Особенности биоэнергетики растущего организма - Возрастная биохимия
Течение энергетических процессов определяется направленностью метаболизма, потребностью тканей в энергии и характером питания. Энергозатраты растущего организма имеют определенную направленность. После рождения энергия расходуется на основной обмен и интенсивный рост ребенка. Основной обмен - это минимальные затраты энергии в состоянии покоя, до приема пищи, при нормальной температуре тела и окружающей среды, необходимые для поддержания основных функций систем жизнеобеспечения организма. Эти затраты энергии у детей в расчете на кг массы тела выше, по сравнению со взрослыми людьми. Реальные затраты энергии у растущего организма значительно превышают основной обмен в связи с интенсивным синтезом белков, нуклеиновых кислот, с повышенной двигательной активностью, а также в связи с большими теплопотерями, обусловленными несовершенством процессов терморегуляции и бьльшей удельной поверхностью тела (отношением поверхности тела к его массе). Так, у детей 4-6 лет расход энергии на кг массы тела в два раза выше, чем у взрослых. Суточный расход энергии с возрастом значительно увеличивается, причем у мальчиков обычно в большей мере, чем у девочек.
Согласно данным Санкт-Петербургского НИИ физической культуры, суточные энергозатраты учащихся обычных школ составили: для учащихся 7-10 лет - 2400 ккал, 11-13 лет - 1850 ккал, 14-17 лет - 3150 ккал для юношей и 2750 ккал - для девушек.
Для воспитанников спортивных школ: 3619 ± 475 ккал (лыжные гонки) и 4173 ± 186 ккал (академическая гребля).
Высокий уровень энергозатрат растущего организма обеспечивается, в первую очередь, интенсивно протекающими процессами аэробного окисления - тканевого дыхания. Это отражается в более высоком, чем у взрослых, потреблении кислорода на кг веса тела. Потребление кислорода в покое у 10-летнего ребенка составляет около 6,0 мл/кг-мин, а у 16-летнего юноши - в среднем 4,7 мл/кг-мин, в то время как у взрослых эта величина равна 3-4 мл/кг-мин.
Общее же количество потребляемого кислорода за единицу времени у взрослых выше из-за бьльшего веса.
Повышенное потребление кислорода на кг массы у детей обеспечивается напряжением дыхательной и сердечно-сосудистой систем. При этом все системы организма, участвующие в потреблении, транспорте и использовании клетками кислорода, имеют у детей и подростков более низкий уровень развития, по сравнению с взрослыми.
В детском возрасте ниже кислородная емкость крови, что обусловлено пониженным содержанием гемоглобина в крови. Относительное содержания его у детей ниже, но к 12-14 годам это содержание может соответствовать нижней границе взрослого организма. Возможности тканевого дыхания ограничены также из-за пониженного содержания мышечного белка миоглобина, участвующего в транспорте кислорода из крови в митохондрии клеток. Кроме того, растущий организм отличается меньшими энергетическими запасами, доступными для использования (гликогенными, жировыми, белковыми). Все метаболические процессы, протекающие в организме, осуществляются при участии ферментов. У детей количество и активность ферментов тканевого дыхания существенно ниже, по сравнению с взрослыми.
Еще одним фактором, ограничивающим тканевое дыхание у растущего организма, является высокая степень разобщения переноса электронов в дыхательной цепи с реакцией фосфорилирования, что приводит к увеличению теплопотерь организма и к снижению выработки АТФ.
Аэробный путь ресинтеза АТФ в упрощенном виде может быть представлен схемой:
Чаще всего окисляемыми веществами являются промежуточные продукты цикла трикарбоновых кислот (ЦТК). Данный цикл является завершающим этапом катаболизма, в ходе которого происходит окисление углеводов, жиров, белков через ацетил - КоА (в присутствии кислорода) до конечных продуктов окисления СО2 и Н2О.
Основным показателем, характеризующим возможности тканевого дыхания, является МПК (максимальное потребление кислорода). У детей этот показатель ниже, чем у взрослых. Даже у юношей МПК ниже, чем у взрослых.
На более низком уровне, чем у взрослых, находятся и анаэробные пути ресинтеза АТФ. Метаболическая емкость, время поддержания максимальной мощности анаэробных способов энергообеспечения, особенно у детей и подростков, значительно уступают взрослым.
Одним из анаэробных путей образования АТФ является креатинфосфатная реакция, протекающая согласно уравнению:
Креатинфосфатный путь ресинтеза АТФ является обратимой реакцией, но ее равновесие уже в начале любой работы смещено в сторону образования АТФ. Данная реакция может включаться в энергообеспечение неоднократно, по ходу выполнения физических нагрузок, если меняется характер работы (скорость, мощность и т. д.). Оценивают запасы КрФ в мышцах по креатининовому коэффициенту - количеству креатинина, выделенного с мочой за сутки в расчете на кг массы тела. Этот коэффициент у взрослых мужчин составляет 18-32 мг/сутки-кг, у женщин - 10-25 мг/сутки-кг, у детей - значительно ниже.
У растущего организма также ниже содержание и активность фермента креатинкиназы, катализирующего креатинфосфатную реакцию, что тоже ограничивает мощность данного анаэробного пути ресинтеза АТФ.
С возрастом, с увеличением мышечной массы возможности энергообеспечения за счет креатинфосфатного ресинтеза АТФ возрастают. Особенно усиленно развиваются возможности данной реакции в возрасте 15-17 лет.
Еще одним анаэробным способом выработки АТФ является гликолитический путь ресинтеза (гликолиз, лактатный). Этот процесс представставляет собой анаэробный распад мышечного гликогена до молочной кислоты (лактат) без участия митохондрий и без потребления кислорода и является дополнительным способом получения энергии, особенно при выполнении интенсивных нагрузок.
Итоговое уравнение гликолиза:
У детей возможности гликолитического (лактатного) анаэробного энергообеспечения низкие, что объясняется пониженным содержанием мышечного гликогена, меньшей активностью ферментов гликолиза и, особенно, низкой устойчивостью детского организма к повышению кислотности вследствие образования и накопления лактата.
Источником лактата может быть и глюкоза, поступающая в мышцы из крови.
Все основные критерии, характеризующие гликолитический путь ресинтеза АТФ (мощности, емкости и времени поддержания максимальной мощности), у детей, подростков и даже юношей имеют более низкие величины, по сравнению с взрослыми. Данный путь энергообеспечения медленнее выходит на максимальную мощность, имеет более низкую ее величину. Вклад гликолиза в энергообеспечение оценивают по возрастанию уровня лактата в крови после нагрузки (?С лактата), по выделению лактата с мочой и по величине лактатного кислородного долга.
У спортсменов с хорошей физической подготовкой величины лактатного кислородного долга могут достигать 18-20 л. У детей и подростков даже при выполнении физических нагрузок на уровне индивидуальных рекордов эта величина значительно ниже.
К концу подросткового периода, особенно юношеского, повышаются как аэробные, так и анаэробные механизмы энергообеспечения и работоспособности.
Похожие статьи
-
Особенности метаболизма растущего организма - Возрастная биохимия
Основной биологической особенностью растущего организма является высокая интенсивность обмена веществ. На биологическом уровне это проявляется в высоких...
-
Особенности биоэнергетических процессов - Возрастная биохимия
Существенные изменения в клеточной биоэнергетике происходят на этапе образования, передачи и использования энергии в клетке. Во многих клетках снижается...
-
Возрастные особенности работоспособности - Возрастная биохимия
В онтогенезе физическая работоспособность, зависящая от аэробных механизмов энергообеспечения, развивается раньше, чем анаэробная. С 6 лет в значительной...
-
Особенности питания растущего организма - Возрастная биохимия
Обязательным условием нормального роста и развития организма, повышения уровня физической работоспособности, профилактики заболеваний является...
-
Общая характеристика растущего организма С биологических позиций, период роста организма можно разделить на три этапа: - детский - с рождения до 11-12...
-
Особенности метаболизма пожилых людей - Возрастная биохимия
Характерной чертой стареющего организма является снижение уровня пластического обмена на фоне общего уменьшения интенсивности обмена веществ. Снижение...
-
Специфика эндокринной регуляции растущего организма - Возрастная биохимия
Уровень здоровья человека обеспечивается деятельностью нервной, гормональной и иммунной систем, которые находятся в тесной взаимосвязи. Онтогенез...
-
Занятия физической культурой с детьми, подростками и юношами должны быть направлены на гармоничное развитие, совершенствование функций организма и...
-
Биохимические особенности стареющего организма, Основные механизмы старения - Возрастная биохимия
Основные механизмы старения Биология старения - раздел геронтологии, который изучает старение живых организмов на всех уровнях их организации....
-
Введение - Возрастная биохимия
Постановлением Государственного Совета Российской Федерации, состоявшегося в январе 2002 года, предусмотрены меры, направленные на существенное развитие...
-
Особенности нейроэндокринной регуляции стареющего организма - Возрастная биохимия
Возрастные изменения в гомеостазе пожилых людей многие авторы связывают с нарушениями, которые протекают в нейрогуморальных механизмах регуляции....
-
Особенности строения поджелудочной железы - Биохимия поджелудочной железы
1. Поджелудочная железа человека представляет собой удлиненное дольчатое образование серовато-розоватого оттенка и расположена в брюшной полости позади...
-
Газообмен - Анатомические особенности организма летающих птиц
Газообмен при дыхании протекает у птиц весьма энергично. Этому способствует наличие в легких у птиц противоточной системы кровообращения, при которой...
-
Все нормальные процессы жизнедеятельности человека в какой-то данной среде имеют адаптивный характер. Иначе говоря, все физиологические реакции в...
-
Особенности организма вшей (отр. Siphunculata) По образу жизни и по характеру питания на теплокровном хозяине вши очень сильно напоминают клещей. На всех...
-
Строение и функции опорно-двигательного аппарата человека черепа у взрослого и новорожденного различны. Лицо новорожденного ребенка короткое и широкое. В...
-
Заключение - Возрастные особенности отдельных костей черепа и черепа в целом
Подводя итоги можно сказать то, что кости черепа развиваются неравномерно и имеют 3 различные формы стадии развития. Как было указано выше, это -...
-
Каждый череп имеет индивидуальные особенности. Для черепа в целом характерны определенные форма, величина, отношение величины лицевого черепа к...
-
Характерна низкая функциональная активностью репродуктивной системы: низкий уровень выработки эстрадиола, созревание фолликулов до антральных происходит...
-
Система кровообращения - Анатомические особенности организма летающих птиц
Высокий уровень жизнедеятельности птиц обусловлен более совершенной системой кровообращения по сравнению с животными предыдущих классов. У них произошло...
-
Проблемы геронтологии - Возрастные особенности опорно-двигательного аппарата человека
Старость является одним из естественных состояний человека, занимающего около 20% его жизни, причем весьма специфическим состоянием, связанным с...
-
На примере отряда блох рассмотрим большую группу переносчиков, для которых кровососание характерно лишь на одной из стадий развития -- имагинальной....
-
Отношения между организмами в биоценозе - Особенности биоценоза
Можно говорить о разных типах отношений между организмами в биоценозе -- мyтуалистических, комменсалистических, хищнических, паразитических и пр. На этих...
-
Регулирует функции мужских половых органов гипоталамус, который расположен в головном мозге. В ядрах гипоталамуса вырабатывается гонадолиберин. У мужчин...
-
Опорно-двигательный аппарат Аппарат - это функциональное объединение разнородных систем и составляющих их органов. Термин аппарат употребляется и при...
-
Введение - Возрастные особенности опорно-двигательного аппарата человека
Анатомия и физиология -- это важнейшие науки о строении и функциях человеческого организма. Знать, как устроен человек, как "работают" его органы, должен...
-
Диагностика патологического климакса у мужчин основывается на установлении характерных жалоб, выявлении андрогенной недостаточности и гормональной...
-
Обоснование методики занятий физической культурой с пожилыми людьми - Возрастная биохимия
Снижение уровня многих метаболических процессов энергообеспечения организма у пожилых людей сочетается со снижением двигательной активности, что может...
-
Регуляция работы дыхательной системы осуществляется путем контроля частоты дыхательных движений и глубины дыхательных движений (дыхательный объем)....
-
Важные индексы: Головной указатель (так же цефальный индекс) - это соотношение отношение максимальной ширины мозговой коробки к ее максимальной длине на...
-
Краниометрия - Возрастные особенности отдельных костей черепа и черепа в целом
Краниометрия это измерение особенностей строения черепа для классификации людей по расе, криминальным склонностям, интеллекту и т. д. Основная...
-
Заключение - Возрастные особенности опорно-двигательного аппарата человека
Значение скелета очень велико. Костная система выполняет ряд функций, имеющих или преимущественно механическое, или преимущественно биологическое...
-
Сокращаясь, мышцы выполняют работу. Работа зависит от их силы. Мышца тем сильнее, чем больше в ней мышечных волокон, то есть чем она толще. При пересчете...
-
Формирование скелетных мышц происходит на очень ранних этапах развития. На восьмой неделе внутриутробного развития различимы уже все мышцы, а к десятой...
-
Клопы -- обширный отряд насекомых, представители которого могут воспринимать и долгое время сохранять возбудителей практически всех групп. В отличие от...
-
Возраст от 16 до 18 лет. В этот период происходит активация и синхронизация деятельности репродуктивной системы, переход к овуляторным циклам,...
-
В течение этого периода (от 8 до 16 лет) происходит не только созревание репродуктивной системы, но и завершается физическое развитие женского организма:...
-
Выводы, Список используемой литературы - Анатомические особенности организма летающих птиц
Подводя общие итоги проведенному нами рассмотрению внутреннего строения тела птицы, мы видим, что вся организация птиц, все их отличия от позвоночных...
-
Дыхательная система - Анатомические особенности организма летающих птиц
У летящей птицы дыхание двойное: газообмен в легких осуществляется как при вдохе, так и при выдохе, когда атмосферный воздух из воздушных мешков...
-
Туберкулез --хроническое заболевание человека, сопровождающееся поражением органов дыхания, лимфатических узлов, кишечника, костей и суставов, глаз,...
Особенности биоэнергетики растущего организма - Возрастная биохимия