- Trang chủ
- Sách y học
- Sinh lý y học
- Các yếu tố ảnh hưởng đến mức năng lượng trong cơ thể
Các yếu tố ảnh hưởng đến mức năng lượng trong cơ thể
Lượng năng lượng cần để thực hiện hoạt động thể chất chiếm 25% tổng năng lượng tiêu thụ của cơ thể, thay đổi nhiều theo từng người, tuỳ thuộc vào loại và lượng hoạt động được thực hiện.
Biên tập viên: Trần Tiến Phong
Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương
Năng lượng vào phải bằng năng lượng ra ở một người lớn khoẻ mạnh có khối lượng ổn định. Với chế độ ăn trung bình của người Mỹ, khoảng 45% năng lượng vào hằng ngày là từ carbohydrate, 40% từ chất béo, và 15% từ protein. Năng lượng ra có thể chia thành các dạng năng lượng đo được, bao gồm năng lượng được sử dụng cho (1) thực hiện các chức năng chuyển hoá thiết yếu của cơ thể (năng lượng chuyển hoá cơ bản); (2) thực hiện các hoạt động sinh lý khác nhau, bao gồm các hoạt động thể chất chủ động và các hoạt động thể chất thụ động, như cử động; (3) tiêu hoá, hấp thu và đào thải các chất; và (4) duy trì thân nhiệt.
Yêu cầu năng lượng tổng thể cho các hoạt động hàng ngày
Trung bình một người nặng khoảng 70kg và nằm trên giường cả ngày tiêu thụ khoảng 1650 Calo năng lượng. Ăn và tiêu hoá thức ăn cần thêm khoảng 200 hoặc hơn Calo mỗi ngày, do đó một người cũng nằm trên giường cả ngày và ăn một chế độ ăn vừa phải cần khoảng 1850 Calo mỗi ngày. Nếu ngồi trên ghế tựa cả ngày, không vận động, tổng năng lượng tiêu thụ sẽ khoảng 2000 đến 2250 Calo. Vì vậy, năng lượng hằng ngày cần cho một người không vận động thực hiện các hoạt động chức năng thiết yếu vào khoảng 2000 Calo.
Lượng năng lượng cần để thực hiện hoạt động thể chất chiếm 25% tổng năng lượng tiêu thụ của cơ thể, nhưng thay đổi nhiều theo từng người, tuỳ thuộc vào loại và lượng hoạt động thể chất được thực hiện. Chẳng hạn đi bộ lên tầng cần lượng năng lượng gấp 17 lần nằm ngủ trên giường. Tóm lại, trong vòng 24 tiếng, một người hoạt động gắng sức có thể tiêu thụ tối đa tới hơn 6000 đến 7000 Calo, gấp 3.5 lần năng lượng sử dụng ở người không hoạt động thể chất.
Tỷ lệ trao đổi chất cơ bản - Mức tiêu hao năng lượng tối thiểu để cơ thể tồn tại
Khi một người nghỉ ngơi hoàn toàn, Một lượng đáng kể năng lượng cần để thực hiện các phản ứng hoá học trong cơ thể. Lượng năng lượng tối thiểu này cần cho cơ thể tồn tại, được gọi là năng lượng chuyển hoá cơ bản (BMR) chiếm khoảng 50 đến 70% năng lượng tiêu thu hằng ngày của một người không vận động.
Hình. Các thành phần của tiêu hao năng lượng
Vì mức độ hoạt động thể chất thay đổi tuỳ theo từng người, việc đo năng lượng chuyển hoá cơ bản BMR có thể giúp so sánh tỷ lệ chuyển hoá giữa người này với người khác. Phương pháp thường dùng để đo BMR là đo lượng oxi tiêu thụ trong một đơn vị thời gian dưới những điều kiện sau đây:
1. Không ăn thức ăn ít nhất 12 giờ.
2. BMR được xác định sau một đêm ngủ hoàn toàn.
3. Không hoạt động gắng sức ít nhất 1 giờ trước khi đo.
4. Tất cả các yếu tố về tinh thần, thể chất gây hưng phấn phải được loại bỏ.
5. Nhiệt độ không khí phải dễ chịu, vào khoảng 68 độ F – 80 độ F.
6. Không hoạt động thể chất trong quá trình đo.
BMR bình thường trung bình khoảng 65 tới 70 Calo mỗi giờ ở một người nặng 70 kilogam. Mặc dù phần lớn BMR là cần cho hoạt động của hệ thần kinh trung ương, tim, thận, và các cơ quan khác, giá trị BMR khác nhau giữa những người khác nhau liên quan đến sự khác nhau của lượng cơ xương và kích thước cơ thể.
Cơ xương, dù trong trạng thái nghỉ ngơi cũng chiếm 20-30% BMR. Vì vậy, BMR thay đổi theo kích thước cơ thể thể hiện qua Calo/h/m2 diện tích cơ thể, được tính từ khối lượng và chiều cao. Giá trị trung bình của nam và nữ thay đổi theo độ tuổi.
Hình. Tỷ lệ trao đổi chất cơ bản bình thường ở các độ tuổi khác nhau cho mỗi giới tính.
Đường BMR đi xuống khi tuổi tăng dần có lẽ liên quan đến sự giảm khối cơ bị thay thế bởi mô mỡ, có tỷ lệ chuyển hoá thấp hơn. Cũng như vậy, BMR ở nữ giới thấp hơn so với nam giới, có tỷ lệ khối cơ thấp hơn và tỷ lệ mô mỡ cao hơn.
Hormon tuyến giáp làm tăng chuyển hoá. Khi tuyến giáp bài tiết một lượng tối đa thyroxine, tỷ lệ chuyển hoá có thể tăng lên 50-100% so với mức b́nh thường. Ngược lại, khi hormon tuyến giáp không được bài tiết có thể làm giảm tỷ lệ chuyển hoá tới 40-60% so với bình thường.
Thyroxine làm tăng các phản ứng hoá học của nhiều tế bào trong cơ thể và vì vậy làm tăng tỷ lệ chuyển hoá. Đáp ứng của tuyến giáp - tăng bài tiết hormon khi thời tiết lạnh, giảm bài tiết hormon khi thời tiết nóng - Dẫn tới sự khác nhau của BMR giữa những người sống ở các khu vực địa lý khác nhau. Chẳng hạn, người sống ở Bắc Cực có BMR cao hơn 10-20% so với những người sống ở khu vực nhiệt đới.
Hormon sinh dục nam làm tăng chuyển hoá. Hormon sinh dục nam testosterone có thể làm tăng tỷ lệ chuyển hoá lên tới 10-15%. Hormon sinh dục nữ có thể làm tăng tỷ lệ chuyển hoá, nhưng thường không đáng kể. Ảnh hưởng của hormon sinh dục nam liên quan chủ yếu tới tác dụng đồng hoá làm tăng khối cơ xương.
Hormon tăng trưởng làm tăng chuyển hoá. Hormon tăng trưởng làm tăng tỷ lệ chuyển hoá bằng cách kích thích chuyển hoá của tế bào và bằng cách làm tăng khối cơ xương. Ở người lớn thiếu hụt hormon tăng trưởng, liệu pháp thay thế với hormon tái tổ hợp làm tăng tỷ lệ chuyển hoá cơ bản lên tới 20%.
Sốt làm tăng chuyển hoá. Sốt, dù do nguyên nhân gì, cũng làm tăng các phản ứng hoá học của cơ thể trung bình khoảng 120% khi nhiệt độ tăng lên 10 độ C.
Ngủ làm giảm chuyển hoá. Tỷ lệ chuyển hoá giảm từ 10-15% ở giấc ngủ bình thường. Sự giảm này là do hao cơ chế chính: (1) giảm hoạt động của khối cơ xương lúc ngủ và (2) giảm hoạt động củ hệ thần kinh trung ương.
Thiếu hụt dinh dưỡng làm giảm chuyển hoá. Thiếu dinh dưỡng kéo dài làm giảm tỷ lệ chuyển hoá 20-30%, có lẽ là do thiếu hụt các chất trong tế bào. Ở giai đoạn cuối của nhiều bệnh, sự suy giảm dinh dưỡng kéo theo làm giảm đáng kể tỷ lệ chuyển hoá, bởi vậy nhiệt độ cơ thể có thể giảm vài độ trong thời gian ngắn trước khi chết.
Năng lượng cho hoạt động thể chất
Yếu tố chủ yếu làm tăng đột ngột tỷ lệ chuyển hoá là hoạt động gắng sức. Sự co bóp tối đa trong thời gian ngắn ở một cơ có thể giải phóng một lượng nhiệt gấp 100 lần khi nghỉ ngơi trong vòng vài giây. Tính trên toàn cơ thể, hoạt động gắng sức tối đa làm giải phóng một lượng nhiệt gấp 50 lần bình thường trong vòng vài giây, hay gấp 20 lần bình thường khi duy trì hoạt động gắng sức liên tục ở các vận động viên.
Năng lượng tiêu thụ ở các loại hình hoạt động thể chất khác nhau ở một người nặng trung bình 70kg. Do có sự thay đổi lớn về lượng hoạt động thể chất ở những người khác nhau, nên lượng năng lượng tiêu thụ này là lý do quan trọng nhất để xác định lượng calo nhập vào cần thiết để duy trì cân bằng năng lượng. Tuy nhiên ở các nước công nghiệp phát triển nơi mà nguồn thức ăn dồi dào và mức độ hoạt động thể chất thấp, calo nhập vào thường vượt quá mức năng lượng tiêu thụ, và lượng năng lượng dư thừa này được tích trữ dưới dạng chất béo. Và do đó, rất quan trọng cần phải duy trì một mức độ hoặt động thể chất thích hợp để ngăn chặn hình thành dự trữ chất béo và tránh béo phì.
Hình. Sơ đồ chuyển giao năng lượng từ thực phẩm đến hệ thống axit adenylic và sau đó đến các phần tử chức năng của tế bào.
Thậm chí ở những người ngồi nhiều, ít hoặc không có hoạt động thể chất, một lượng đáng kể năng lượng được sử dụng cho các hoạt động thể chất tự động, duy trì trương lực cơ và tư thế cơ thể và các hoạt động không gắng sức khác như “cử động.” Tổng cộng, những hoạt động không gắng sức này chiếm khoảng 7% năng lượng tiêu thụ hàng ngày của một người.
Bảng. Mức tiêu hao năng lượng trong các loại hoạt động khác nhau cho một người đàn ông 70 kg
Năng lượng dùng cho tiêu hoá thức ăn - hiệu ứng nhiệt của thức ăn
Sau khi ăn, chuyển hoá của cơ thể tăng lên do tăng một loạt các phản ứng hoá học liên quan đến tiêu hoá, hấp thu, và dự trữ thức ăn trong cơ thể. Sự tăng này được gọi là hiệu ứng nhiệt của thức ăn vì quá trình này cần năng lượng và sinh ra nhiệt.
Sau bữa ăn giàu carbohydrate và chất béo, tỉ lệ chuyển hoá thường tăng lên 4%. Tuy nhiên, sau bữa ăn giàu protein, tỷ lệ chuyển hoá thường bắt đầu tăng sau một giờ, có thể tăng tới 30% so với mức bình thường, và còn kéo dài đến tận 3-12 giờ sau. Hiệu ứng này của protein lên chuyển hoá được gọi là tác dụng động lực đặc hiệu của protein. Hiệu ứng nhiệt của thức ăn chiếm khoảng 8% tổng năng lượng tiêu thụ hằng ngày của một người.
Năng lượng sử dụng cho sinh nhiệt không run cơ - Vai trò kích thích giao cảm
Mặc dù hoạt động thể chất và hiệu ứng nhiệt của thức ăn cũng gây giải phóng nhiệt, tuy nhiên đây không phải là cơ chế điều hoà nhiệt độ cơ thể. Run cơ là cơ chế chính điều hoà nhiệt độ bằng cách tăng hoạt động của cơ đáp ứng với lạnh. Cơ chế khác, sinh nhiệt không run cơ, cũng có thể tạo nhiệt để đáp ứng với lạnh. Hình thức sinh nhiệt này được kích thích bằng cách hoạt hoá hệ thần kinh giao cảm, gây giải phóng norepinephrine và epinephrine, từ đó làm tăng hoạt động chuyển hoá và sinh nhiệt.
Ở một loại mô mỡ, được gọi là mỡ nâu, kích thích thần kinh giao cảm gây ra giải phóng một lượng lớn nhiệt. Tế bào loại mỡ này chứa một lượng lớn ty thể và nhiều hạt mỡ nhỏ thay vì một hạt mỡ lớn. Ở những tế bào này, quá trình phosphorin oxy hoá trong ty thể chủ yếu là “không ghép đôi.” Khi tế bào bị kích thích bởi thần kinh giao cảm, ty thể sản xuất một lượng lớn nhiệt và hầu như không có ATP, vì vậy gần như tất cả năng lượng giải phóng từ quá trình oxy hoá ngay lập tức trở thành nhiệt.
Trẻ sơ sinh có chủ yếu là mỡ nâu, kích thích giao cảm tối đa có thể làm tăng chuyển hoá của đứa trẻ tới hơn 100%. Mức độ của hình thức sinh nhiệt này ở người lớn, người mà gần như không có mỡ nâu, thường ít hơn 15%, Mặc dù mức độ này có thể tăng lên đáng kể sau đáp ứng với lạnh.
Sinh nhiệt không run cơ có tác dụng như một yếu tố chống béo phì. Những nghiên cứu gần đây cho thấy hoạt động của hệ thần kinh giao cảm tăng lên ở những người béo, những người có lượng calo nhập vào vượt mức nhu cầu. Cơ chế làm tăng hoạt động của hệ thần kinh giao cảm ở những người béo chưa được xác định rõ, nhưng có lẽ một phần là do ảnh hưởng của sự tăng hormon leptin, làm hoạt hoá neuron pro-opiomelanocortin ở vùng dưới đồi. Kích thích giao cảm, bằng cách tăng sinh nhiệt, làm hạn chế sự tăng khối lượng cơ thể.
Bài viết cùng chuyên mục
Tác dụng feedback của hormon giáp làm giảm bài tiết TSH của thùy trước tuyến yên
Để đạt được mức độ bài tiết lý tưởng, cơ chế feedback cụ thể tác dụng thông qua tuyến dưới đồi và thùy trước tuyến yên để kiểm soát tốc độ bài tiết của tuyến giáp.
Trạm thần kinh: sự phân kỳ của các tín hiệu đi qua
Sự phân kỳ khuếch đại hiểu đơn giản là các tín hiệu đầu vào lan truyền đến một số lượng nơ-ron lớn hơn khi nó đi qua các cấp nơ-ron liên tiếp trong con đường của nó.
Giai đoạn trơ sau điện thế màng hoạt động: không có thiết lập kích thích
Nồng độ ion canxi dịch ngoại bào cao làm giảm tính thấm của màng các ion natri và đồng thời làm giảm tính kích thích. Do đó, các ion canxi được cho là một yếu tố “ổn định”.
Vận chuyển lipids trong dịch cơ thể
Cholesterol và phospholipid được hấp thụ từ hệ thống ruột vào trong chylomicron. Vì thế dù chylomicron được cấu tạo chủ yếu từ triglycerides, chúng còn chứa phospholipid, cholesterol và apoprotein B.
Hàng rào máu dịch não tủy và hàng rào máu não
Hàng rào tồn tại ở cả đám rối mạch mạc và ở quanh mao mạch não tại hầu hết các vùng nhu mô não ngoại trừ một số vùng như vùng dưới đồi, tuyến tùng và vùng postrema, nơi các chất khuếch tán dễ dàng vào mô não.
Khả năng hoạt động của cơ thể: giảm khả năng hoạt động ở vùng cao và hiệu quả của thích nghi
Người bản xứ làm việc ở những nơi cao có thể đạt hiệu suất tương đương với những người làm việc ở đồng bằng. Người đồng bằng có khả năng thích nghi tốt đến mấy cũng không thể đạt được hiệu suất công việc cao như vậy.
Tổn thương cơ tim: dòng điện tim bất thường
Phần tim bị tổn thương mang điện âm vì đó là phần đã khử cực và phát điện âm vào dịch xung quanh, trong khi những vùng còn lại của tim trung tính hoặc dương điện.
Sự hình thành thủy dịch từ thể mi của mắt
Thủy dịch luôn được tiết ra và tái hấp thu. Sự cân bằng giữa sự tiết ra và sự hấp thu quyết định thể tích của thủy dịch và áp suất nội nhãn cầu.
Sinh lý bạch cầu máu
Toàn bộ quá trình sinh sản, và biệt hoá tạo nên các loại bạch cầu hạt, và bạch cầu mono diễn ra trong tuỷ xương.
Áp suất thẩm thấu keo của huyết tương
Chỉ có các phân tử hoặc ion không đi qua các lỗ của màng bán thấm gây áp lực thẩm thấu. Các protein là thành phần không dễ dàng đi qua các lỗ mao mạch, chịu trách nhiệm về áp lực thẩm thấu ở hai bên của màng mao mạch.
Feedback âm của estrogen và progesterone làm giảm bài tiết FSH và LH
Ngoài ảnh hưởng của feedback âm tính của estrogen và progesterone, vài hormone khác cũng tham gia vào việc này, đặc biệt là inhibin- được tiết ra cùng với các hormone steroid giới tính bởi các tế bào hạt tại hoàng thể.
Hấp thu ở đại tràng và hình thành phân
Phần lớn hấp thu ở đại tràng xuất hiện ở nửa gần đại tràng, trong khi chức năng phần sau đại tràng chủ yếu là dự trữ phân cho đến một thời điểm thích hợp để bài tiết phân và do đó còn được gọi là đại tràng dự trữ.
Sự vận chuyển CO2 trong máu và mô kẽ
Khi các tế bào sử dụng O2, hầu hết sẽ tạo ra PO2, và sự biến đổi này làm tăng PCO2 nội bào; vì PCO2 nội bào tăng cao nên CO2 khuếch tán từ tế bào vào các mao mạch và sau đó được vận chuyển trong máu đến phổi.
Rung thất: rối loạn nhịp tim
Rung thất gây ra bởi nhịp phát nhịp trong khối cơ thất, gây ra khử cực toàn cơ thất, tiếp sau đó là 1 nhịp khác, rồi tiếp tục, và cuối cùng điều hòa ngược chính nó để tái khử cưc khối cơ thất liên tục không ngừng.
Vận chuyển Glucose trong cơ thể qua màng tế bào
Glucose có thể được vận chuyển từ một phía của màng tế bào sang phía bên kia, sau đó được giải phóng, glucose sẽ được vận chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp hơn là theo chiều ngược lại.
Ba nguồn năng lượng cho sự co cơ
Nguồn thứ nhất của năng lượng mà được sử dụng để tái lập ATP là chất phosphocreatine, cái mà mang một liên kết phosphate cao năng tương tự như liên kết của ATP.
Khuếch tán khí hô hấp: chênh lệch áp suất gây nên khuếch tán khí
Ngoài sự khác biệt áp suất, một số yếu tố khác ảnh hưởng đến tốc độ khuếch tán khí trong dịch, là độ tan của khí trong dịch, diện tích mặt cắt ngang của dịch, khoảng cách khí phải khuếch tán, trọng lượng của khí, và nhiệt độ dịch.
Đơn vị đo độ khúc xạ của một thấu kính “Diopter”: nguyên lý quang học nhãn khoa
Mức độ bẻ cong các tia sáng của thấu kính được gọi là “độ khúc xạ”. Độ khúc xạ có đơn vị là diopter. Độ khúc xạ của một thấu kính bằng 1m chia cho tiêu cự của nó.
Phát hiện mầu sắc bằng tương phản mầu sắc
Cơ chế của phân tích phát hiện màu sắc phụ thuộc vào sự tương phản màu sắc, gọi là “đối thủ màu sắc”, kích thích các tế bào thần kinh đặc hiệu.
Giải phóng năng lượng cho cơ thể bằng con đường kỵ khí - Đường phân kỵ khí
Lactic acid được tổng hợp trong quá trình đường phân kỵ khí không mất đi khỏi cơ thể bởi vì khi oxy đầy đủ trở lại, lactic acid có thể chuyền về thành glucose hoặc được sử dụng chính xác để giải phóng năng lượng.
Lách: kho dự trữ hồng cầu
Trong mô lách, các mao mạch thì cho máu thấm qua, bao gồm các tế bào hồng cầu, máu rỉ ra từ các thành của mao mạch vào các mắt xích nằm ngang khớp nhau, tạo nên mô lách màu đỏ.
Điện tâm đồ: nguyên tắc phân tích trục điện tim
Bất kỳ sự thay đổi nào về sự dẫn truyền xung động này có thể gây ra sự bất thường điện thế của tim và hậu quả là gây ra sự thay đổi hình dạng các sóng trên điện tâm đồ.
Những chức năng đặc biệt ở trẻ sơ sinh
Đặc trưng quan trọng của trẻ sơ sinh là tính không ổn định của hệ thống kiểm soát hormone và thần kinh khác nhau, một phần là do sự phát triển chưa đầy đủ của các cơ quan và hệ thống kiểm soát chưa được thích nghi.
Cặp kích thích co cơ tim: chức năng của ion canxi và các ống ngang
Sức co bóp của cơ tim phụ thuộc rất lớn vào nống độ ion canxi trong dịch ngoại bào, một quả tim đặt trong một dung dịch không có canxi sẽ nhanh chóng ngừng đập.
Điện thế màng được tạo ra bởi nồng độ các ion
Dưới điều kiện thích hợp sự chênh lệch nồng độ các ion qua màng bán thấm chọn lọc, tạo nên điện thế màng.