Анатомия и физиология. Гайворонский, Ничипорук. Учебник допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования
 Скачать 12.08 Mb.
|
|
Кожа. Выделительную функцию кожи обеспечивают потовые железы ив меньшей степени — сальные железы. В течение 1 сут у человека в нормальных условиях выделяется от 300 до 1000 мл пота. Его количество зависит от температуры окружающей среды, продолжительности и интенсивности работы. Так, в условиях тяжелых физических нагрузок потовые железы выделяют дол пота. С ним из организма выводится в покое до 1 / 3 общего количества удаляемой воды, 5 —10 % всей мочевины. Кроме того, с потом удаляются мочевая кислота, ионы хлора, натрия, калия, кальция, другие органические вещества и микроэлементы. При недостаточности функции почек выделение этих веществ через кожу значительно возрастает организм пытается в определенной степени компенсировать нарушения в работе мочевыделительной системы. Известно, что для людей, страдающих тяжелой формой хронической почечной недостаточности, характерен запах мочи, исходящий от поверхности их кожи. Пот таких больных содержит большое количество мочевины, мочевой кислоты, ионов. Следует отметить, что активное функционирование потовых желез лишь частично перекрывает недостаточность в работе почек. В конечном счете происходит накопление продуктов метаболизма, их токсическое действие на организм увеличивается, что ведет к необратимым изменениям в функционировании всего организма Сальные железы не играют большой роли в процессах выделения. Секрет этих желез (около 20 г/сут) на 2 / 3 состоит из воды, а на 1 / 3 — из холестерина, продуктов обмена половых гормонов и кор тикостероидов. Печень. Выделительная функция печени реализуется за счет секреции желчи (500—1000 мл/сут). С желчью из организма удаляются конечные продукты обмена гемоглобина (билирубин и его производные, продукты обмена холестерина в виде желчных кислот. В ее составе из организма выделяются также соли тяжелых металлов, ионы кальция, фосфора, лекарственные препараты, токсические вещества и т.д. Следует отметить, что вода, желчные кислоты, ионы, содержащиеся в желчи, в основном подвергаются обратному всасыванию в кишечнике. Немаловажную роль в процессах выделения играют реакции превращения печенью токсичных веществ в нетоксичные, которые и подвергаются затем удалению из организма другими органами. Желудок и кишечник Обеспечивают выведение в составе пищеварительных соков мочевины, мочевой кислоты, лекарственных и токсичных веществ (ртуть, йод, салицилаты, хинин и т.д.). Кроме того, они принимают участие в удалении солей тяжелых металлов, магния, кальция и др. С калом выводится примерно 100 мл воды в сутки. Строго говоря, кал — не продукт выделения, ими являются лишь его компоненты, выделившиеся с желчью, пищеварительными соками и не подвергшиеся обратному всасыванию в кровь. Вещества, представляющие собой непереваренные остатки пищи, бактерии, составляют ту часть экскрементов, которая, не попадая во внутреннюю среду организма, по сути дела, транзитом проходит через ЖКТ. Легкие. Удаляют из внутренней среды организма летучие вещества углекислый газ, пары воды, аммиак, ацетон, этанол и др. При употреблении алкоголя в выдыхаемом воздухе определяется присутствие спирта, его метаболитов. У больных, страдающих сахарным диабетом, придыхании ощущается запах ацетона. Кроме того, через дыхательные пути удаляются продукты обмена самой легочной ткани и измененного сурфактанта. Через слизистую оболочку дыхательных путей испаряется вода (от 300 мл/сут в покое, до 1 л/сут при учащенном дыхании. При нарушениях выделительной функции почек через слизистую оболочку бронхов и легкие увеличивается выделение мочевины. При ее разложении образуется аммиак, вызывающий характерный запах изо рта. Контрольные вопросы. Дайте определение процесса выделения. Какие структуры образуют фиксирующий аппарат почки. Назовите части нефрона и охарактеризуйте их функцию 4. Какие вызнаете особенности кровоснабжения почки. Перечислите мочевыводящие структуры почки. Охарактеризуйте роль почек в организме. Какие части имеет мочеточник. Назовите части и оболочки мочевого пузыря. Охарактеризуйте выделительную функцию кожи, печени, полых органов, желудочно-кишечного тракта и легких Глава ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ. Основные понятия Обмен веществ и энергии — основной признак, присущий всем живым существам. В организм человека постоянно поступают вещества из внешней среды. В частности, через пищеварительную систему поступают питательные вещества (белки, жиры, углеводы, витамины, вода и минеральные соли. Кислород воздуха проникает в кровь через легкие, частично — через кожу. Стоком крови вещества переносятся к клетками тканям. В цитоплазме и органеллах клеток организма происходят различные биохимические процессы, входе которых поступившие вещества преобразуются, расходуются с определенными целями (например, для получения энергии. Из них могут образовываться как полезные, таки вредные для организма продукты. Последние должны быть выведены во внешнюю среду. Выведение отработанных продуктов осуществляют почки, легкие, в меньшей степени кожа и органы желудочно-кишечного тракта. Обмен веществ и энергии (метаболизм) — это совокупность физиологических процессов, направленных на обеспечение организма необходимыми для его жизнедеятельности веществами, их превращение и использование для получения энергии и построения клеточных структур, ив конечном итоге на удаление во внешнюю среду ненужных продуктов происшедших реакций. В более узком смысле метаболизм — это пути превращений какого-либо вещества (или веществ) в организме например, метаболизм глюкозы). В организме постоянно происходят процессы синтеза и распада различных структур. В частности, в клетках образуются разнообразные вещества, используемые для построения клеточных мембран, органелл и их обновления. Синтез новых веществ протекает с затратой энергии и требует исходных материалов. Последние поступают в организм либо с пищей, либо образуются при распаде старых структур. Реакции, направленные на синтез новых молекул, называются анаболическими Часть обмена веществ, которая включает все анаболические реакции, происходящие в организме, называется пластическим обменом (анаболизмом, ассимиляцией). Для осуществления процессов пластического обмена необходима энергия. Она образуется в результате распада сложных органических веществ (белков, жиров, углеводов) на более простые компоненты, вплоть доводы и углекислого газа. Реакции распада, сопровождающиеся выделением энергии, называются катаболическими. Все ка- таболические реакции составляют энергетический обмен (катаболизм, диссимиляцию. Все реакции пластического и энергетического обменов осуществляются с помощью биологических катализаторов — ферментов (энзимов). Таким образом, метаболизм включает в себя два прямо противоположных процесса анаболизм и катаболизм. Они взаимно переходят друг в друга, происходят в организме совместно в течение всей жизни. Преобладание одного из них приводит к соответствующим изменениям в обмене веществ. При повышенной ассимиляции организм растет, развивается. В случае преобладания реакций диссимиляции происходит активный распад структурных элементов клеток. Это ведет к истощению, старению человека. В детском возрасте преобладают реакции пластического обмена. По мере старения организма увеличивается роль катаболических процессов, постепенно угнетается синтез новых веществ. Виды обмена веществ Основные вещества, поступающие в организм, — это вода и растворенные в ней минеральные соли, белки, жиры, углеводы и витамины. Каждое из этих веществ имеет определенное назначение для организма, для каждого из них характерны свои пути метаболизма. Таким образом, различают следующие виды обмена веществ обмен воды и минеральных солей, обмен белков, обмен жиров и обмен углеводов. Витамины играют преимущественно роль катализаторов биохимических процессов, так как большинство из них входят в состав ферментов. Обмен воды и минеральных солей. В различных тканях вода составляет отв жировой) до 90 % (кровь, лимфа. В среднем на ее долю приходится 65 —70 % массы тела. В течение 1 сут в нормальных условиях человек потребляет обычно 1,5 —2,5 л воды. Такое же количество выводится почками с мочой, через кожу — с потом, через легкие — в виде водяных паров. Однако объем выделяемой почками воды зависит от окружающей температуры и может возрастать или уменьшаться в несколько раз. Вода не может служить источником энергии для организма, но она выполняет ряд других жизненно важных функций) является универсальным растворителем — практически все вещества клеток и внеклеточных структур растворены вводе, поэтому именно в ней происходят основные метаболические процессы) обеспечивает поступление в организм растворенных в ней минеральных веществ и водорастворимых витаминов 3) препятствует переохлаждению организма, так как обладает высокой теплоемкостью) обеспечивает защиту организма от перегревания за счет испарения с поверхности кожи и слизистых оболочек) включается в важнейшие биохимические процессы, образуется в их ходе. Минеральные вещества также не являются источниками энергии. Они выполняют разнообразные функции. Из всех минеральных веществ наш организм наиболее богат натрием. Он содержится во внеклеточном пространстве и плазме крови в значительно больших количествах, чем в клетках. С ним связывают такой сложный процесс, как проведение импульсов в нервной системе. Натрий играет важную роль в процессах выделения. Он необходим для поддержания осмотического давления жидкостей организма. Избыточное гидростатическое давление на раствор, отделенный от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, при котором прекращается диффузия через мембрану, называется осмотическим дав лением. Ионы калия в отличие от ионов натрия содержатся преимущественно в цитоплазме клеток. Калий также необходим организму для проведения нервных импульсов, нормальной работы сердечной мышцы. Кальций и фосфор в больших количествах содержатся в костях кальций, фосфор и фтор — в эмали зубов. Кальций также необходим для мышечного сокращения, синаптической передачи нервного импульса. Он является одним из факторов свертывающей системы крови. Железо входит в состав гемоглобина. При его недостатке возникают железодефицитные анемии. Анионы йода играют важную роль в гуморальной регуляции функций организма, так как они входят в состав гормонов щитовидной железы. Хлор является основным анионом внутри- и внеклеточной жидкостей организма. Он играет роль в процессах передачи нервного импульса, в синаптической передаче, в образовании соляной кислоты желудочного сока. Цинк, медь, магний, кобальт, железо входят в состав многих ферментов. При недостатке поступления какого-либо из этих химических элементов возникают заболевания, сопровождающиеся тяжелыми нарушениями обмена веществ. Обмен белков. Ф. Энгельс отметил, что жизнь — есть способ существования белковых тел. Действительно, все живое на планете состоит из азотсодержащих соединений, являющихся структурной основой белков. Белки состоят из аминокислот. В организме человека выделены 20 белокобразующих аминокислот, 10 из них являются заменимыми, а 10 незаменимыми. Заменимые аминокислоты могут быть синтезированы клетками организма из других аминокислот, незаменимые не могут синтезироваться из других веществ и должны в обязательном порядке поступать с пищей. Белки пищи, содержащие полный набор аминокислот, называются полноценными. Как правило, полноценные белки имеют животное происхождение. В неполноценном белке отсутствует хотя бы одна из незаменимых аминокислот. Долговременное отсутствие в рационе даже одной аминокислоты приводит к тяжелым заболеваниям. В ротовой полости, глотке, пищеводе белки не подвергаются воздействию специфических ферментов. Переваривание белков начинается в желудке под действием пепсина, который расщепляет их на молекулы меньшего размера (полипептиды). В тонкой кишке на полипептиды воздействуют ферменты кишечного и панкреатического соков (трипсин, химотрипсин, карбокси пептидаза, аминопептидаза). Они расщепляют белки до аминокислот, которые и всасываются в кровь в тонкой кишке. Стоком крови они проходят через печень, где гепатоциты синтезируют из части поступивших аминокислот белки крови, в том числе белки свертывающей системы. Далее аминокислоты поступают в общий кровоток и переносятся ко всем органами тканям. В клетках они необходимы в первую очередь для построения собственных белков, специфичных для организма. Процесс синтеза белка происходит на рибосомах (полисомах) под действием различных ферментов. Генетическая информация о структуре белка организма записана на матрице — молекуле ДНК. После завершения синтеза первичной структуры белковой молекулы происходит образование вторичной, третичной структуры в комплексе Гольджи. Обязательным компонентом молекул аминокислот является азот, поэтому определив количество азота, поступившего с пищей и удаленного из организма, можно охарактеризовать белковый обмен. В среднем человеческому организму в сутки необходимо 100— 110 г белка. Соотношение количества азота, поступившего в организм и удаленного из него, называют азотистым балансом У взрослого человека в норме количество белка, поступившего в организм, равно количеству распавшегося. Это соотношение можно определить понятием азотистое равновесие При азотистом равновесии количество азота, поступающего в организм с белками, соответствует количеству азота, выводимого из организма с мочевиной и другими ве ществами. В детском возрасте в связи с процессами роста количество поступающего белка превышает его распад, следовательно, организм ребенка потребляет азота больше, чем выделяет. Такой уровень белкового обмена наблюдается у больных в стадии выздоровления ив ряде других ситуаций. Это называется положительным азотистым балансом В старческом возрасте, при длительном голодании и у ослабленных больных процессы распада белка преобладают над его поступлением — азот из организма выделяется в больших количествах, чем поступает. В этом случае имеет место отрицательный азотистый баланс, или азотистый дефицит. В целом белки выполняют в организме следующие основные функции) пластическую (они необходимы для построения клеточных мембран, органелл, внеклеточных структур) ферментативную (все ферменты в природе — белки) регуляторную (некоторые белки являются гормонами, например инсулин из определенных аминокислот в организме также могут быть синтезированы гормоны или медиаторы — адреналин, норадреналин, дофамин) энергетическую — белки могут выступать в роли источников энергии при расщеплении 1 г белка образуется 17,6 кДж энергии) специфические функции (актин и миозин в мышечной ткани выполняют сократительную, фибриноген сыворотки крови — свертывающую, иммуноглобулины крови — защитную и т.д.). Следует отметить, что белки не могут быть синтезированы из углеводов или жиров. В тоже время при недостатке в организме жиров или углеводов они могут использоваться для синтеза этих веществ. Белки не депонируются в организме и при их дефиците происходит разрушение белков крови (например, антител) или белковых структур ряда органов и тканей. Освободившиеся при этом аминокислоты являются исходным материалом для обеспечения жизнедеятельности остальных клеток организма. В обычных условиях белки практически не служат источником обеспечения организма энергией, они участвуют преимущественно в пластическом обмене. Конечный распад белков приводит к образованию воды, углекислого газа и аммиака, который затем преобразуется в мочевину. На обмен белков влияют различные гуморальные факторы. Гормон роста (соматотропин), гормоны щитовидной железы (тироксин, трийодтиронин) оказывают анаболическое действие на метаболизм белков. Глюкокортикоиды, глюкагон угнетают синтез белка в клетках, увеличивают скорость выведения азота из орга низма. Обмен углеводов Основным углеводом для организма человека является глюкоза. Углеводы поступают в организм в основном в виде полисахаридов (крахмала и гликогена) и дисахаридов (например, сахарозы. Под действием амилазы, содержащейся в слюне, а также кишечном и панкреатическом соках, из них образуются моносахариды (глюкоза, фруктоза и др, которые всасываются в кишечнике. Поворотной вене глюкоза поступает в печень. Здесь большая ее часть идет на образование гликогена — высокомолекулярного вещества, являющегося полимером глюкозы. По мере увеличения потребности организма в глюкозе от гликогена отщепляются остатки этого моносахарида. Они и переходят в кровь для доставки к органами тканям. Гликоген образуется также в мышечной ткани ив небольшом количестве в других внутренних органах, за исключением головного мозга. Поступление глюкозы в клетки регулирует гормон инсулин. Он увеличивает ее количество в клетках и уменьшает в плазме крови. Под действием инсулина происходит активный синтез гликогена. Таким образом, он отвечает за утилизацию глюкозы. К гормонам, увеличивающим количество свободной глюкозы в плазме крови, относятся адреналин, глюкагон и др. Нормальная концентрация этого моносахарида в крови — 4,2 —6,4 ммоль/л. Понижение уровня глюкозы ниже 4,2 ммоль/л называется гипогликемией. Наоборот, повышение ее уровня выше нормы — гипергликемией. У здоровых людей глюкоза с мочой не выделяется. Однако при увеличении ее концентрации в крови до 10 ммоль/л она появляется в моче, что наблюдается при сахарном диабете. В клетках организма большая часть глюкозы идет на обеспечение энергетических потребностей. При распаде 1 г глюкозы выделяется 17,6 кДж энергии. Конечные продукты выводятся через почки (Ни легкие (С 2 ). Больше других органов в глюкозе нуждается головной мозг. Ее расщепление происходит путем гликолиза (анаэробное, бескислородное окисление) ив цикле лимонной кислоты (в цикле Кребса) — аэробном, кислородном окислении. При этом выделяется 2 и 36 молекул АТФ соответственно (всего — 38 молекул АТФ. Помимо функции энергообразования углеводы могут быть использованы организмом и для синтеза, например для образования гликопротеинов. При недостатке в организме жиров часть углеводов может расходоваться на их синтез. Однако для образования аминокислот они использоваться не могут. Наоборот, при недостатке в организме углеводов они могут быть синтезированы из жиров и бел ков. В сутки человек должен потреблять 400—500 г углеводов. Таким образом, они являются основным компонентом в питании человека по массе). |