(белки) и брожения (углеводы)).
2. Микрофлора участвует в разложении компонентов пищеварительных секретов (ферментов, желчных кислот).
3. Способна синтезировать витамины К и некоторые витамины группы В.
Моторная функция толстой кишки
Все виды моторики в толстой кишке выражены значительно слабее, чем в тонкой. Для толстой кишки в норме характерна антиперистальтика. Благодаря антиперистальтике содержимое задерживается в кишке, что способствует более интенсивному всасыванию воды и формированию каловых масс.
Акт дефекации - произвольный акт, т.к. наружный анальный сфинктер представлен поперечно-полосатой мускулатурой.
Регуляция секреции в тонком кишечнике
Нервная регуляция секреции в тонком кишечнике
Условно-рефлекторная регуляция отсутствует.
Нервная регуляция секреции кишечника осуществляется преимущественно локально, при местном раздражении рецепторов за счет местных рефлексов механическая стимуляция химусом стенки тонкого кишечника вызывает усиление секреции.
Влияние, реализуемое через блуждающие нервы.
Эфферентная импульсация блуждающих нервов не изменяет объем секрета и скорость его выделения, но вызывает повышение содержания ферментов в секрете.
Влияние, реализуемое через симпатические нервы.
Эфферентная симпатическая импульсация не изменяет объем секрета и скорость его выделения, но вызывает снижение содержания ферментов в секрете.
Гуморальная регуляция секреции в тонком кишечнике
Экзогенным стимулятором сокоотделения в тонком кишечнике является желчь.
К эндогенным стимуляторам сокоотделения в тонком кишечнике относятся:
- энтерокинин;
- дуокренин;
- гастроингибирующий пептид (ГИП);
- мотилин;
- вазоинтестинальный пептид (ВИП);
- кортизол.
Тормозит сокоотделение в тонком кишечнике соматостатин.
Моторная функция тонкой кишки
Для тонкой кишки характерны: тонус, перистальтика, маятникообразные движения, ритмическая
сегментация.
Кроме того, в тонкой кишке иногда возникает стремительная перистальтика. Этот вид моторики является защитной реакцией, которая включается при заболеваниях желудочно-кишечного тракта ( например, при отравлении).
Это может привести к инвагинации участка кишки и развитию острой непроходимости.
Нервная регуляция моторики в тонком кишечнике
Важную роль в регуляции моторики в тонком кишечнике играют местные и периферические рефлексы.
При локальном раздражении механорецепторов (реже хеморецепторов) активируются все виды моторики в ограниченном отрезке кишки. Таких участков с активной моторикой может быть несколько. В реализации местных и периферических рефлексов принимают участие эфферентные нейроны разных типов, выделяющие как возбуждающие, так и тормозные медиаторы.
Рефлекторно (так называемые центральные рефлексы) свое влияние на моторику тонкого кишечника оказывают парасимпатические и симпатические нервы. Вагусные влияния усиливают моторику тонкого кишечника, а симпатические влияния вызывают торможение моторики тонкой кишки.
В реальных естественных условиях важную роль в регуляции моторики тонкого кишечника играют возбуждающие рефлексы кишечника:
1. Пищеводно-кишечный рефлекс, возбуждающий моторику тонкого кишечника.
2. Желудочно-кишечные моторные рефлексы:
- гастродуоденальный;
- гастроеюнальный;
- гастроилеоцекальный.
Эти рефлексы возникают при механическом раздражении желудка и усиливают моторику соответствующего отдела тонкого кишечника.
3. Кишечно-кишечный моторный рефлекс.
При механическом раздражении выше лежащего отдела кишечника усиливается моторика ниже лежащего отдела тонкого кишечника.
В реальных естественных условиях важную роль в регуляции моторики тонкого кишечника играют тормозящие рефлексы кишечника:
1. Рефлекторное расслабление верхних отделов кишечника при приеме пищи.
2. Кишечно-кишечный тормозной рефлекс. Избыточное раздражение любой части кишечника приводит к расслаблению других частей кишечника.
3. Прямо-кишечно-кишечный рефлекс. Раздражение прямой кишки и ампулы экскрементом вызывает торможение моторной активности тонкой кишки.
Гуморальная регуляция моторики в тонком кишечнике
Эндогенные регуляторы моторики тонкой кишки
Стимулируют моторику тонкой кишки:
- мотилин;
- гастрин;
- холецистокинин;
- гистамин;
- серотонин;
- субстанция Р;
- кинины;
- вазопрессин;
- окситоцин;
- вилликинин - стимулирует сокращение ворсинок тонкой кишки.
Тормозят моторику тонкой кишки:
- секретин;
- гастроингибирующий пептид (ГИП);
- вазоинтестинальный пептид (ВИП).
Полостное (дистантное) пищеварение, ферменты выделяются секреторными клетками в просвет пищеварительного тракта, действуют на расстоянии от места выделения в полости пищеварительного тракта;
Мембранное (пристеночное, контактное) пищеварение. В слизистом слое, в зоне щеточной каймы энтероцитов адсорбированы ферменты, которые осуществляют конечный этап расщепления пищевых веществ.
Пристеночное (мембранное) пищеварение Характеристика пристеночного (мембранного) пищеварения На долю пристеночного пищеварения приходится до 70% от общего объема пищеварения в тонком кишечнике.
В тонком кишечнике объем пристеночного пищеварения, и объем полостного пищеварения относится как 2:1.
Пристеночное (мембранное) пищеварение совершается на пристеночном слое слизи, на поверхности ворсинок и микроворсинок, на гликокалексе (полимукосахаридных нитях, связанных с мембранами микроворсинок).
На этих структурах адсорбировано большое количество молекул более 20 различных ферментов (высокая плотность ферментов на единицу поверхности), катализирующих конечные этапы пищеварительного гидролиза белков, жиров и полисахаридов. Здесь находится полный набор ферментов, обеспечивающих расщепление три-, ди-мерных цепей до мономеров.
Плотное переплетение нитей гликокалекса образует своеобразный фильтр, величина ячеек которого препятствует прохождению микроорганизмов к месту расщепления субстратов. Это уменьшает конкуренцию между микро- и макроорганизмом за питательный субстрат и обеспечивает стерильность пристеночного пищеварения.
Ферменты, фиксированные на микроворсинке, ориентированы активными центрами в просвет кишечника, что обеспечивает, наряду с высокой плотностью ферментов, большую скорость гидролиза субстратов при пристеночном пищеварении. Пристеночное пищеварение пространственно сопряжено с всасыванием, что обеспечивает высокую эффективность пристеночного пищеварения.
83. Всасывание… Всасывание - это совокупность физико-химических и физиологических процессов переноса веществ из просвета
ЖКТ во внутреннюю среду организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость). Всего реабсорбируется за сутки 8-9 л жидкости (около 1,5 л с пищей; остальное - пищеварительные соки).
Всасывание вдоль пищеварительного тракта Всасывание начинается
в ротовой полости, но небольшая поверхность слизистой оболочки, слабая способность к всасыванию и кратковременность нахождения пищи делают всасывание в ротовой полости мало значимым.
Однако способность слизистой оболочки ротовой полости к всасыванию используется в медицине при применении лекарственных веществ, которые разрушаются в желудке.
Всасываются - глюкоза, алкоголь, некоторые лекарственные вещества (валидол, нитроглицерин назначаются "под язык").
В желудке всасываются - вода, алкоголь, некоторые соли и моносахариды (в минимальных количествах), вещества, растворенные в спирте, всасываются в больших количествах.
Тонкий кишечник - основной отдел ЖКТ, где происходит интенсивное всасывание. Большая поверхность слизистой оболочки значительно увеличивается за счет ворсинок и микроворсинок. Слизистая тонкой кишки - имеет складки (увеличивают площадь в 3 раза), микроворсинки (увеличивают всасывательную поверхность в 600 раз). Сосудистой системы ворсинок имеет ряд особенностей: густую сеть капилляров под базальной мембраной, и большое количество крупных фенестр (окон) в эндотелии (45-70 нанометров), что позволяет всасываться крупным молекулам.
Всасываются: продукты гидролиза жиров, белков, углеводов, вода, минеральные соли, витамины. Скорость всасывания очень высокая - через 1-2 минуты появляются в крови, через 5-10 минут концентрация питательных веществ достигает максимума.
Толстая кишка является основным местом всасывания воды, а так же активный транспорт ионов натрия и хлора. Из химуса всасывается почти вся вода, около 5-7 литров, остается лишь около 100 мл.
Основные закономерности всасывания 1. В норме всасываются только низкомолекулярные вещества, лишенные видовой и индивидуальной специфичности.
2. Всасываются только водорастворимые вещества. Нерастворимые в воде жирные кислоты сначала образуют растворимые комплексы с желчными кислотами, после чего всасываются.
Механизмы всасывания Выделяют 2 группы механизмов всасывания:
активные и пассивные. Пассивные механизмы всасывания осуществляются за счет
диффузии, осмоса, фильтрации. Диффузияосуществляется за счет градиента концентрации. При этом растворенное вещество проникает из области большей концентрации в сторону меньшей концентрации.
Фильтрация происходит при наличии разности гидростатических давлений и направлена в сторону меньшего давления. О
смос - это проникновение
растворителя через полупроницаемые мембраны из области с меньшей концентрацией в область с большей его концентрацией.
Активные механизмывсасывания сопряжены со значительными энергозатратами (специфическое динамическое действие пищи). Идут в одну сторону, против градиента концентрации, могут идти по концентрационному градиенту с участием переносчиков (облегченная диффузия), необходимы специальные переносчики, большая скорость всасывания, наличие порога насыщения.
Всасывание воды происходит по законам осмоса (Н
2
О легко проходит из кишечника в кровь и обратно). При поступлении в кишечник гиперосмотического химуса Н
2
О идет из крови в кишечник для изоосмотичности среды кишечника. В результате наступает жажда, т.к. кровью теряется много воды. Затем всасываются вещества (соли, глюкоза, аминокислоты), что приводит к понижению осмотического давления химуса.
Одновалентные ионы всасываются легко и в больших количеств. Двухвалентные ионы - в меньшей степени.
Углеводывсасываются в виде моносахаридов (глюкоза, фруктоза, а в грудном возрасте - галактоза). Активный транспорт сопряжен с транспортом Nа.
Белки всасываются в виде аминокислот, ди- и трипептидов, по типу транспорта глюкозы (c Nа). Часть аминокислот - посредством специальных транспортных белков.
Жирывсасываются в виде моноглицеридов и жирных кислот в комплексе с желчными кислотами. После захвата мембранами энтероцитов комплексы распадаются и желчные кислоты вновь возвращаются в полость кишечника.
В клетке осуществляется ресинтез триглицеридов в глобулы путем экзоцитоза - экскретируются в межклеточное пространство и оттуда поступает в лимфу в виде хиломикронов. В лимфу - 80-90% всех жиров. Затем - в кровь через грудной лимфатический проток в виде хиломикронов. Остальные 10-20% жирных кислот всасываются в портальную кровь.
84. Принципы регуляции деятельности пищеварительной системы…
Общие принципы регуляции пищеварения
1. Прием пищи "запускает" деятельность пищеварительных желез и моторику ЖКТ.
2. Состав пищи влияетна количество и качество пищеварительных соков.
3. Пищеварение определяется потребностями организма. Нервные и гуморальные механизмы обеспечивают
пищевую потребность человека, которая выражается в аппетите.
Механизмы регуляции пищеварения: делятся на: нервные и гуморальные.
Нервная регуляция пищеварения
Нервная регуляция пищеварения осуществляется за счет безусловных и условных рефлексов.
Рефлекторная регуляция пищеварения имеет ряд особенностей:
1. в рефлекторной регуляции в качестве эфферентной системы выступают и вегетативная, и соматическая нервная система:
- соматическая нервная система регулирует процесс жевания, 1 и частично 2 фазы глотания, процесс опорожнения прямой кишки, за счет регуляции тонуса наружного анального сфинктера. В нервной регуляции пищеварения принимают участие двигательные ядра V, VII, IX, XII пары черепно-мозговых нервов.
- вегетативная нервная система регулирует работу всего пищеварительного конвейера.
Важную роль в нервной регуляции пищеварения играет метасимпатическая нервная система, которую образуют нервные сплетения, находящиеся в подслизистой пищеварительного тракта. В состав метасимпатической нерной системы входят афферентные, эфферентные и вставочные нейроны. Такой набор нейронов позволяет метасимпатической нервной системе осуществлять локальную регуляцию. Метасимпатическая нервная система находится под контролем экстраорганной части вегетативной нервной системы.
2.
Воздействие на рецепторы верхних отделов пищеварительного тракта вызывает включение в процесс пищеварения нескольких частей пищеварительного тракта, в каудальных от делах пищеварительного тракта ответ на раздражение рецепторов локальный.
3. замыкание афферентной части на эфферентную происходит на разных уровнях нервной системы. На этой основе все пищевые рефлексы разделяют на:
-
Центральные пищевые рефлексы. Это рефлексы в классическом понимании рецепторной теории. Их рефлексогенные зоны располагаются и в пищеварительном тракте
(для каждого рефлекса в определенной части пищеварительного тракта), и вне его. В центральной части рефлекторной дуги замыкание таких пищевых рефлексов происходит в таких структуры ЦНС, как гипоталамус, лимбическая система, базальные ядра и кора больших полушарий головного мозга.
-
Периферические пищевые рефлексы. Реализуются без участия ЦНС. Рефлексогенные зоны таких рефлексов расположены в пределах пищеварительного тракта. Афференты замыкаются на уровне вегетативных ганглиев, в которых располагаются вторые нейроны вегетативной
(преимущественно парасимпатической) нервной системы, которые непосредственно иннервируют исполнительный орган пищеварительной системы.
-
Местные рефлексы. Реализуются метасимпатической нервной системой без участия ЦНС и вегетативных ганглиев. Рефлекторная дуга состоит из двух нейронов с короткими аксонами (афферентного и эфферентного). Осуществляют локальную регуляцию функций пищеварительного тракта. Такие рефлексы играют ведущую роль в регу ляции в кишечнике.
4.
Широкий спектр медиаторов и комедиаторов, используемый в передаче возбуждения в периферическом синапсе рефлекторных дуг (классические медиаторы, различные группы регуляторных пептидов, пурины и др.), участвующих в регуляции процесса пищеварения.
Гуморальные механизмы регуляции пищеварения Гуморальные механизмы (реализуются без участия ЦНС) регуляции пищеварения по сравнению с нервными отставлены во времени. Они перестраивают пищеварение медленно: эффекты возникают через несколько минут и сохраняются несколько часов. Гуморальная регуляция пищеварения может осуществляться под воздействием:
- эндогенных веществ, которые вырабатываются в организме;
- экзогенных веществ, т.е. поступающих с пищей.
Эндогенные вещества участвующие регуляции пищеварения: 1.
Парагормоны: - ацетилхолин;
- адреналин;
- гистамин;
- серотонин;
- кинины;
- простагландин Е.
2.
Интестинальные гормоны:
- выделяемые энтероэндокринными клетками:
- гастрин;
- секретин;
- холецистокинин-панкреозимин;
- мотилин;
- вилликинин;
- гастроингибирующий пептид (ГИП);
-
панкреатический полипептид;
- бомбезин (гастринвысвобождающий пептид);
- бульбогастрон;
- энтерогастрон;
- дуокренин;
- энтероглюкагон;
- м-знкефалин;
- субстанция Р;
- нейротензин;
- соматостатин.
- выделяемые нервной тканью:
- гастрин-релизинг гормон;
- нейропептид Y;
- относящийся к кальцитониновому гену пептид;
- вазоинтестинальный пептид (VIP, ВИП);
- гастрин-релизинг гормон (гастриносвобождающий пептид);
- субстанция Р;
- соматостатин;
- м-энкефалин.
3.
Гормоны: - адреналин;
- глюкагон;
- инсулин;
- альдостерон;
- гормон роста;
- паратгормон.
4.
Цитокины: - эпидермальный фактор роста.
Некоторые из интестинальных гормонов обладают не только периферическими, но и центральным действием.
Гуморальные регуляторы обладают так же модулирующим действием.
Секреция интестинальных гормонов, выделяемых энтероэндокринными клетками, находится под контролем вегетативной нервной системы. Активация парасимпатической нервной системы стимулирует выделение интестинальных гормонов, усиливающих процессы пищеварения. Активация симпатической нервной системы стимулирует выделение интестинальных гормонов, тормозящих процессы пищеварения.
Экзогенные вещества, участвующие в регуляции пищеварения К ним относятся:
1. специи, используемые в приготовлении пищи (горчица, перец и др);
2. некоторые продукты питания (жирная пища и др);
3. некоторые продукты гидролиза питательных веществ (пептоны и др).
85. Пластическая и энергетическая роль углеводов, жиров и белков…
Белки занимают ведущее место среди органических элементов, на их долю приходится более 50% сухой массы клетки. Поступающий с пищей из внешней среды белок служит пластической и энергетической целям.
Пластическое значение белка состоит в восполнении и новообразовании различных структурных компонентов клетки. Энергетическое значение заключается в обеспечении организма энергией, образующейся при расщеплении белков.
Вся совокупность обмена веществ в организме (дыхание, пищеварение, выделение) обеспечивается деятельностью ферментов, которые являются белками. Все двигательные функции организма обеспечиваются взаимодействием сократительных белков — актина и миозина.
Белки в организме не депонируются, т. е. не откладываются в запас. Поэтому при поступлении с пищей значительного количества белка только часть его расходуется на пластические цели, большая же часть — на энергетические цели.
Пластическая роль липидов состоит в том, что они входят в состав клеточных мембран и в значительной мере определяют их свойства. Велика энергетическая роль жиров. Их теплотворная способность более чем в два раза превышает таковую у углеводов или белков. Большая часть жиров в организме находится в жировой ткани, меньшая часть входит в состав клеточных структур. Жировые капельки в клетках — это запасный жир, используемый для энергетических потребностей.
Пищевые продукты, богатые жирами, обычно содержат некоторое количество липоидов — фосфатидов и стеринов. Физиологическое значение этих веществ очень велико. Они входят в состав клеточных структур, в частности клеточных мембран, а также ядерного вещества и цитоплазмы.
Исключительно важное физиологическое значение имеют стерины, в частности холестерин. Это вещество входит в состав клеточных мембран; оно является источником образования желчных кислот, а также гормонов коры надпочечников и половых желез.
Некоторые стерины пищи, например витамин D, обладают большой физиологической активностью.
Основная роль углеводов определяется их энергетической функцией. Глюкоза крови является непосредственным источником энергии в организме. Быстрота ее распада и окисления, а также возможность быстрого извлечения из депо обеспечивают экстренную мобилизацию энергетических ресурсов при стремительно нарастающих затратах энергии в случаях эмоционального возбуждения, при интенсивных мышечных нагрузках и др.
Глюкоза, поступающая в кровь из кишечника, транспортируется в печень, где из нее синтезируется гликоген.
Гликоген печени представляет собой резервный, т. е. отложенный в запас, углевод. По мере убыли глюкозы в крови происходит расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь (мобилизация гликогена).
Благодаря этому сохраняется относительное постоянство содержания глюкозы в крови.
Гликоген откладывается также в мышцах. При работе мышц под влиянием фермента фосфорилазы, которая активируется в начале мышечного сокращения, происходит усиленное расщепление гликогена, Являющегося одним из источников энергии мышечного сокращения.
Витамины не характеризуются общностью химической природы и не имеют существенного пластического и энергетического значения. Они находятся в пищевых продуктах в незначительных количествах, но оказывают выраженное влияние на физиологическое состояние организма, часто являясь компонентом молекулы фермента.
Витамин А служит кофактором белка неферментной природы — родопсина; этот белок сетчатки глаза участвует в восприятии света. Витамин D (точнее, его производное — кальцитриол) регулирует обмен кальция; по механизму действия он скорее сходен с гормонами — регуляторами обмена и функций организма.
Ряд элементов, содержащихся в пище главным образом в форме минеральных солей или ионов, также относится к незаменимым пищевым веществам. По массе основную часть минеральных веществ пищи составляют хлориды, фосфаты и карбонаты натрия, калия, кальция и магния. Кроме того, абсолютно необходимы микроэлементы, называемые так потому, что они требуются в малых количествах: это железо, цинк, медь, марганец, молибден, йод, селен. Кобальт поступает в организм человека не в форме минеральных солей, а в составе готового витамина
B
12
86. Энергообмен…
Обмен веществ и энергии связаны между собой. Обмен веществ сопровождается преобразованием энергии
(химической, механической, электрической в тепловую).
В отличие от машин мы не преобразуем тепловую энергию в др. виды (паровоз). Мы еѐ выделяем как конечный продукт метаболизма во внешнюю среду.
Количество тепла, выделяемое живым организмом, пропорционально интенсивности обмена веществ.
Из этого следует:
1. По количеству выделяемого организмом тепла можно оценить интенсивность обменных процессов.
2. Количество выделившейся энергии должно компенсироваться за счет поступления химической энергии с пищей (м. рассчитать должный рацион питания).
3. Энергетический обмен является составной частью процессов терморегуляции.
Факторы, определяющие интенсивность энергообмена:
1. Состояние окружающей среды - температура (+18-22
о
С),
- влажность (60-80%) ,
- скорость ветра (не более 5 м/с),
- газовый состав атмосферного воздуха (21% О
2
, 0,03% СО
2
, 79% N
2
).
Это показатели «зоны комфорта».Отклонение от "зоны комфорта" в любую сторону изменяет интенсивность обмена веществ, следовательно количество вырабатываемого тепла.
2. Физическая активность. Сокращение скелетных мышц является самым мощным источником тепла в организме.
3. Состояние нервной системы. Сон или бодрствование, сильные эмоции, регулируются через вегетативную нервную систему -
- симпатическая нервная система оказывает эрготропное действие (усиливает процессы распада с высвобождением энергии),
- парасимпатическая - трофотропное действие - (стимулирует сбережение, накопление энергии).
4. Гуморальные факторы - БАВ и гормоны: а). Трофотропное действие - ацетилхолин, гистамин, сератонин, инсулин, СТГ. б). Эрготропное действие - адреналин, тироксин.
Клинико-физиологическая оценка энергетического обмена
Показатели энергообмена: 1. Основной обмен. 2. Рабочий обмен.
Основной обмен
Основной обмен - это минимальный обмен веществ, который характеризуется минимальным количеством энергии, которое необходимо для поддержания жизнедеятельности организма в состоянии физического и психического покоя.
Энергия ОО необходима для:
1. Обеспечение базального уровня обмена веществ в каждой клетке.
2. Поддержание деятельности жизненно-важных органов (ЦНС, сердце, почки, печень, дыхательная мускулатура).
3. Поддержание постоянной температуры тела.
Для определения ОО необходимо соблюдать следующие условия:
- физический и эмоциональный покой,
- "зона комфорта" (см. выше),
- натощак (не менее 12-16 часов после приема пищи, чтобы избежать эффекта "специфически-динамического действия пищи", начинается через 1 час после приема пищи, достигает максимума через 3 часа, наиболее сильно повышается при белковом питании (на 30%)),
- бодрствование (во время сна ОО снижается на 8-10%).
Величина основного обмена зависит от:
-пола (у мужчин на 10% больше),
- роста (прямо пропорциональная зависимость), /правило поверхности тела/.
- возраста (до 20-25 лет увеличивается, максимальный прирост - в 14-17 лет, до 40 лет - "фаза плато", затем снижается), веса (прямо пропорциональная зависимость), правило поверхности тела.
Понятие о должном основном обмене.
Определяется должный основной обмен (ДОО) по таблицам (с учетом всех этих факторов).
В норме ДОО для мужчин равен 1 ккал (4,19 кДж)/кг/час.
Для женщин - на 10% меньше.
В среднем для человека среднего возраста и усредненных параметров ОО составляет 1400-1700 ккал/сутки.
Могут быть ситуации, когда при равных параметрах имеем разные значения ОО, это указывает на отклонения в функциональном состоянии. На пример, по показателям основного обмена судят о функциональном состоянии эндокринных желез, главным образом, щитовидной (гипер- и гипотиреоз).
Рабочий обмен
Рабочий обмен - количество тепла, выделяемого при работе.
РО значительно превышает ОО, зависит от вида труда.
Выделяют следующие группы, исходя из интенсивности рабочего обмена:
1. Лица умственного труда (2200-3300 ккал) - решение простых задач повышает ОО на 2-3%.
2. Механизированный труд, сфера обслуживания (2350-3500 ккал).
3. Механизированный труд, сфера обслуживания со значительными физическими усилиями (2500-3700 ккал).
4. Немеханизированный труд (2900-4200 ккал).
Есть и больше (до 5000 ккал), но это уже каторжный труд.
Методы определения энергетического обмена.
1. Прямая калориметрия.
Метод основан на улавливании и измерении тепловой энергии, теряемой организмом в окружающее пространство. Измеряется с помощью калориметрических камер (биокалориметров) (по кол-ву Н
2
О, удельной теплопроводности и разнице температур).
2. Непрямая (косвенная) калориметрия:
Оценка энергозатрат - косвенно, по интенсивности газообмена.
В процессе расщепления - в-во + О
2
= СО
2
+ Н
2
О + Q (энергия).
Т.е., зная количество поглощенного О
2
и выделенного СО
2
, можно судить косвенно о количестве выделившейся энергии. Интенсивность газообмена характеризуется дыхательным коэффициентом.
Дыхательный коэффициент (ДК) - соотношение между объемом образовавшегося СО
2
и поглощенного О
2
.
- для углеводов ДК=1(С
6
Н
12
О
6
+ 6О
2
=6СО
2
+6Н
2
О + Q),
- для белков - 0,8,
- для жиров - 0,7.
При смешанной пище - ДК - от 0,7 до 1,0, т.е. = 0,85.
Каждому ДК соответствует своѐ кол-во энергии, которое при этом выделяется (свой Калорический Эквивалент
Кислорода. КЭО
2
).
КЭО
2
- количество тепла, которое выделяется в соответствующих условиях при потреблении организмом 1 л кислорода. Выражается в ккал. Находится по таблице, в зависимости от конкретного ДК.
Для получения показателей газообмена, необходимых для расчета основного обмена, используют следующие методы.
а) метод полного газового анализа - метод Дугласа-Холдейна.
- по количеству и соотношению выделенного СО
2
и поглощенного О
2
,
- менее точный, чем прямая калориметрия, но более точный, чем метод неполного газоанализа
б) метод неполного газового анализа - по оксиспирограмме.
- самый неточный, но самый распространенный,
- позволяет быстро и без больших затрат получить ориентир.результат.
Этапы расчетов энергозатрат по оксиспирограмме:
- количество поглощенного кислорода за 1 минуту.
- ДК=0,85 (априори, усредненный).
- ему соответствует КЭО
2
= 4,86 ккал.
- кол-во погл. О
2
за 1 мин. x 1440 мин. в сутках = кол-во энергозатрат. найденный показатель сравниваем с должным ОО, (опред. по таблице).
87. Тепловой обмен…
Все живые организмы делятся на:
Гомойотермные - теплокровные (человек и млекопитающие).
Пойкилотермные - холоднокровные
Образующаяся в организме энергия питательных веществ, превращается в тепло (тепловую энергию). Чем интенсивнее скорость обменных процессов в организме, тем больше теплообразование.
Теплопродукция и теплоотдача.
Баланс теплопродукции и теплоотдачи является главным условием поддержания постоянной температуры тела.
Суммарная теплопродукция в организме состоит из:
«первичной теплоты», выделяющейся в ходе реакций обмена веществ, постоянно протекающих во всех организмах и тканях
«вторичной теплоты», образующейся при расходовании энергии макроэргических соединений на выполнение определенной работы.
Уровень теплообразования в организме зависит от:
-величины основного обмена, специфического динамического действия принимаемой пищи
-мышечной активности
-интенсивности метаболизма
Наибольшее количество тепла образуется в мышцах при их тоническом напряжении и сокращении -
«сократительный термогенез». Является наиболее значимым механизмом дополнительного теплообразования у взрослого человека.
У новорожденных, мелких млекопитающих имеется механизм теплообразования за счет возрастания общей метаболической активности и , прежде всего, высокой скорости окисления жирных кислот - «несократительный
термогенез». Увеличивает уровень теплопродукции ( 3 раза ) по сравнению с уровнем основного обмена.
Механизмы теплоотдачи:
Излучение - способ отдачи тепла в окружающую среду поверхностью тела человек в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона. Количество рассеиваемого тепла прямопропорционально площади поверхности излучения и разности температур кожи и окружающей среды.
При понижении температуры окружающей среды излучение увеличивается, при повышении температуры - понижается.
Теплопроведение - способ отдачи тепла при соприкосновении тела человека с другими физическими телами.
Количество отдаваемого при этом тепла прямопропорционально: а) разнице средних температур контактирующих тел б) площади контактирующих поверхностей в) времени теплового контакта г) теплопроводности контактирующего тела
Сухой воздух, жировая ткань характеризуется низкой теплопроводностью.
Конвекция - способ теплопередачи, осуществляемый путем переноса тепла движущимися частицами воздуха
(или воды). Для конвенции требуется обтекание поверхности тела потоком воздуха с более низкой температурой, чем температура кожи. Количество отдаваемого конвекцией тепла увеличивается при увеличении скорости движения воздуха (ветер, вентиляция).
Излучение, теплопроведение и конвекция становятся неэффективными способами теплоотдачи при выравнивании средних температур поверхности тела и окружающей среды.
Испарение - способ рассеивания организмом тепла в окружающую среду за счет его затрат на испарение пота в окружающую среду за счет его затрат на испарение пота в окружающую среду за счет его затрат на испарение пота или влаги с поверхности кожи или влаги со слизистых дыхательных путей.
У человека постоянно идет потоотделение потовыми железами кожи (36 гр/час при 20 0
С) увлажнение слизистых дыхательных путей. Повышение внешней температуры,
выполнение физической работы, длительное пребывание в теплоизолирующей одежде (костюм - "сауна") усиливает потоотделение (до 50 - 200 гр/час). Испарение ( единственный из способов теплоотдачи) возможно при выравнивании температур кожи и окружающей среды при влажности воздуха менее 100 процентов.
Температура тела человека В тех органах и тканях, где обменные процессы протекают с большой скоростью, образуется большое количество тепла.
Решающую роль в перераспределении тепла между тканями с различной теплопродукцией и предупреждении перегревания играет кровь. Обладая высокой теплоемкостью, кровь содействует выравниванию температур в различных частях тела. Подобным образом, за счет изменения скорости кровотока, осуществляется согревание или охлаждение поверхности тела.
Температура поверхностных тканей ниже, чем температура более глубоких тканей, где она составляет 36,7 - 37,0 0
С и ее суточные колебания не превышают 1 0
С. Это -
"гомойотермное ядро", т.е. ткани, расположенные на глубине 1 см от поверхности тела и глубже. На поверхности же тела суточные колебания температуры больше и она различна на разных участках -
"пойкилотермная оболочка" тела человека.
Относительное постоянство температуры сохраняется в большей массе глубоких тканей
("ядро"), если организм находится в среде с температурой 25 - 26 0
С - "
термонейтральная зона" или " температура комфорта". При снижении температуры окружающей среды масса глубоких тканей с постоянной температурой ("ядра") уменьшается, при повышении - возрастает.
В течении суток максимальное значение температуры тела наблюдается в 18-20 часов, минимальное - к 4-6 часам утра.
Терморегуляция Терморегуляция - это совокупность физиологических и психофизиологических механизмов и процессов, направленных на поддержание относительно постоянства температуры тела. Это достигается с помощью баланса между количеством тепла, рассеиваемого организмом за то же время в окружающую среду.
Восприятие температурных раздражений осуществляется: Холодовыми рецепторами. Количественно расположены больше на поверхности тела, повышает частоту импульсации в ответ на охлаждение и снижают ее в ответ на нагревание.
Тепловыми рецепторами. Количественно расположены больше в гипаталамусе, действуют противоположным, чем холодовые рецепторы, образом.
Афферентный поток импульсов, поступая в соматосенсорную кору больших полушарий, формирует терморегуляторные реакции.
Механизмы регуляции теплообмена: 1) Центральные 2) Эффекторные Центральные механизмы выполняются, главным образом, центром терморегуляции, локализующимся в медиальной преоптической области переднего гипоталамуса и заднем гипаталамусе, где имеются:
а) термочувствительные нейроны, "задающие" уровень поддерживаемой температуры тела;
б) эффекторные нейроны, управляющие процессами теплопродукции и теплоотдачи./центр теплопродукции и центр теплоотдачи/.
На основе анализа и интеграции непрерывно определяется
среднее значение температуры тела и приводится в соответствие фактическая и заданная температура.
Эффекторные механизмы регуляции теплообмена через изменение интенсивности кровотока в сосудах поверхности тела изменяют величину теплоотдачи организма.
Если уровень
средней температуры тела,
несмотря на расширение поверхностных сосудов, 1)превышает величину установочной температуры, происходит резкое
усиление потоотделения. В случаях, когда,
несмотря
на резкое сужение поверхностных сосудов и минимальное потоотделение, уровень средней температуры становится 2)ниже величины "установочной" температуры, активизируются процессы теплопродукции.
Если, несмотря на активацию обмена веществ, величина теплопродукции становится меньше величины
теплоотдачи, возникает гипотермия - понижение температуры тела.
Гипотермия возникает тогда, когда интенсивность теплопродукции превышает теплоотдачу/способность организма отдавать тепло в окружающую среду/.
В случае продолжительной гипертермии может развиваться "тепловой удар" -
В более легких случаях наблюдается" тепловой обморок",
Как при гипертермии, так и при гипертермии имеют место нарушения основного условия поддержания
постоянства температуры тела - баланса теплопродукции и теплоотдачи.
В процессе эволюции в живых организмах выработалась особая ответная реакция на попадание во
внутреннюю среду чужеродных веществ - лихорадка.
Это - состояние организма, при котором центр терморегуляции стимулирует повышение температуры тела.
Это достигается перестраиванием механизма "установки" температуры регуляции на более высокую.
Включаются механизмы, 1)активирующие теплопродукцию (повышение терморегуляционного тонуса мышц, мышечная дрожь) и 2)снижающие интенсивность теплоотдачи (сужение сосудов поверхности тела, принятие позы, уменьшающей площадь соприкосновения поверхности тела с внешней средой).
Переход "установочной точки" происходит в результате действия на соответствующую группу нейронов
преоптической области гипоталамуса эндогенных пирогенов - веществ. вызывающих подъем температуры
тела ( альфа- и бетта- интерклейкин-1, альфа-интерферон, интерклейкин-6).
Система терморегуляции использует для осуществления своих функций компоненты других регулирующих
систем.
Такое сопряжение теплообмена и других гомеостатических функций прослеживается, прежде всего, на
уровне гипоталамуса. Его термочувствительные нейроны изменяют свою биоэлектрическую активность под
действием эндопирогенов, половых гормонов, некоторых нейромедиаторов.
Реакции сопряжения на эффекторном уровне. В качестве эффекторов в реакциях теплообмена используются сосуды поверхности тела, что обусловлено выполнением более важной гомеостатической потребности организма
- поддержания системного кровотока.
А) Когда температура поверхности тела выравнивается с таковой окружающей среды, ведущее
значение приобретает потоотделение и испарение пота и влаги с поверхности тела.
Б) Если при подъеме температуры тела, в силу потоотделения теряется жидкость, уменьшается объем циркулирующей крови, то включаются системы осмо- и волюморегуляции ОЦК, как более древнее и более важные для сохранения гомеостаза.
В) При действии как гипер-, так и гипотермии могут наблюдаться сдвиги кислотно-щелочного равновесия.
*При действии на организм высокой температуры активация потоотделения и дыхания ведет к усиленному выделению из организма углекислого газа, некоторых минеральных ионов и за счет гиперпноэ и интенсификации потоотделения развивается дыхательный алколоз, при дальнейшем нарастании гипертермии - метаболический
ацидоз.
*При действии гипотермии развивающаяся гиповентиляция является общим эффекторным механизмом,
обеспечивающим снижение теплопотерь, поддержание на более низком уровне рН крови соответственно
сниженной температуре тела.
88. Гомеостатические функции почек…
Почки выполняют ряд гомеостатических функций:
-
1. регуляция водно-солевого баланса в организме,
-
2. поддержание постоянства обьема жидкостей тела,
-
3. поддержание осмотического давления крови (за счет уровня глюкозы, аминокислот, липидов,
гормонов в ней),
-
4. поддержание ионного состава крови,
-
5.регуляция кислотно-щелочного баланса (рН мочи - от 4,5 до 8,4, тогда как рН крови - постоянная),
-
6. образование мочи,
-
7. выделение продуктов обмена веществ,
-
8. удаление из крови чужеродных соединений и нейтрализация токсических веществ,
-
9. участие в регуляции развития клеток крови в органах кроветворения - синтез эритропоэтинов и
лейкопоэтинов,
-
10. участие в регуляции артериального давления - синтез и выделение в кровь ренина,
-
11. секреция ферментов и БАВ (брадикинин, простагландины, урокиназа),
-
12. участие в регуляции свертывания крови.
В основе перечисленных функций лежат процессы, происходящие в паренхиме почек:
1.Клубочковая фильтрация - фильтрация из плазмы крови в капсулу почечного клубочка безбелковой
жидкости - первичной мочи.
2. Канальцевая реабсорбция - обратное всасывание воды и растворенных в ней веществ из просвета
канальца в капиллярное русло.
3. Секреция - процесс активной деятельности канальцевого эпителия, в результате которого из организма
удаляются вещества, не фильтруемые из Мальпигиева клубочка в капсулу Шумлянского-Боумена.
4. Синтез новых соединений, поступающих в кровь или мочу (ренин, уромукоид, гиппуровая кислота,
некоторые простагландины и т.д.).
Процессы выделения - это конечное звено обмена веществ в организме. В результате него из организма
удаляются неиспользуемые продукты обмена.
К органам выделения относятся: легкие, желудочно-кишечный тракт, потовые железы, почки.
Легкие - выделяют из организма углекислый газ, пары воды, а также некоторые летучие вещества: пары
эфира, хлороформа, алкоголя и др. Участвуют в регуляции кислотно-щелочного обмена.
Желудочно-кишечный тракт - экскретирует: соли тяжелых металлов, продукты превращения веществ,
поступающих с желчью (в частности - желчные пигменты).
Слюнные железы и железы желудка выделяют: некоторые тяжелые металлы, ряд лекарственных
препаратов (морфий, хинин, салицилаты), некоторые чужеродные органические соединения (красители -
индигокармин).
Печень - экскретирует: продукты обмена гемоглобина, азотистого метаболизма и многие другие
вещества.Поджелудочная железа и кишечник - выделяют: соли тяжелых металлов, лекарственные
вещества
Потовые железы - экскретируют: воду, минеральные соли, продукты диссимиляции - мочевину, мочевую
кислоту, креатинин. Кроме того, при интенсивной мышечной работе через потовые железы может
выделяется молочная кислота. При нарушении функции почек роль кожи в выделительных процессах
значительно возрастает.
Среди органов выделения особое место занимают сальные и молочные железы, которые выделяют не
конечные продукты обмена веществ, а продукты, имеющие определенное физиологическое значение
(молоко, кожное сало).
Главным же выделительным органом являются почки.
89. Выделительная функция почек. Механизмы образования первичной мочи…
Общая характеристика выделительной функции почек.
1. Ряд веществ, находящихся в плазме крови в норме отсутствуют во вторичной моче. Это вещества,
которые в норме практически не проходят через почечный барьер, и вещества которые в норме в почках
полностью реабсорбируются, это, как правило, биологически ценные необходимые организму вещества
/аминокислоты, глюкоза/.
2. Другие вещества находятся во вторичной моче в концентрациях, значительно превышающие таковые в
плазме крови. Это прежде всего продукты обмена белков/мочевины в 65 раз больше, мочевой кислоты –
больше в 12 раз/. В этом проявляется концентрирующая функция почек.
3. Некоторые соли выводятся в концентрациях близких или равных таковым в крови.
Процесс мочеобразования включает в себя следующие механизмы:
1.Клубочковая фильтрация. 2. Канальцевая реабсорбция.3. Секреция.
Клубочковая фильтрация.
Клубочковая фильтрация - процесс фильтрации из плазмы крови, протекающей через капилляры клубочка
в полость капсулы почечного клубочка воды и растворенных в плазме веществ (за исключением
крупномолекулярных соединений). Фильтрация в клубочках осуществляется через поры эндотелия,
базальную мембрану, щели между клетками эпителия внутренней стенки капсулы.
Через почечный фильтр проходят молекулы, молекулярная масса которых не превышает 60 тысяч
дальтон, при молекулярной массе от этого уровня до 70 тысяч дальтон /гемоглобин, альбумин/ через поры
базальной мембран проходят 1-3% молекул, молекулярная масса порядка 80 тысяч дальтон является
абсолютным пределом для прохождения молекул через поры мембраны.
Клубочковая фильтрация зависит от:
1. Гидростатического давления крови в капиллярах клубочка (70 мм рт. ст.).
2. Онкотического давления белков плазмы крови (20 мм рт. ст.).
3. Давления в капсуле Шумлянского, т.е. от внутрипочечного давления-(15 мм.рт.ст.).
Клубочковая фильтрация обусловлена разностью между гидростатическим давлением в капиллярах и
величинами онкотического и внутрипочечного давления. ФД = ГД - (ОД + ВД),где ФД - фильтрационное
давление, ГД - гидростатическое давление, ОД - онкотическое давление крови, ВД - внутрипочечное
давление.
Фильтрационное давление составляет 70мм рт. ст - (20мм рт. ст. + 15мм рт. ст.) = 35 мм рт. ст..
В 1 минуту через почки проходит около 1200 мл крови. При этом образуется 120 мл. фильтрата (первичная
моча), это скорость клубочковой фильтрации, в норме она составляет 11-125 мл/мин. За сутки образуется
150-170 л. первичной мочи. Содержание неорганических и органических веществ (за исключением белков)
в первичной моче такое же, как и в плазме крови.
90. Выделительная функция почек. Образование конечной (вторичной) мочи… Общая характеристика выделительной функции почек
. 1. Ряд веществ, находящихся в плазме крови в норме отсутствуют во вторичной моче. Это вещества, которые в норме
практически не проходят через почечный барьер, и вещества которые в норме в почках полностью реабсорбируются, это, как правило, биологически ценные необходимые организму вещества /аминокислоты, глюкоза/. 2. Другие вещества находятся во вторичной моче в концентрациях, значительно превышающие таковые в плазме крови. Это, прежде всего продукты обмена белков /мочевины в 65 раз больше, мочевой кислоты – больше в 12 раз/. В этом проявляется концентрирующая функция почек. 3. Некоторые соли выводятся в концентрациях близких или равных таковым в крови. Процесс мочеобразования включает в себя следующие механизмы: 1. Клубочковая фильтрация
. 2. Канальцевая реабсорбция.3. Секреция
. Канальцевая реабсорбция
- процесс обратного всасывания воды и ряда растворенных в ней веществ. Из 170 литров образующейся первичной мочи выводится в виде конечной мочи лишь 1-1,5 литра
в сутки. Остальная жидкость и значительное количество растворенных в ней веществ всасывается в канальцах и поступает в кровь. Такой объем реабсорбции обусловлен большой суммарной поверхностью канальцев. Достаточно сказать, что только длина почечных канальцев достигает 100 километров, а площадь - 50 м2. Ребсорсорбция веществ, растворенных в крови, находится в зависимости от их концентрации в крови. Вещества делятся на 1) беспороговые /непороговые/,
они выделяют с мочой при любой /низкой,высокой/ их концентрации в крови, к ним относятся мочевина, креатинин, инулин, маннитол и др. и 2) пороговые/
все жизненно важные для организма вещества, выделение которых с мочой начинается лишь при достижении некоторого порога/уровня/ их концентрации в крови. Так, если концентрация глюкозы в крови не превышает 150-180 мг%, то она полностью реабсорбируется. Если же превышает эти величины, то часть глюкозы поступает в мочу. Избирательность реабсорбции.
1.Многие вещества в норме реабсорбируются полностью.
Это биологически ценные, жизненно важные вещества : витамины, аминокислоты, низкомолекулярные белки. 2.Реабсорбируется большая часть многих веществ.
Это натрий, калий, кальций, хлор и др. 3.Конечные продукты обмена веществ
(мочевина, мочевая кислота, аммиак) реабсорбируются в значительно меньшей степени/выводится
50-70%/. 4.Некоторые вещества (сульфаты, креатинин)
полностью выводятся
из организма. Реабсорбция
подразделяется на облигатную
/обязательную/ и факультативную
/ не обязательную, зависящую от функционального состояния (проницаемости стенки канальцев, скорости движения жидкости по канальцам, величине осмотического градиента). Канальцевая реабсорбция обеспечивается:
1.активным транспортом,2. пассивным транспортом.Активный транспорт
- это транспорт против градиента: электрохимического, концентрационного или осмотического. Активный процесс всегда идет в одном направлении и характеризуется высокой специфичностью в отношении того или иного вещества. Виды активного транспорта:
а) первично-активный - это перенос вещества против злектрохимического градиента, за счет энергии клеточного метаболизма (реабсорбция натрия и калия происходит при участии фермента - Na+, K+ - АТФ-азы, использующей знергию АТФ), б) вторично-активный - это перенос вещества против концентрационного градиента, но без затраты энергии клеток непосредственно на этот процесс (реабсорбция глюкозы, аминокислот). Эти органические вещества из просвета канальца входят в эпителиальную клетку проксимального канальца с помощью специального переносчика, который обязательно должен присоединить Nа+. Комплекс - белок-переносчик + органическое вещество + Nа+ перемещается через мембрану щеточной каймы и уже внутри клетки диссоциирует. Пассивный перенос
осуществляется по принципу облегченной диффузии (реабсорбция Н2О, СО2, хлориды). Пассивный транспорт может осуществляться по электрохимическому градиенту (Н2О) и по концентрационному градиенту (мочевина). В проксимальном канальце
происходит облигатная реабсорбция
, реабсорбируются 65-85 % объема первичной мочи (Н2О), а так же 98% аминокислот, 77% мочевой кислоты, 100% глюкозы, 60% мочевины, 95% витаминов, 85% Nа+, 99% Cl-, 100% К+, 95% РО4, 80% НСО3-Реабсорбция веществ из проксимальных канальцев в кровоток происходит за счет первичной реабсорбции натрия, которая осуществляется за счет активного транспорта /первично-активный транспорт/,против градиента концентрации. Перенос натрия в области апикальной мембраны частично сопряжен с транспортом глюкозы и с транспортом аминокислот /симпорт/, так же частично связан с обратным транспортом Н+/антипорт/, вторично-активный транспорт. За счет возникающего осмотического градиента происходит пассивная реабсорбция воды, это вызывает концентрированию некоторых веществ в первичной моче, что позволяет им частично реабсорбироваться по градиенту концентрации. Реабсорбция белков
в этом отделе нефрона осуществляется путем пиноцитоза
. Первичная моча в конечной части проксимальных канальцах изоосмолярна. Петля Генле
/нисходящая и восходящая части петли/. Ход их расположен параллельно друг другу, а ток жидкости противоположен, формирует противоточно - множительную систему
(поворотно-противоточная система). В ней реабсорбируется 10- 25% объема первичной мочи, в основном электролиты
. Только почки теплокровных способны образовывать мочу, имеющую большую концентрацию осмотически активных веществ, чем таковая в крови /осмотическое концетрирование/, почки у всех других животных способны только к осматическому разведению
, человек сохранил и эту способность, но чаще- концентрирование
. Концентрационная способность нефрона обеспечивается противоточно-множительной системой.
Нисходящая 
Скачать 2.32 Mb.