вещества, содержащие энергию (углеводы, жиры, белки) Однако эта энер ргия может высвободит-ся только при их распадеаді.

Ресинтез АТФ происходит двумя путями:

• анаэробным (за счет распада веществ без участия кислорода);
• аэробным (за счет распада веществ при их окислении)

Ресинтез АТФ анаэробным путем происходит за счет креатинфосфорнои кислоты, реагируя с АДФ, отдает ей фосфорную кислоту и восстанавливает АТФ Однако запас креатинфосфорнои кислоты в мышцах ог ный, поэтому мощным анаэробным механизмом ресинтеза АТФ являются реакции распада углеводов (гликогена, глюкозы) до молочной кислоты Освобождающаяся при этом энергия аккумулируется в фосфорных соединениях молочными а кислота является промежуточным продуктом распада углеводов, накопление которой уменьшает работоспособность мышцезів.
Ресинтез АТФ аэробным путем происходит за счет окислительного распада углеводов, жиров и других веществ до углекислоты и воды - конечных продуктов, выводимых из организма При этом выл вильняеться большое количество энергии, которая обеспечивает ресинтез АТФ из молочной кислоты при участии кислорода пятая часть молочной кислоты окисляется до углекислоты и воды, а энергия, при этом высвобождение ьняеться, используется для ресинтеза АТФ, гликогена, фосфаткреатину из оставшихся молочной кислотти.

Обе фазы при работе мышц происходят одновременно, что обеспечивает своевременное выведение из организма конечных продуктов распада Это так называемый «устойчивое состояние»