Сторінка
2

Біохімічні процеси та енергетика трудової діяльності. Обмін речовин і обмін енергії. Біохімічні процеси

АТФ → АДФ + Н3РО4 + 10000 кал.

Енергія, що вивільняється внаслідок цієї реакції, використовується 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 вивільнятися 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 фосфорну кислоту і відновлює АТФ. Однак запас креатинфосфорної кислоти в м’язах обмежений, тому потужнішим анаеробним механізмом ресинтезу АТФ є реакції розпаду вуглеводів (глікогену, глюкози) до молочної кислоти. Вивільнювана при цьому енергія акумулюється у фосфорних сполуках. Молочна кислота є проміжним продуктом розпаду вуглеводів, нагромадження якої зменшує працездатність м’язів.

Ресинтез АТФ аеробним шляхом відбувається за рахунок окислювального розпаду вуглеводів, жирів та інших речовин до вуглекислоти і води — кінцевих продуктів, які виводяться з організму. 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 ресинтезу 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».

Основний і функціональний обмін енергії

У стані спокою енергія витрачається на синтез різних речовин та на роботу органів і систем організму.

Кількість енергії, яку витрачає організм у стані повного м’язового спокою, натщесерце і при температурі 18—20° С, називається основним обміном. У стані спокою енергія витрачається на підтримання життєвих процесів, біохімічних реакцій у тканинах, а також на підтримання безперервної діяльності органів: напруження м’язів, роботи серця, апаратів дихання, травлення тощо. У дорослої людини він становить 1 ккал на 1 кг маси за 1 год. Добовий основний обмін залежить від ваги, віку, статі, стану здоров’я людини та зовнішніх факторів і становить 1400—1700 ккал.

Найбільш інтенсивним чинником, що приводить до посилення обміну речовин, є праця, зокрема динамічна фізична робота. Кількість енергії, яка витрачається на виконання професійної діяльності, характеризується як «робочі калорії» (за висловом Г. Лемана). Крім «робочих калорій», людина витрачає енергію на інші види діяльності, які виконує протягом дня. Ці два види затрат енергії становлять функціональний обмін енергії.

Отже, загальні добові затрати енергії включають функціональний та основний обмін енергії. Добові енергетичні затрати значно відрізняються у працівників різних професій. Так, у робітників-верстатників вони становлять 3300 ккал, робітників ковальського цеху — 3700—4000 ккал, ливарного цеху — 4000—4500 ккал, штукатурів — 3900 ккал, трактористів — 3000 ккал.

Залежно від розміру добових енергетичних затрат виокремлюють чотири групи робіт. Згідно з цією класифікацією до легких віднесені роботи, при виконанні яких добові затрати енергії становлять 2200—2600 ккал, до робіт помірної важкості — 2800—3400 ккал, до важких робіт — 3600—4000 ккал, до дуже важких робіт — 4200—6000 ккал.

Зауважимо, що, згідно з цією класифікацією, до легких віднесені розумові та сенсорно-напружені роботи. Насправді важкість цих робіт визначається не стільки м’язовими, скільки нервовими навантаженнями. Тому поділ робіт на групи важкості за показником енергозатрат має обмежене застосування і стосується фізичної праці.

Важливе практичне значення має питання про оптимальний рівень затрат енергії на щоденну роботу та гранично можливу величину затрат енергії при тривалій роботі. Фізіологами доведено, що при оптимальних затратах енергії у працівника розвиваються м’язова сила і витривалість, швидкість і ритмічність рухів, підвищується опірність організму до впливу різних несприятливих факторів зовнішнього середовища. Оптимальні фізичні навантаження сприяють успішній розумовій роботі, а також підвищують стресостійкість людини. Зменшення затрат енергії нижче середнього рівня є несприятливим фактором для життєдіяльності людини. Збільшення навантажень також небажане, оскільки воно призводило б до швидкого зношування організму працівника.

На думку О. М. Крестовникова, мінімальний рівень чистих затрат енергії на щоденну м’язову роботу повинен становити 1200—1300 ккал. Верхню межу щоденних затрат енергії на м’язову роботу Г. Леман обмежує 4800 ккал. Отже, в цих межах повинні міститися оптимальні затрати енергії на виконання роботи. Різні автори наводять різні величини оптимальних затрат енергії на роботу. Так, Г. Леман вважає, що при восьмигодинному робочому дні чисті затрати енергії можуть досягати 2000 ккал. Чеські фізіологи Е. Бена, А. Зелени вважають цю величину завищеною, оскільки при її визначенні не враховується можливість тривалого (протягом 25 років) виконання такої інтенсивної роботи.