Физа. "Физиология деятельности клеточных мембран"
 Скачать 1.67 Mb.
|
Домашнее задание по теме "Обмен веществ и энергии. Терморегуляция"Информационный блок № 1Обмен веществ обеспечивает непрерывное образование, обновление и разрушение клеточных структур; синтез и разрушение различных химических соединений. Включает в себя два процесса: Анаболизм (ассимиляция) – усвоение организмом питательных веществ, в результате которого они становятся частью биологических структур или откладываются в виде депо, т.е. образование сложных органических соединении из простых с затратой энергии. Катаболизм (диссимиляция) – образование из сложных веществ более простых с использованием их преимущественно для энергитических целей, т.е. распад сложных органических соединений до простых с выделением энергии. Обмен веществ и энергии связаны между собой. Обмен веществ сопровождается преобразованием энергии (химической, механической, электрической в тепловую). Количество тепла, выделяемое живым организмом, пропорционально интенсивности обмена веществ. Из этого следует, что: 1. По количеству выделяемого организмом тепла можно оценить интенсивность обменных процессов. 2. Количество выделившейся энергии должно компенсироваться за счет поступления химической энергии с пищей (можно рассчитать должный рацион питания). 3. Энергетический обмен является составной частью процессов терморегуляции. Факторы, определяющие интенсивность энергообмена: 1. Состояние окружающей среды (минимален в «зоне комфорта») 2. Физическая активность (сократительный термогенез) 3. Состояние нервной системы (СНС – оказывает эрготропное, ПСНС – трофотропное действие) 4. Гуморальные факторы (эрготропное действие - адреналин, тироксин; трофотропное - ацетилхолин, гистамин, серотонин, инсулин, СТГ). Клинико-физиологическая оценка энергетического обмена Показатели энергообмена: 1. Основной обмен. 2. Рабочий обмен. Основной обмен - регистрируется при минимальном обмене веществ и характеризуется минимальным количеством энергии, которое необходимо для поддержания жизнедеятельности организма в состоянии физического и психического покоя, а также постоянной температуры тела человека. Энергия ОО необходима для: 1. Поддержания деятельности жизненно-важных органов. 2. Обеспечения базального уровня обмена веществ в каждой клетке. 3. Поддержания постоянной температуры тела. Для определения ОО необходимы следующие условия: - физический и эмоциональный покой, - "зона комфорта", - натощак ("специфически-динамическое действие пищи"), - бодрствование (во время сна ОО снижается на 8-10%). Величина основного обмена зависит от: - пола (у мужчин на 10% больше), - веса (прямо пропорциональная зависимость), - роста (прямо пропорциональная зависимость), - возраста (до 20-25 лет ОО увеличивается, максимальный прирост – в 14-17 лет, до 40 лет - "фаза плато", затем снижается). Должный основной обмен (ДОО) определяют по таблицам. 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. При равных параметрах возможны разные значения ОО. По показателям ОО судят о функциональном состоянии эндокринных желез, главным образом, щитовидной (при гипертиреозе – ОО повышается до 75%; при гипотиреозе – снижается на 30%). Рабочий обмен характеризуется количеством тепла, выделяемым организмом при работе. Значительно превышает ОО, зависит от вида труда. Выделяют 5 видов труда, исходя из интенсивности рабочего обмена: 1. Умственный труд: инженерный состав, врачи (кроме хирургов), работники науки и искусства, руководители и т.п. - 2200-2700 ккал/сут. 2. Легкий физический труд: инженерно-технический состав, работники связи, радиоэлектронной промышленности, медсестры, санитарки и т.п. - 2700-3000 ккал/сут. 3. Труд средней тяжести: токари, слесари, железнодорожники, хирурги, водители, продавцы продуктов, водники - 3000 - 3400 ккал/сут. 4. Тяжелый физический труд: строительные рабочие, металлурги и литейщики, механизаторы, плотники, нефтяники и газовики, сельхозрабочие - 3400 - 3900 ккал/сут. 5. Очень тяжелый физический труд: шахтеры, сталевары, вальщики леса, землекопы, грузчики - 3900 - 4800 ккал/сут. Важнейшим показателем баланса энергии является масса тела. Массу тела у взрослых людей с 20 до 60 лет можно оценить рассчитав индекс массы тела (ИМТ или индекс Кетле): ИМТ = масса тела (кг) / рост2 (м) В норме ИМТ равен 18,5-25,0 и прямо коррелирует с количеством жира в организме. Увеличение указывает на ожирение, снижение на энергитическую недостаточность – и то, и другое означает риск для здоровья. Информационный блок № 2Методы определения энергетического обмена 1. Прямая калориметрия. 2. Непрямая (косвенная) калориметрия: а) метод полного газового анализа (метод Дугласа-Холдейна) б) метод неполного газового анализа (по оксиспирограмме) 1. Прямая калориметрия основана на учете в биокалориметрах количества тепла, выделенного организмом. Биокалориметр – это герметичная и хорошо теплоизолированная от внешней среды камера, в которой по трубкам циркулирует вода. Тепло, выделяемое находящимся в камере человеком, нагревает циркулирующую воду. По количеству протекающей воды и изменению ее температуры рассчитывают количество выделенного организмом тепла. Одновременно в биокалориметр подается О2, поглощается избыток СО2 и водяных паров. Методы прямой калориметрии очень громоздки и сложны, но дают максимально точные результаты. 2. Непрямая калориметрия – это метод косвенного, непрямого, определения теплообразования в организме по его газообмену: учитываются количества потребленного О2 и выделенного СО2 с последующим расчетом теплопродукции организма. Метод полного газового анализа: способ Дугласа — Холдейна, при котором в течение 10-15 мин собирают выдыхаемый воздух в мешок из воздухонепроницаемой ткани (мешок Дугласа), укрепляемый на спине обследуемого. Он дышит через загубник, взятый в рот, или резиновую маску, надетую на лицо. В загубнике и маске имеются клапаны, устроенные так, что обследуемый свободно вдыхает атмосферный воздух, а выдыхает воздух в мешок Дугласа. Когда мешок наполнен, измеряют объем воздуха, в котором при помощи газоанализатора Холдейна определяют количество О2 и СО2. Кислород, поглощаемый организмом, используется для окисления белков, жиров и углеводов. Окислительный распад 1 г каждого из этих веществ требует неодинакового количества О2 и сопровождается освобождением различного количества тепла. Калорический эквивалент кислорода (КЭО2) – это количество тепла, выделенного организмом при потреблении 1 л О2. Зная общее количество О2, использованное организмом, можно вычислить энергетические затраты, если известно, какие вещества (белки, жиры или углеводы) окислились в организме. Показателем этого может служить дыхательный коэффициент - это отношение объема выделенного СО2 к объему поглощенного О2. Дыхательный коэффициент различен при окислении белков, жиров и углеводов (ДляуглеводовДК=1, длябелков - 0,8, дляжиров - 0,7. При смешанной пище - ДК - от 0,7 до 1,0, т.е. = 0,85). Данный метод менее точный, чем прямая калориметрия, но более точный, чем метод неполного газоанализа, т.к. учитывается конкретный ДК, а, следовательно, и конкретный КЭО2. Метод неполного газового анализа: Самый неточный, но самый распространенный. Расчёт производят только по количеству поглощённого О2, который определяют при помощи различных спирографов (по оксиспирограмме).См.практическая работа №1. Составление пищевых рационов Энергитический баланс организма – состояние равновесия между его энергитическими затратами и энергитической ценностью потребляемой пищи. Животная и растительная пища содержит готовые питательные вещества: белки, жиры, углеводы, минеральные элементы, воду и витамины. Запас энергии в пище определяется в калориметрической бомбе – замкнутой камере, погруженной в водяную баню. Точно взвешенную пробу помещают в эту камеру, наполненную чистым О2 и поджигают. Количество выделившейся энергии определяется по изменению температуры воды, окружающей камеру. Энергетическая ценность пищи (энергетический эквивалент пищи) (1 ккал - 4,19 кДж) – это количество энергии, выделяемое при сгорании (или полном окислении) 1 г вещества: 1 г углеводов выделяется 17,17 кДж (4,1 ккал); 1 г жира выделяется 38,96 кДж (9,3 ккал); 1 г белка выделяется 17,17 кДж (4,1 ккал). Для поддержания процессов жизнедеятельности, приспособительных и защитных реакций питание должно обеспечивать не только энергетические, но и пластические потребности организма. Состав и количество продуктов питания, необходимых человеку в сутки, называется пищевым рационом. Принципы составления пищевых рационов: 1. Калорийность пищевого рациона должна соответствовать энергетическим затратам организма на все виды жизнедеятельности. 2. Необходимо учитывать питательную ценность рациона (оптимальное количество белков, жиров и углеводов, минеральных веществ, витаминов и воды). 3. Соблюдать сбалансированность в пищевом рационе количества белков, жиров, углеводов и минеральных веществ. 4. Правильное распределение калорийности по отдельным приемам пищи. 5. Применение методов технологической обработки пищи, обеспечивающей удаление вредных веществ, не вызывающих уменьшение биологической ценности пищи и не допускающей образования токсических продуктов. 6. Обеспечение органолептических достоинств пищи, способствующих ее перевариванию и усвоению. 7. Наличие пищевых волокон, способствующих выведению из организма токсических продуктов распада. Несоблюдение принципов рационального питания приводит к нарушениям обмена веществ и снижению устойчивости организма к повреждающим воздействиям среды. Информационный блок № 3Теплокровие – является важнейшим условием для обеспечения нормального протекания метаболических процессов организма и прежде всего интегративных функций нервной системы. Все живые организмы делятся на: Гомойотермные - теплокровные (человек и млекопитающие) и Пойкилотермные – холоднокровные. Образующаяся в организме энергия питательных веществ, превращается в тепло (тепловую энергию). Чем интенсивнее скорость обменных процессов в организме, тем больше теплообразование. Баланс теплопродукции и теплоотдачи является главным условием поддержания постоянной температуры тела. Суммарная теплопродукция в организме состоит из: 1. «первичной теплоты», выделяющейся в ходе реакций обмена веществ. 2. «вторичной теплоты», образующейся при расходовании энергии макроэргических соединений на выполнение определенной работы. Уровень теплообразования в организме зависит от: - величины ОО, специфически-динамического действия принимаемой пищи; - мышечной активности (сократительный термогенез); - интенсивности метаболизма (несократительный термогенез). Механизмы теплоотдачи: Излучение - способ отдачи тепла в окружающую среду поверхностью тела человека в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона. Теплопроведение - способ отдачи тепла при соприкосновении тела человека с другими физическими телами. КонвеКция - способ теплопередачи, осуществляемый путем переноса тепла движущимися частицами воздуха (или воды). Испарение - способ рассеивания организмом тепла в окружающую среду за счет его затрат на испарение пота с поверхности кожи или влаги со слизистых дыхательных путей. Температура тела человека Решающую роль в перераспределении тепла между тканями с различной теплопродукцией 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. "Гомойотермное ядро" –это ткани, расположенные на глубине 1 см от поверхности тела и глубже. Температура 36,7 - 37,0ºС, ее суточные колебания не превышают 1ºС. На поверхности тела колебания температуры больше и она различна на разных участках тела – это "пойкилотермная оболочка". Терморегуляция - это совокупность физиологических и психофизиологических механизмов и процессов, направленных на поддержание относительного постоянства температуры тела. Достигается с помощью баланса между количеством тепла, произведенного и рассеиваемого организмом за то же время в окружающую среду. Восприятие температурных раздражений осуществляется: холодовыми рецепторами (колбы Краузе) и тепловыми (тельца Руффини). Механизмы регуляции теплообмена: I) Центральные II) Эффекторные I. Центральные механизмы выполняются, главным образом, центром терморегуляции, локализующимся в медиальной преоптической области переднего гипоталамуса и заднем гипоталамусе. Выделяют 2 группы нейронов: а) термочувствительные нейроны, "задающие" уровень поддерживаемой температуры тела (главные) - ( как регуляция to в холодильнике). б) эффекторные нейроны, управляющие процессами теплопродукции и теплоотдачи (центр теплопродукции и центр теплоотдачи). - Центр теплопродукции – задний гипоталамус (химическая терморегуляция) - Центр теплоотдачи – передний гипоталамус (физическая терморегуляция). На основе анализа и интеграции непрерывно определяется среднее значение температуры тела и приводится в соответствие фактическая и заданнаяtoС. II. Эффекторные механизмырегуляции теплообмена осуществляются через изменение интенсивности кровотока в сосудах поверхности тела - изменяют величину теплоотдачи организма. Гипотермия - понижение температуры тела до 35ºС; возникает если, несмотря на активацию обмена веществ, величина теплопродукции становится меньше величины теплоотдачи. Гипертермия - повышение температуры тела выше 37ºС; возникает тогда, когда интенсивность теплопродукции превышает теплоотдачу. Продолжительная гипертермия может привести к "тепловому удару" или "тепловому обмороку". Лихорадка - это состояние организма, при котором центр терморегуляции стимулирует повышение температуры тела в ответ на попадание во внутреннюю среду чужеродных веществ. Это достигается перестраиванием механизма "установки" температуры регуляции на более высокую. Включаются механизмы: активирующие теплопродукцию (повышение терморегуляционного тонуса мышц, мышечная дрожь) и снижающие интенсивность теплоотдачи (сужение сосудов поверхности тела, принятие позы, уменьшающей площадь соприкосновения поверхности тела с внешней средой).Переход "установочной точки" температуры происходит в результате действия на соответствующую группу нейронов преоптической области гипоталамуса эндогенных пирогенов – веществ, вызывающих подъем температуры тела (альфа- и бета-интерлейкин-1, альфа-интерферон, интерлейкин-6). Изменение постоянства температуры тела является важным показателем состояния здоровья. Измерение температуры тела проводят ртутным медицинским термометром (или электротермометром) в различных точках – обычно в подмышечной впадине, ротовой полости или ректально (базальная температура). |