background image

Energy 

“Energy” 


background image

Objectives: 

By the end of this lecture you will be able; 

To know the related definitions. 

To remember aerobic & non aerobic 

pathways, factors affecting BMR, 

adequate intakes.  

To have the ability to calculate the BMR, 

physical activity, total energy 

requirement, energy yielding from a 

meal, R.I.(RDA) of prot., CHO, fat.  


background image

  

Energy:

 

Is the ability to perform work, produce   

  change,& maintain life.  
  In the body, chemical energy from food is converted to  
  mechanical energy & heat. 
  The major dietary sources of energy-yielding are 

CHO

,  

  fats & proteins. 

  Calorie:

 it is the basic unit of energy. 

 It is the amount of heat energy required to raise the  

 temperature of one gram of water by 1°C at the    

 standard temperature. 

But because the calorie is a small unit we usually use; 

   

Kilocalorie (Kcal or Cal) =1000 calories: 

  Which is the amount of heat energy required to raise  

  the temp. of a kilogram of water 1°C. 

 
 


background image

Energy balance 

          

Energy IN = Energy OUT 

 Energy intake 24h  Energy expenditure 

 

               Release fat    

Energy intake inadequate  

                                       (negative energy balance);   
                                            decrease in body wt.

                                        

                 
                 Store fat      

Excess energy intake  

                                       (positive energy balance); 
                                           Increase in body wt. 

Adipose 

 tissues 


background image

Bomb 
Calorimeter 

 Is a device 
used to 
measure 
the total  
calories 
content of 
food. It is 
design to burn 
food. 

 
 

 
 
 
 
 


background image

   The amount of energy produced/gram of 

protein, fat or CHO by Bomb calorimeter 

are; 

 1 gm of 

protein   = 4 Kcal

  

 1gm of 

fat 

         

9 Kcal 

 1gm of 

CHO        = 4 Kcal

 

 1 gm of alcohol   =7 Kcal (not nutrient) 

 
      The nutrients release energy when 

they are catabolized forming Co2 &H2O. 

The released energy becomes caught 

within ATP = the fuel for all energy- 

requiring processes in the body. 


background image

   Usually the food content of; prot., CHO, 

fat, are taken from food composition 

tables

  E.g.:

100 gm of eggs (2 eggs) contain

  13% protein = 13 gm x 4 = 52 kcal  

  12% fat        = 12 gm x 9= 108 kcal 

  1% CHO       = 1 gm x 4  = 4    kcal  

                              Total     = 164 kcal 

     

100 gm of 

Bread contains

  8% protein  = 8 gm x 4  = 32 kcal 

  2% fat        = 2 gm x 9  = 18 kcal 

  58% CHO    = 58 gm x4 = 232 kcal 

                           Total      = 282 kcal 


background image

   

100 cc of milk = ½ cup

 contain; 

3.5% protein  = 3.5 gm x 4 = 14 kcal 

3.5% fat        = 3.5 gm x 9 = 31.5 kcal 

5% CHO        = 5    gm x 4 = 20    kcal                                                                            

                            Total        = 65.5  kcal 

Cup of milk            = 200 cc = 200 gm 

One table spoonful = 15 cc  = 15 gm 

One tea spoonful    =  5  cc  =  5 gm

  

One tea spoonful of oil= 5 gmx9= 45kcal

  

One tea spoonful of sugar=5gmx4=20kcal 


background image

Anaerobic & aerobic pathways:  

 

I- For the 

1st few minutes of exercise

   oxygen has not arrived at the muscles & 

energy must come from 

anaerobic sources.

  

II- 

After several minutes

 

aerobic pathway

    

    takes over,  

   *as the exercise continues, there is a constant 

interchange (anaerobic &aerobic)of energy 

sources,  

   *this 

depends on:  

 the intensity

 of exercise 

 

length of

 exercise 

 the 

person’s fitness level

  

 type of the 

food eaten

 

  


background image

 

 1-

Short term, high intensity activities: 

 

 (e.g. sprinting) first 20 minutes rely 

mostly on the 

anaerobic 

pathway

 (only 

CHO)

 can be used from muscle glycogen 

which can be depleted very quickly& the 

liver begins to break down its glycogen 

reserves. 

  

Sedentary

 person breaks down 

glycogen 

faster (lactic acid accumulated 

in the tissues causing muscle fatigue). 

  

 


background image

2-Exercise of 

low to moderate intensity

 

is supported by

 aerobic 

system (

both 

CHO & fats)

 are utilized. 

  Fats are an important energy source 

during exercise, because the fatty acids 

are abundant in the body & using them 

spares muscle glycogen. 

 

Physically fit

 person has a 

higher 

aerobic

 capacity i.e. 

more fat than 

glycogen

 is used. 

3-

Long term activity

, the 

fat

 becomes 

the primary source of energy. 

Athletes have a greater capability to 

store more glycogen than the sedentary 

individuals. 

 


background image

Glucose Use 

Diet affects glycogen storage &use 


background image

Total energy requirement (TER)

This depends on summation of 3 factors; 

 1-Basal metabolic rate. 
 2-Physical activity. 
 3-Thermic effect of food (TEF)= specific  
    dynamic action of food (S.D.A.)=  

        التأثير الديناميكي النوعي لالطعمة

 4-Other factors like growth, pregnancy, 

lactation can be added. 

Energy requirement =BMR+ physical activity +TEF

   


background image

1-Basal Metabolism (BMR)

االساسي

 

 معدل االستقالب

 (=Basal energy requirement= resting 

metabolic rate): 

   which is the minimum amount of energy 

needed by the body at rest in fasting state 

(post absorptive state) to sustain life processes. 

BMR measured by direct& indirect calorimeter. 

 
 The person should be; 

At complete physical& mental rest. 

Relaxed but not sleep. 

At least 12 h. after last meal. 

Several hours after strenuous exercise or 

activity. 

In a comfortable temp. & environment

 

Conditions to measure BMR:

  


background image

Factors Affecting BMR: 

A-Primary Factors: 

 

1-Surface area:

 BMR more in taller 

  person (more surface area). 
 

2-Gender:

 BMR lower in female than male of the 

same wt. &Ht. (smaller body size). 

 

3-Age:

  

BMR higher in children < 2y than elderly people 

(more energy required for rapid growth), 

 higher at puberty than adolescence,  

(BMR decrease 2% for each decade of life due 

to fat accumulation & decrease in body mass). 


background image

 

4-Endorine secretion:

  

   

a- 

Thyroid gland hormones;               

In 

hypothyroidism

  there is decr. BMR 

In 

hyperthyroidism

 leads to incr. BMR 

  

b-Growth H

. leads to incr. BMR. 

  

c-Sympathetic stimulation

 (stress, strain & 

emotion) incr. BMR. 

  

d-Sex H

.: fluctuation of BMR during the 

menstrual cycle; 

   -At a mid cycle       decr. BMR  
   -Post ovulation

 

BMR incr

.  

 

 

5-Body composition:

 more in muscular tissues. 

 

6-Pregnency:

 incr. BMR (in the 3rd trimester

 

due 

to tightness & hormones). 


background image

B- Secondary factors: 

 1- Nutritional Status: 

   In severe malnutrition & prolong starvation                

   there is decr. in BMR (as adaptive mechanism). 

 

2- Sleep 

leads to decr. BMR. 

 

3- Fever

 leads to incr. BMR  

 

4- Muscle tone:

 in athletes (incr. muscle tone)             

incr. BMR (due to more O2 consumption during   

   muscle contraction. 

 

5- Climate:

  

     ٭A decr. in climate temp. leads to Incr.in  
       heat loss & incr. in BMR (more in Eskimo). 

    * An incr. in climate temp. leads to decr. BMR   

      (as in Africa)  

6- Caffeine

 incr. BMR. 


background image

How to calculate the energy requirement  
   

1-BMR:

  

BMR for 

male

= I.B.W. (kg)×1Kcal/kg /hr × 

24hr                     

BMR for 

female

= I.B.W. (kg)× 

0.95

 Kcal / 

kg/ hr ×

 

24hr

                          

I.B.W.= ideal body wt. 

 

   2-Physical Activity:

  

     to calculate physical activity; 

 

  *Physical activity=BMR × activity factor

  

 

   Light 

activity (sedentary)= 

   30%

 of BMR:  office worker, 

   

lawyer, doctor, teacher, shop worker, 

   house cleaning.

 

 

  


background image

 

Moderate

 activity= 

50%

 of BMR :, 

student (studying:1-2 kcal/min), solder 

(not in active service), housewife,

 

industrial worker, farmer, carrying a load 

& cycling. 

Heavy

 activity (

75-100%

 of BMR): 

agriculture worker, unskilled laborer, 

mine worker, solder in active service, 

&walking with a load uphill. 

 

NOTE

:

 mental activity dose  

 Not appreciably affect the 
 energy requirement.  

 

 


background image

Level of general activity   Sex     Activity Factor 

   

Light 

                     male             1.6 

                                   Female          1.5 

   

Moderate

                male             1.7 

                                   Female          1.6 

   

Very active

             male             ≥2.1                                                       

                                   Female          ≥1.9 

3-Thermic Effect of Food (TEF):

 

    which is the extra energy released due to digestion,  
    absorption, &metabolism of food reaches its  
    maximum level 3-5 hours after ingestion of food. 

    

This effect is not equal for all type of food; 

    TEF of protein= 25-30% of BMR 
    TEF of CHO  = 6% of BMR 
    TEF of fat   = 4% of BMR 
    TEF for 

mixed diet= 10% of BMR 

 

 
 


background image

 

E.g. Calculate the total energy requirement 

(TER) of a 4th year medical male student who 

is his ideal body wt. is 60kg &his activity factor 

1.7?  

BMR =60kg ×1Kcal/kg/hr ×24hr =1440 
Kcal/day 

Physical activity= 1440 Kcal/day ×1.7 = 
2448 Kcal/day 

TEF = 10% × 1440 Kcal/day = 144 
Kcal/day 

TER= 2448+ 144 =2588 Kcal/day 


background image

  Pregnancy &Lactation: 

   Additional calories are required to meet the 

energy cost of pregnancy &lactation will added 

to the TER of normal women. 

In pregnancy 

300 Kcal/day 

(esp. in 3

rd 

trim.) 

In lactation    

500 Kcal/day

 will added. 

E.g. Calculate the TER of 60kg housewife woman, 

her activity factor 1.6? 

BMR=60kg×0.95Kcal/kg/hr×24hr=1368Kcal /d 

Phys. Act.=1368 Kcal/day×1.6=2188.8 Kcal/d 

TEF = 10% × 1368 Kcal/day = 136.8 Kcal/d 

If she is pregnant add 300 Kcal/day 

If she is lactating add 500 Kcal/day 


background image

Recommended Intake (R.I.)=Recommended 
daily allowances  (R.D.A.): 

They are levels of intake of essential 

nutrients considered to be adequate to 

meet the known nutritional needs of 

practically all healthy persons based on 

age, sex, type of activity, physiological 

needs (pregnancy, lactation, growth 

status, ----), pathological status (fever, 

accidents, stress-----). 


background image

  

R.I. of Protein: 

Protein intake should constitute 

12-15%

 of 

total caloric intake. 

The exact method to calculate R.I. of protein in 

adult is 0.8 gm/kg IBW/day

, which is about 

56gm/day

 protein for a 70 kg 

man

 & about 

44gm/ day

 for 55kg 

woman

In infants there is 

additional needs for growth 

  

35%

 of total caloric intake : 

To calculating your R.I. protein=

 RDA

    Multiply your I.B.Wt. (kg) x 0.8gm/kg=gm of   

    protein 
e.g.: 63.5 kg x 0.8gm/ kg = 50.8 gm prot. RDA

  


background image

    R.I. of CHO: 

50-60%

 of total caloric intake should be CHO.  

In a diet contain only CHO it produce sodium  

   retention& associated water retention. 

There is no specific R.I. in CHO, but should be 

not less than 50-100gm of digestible CHO /day. 

If daily intake less than 50gm/day leads

 to 

ketosis & electrolyte loss

To calculating your R.I. of CHO: 

   

60% X total caloric intake =Kcal of CHO ÷ 

4Kcale = gms of CHO/ day 

 e.g. 60% x 2500 Kcal =1500 Kcal CHO ÷ 4     
     =375gm CHO/ day 
   

 


background image

R.I. of fat: 

Should be not more than 

30%

 of 

total energy intake. 

To calculating your R.I. of fat: 

   

30% X total caloric intake = Kcal of fat ÷   

   9 Kcal = gm of fat / day 
   
 e.g. 30% x 2500 Kcal =750 Kcal fat ÷ 9 = 
        83 gm fat/ day 

 

   


background image

Adequate diet ( Balanced diet): 

Is the diet that composed of various nutrients  

   that the body needs for maintenance, repair & 
   the living process of growth & development (in   
   children) & to meet all the nutritional & energy  
   requirement of a person. 

It should contain ; protein, CHO, fat, vitamins, 

minerals, fibers& water. 

The percentage of various nutrients to the total 

calories intake;  

   Protein10-20% , fat 20-30%, CHO 50-60% of    
   total calories (or according to the food guide  
   pyramid).The intake more than two third of    
   the R.I. of nutrients are considered as adequate. 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 13 عضواً و 365 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل