Біологія. Довідник школяра та абітурієнта

Обмін речовин та енергії

Обмін речовин та енергії — це сукупність фізичних, хімічних і фізіологічних процесів перетворення речовин та енергії в організмі людини й обмін речовинами та енергією між організмом і навколишнім середовищем, що забезпечує пластичні й енергетичні потреби організму. Це досягається за рахунок вилучення енергії з поживних речовин, які поступають в організм і перетворення її у форми макроергичних (АТФ та інші молекули) і відновлених (НАДФ Н — НАДФ) сполук. Їх енергія використовується для синтезу білків, нуклеїнових кислот, ліпідів, а також компонентів клітинних мембран та органел клітини, для виконання механічної, хімічної, осмотичної й електричної робіт, транспортування йонів.

У процесі обміну речовин в організм поступають пластичні речовини, необхідні для біосинтезу, побудови й оновлення біологічних структур. В обміні речовин (метаболізмі) і енергії виділяють два взаємопов’язаних, але різноспрямованих процеси: анаболізм, основу якого становлять процеси асиміляції, та катаболізм, в основі якого лежать процеси дисиміляції.

Анаболізм — це сукупність процесів біосинтезу органічних речовин, компонентів клітини й інших структур органів і тканин. Анаболізм забезпечує ріст, розвиток, оновлення біологічних структур, а також безперервний ресинтез макроергів та накопичення енергетичних субстратів. Катаболізм — це сукупність процесів розщеплення складних молекул, компонентів клітин, органів і тканин до простих речовин з використанням частини з них у якості попередників біосинтезу, і до кінцевих продуктів розпаду з утворенням макроергичних і відновлених сполук. Катаболізм є рушійною силою життєдіяльності.

Забезпечення енергією здійснюється за рахунок анаеробного й аеробного катаболізму білків, жирів і вуглеводів, які поступають в організм з їжею. У процесі анаеробного бродіння глюкози (гліколізу) або її резервного субстрату глікогену (глікогенолізу) перетворення 1 моля глюкози в 2 молі лактату призводить до утворення двох молів АТФ. Енергії, утвореної в процесі анаеробного обміну, недостатньо для здійснення процесів життєдіяльності тваринних організмів. За рахунок анаеробного гліколізу можуть забезпечуватись лише обмежені короткочасні енергетичні потреби клітини.

Б організмі тварин і людини в процесі аеробного обміну майже всі органічні речовини, в тому числі продукти анаеробного обміну повністю розпадаються до СО₂ і Н₂О. Потреба організму в пластичних речовинах може бути задоволена тим мінімальним рівнем їх споживання з їжею, яка буде зрівноважувати втрати структурних білків, ліпідів і вуглеводів за підтримання енергетичного балансу. Ці потреби індивідуальні і залежать від таких факторів, як вік людини, стан здоров’я, інтенсивність і вид трудової діяльності.

Білки. Потреба в білках визначається мінімальною кількістю харчового білка, який буде зрівноважувати втрати організмом Нітрогену за збереження енергетичного балансу. Білки перебувають у стані безперервного обміну й оновлення. В організмі здорової дорослої людини кількість розщепленого за добу білка рівна кількості знову синтезованого. Людина і тварини можуть засвоювати Нітроген лише в складі амінокислот, які поступають в організм з білками їжі.

Десять амінокислот з 20 (валін, лейцин, ізолейцин, лізин, метіонін, триптофан, треонін, феніоаланін, аргінін і гістидин) у випадку їх недостатнього поступлення з їжею не можуть бути синтезовані в організмі. Ці амінокислоти називають незамінними. Інші десять амінокислот (замінні) не менш важливі для життєдіяльності, ніж незамінні, але у випадку недостатнього поступлення з їжею замінних амінокислот вони можуть синтезуватися в організмі. Важливим фактором обміну білків організму є повторне використання (реутилізація) амінокислот, утворених під час розпаду одних білкових молекул, для синтезу інших. З амінокислот, джерелами яких є білки їжі, і амінокислот, утворених в організмі, синтезуються властиві для нього білкові молекули, пептидні гормони, коензими. У цьому полягає пластична роль білків їжі. Швидкість розпаду і оновлення білків організму різна. Півперіод розпаду гормонів пептидної природи становить хвилини або години, білків плазми крові й печінки близько 10 діб, білків м’язів близько 180 діб. У середньому білки організму людини оновлюються за 80 діб. Білки, що використовуються в організмі в першу чергу як пластичні речовини, в процесі їх руйнування звільняють енергію для синтезу АТФ й утворення тепла.

Ліпіди. Ліпіди організму людини — це, головним чином, нейтральні етери гліцерину й вищих жирних кислот — тригліцериди, фосфоліпіди й стерини. Вищі жирні кислоти, які входять до складу складних ліпідних молекул у вигляді вуглеводневих радикалів, бувають насиченими й ненасиченими, які мають один або більше подвійних зв’язків.

Ліпіди відіграють в організмі енергетичну й пластичну роль. Порівняно з молекулами вуглеводів і білків молекула ліпідів є більш відновленою. Тому під час окиснення ліпідів в організмі утворюється більше молекул АТФ і тепла. За рахунок окиснення жирів забезпечується близько 50 % потреби в енергії дорослого організму. На відміну від білків, які не утворюють спеціальних запасних форм, що служать джерелом енергії, запаси нейтральних жирів — тригліцеридів — у жирових депо людини в середньому становлять 10-20 % маси її тіла та служать довгостроковим резервом живлення організму. Жири є джерелом ендогенної води. Під час окиснення 100 г нейтрального жиру в організмі утворюється близько 107-110 г води. Якщо основну роль у задоволенні енергетичних потреб організму відіграють нейтральні молекули жиру — тригліцериди, то пластична функція ліпідів в організмі здійснюється, головним чином, фосфоліпідами, холестерином, жирними кислотами. Ці ліпідні молекули виконують функції структурних компонентів клітинних мембран, ліпопротеїдів, є попередниками синтезу стероїдних гормонів, жовчних кислот і простагландинів.

Клітинні ліпіди. У складі клітинних ліпідів є фосфоліпіди й холестерин — необхідні структурні компоненти поверхневих і внутрішньоклітинних мембран. Тригліцериди відкладаються в клітинах у вигляді жирових краплин, формуючи жирові депо, які є не інертною масою, а активного динамічною тканиною, в якій запасні жири зазнають постійного розщеплення й ресинтезу. Під час дії на організм холоду, в стані голоду, під час фізичному або психоемоційному навантаженні відбувається інтенсивне розщеплення (ліполіз) запасних тригліцеридів. Утворені при цьому не етерифіковані жирні кислоти використовуються в організмі як енергодавальні або як пластичні речовини, необхідні для синтезу складних ліпідних молекул. В умовах спокою після приймання їжі відбувається ресинтез і відкладання нейтральних ліпідів у підшкірній жировій клітковині, черевній порожнині, м’язах.

Бурий жир. У міжлопатковій ділянці, вздовж крупних судин грудної і черевної порожнин, у потиличній ділянці шиї міститься жирова тканина бурого кольору. Такий відтінок їй надають більш багаточисленні, в порівнянні з білою жировою тканиною, закінчення симпатичних нервових волокон, а також численні мітохондрії у клітинах цієї тканини. Маса бурої жирової тканини досягає у дорослого 0,1 % маси тіла. В дітей вміст бурого жиру більший, ніж в дорослих. У мітохондріях жирових клітин є поліпептид з молекулярною масою 32 000, здатний роз’єднувати тут процеси окиснення й утворення АТФ. Результатом такого роз’єднання є утворення в бурій жировій тканині в процесі метаболізму жиру значно більшої кількості тепла, ніж у білій жировій тканині. Бура жирова тканина відіграє роль не лише в теплопродукції, але й у підтриманні на відносно постійному рівні маси тіла.

Ліпіди плазми крові. Ліпідні молекули володіють гідрофобними властивостями, не можуть розчинятися у водному середовищі або утворювати молекулярну суспензію.

Потрапляючи в значній кількості в кров при переломах великих трубчастих кісток або під час переливання нестійких жирових емульсій вони формують ліпідні краплини та можуть викликати закупорку судин — жирову емболію. У природних умовах в епітеліальних клітинах тонкого кишківника та клітинах печінки з білкових молекул — апопротеїнів, фосфоліпідів, холестерину, ефірів холестерину і тригліцеридів — формуються транспортні частинки, які дістали назву ліпопротеїди. Загальний план будови цих частинок однаковий. Їх поверхня представлена білковими й фосфоліпідними молекулами, а також холестерином, які за рахунок полярних хімічних груп і радикалів формують полярну гідрофільну поверхню ліпопротеїдної частинки. Це дозволяє останнім утворювати стійку суспензію в плазмі крові

За показниками молекулярної маси, розмірів і щільності ліпопротеїди крові поділяють на класи: хіломікрони, ліпопротеїди дуже низької густини, ліпопротеїди низької густини, ліпопротеїди високої густини. Ліпідні молекули, всмоктані з кишківника упаковуються в епіеліоцитах в транспортні частини екзогенних ліпідів, головним чином, у хіломікрони. Хіломікрони через лімфатичні судини й протоки поступають у кров’яне русло. Під дією ліпопротеїдліпази ендотелію капілярів головний компонент хіломікронів — нейтральні тригліцериди — розщеплюються до гліцерину та вільних жирних кислот. Частина жирних кислот може зв’язуватись з альбуміном, а гліцерин і вільні жирні кислоти поступають в жирові клітини та реестерифікуються в тригліцериди. Залишки хіломікронів захоплюються гепатоцитами, зазнають ендоцитозу й руйнуються в лізосомах.

У печінці формуються ліпопротеїди, для транспортування синтезованих в ній ліпідних молекул. Це ліпопротеїди дуже низької і ліпопротеїди низької густини, які транспортують з печінки до інших тканин тригліцериди, холестерин. Ліпопротеїди низької густини «захоплюються» з крові клітинами тканин за допомогою ліпопротеїдних рецепторів, ендоцитуються, вивільняють для потреб клітини холестерин і руйнуються в лізосомах. У випадку надлишкового накопичення в крові ліпопротеїдів низької густини, вони «захоплюються» також макрофагами й іншими клітинами мононуклеарної фагоцитарної системи. Ці клітини, що накопичують метаболітично низькоактивні етери холестерину, перетворюються у «пінисті клітини», які є одним з компонентів стеросклеротичних бляшок інтими судин.

Ліпопротеїди високої густини транспортують надлишковий холестерин і його етери з тканин до печінки, де вони перетворюються у жовчні кислоти, в складі яких виводяться з організму. Крім того, етери холестерину ліпопротеїдів високої густини використовуються для синтезу стероїдних гормонів у надниркових залозах.

Як прості, так і складні ліпідні молекули можуть синтезуватися в організмі. Виключенням є поліненасичені лінолева й арахідонова жирні кислоти, синтез яких в організмі не здійснюється, і вони повинні поступати з їжею. Ці кислоти отримали назву незамінних і входять до складу молекул фосфоліпідів. З арахідонової кислоти, від молекули мембранних фосфоліпідів, утворюються простагландини, простацикліни, тромбоксани, лейкотрієни. Відсутність в харчових продуктах або недостатнє поступання в організм незамінних жирних кислот призводить до затримки росту, порушення функції нирок, захворюванням шкіри, безпліддя.

Вуглеводи. Організм людини отримує вуглеводи головним чином у вигляді рослинного полісахариду крохмалю і в невеликій кількості у вигляді тваринного полісахариду глікогену. В шлунково-кишковому тракті здійснюється їх розщеплення до рівня моносахаридів (глюкози, фруктози, лактози, галактози). Моносахариди, основним з яких є глюкоза, всмоктуються у кров і через ворітну вену поступають у клітини печінки. Тут фруктоза й галактоза перетворюються в глюкозу. Внутрішньоклітинна концентрація глюкози в гепатоцитах близька до її концентрації в крові. За надлишкового поступлення в печінку глюкоза фосфорилюється і перетворюється у резервну форму її зберігання — глікоген. Кількість глікогену може становити в дорослої людини 150-200 г. У випадку обмеження споживання їжі або у міру зниження рівня глюкози в крові відбувається розщеплення глікогена й поступлення глюкози в кров. Такий самий процес переходу в результаті її зворотної дифузії за градієнтом концентрації відбувається, коли її концентрація в клітині підвищується за рахунок глюконеогенезу — синтезу глюкози із лактату або амінокислот. Протягом перших 12 і більше годин після споживання їжі підтримання концентрації глюкози в крові і забезпечення потреб організму в вуглеводах реалізується за рахунок розпаду глікогену в печінці. Слідом за виснаженням запасів глікогену посилюється синтез ферментів, які забезпечують реакції глюконеогенезу. Організм людини потребує лише одну сполуку з похідних вуглеводів — аскорбінову кислоту (вітамін С), яка не може синтезуватись в організмі людини та інших приматів. Глюкоза, яка є джерелом енергії для процесів життєдіяльності й у тому числі, головним джерелом енергії для клітин мозку, виконує в організмі пластичні функції. Так, у процесі її окиснення утворюються проміжні продукти — пентози, які входять до складу нуклеотидів і нуклеїнових кислот. Глюкоза необхідна для синтезу деяких амінокислот, синтезу й окиснення ліпідів, полісахаридів. За добу людина споживає, залежно від енерговитрат, 400-500 г вуглеводів. У крові здорової людини в нормі міститься 4,4-6,5 моль/г (80-120 мг %) глюкози. Коли вміст глюкози в крові не виходить за межі норми, йдеться про глікемію, якщо він нижчий за норму — гіпоглікемію, а вищий — гіперглікемію.

Регуляція обміну вуглеводів здійснюється нервово-гуморальним шляхом. Центр, що забезпечує підтримання сталого рівня глюкози в крові, розміщений у гіпоталамусі. Центральні глюкорецептори реагують на зміну концентрації глюкози в крові. Збудження від них через симпатичну нервову систему надходить до печінки й скелетних м’язів та спричиняє розщеплення глікогену й виведення утвореної глюкози в кров. У разі підвищення рівня глюкози в крові імпульси з гіпоталамуса надходять через парасимпатичні нерви до підшлункової залози, стимулюючи вироблення гормону інсуліну, а також до печінки, активізуючи утворення глікогену. Інсулін — це єдиний гормон, який знижує концентрацію глюкози в крові. Усі інші чинники, які підвищують рівень глюкози в крові, утворюють протиінсулінову (контрінсулярну) систему. До неї входять крім симпатичної нервової системи також гормони: глюкагон, адреналін, глюкокортикоїди (гідрокортизон), соматотропін.

Водно-сольовий обмін. Це обмін неорганічних солей і води, а саме: їх вміст в організмі, роль, надходження й виведення з організму, регуляцію. Ці речовини не є носіями енергії для організму й, отже, в енергетичному обміні участі не беруть. Проте їх роль у життєвих процесах дуже важлива.

Обмін води. Вода є обов’язковим компонентом усіх без винятку клітин, тканин та органів тварин і людини. Кількість води не однакова у різних організмів і в різних тканинах одного й того ж організму. У тілі ссавців у середньому 75 % води, у тілі людини — 60-65 % маси тіла. Між органами тіла людини вода розподілена таким чином: у жировій клітковині — 30 %, кістках — 20 %, м’язах — 70 %, печінці — 75 %, Мозку — 75-80 %, у крові — 82 %. В організмі вода перебуває в трьох станах:

• 1) вільна вода з розчиненими в ній солями;
• 2) зв’язана вода, яка з білками утворює колоїди;
• 3) внутрішньомолекулярна вода (ендогенна) у складі молекул білків, ліпідів та вуглеводів.

Більша частина води (70 %) перебуває у клітинах тіла — це внутрішньоклітинна вода. Позаклітинна вода (30 % об’єму) циркулює в кровоносних і лімфатичних судинах та міжклітинних проміжках у вигляді крові, лімфи і тканинної рідини. Усі без винятку біохімічні реакції, що лежать в основі життя, відбуваються лише у водному розчині. Вода крові й тканинної рідини здійснює транспортування речовин між клітинами та органами, бере участь у створенні й регуляції осмотичного тиску, підтримує температурний гомеостаз. Добова потреба людини у воді становить 2-3 л. Цю кількість людина отримує у вигляді питної води, соків, молока тощо, у складі продуктів харчування, а також води, що утворюється внаслідок окиснення ліпідів, вуглеводів, білків. Вода виводиться з організму нирками у вигляді сечі (1 200-1 500 мл), через кишки з калом (100-200 мл), через шкіру з потом (400-600 мл), через легені з видихуваним газом (200-400 мл).

Мінеральні речовини — незамінний складник їжі. Вони входять до складу мінеральних солей, органічних кислот. Значення цих речовин для організму людини полягає в тому, що вони беруть участь у побудові тканин (кісток), підтримуванні кислотно-лужної рівноваги, нормалізації водно-сольового обміну, діяльності центральної нервової системи, входять до складу крові. Залежно від кількісного вмісту в продуктах харчування мінеральні речовини поділяють на макроелементи та мікроелементи.

Макроелементи. Частка макроелементів, до яких входять Натрій, Кальцій, Калій, Магній, Хлор, Фосфор, Сульфур, становить близько 4 % маси тіла. Вони доволі нерівномірно розподілені між внутрішньоклітинним та позаклітинним середовищем. Так, Калій, Магній і Фосфор містяться переважно в клітинах організму, а Натрій і Хлор — у позаклітинних рідинах. Натрій, крім того, бере участь у генерації потенціалу дії, а Хлор — в утворенні хлоридної кислоти шлункового соку. Добова потреба Натрію становить 3-4 г, а разом з Хлором у вигляді натрій хлориду — 8-10 г. Калію в позаклітинних рідинах міститься 2-2,5 г, але основна його маса (понад 90 %) перебуває в клітинах, де він бере участь у створенні мембранного потенціалу, підтримує збудливість нервових і м’язових клітин. Власне рівень збудливості клітин залежить від співвідношення йонів Калію та Кальцію, причому Калій підвищує, а Кальцій знижує її.

Крім того, Кальцій входить у великих кількостях до складу кісток, зубів, він є необхідним для скорочення м’язів, здійснення синаптичної передачі, згортання крові та деяких інших процесів. Разом з Кальцієм у кістках міститься Фосфор, кількість якого досягає 15-20 г, а всього Фосфору в організмі людини міститься 18-25 г переважно в клітинах, де він у складі фосфоліпідів входить до структури клітинних мембран; він є обов’язковим елементом макроергічних сполук (АТФ, креатинфосфату). Організм людини потребує 2,3-3,1 г Калію, 0,6-0,8 г Кальцію та 1-2 г Фосфору на добу.

Уміст Магнію майже порівну розподілено між кістками й цитоплазмою клітин тіла, переважно скелетних м’язів і нервової тканини. Лише близько 1 % Магнію міститься в позаклітинному середовищі. Він входить до складу багатьох ферментів, регулює синтез білків, стан клітинних мембран, гальмує збудливість і скоротливість і скоротливість гладких м’язів і міокарда. Добова потреба Магнію — 0,3 г. Сульфур є переважно внутрішньоклітинним елементом, входить до складу деяких амінокислот, білків. У позаклітинних рідинах з’являється в складі гормонів (інсулін), вітамінів, а також у вигляді неорганічних сульфатів. Останніх у плазмі крові міститься 0,02-0,05 г; добова потреба — близько 1 г.

Мікроелементи. До цієї групи віднесено ті елементи (Fe, Cu, Zn, J₂, F, B₂), кількість яких в організмі вимірюється в міліграмах чи мікрограмах. Проте й у таких мізерних кількостях вони відіграють важливу роль.

Ферум — обов’язковий компонент гемоглобіну та міоглобіну скелетних м’язів і печінки, бере безпосередню участь у транспорті кисню, входить до складу ферментів дихального циклу (цитохромів) та інших. Купрум також відіграє роль кофактора цитохромоксидази, крім того бере участь у синтезі гемоглобіну. Кофактором низки ферментів, зокрема карбоангідрази, є Цинк, який також є одним з чинників росту. До мікроелементів належать галогени, Йод, Флуор, Бром. Йод є необхідним компонентом гормонів щитоподібної залози, Флуор входить до складу зубної емалі та деяких ферментів. Обидва елементи є потужними інгібіторами ферментів гліколізу. Бром міститься в гіпофізі, надниркових та щитоподібній залозах, поглиблює гальмівні процеси у ЦНС.

Регуляція водно-сольового обміну здійснюється нервово-гуморальними механізмами, інтегрованими на рівні гіпоталамуса.

Нервова регуляція має рефлекторну природу. Оскільки для більшості неорганічних йонів (за винятком Н⁺ і Na⁺) специфічних рецепторів немає, про стан водно-сольового обміну нервовий центр отримує інформацію через зміни осмотичного тиску та об’єму тканинної рідини. Осморецептори виявлено у стінках ворітних судин печінки та інших судин. Їх збудження у разі підвищеного осмотичного тиску надходить до надзорового й пришлуночкового ядер гіпоталамуса. Нейрони цих ядер також виявляють чутливість до змін осмотичного тиску — вони є центральними осморецепторами.

Гуморальна регуляція. Під час збудження нейронів надзорового й пришлуночкового ядер задня частка гіпофіза виділяє в кров вазопресин (антидіуретичний гормон), який підвищує реабсорбцію води в нирках, зберігаючи воду в організмі. Гіпоталамус також стимулює вироблення передньою часткою гіпофізу кортикотропіну (адренокортикотропного гормону), а останній посилює вироблення наднирковими залозами мінералокортикоїдів, один з яких — альдостерон — регулює виведення нирками Натрію і Калію. Інформація про збільшення об’єму крові сприймається артеріальними барорецепторами і надходить крім судинно-рухового центру до гіпоталамусу, гальмує надзорове ядро, внаслідок чого припиняється виділення у кров вазопресину. Реабсорбція води в нирках зменшується, і в такий спосіб організм звільняється від зайвої води, зменшуючи об’єм води в судинах. Установлено, що в гуморальній регуляції водно-сольового обміну бере участь серце — виробляє гормон атріопептин, який стимулює виведення з організму Натрію.

Енергетичний обмін. У процесі обміну білків, ліпідів і вуглеводів відбувається вивільнення енергії хімічних зв’язків цих речовин. Більша частина цієї енергії відразу розподіляється в організмі та розсіюється за його межами у вигляді тепла. Менша її частина (20-25 %) резервується у вигляді макроергичних зв’язків молекул АТФ; у міру потреби використовується на процеси життєдіяльності й механічну роботу, електричні, секреторні та інші процеси. Усі ці види кінетичної енергії зрештою перетворюються на тепло і за кількістю його виділення організмом можна визначати інтенсивність метаболізму.

Методи визначення енергетичного обміну. Пряма калометрія полягає у безпосередньому вимірюванні кількості теплоти, виділеної організмом за певний час. Для цього використовують калориметри — герметичні камери з подвійними стінками, між якими циркулює вода. За кількістю води в калориметрі, ступенем її нагрівання і теплоємністю розраховують кількість виділеної теплоти.

Непряма калометрія. Для підтримання життя організму протягом тривалого часу (доба й більше) перебування його в герметичній калометричній камері потрібно забезпечувати сталий нормальний склад повітря в ній — додавати кисень і видаляти вуглекислий газ. При цьому з’ясувалось, що між кількісними показниками газообміну організму та його енерговитратами існують певні кількості співвідношення. На аналізі цих зв’язків і ґрунтується метод непрямої калометрії, суть якого полягає у визначенні кількості виділеної теплоти за кількістю спожитого кисню і виділеного вуглекислого газу.

Основний обмін — це той мінімальний рівень енергетичного обміну, що витрачається лише на підтримання життя. Він визначається як теплопродукція організму в умовах максимального фізичного, інтелектуального та емоційного спокою, а саме: вранці після сну, лежачи, у стані спокою, натщесерце, за відсутності сторонніх подразників і в умовах температурного комфорту.

Проте це не мінімально можливий рівень обміну речовин. Під час природного чи наркотичного сну, коли відбувається гальмування не лише соматичних, а й більшості вегетативних функцій, інтенсивність обміну речовин і, відповідно, теплотворення падає нижче рівня основного обміну й у середньому становить 7 000 кДж (1 700 ккал) на добу. Однак навіть за таких стандартних умов цей рівень у різних людей варіює в доволі широких межах, оскільки залежить від статі, віку людини, її зросту й маси тіла, а також від раси, місця постійного проживання та інших обставин. Так, у жінок рівень основного обміну в середньому на 12 % нижчий, ніж у чоловіків, а у дітей хоча й зростає з віком, проте в перерахунку на 1 кг маси тіла прогресивно знижується: у 7 років — 1,8; 12 років — 1,3; а у дорослої людини — 1 ккал/(кг • год) (4 кДж) (кг • год).

Фізичне навантаження завжди супроводжується скороченням скелетних м’язів, що істотно збільшує енерговитрати. Рівень енерговитрат під час дуже важкої фізичної роботи зростає у 2,5-3 разу порівняно з рівнем основного обміну. У жінок енерговитрати при цьому на 1—13 % нижчі. Звичайно витрати енергії організмом повинні компенсуватись раціоном відповідної енергетичної цінності.

Енергетичний обмін під час розумового навантаження набагато нижчий порівняно з фізичним.

У розумовій діяльності розрізняють два компоненти: розумовий та емоційний. У разі переважання розумового компонента (читання та запам’ятовування тексту, розв’язування математичної задачі) зростання енерговитрат понад рівень основного обміну не перевищує 3-4 %. Якщо ж розумова діяльність супроводжується емоційним компонентом та руховою активністю (лектор, учитель, викладач, артист), її енергетика зростає на 11-20 % і більше. Специфічно-динамічна дія їжі полягає у зростанні енергетичного обміну після приймання їжі. У разі вживання змішаної їжі обмін речовин збільшується на 6-15 %, а білкової — близько 30 %. Тобто головну роль у такій специфічній дії їжі відіграють її білкові компоненти.