Физиология человека. Косицкий. Литература москва Медицина 1985 Для студентов медицинских институтов

• Название: Литература москва Медицина 1985 Для студентов медицинских институтов
• Анкор: Физиология человека. Косицкий.doc
• Дата: 29.01.2017
• Размер: 7.39 Mb.
• Имя файла: Физиология человека. Косицкий.doc
• Тип: Литература; #964
• страница: 48 из 71

Исследование валового обмена

Длительное (на протяжении суток) определение газообмена дает возможность н< только найти теплопродукцию организма, но решить вопрос о том, за счет окисления ка ких питательных начал шло теплообразование. Рассмотрим это на примере. '

Допустим,' что обследуемый человек за сутки использовал¹ 654,141 л кислорода и выдели.) 574,180 л углекислого газа. За это же время с мочой выделилось 16,8 г азота и 9,0191 г углерода Количество белка, распавшегося в организме, определяем по азоту мочи. Так как 1 г азот* содержится в 6,25 г белка, то, следовательно, в организме распалось 16,S*6,25 — 105 г белка Находим количество углерода белкового происхождения. Для этого определяем количество углерод* в распавшемся белке. Так как в белках содержится около, 53%углерода, то, следовательно, в распав

105* 53

шемся белке его было —j-^—=55,65 г. На образование же углекислого газа пошла разность меж-

. ду количеством углерода в распавшемся белке и углеродом, выделившимся с мочой 55,65 — 9,0191 = 46,63 г. Определяем объемные количества углекислого газа белкового происхождения, выделенного через легкие, исходя из того, что из 1 грамм-молекулы углерода (12 г) образуете?

22,4 л углекислого газа = 87,043 л СОэ. Далее, исходя из дыхательного коэффициента,

равного для белков 0,8, находим количество кислорода, пошедшего на окисление белков 87 043

Ог — ' р—= 108,8 л. По разности между всем поглощенным кислородом и кислородом, пошедшие U,о

на окисление белков, находим количество кислорода, пошедшее на окисление углеводов и жиров, 654,141 — 108,8= 545,341 л Ог. По разности между всем выделившимся углекислым газом и углекислым газом белкового происхождения, выделившимся легкими, находим количество углекислого газа, образовавшееся при окислении углеводов и жиров, 574,18—87,043—487,137 л С0₃. Определяем количество углеводов и жиров, окислившихся в организме обследуемого за сутки. На основании того, что при окислении 1 г жира потребляется 2,019 л кислорода и образуется 1,43-1 л углекислого газа, а при окислении I г углеводов потребляется 0,829 л кислорода и столько же (0,829 г) образуется углекислого газа (ДК для углеводов равен 1), составляем уравнение, приняв за х количество жира, а за у количество углеводов, окисленных в организме. Решив систему уравнений с двумя неизвестными, получим:

^ 2,019х+0,829 у =545,341

-1,431 х + 0,829 у = 487,137

0,588х = 58.204 jc99 г жира.

Находим количество углеводов, окисленных в организме, подставляя значение х в любое из уравнений:

2,019-99 + 0,829 у = 545,341 у417 т углеводов.

Итак, освобождение энергии.в организме протекало за счет окисления 105 г белков, 99 г жиров и 417 г углеводов. Зная количество тепла, образуемого при окислении 1 г каждого из веществ (см. табл. 19), нетрудно рассчитать общую теплопродукцию организма за сутки:

105.4,1 +99-9,3 + 417.4,1=3061 ккал (12,81 кДж)
Основной обмен

Интенсивность окислительных процессов и превращения энергии находится в.зависимости от индивидуальных особенностей организма (пол, возраст, масса тела и рост, условия и характер питания, мышечная работа, состояние эндокринных желез, нервной системы и внутренних органов — печени, почек, пищеварительного тракта и др.), а также от условий внешней среды (температура, барометрическое.давление, влажность воздуха и его состав, воздействие лучистой энергии и т.д.).

Чтобы определить присущий данному организму уровень окислительных процессов и энергетических затрат, проводится исследование в определенных стандартных условиях. При этом стремятся исключить влияние ряда факторов, которые существенно сказываются на интенсивности энергетических затрат, а именно мышечную работу, прием пищи, влияние температуры окружающей среды. Энергетические затраты организма в таких стандартных условиях получили название основного обмена.

Энергетические затраты основного обмена связаны с поддержанием минимально необходимого для жизни клеток уровня окислительных процессов и с деятельностью постоянно работающих органов и систем — дыхательной мускулатуры, сердца, почек, печени. Некоторая часть энергетических затрат основного обмена связана с поддержанием мышечного тонуса. Освобождение в ходе всех этих процессов тепловой энергии обеспечивает ту теплопродукцию, которая необходима для поддержания температуры тела на постоянном уровне, как правило, превышающем температуру внешней среды.

Для определения основного обмена обследуемый должен находиться: 1) в состоянии мышечного покоя (положение лежа с расслабленной мускулатурой), не подвергаясь раздражениям, вызывающим эмоциональное напряжение; 2) натощак, т.е. через 12—16 ч после приема пищи; 3) при внешней температуре «комфорта» (18—20 °С), не вызывающей ощущения холода или жары.

Основной обмен определяют в состоянии бодрствования. Во время сна уровень окислительных процессов и, следовательно, энергетических затрат организма на 8—10% ниже, чем в состоянии покоя при бодрствовании.

Нормальные величины основного обмена человека. Величину основного обмена обычно выражают количеством тепла в больших калориях на 1 кг-массы тела или на 1 м² поверхности тела за 1 ч или за одни сутки. .

¹ Для мужчины среднего возраста (примерно 35 лет), среднего роста (примерно 165 см) и со средней массой тела (примерно 70 кг) основной обмен равен 4,19 кДж (1 ккал) на 1 кг массы тела в час, или 7117 кДж (1700 ккал) в сутки. У женщин той же массы он примерно на 10% ниже. -

Интенсивность основного обмена, пересчитанная на 1 кг массы тела, у детей значительно выше, чем у взрослых. Величина основного обмена человека в возрасте от 20 до 40 лет сохраняется на довольно постоянном уровне. В пожилом'возрасте основной обмен снижается.


Н--
Согласно формуле Дрейера, суточная величина основного обмена в килокалориях (Я) составляет:

>/г

К -Л⁰-¹³³³'

где W — масса тела в граммах, А -- возраст человека, К — константа, равная, для мужчины 0,1015, а для женщины—0,1129.

Формулы и таблицы основного обмена представляют средние данные, выведенные из большого числа исследований здоровых людей разного пола, возраста, массы тела и роста. . \

Определение основного обмена, согласно этим таблицам, у здоровых людей нормального телосложения дают приблизительно верные (ошибка ^ 5—8%) величины затраты энергии. Несоразмерно высокие для данной массы тела, роста, возраста и поверхности

тела величины основного обмена наблюдаются при избыточной функции щитовидной железы: Понижение основного обмена встречается при недостаточности щитовидной железы (микседема), гипофиза, половых желез.

Правило поверхности

Если пересчитать интенсивность основного обмена на I кг массы тела, то у теплокровных животных разных видов (табл. 21) и у людей с разной массой тела и ростом она весьма различна. Если же произвести перерасчет интенсивности основного обмена на 1 м² поверхности тела, полученные у разных животных и людей величины различаются не столь резко.


Таблица 21

Величина теплопродукции у человека и других организмов

Объект ис	Масса	Теплопродукция за 24 ч кДж (ккал)
следования	тела, кг	на 1 кг массы	на 1 м поверх
		тела	ности тела
Человек	64,3	134 ( 32,1)	4363 (1042)
Мышь	0,018	2738 (654,0)	4974 (1188)
Курица	2,0	297 ( 71,0)	3965 ( 947) ■
Гусь	3,5	279 ( 66,7)	4049 ( 967)
Собака	15,2	216 ( 51,5)	4350 (1039)
Свинья	128,0	80 ( 19,1)	. 4513 (1078)
Бык	391,0	■ 80 ( 19,1)	6561 (1567)

Согласно правилу поверхности тела, затраты энергии теплокровными животными пропорциональны величине поверхности тела.

Ежедневная продукция тепла на 1 м² поверхности тела у человека равно 3559—- 5234 кДж (850—1250 ккал), средняя цифра для мужчин—3969 кДж (948 ккал).

Для определения поверхности телаR применяется формула:

2/ ^: R = масса тела ³,

Эта формула выведена на основании анализа результатов прямых .измерений поверхности тела. Константа К у человека равна 12,3.

Более точная формула предложена Дюбуа:

№<И25. tf°'⁷²⁵.71,84, v.

где W—масса тела в килограммах, Н — рост в сантиметрах.

Результат вычисления выражен в квадратных сантиметрах.

Правило .поверхности верно неабсолютно. Как показано в приведенной выше табл. 21, оно. представляет собой лишь правило, имеющее известное практическое значе-- ние для ориентировочных расчетов освобождения энергии в организме.

Об относительности правила поверхности свидетельствует тот факт, что интенсивность обмена веществ у двух индивидуумов, у которых поверхность тела одинакова, может значительно различаться. Уровень окислительных процессов определяется.не столько теплоотдачей с поверхности тела, сколько теплопродукцией, зависящей от биологических особенностей вида животных и состояния организма, которое обусловлено деятельностью нервной, эндокринной и других систем.
Обмен энергии при физическом труде

Мышечная работа значительно увеличивает расход энергии. Поэтому суточный расход энергии у здорового человека, проводящего часть суток в движении и физической работе, значительно превышает величину основного обмена. Это увеличение энергетических затрат составляет рабочую прибавку, которая тем больше, чем интенсивнее мышечная работа.

При мышечной работе освобождается тепловая и механическая энергия. Отношение механической энергии ко всей энергии, затраченной на работу, выраженное в процентах, называется коэффициентом полезного действия. При физическом труде человека коэффициент полезного действия колеблется от 16 до 25% и равняется в среднем 20%, но в от-' дельных случаях может быть и выше.

Коэффициент полезного действия изменяется в зависимости от ряда условий. Так, у нетренированных людей он ниже, чем у тренированных, и увеличивается по . мере тренировки.

Затраты энергии тем больше, чем интенсивнее совершаемая организмом мышечная работа. Это видно из следующих данных: если затраты энергии в условиях основного обмена составляют в среднем 4,2 кДж (3 ккал) на 1 кг массы тела в час, то при спокойном сидении затраты энергии в среднем равны 5,9 кДж (1,4 ккал) на 1 кг массы тела в час, при стоянии без напряжения — 6,3 кДж (1,5 ккал), при легкой работе (канцелярские служащие, портные, механики по тонким работам, учителя) —7,5—10,5 кДж (1,8—2,5 ккал), при небольшой мышечной работе, связанной с ходьбой (врачи, лаборанты, почтальоны, переплетчики) —11,8—13,4 кДж (2,8—3,2 ккал), при труде, связанном с мышечной работой средней тяжести (металлисты, маляры, столяры), 13,4—16,8 кДж (3,2—4,0 ккал), при тяжелом физическом труде 21,0—31,5 кДж (5,0—7,5 ккал).

Взрослое население по энергетическим затратам делится на 4 группы в зависимости от особенностей профессии (табл. 22).

Таблица 22

Величина энергетических затрат в зависимости от особенностей профессий

Группа

Особенности профессии
Общий суточный расход энергии

Лица, работа которых не связана с затратой физического труда или требует не существенных физических усилий Работники механизированного труда и сферы обслуживания, труд которых не требует больших физических усилий' Работники механизированного труда и сферы обслуживания, труд которых связан со значительными физическими усилиями Работники немеханизированного труда или частично механизированного труда большой и средней тяжести

9211 — 13 816 кДж (2200- 3300 ккал)

9838—14 654 кДж (2350- 3500 ккал)

10 467—15' 491 кДж (2500- 3700 ккал)


Первая Вторая Третья Четвертая
12 142—17 585 кДж (2900- 4200 ккал)

Значительные различия энергетической потребности в группах зависят от пола (у мужчин больше), возраста (снижаются после 40 лет), степени активности отдыха и уровня коммунального обслуживания.

Суточный расход энергии детей и подростков зависит от возраста и составляет в среднем:

Возраст Суточный расход энергии, Возраст

кДж (ккал)

6 мес — 1 год 3 349 (800)

1 —17ггода. 5 443 (1300) . 7—10 лет

1 '/э—2 » 6 280 (1500) 11 — 14 »

3—4 » 7 536 (1800) Юноши 14—17 лет


Суточный расход энергии, кДж (ккал)

10. 
    048 (2400)
    
11. 
    932 (2850) 13 188 (3150) 11 514 (2750)
    

■ 5—6 лет 8 374 (2000) Девушки 13—17 »
В старости энергозатраты снижаются и к 80 годам составляют 8373—9211 (2000—2200 ккал). '

Обмен энергии при умственном труде

При умственном труде энергетические затраты значительно ниже,_: чем при физическом.

Трудные математические вычисления, работа с книгой и другие формы умственного труда, если они не сопровождаются движением, вызывают ничтожное (2—3%) повышение затраты энергии по сравнению с полным покоем. Однако в большинстве случаев различные виды умственного труда сопровождаются мышечной деятельностью, в особенности при эмоциональном возбуждении работающего (лектор, артист, писатель, оратор и т. д.), поэтому и энергетические затраты могут быть относительно большими. Пережитое эмоциональное возбуждение может вызвать в течение нескольких последующих дней повышение обмена на 11 —19%.

Специфически-динамическое действие пищи

После приема пищи интенсивность обмена.веществ и энергетические затраты организма увеличиваются по сравнению с их уровнем в условиях-основного обмена. Увеличение обмена веществ и энергии начинается через час, достигает максимума через 3 ч после приема пищи и сохраняется в течение нескольких часов,. Влияние приема пищи, усиливающее обмен веществ и энергетические затраты, получило название специфически- динамического действия пищи.

При белковой пище оно наиболее велико:"обмен увеличивается в среднем на 30 %. При питании жирами и углеводами обмен увеличивается у человека на 14—15%.

Регуляция обмена энергии

Уровень энергетического обмена находится в тесной зависимости от физической активности, эмоционального напряжения, характера питания, степени напряженности терморегуляции и ряда других факторов.

Получены многочисленные факты, свидетельствующие об условнорефлекторном изменении потребления кислорода и энергообмена. Любой ранее индифферентный раздражитель, будучи связан во времени с мышечной деятельностью,- может служить сигналом к увеличению обмена веществ и энергии.

У спортсмена в предстартовом состоянии разко увеличивается потребление кислорода, а следовательно, и энергообмен. То же происходит во время прихода на работу и при действии факторов рабочей обстановки у рабочих, деятельность которых связана с мышечными усилиями. Если под гипнозом испытуемому внушить, что он выполняет,тяжелую мышечную работу, обмен у него может значительно повыситься, хотя в действительности • он Не производит никакой работы. Все это свидетельствует о том, что уровень энергетического обмена в организме может изменяться под влиянием коры головного мозга.

Особую роль в регуляции обмена энергии играет гипоталамическая область мозга. Здесь формируются регуляторные влияния, которые реализуются вегетативными нервами или гуморальным звеном за счет увеличения секреции ряда эндокринных желез. Особенно выраженно усиливают обмен энергии гормоны щитовидной железы — тироксин и трийодтиронин и гормон мозгового слоя надпочечника ■— адреналин.