Сборник тестов по физиологии. Учебное пособие для самостоятельной подгнотовки к этапному и итоговому контролю заний по физиологии
Скачать 2.06 Mb.
|
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ Общие суточные энерготраты организма складываются из следующих компонентов: основной обмен, специфически динамическое действие пищи, рабочая прибавка Основной обмен после приема белковой пищи увеличивается на 30%. Обмен после приема углеводной пищи увеличивается на 15%. Обмен после приема жирной пищи увеличится на 15%. Преимущественное действие на углеводный обмен оказывает гормон глюкагон. Преимущественное действие на белковый обмен оказывает гормон тироксин. Усиливают распад белков в тканях гормоны глюкокортикоиды. При отсутствии в потребляемой пище незаменимых аминокислот наблюдается: отрицательный азотистый баланс. Образование сложных органических соединений из простых с затратой энергии называется ассимиляцией. Распад сложных органических соединений до простых с выделением энергии называется: диссимиляцией. Соотношение количества азота, поступившего в организм с пищей, и уровня его выделения называется азотистым балансом. Состояние, при котором количество выведенного азота равно количеству поступившего в организм, называется азотистым равновесием. Состояние, при котором количество азота в выделениях организма значительно меньше, чем содержание его в пище, называется положительным азотистым балансом. Количество белка в пище, которое полностью обеспечивает потребности организма, называется белковым максимумом. Количество белка, способствующее поддержанию азотистого равновесия в организме, называется белковым минимумом. Количество тепла, выделяемого при сгорании 1 грамма питательного вещества в бомбе Бертло, называется физическим тепловым коэффициентом. Физический тепловой коэффициент больше физиологического для белков. В калориметре при сгорании белка конечными продуктами являются CO2, Н2О, аммиак. В организме жиры и углеводы окисляются до следующих конечных продуктов: СО2, Н2О. Методы определения расхода энергии по количеству образовавшегося тепла в организме называются калориметрическими. Способ определения основного обмена по количеству поглощенного О2 и выделенного СО2 называется полным газовым анализом. Способ определения основного обмена по объему поглощенного кислорода называется неполным газовым анализом. Минимальные затраты организма на работу внутренних органов, измененные в стандартных условиях, составляют основной обмен. Затраты энергии на выполнение мышечной нагрузки составляют рабочий обмен. По соотношению между количеством выделенного СО2 и потребленного О2 в единицу времени определяют дыхательный коэффициент. Количество тепла, выделяемое при окислении 1 грамма питательного вещества в организме, называется калорическим тепловым коэффициентом. Влияние приема пищи, усиливающего обмен веществ и энергетические затраты, называется специфически динамическим действием пищи. Взаимозаменяемость отдельных питательных веществ в соответствии с их теплотворной способностью носит название закона изодинамии питательных веществ. Ведущая роль в регуляции обмена энергии принадлежит гипоталамусу. Значительнее всего увеличивают обмен энергии гормоны тироксин, трийодтиронин, адреналин. Состав и количество продуктов питания, необходимых человеку в сутки, называется пищевым рационом. При определении пищевого рациона необходимо знать энергетическую ценность продуктов, пол, возраст и род занятий человека. Специфически динамическое действие пищи - это повышение энергозатрат, обусловленное приемом и дальнейшим превращением питательных веществ. Для определения интенсивности основного обмена неприемлемо выполнение дозированной нагрузки за один час до исследования. Не может быть компонентом общего обмена повышение энергорасхода при эмоциях и действии на организм холода. Повышению энергозатрат при умственном труде в наименьшей степени способствует выполнение умственных логических операций. В первые дни белкового голодания может увеличиться секреция гормона адреналина. Повышению массы тела и росту детей-акселератов способствует повышение секреции тироксина и СТГ. Метиловый спирт не участвует в пластическом обмене организма. В энергетическом обмене организма участвуют белки, жиры, углеводы и этиловый спирт. Полноценные белки - это белки, содержащие все незаменимые аминокислоты. Незаменимыми являются те аминокислоты, которые не синтезируются в самом организме. В животных белках содержится полный набор незаменимых аминокислот. Белков животного происхождения человек в сутки должен получать не менее 50% от общего количества белков пищи. Азотистый баланс - это соотношение количества азота, поступившего в организм и выделенного из него в сутки. Азотсодержащие продукты распада белков выделяются из организма с мочой и потом. Азотистое равновесие - это равенство между количеством азота, введенного в организм и выведенного из него. Азотистое равновесие наблюдается у здоровых взрослых. Положительный азотистый баланс наблюдается при поступлении азота в организм в большем количестве, чем его выделяется. Положительный азотистый баланс наблюдается у детей, беременных, выздоравливающих. Отрицательный азотистый баланс наблюдается при поступлении азота в организм меньше, чем его выделяется. Отрицательный азотистый баланс наблюдается при голодании, у стариков и тяжелобольных. Потери белка в состоянии покоя при полном голодании - 12,5-25г в сутки. Чтобы добиться минимальных затрат белка в условиях белкового голодания, надо потреблять пищу с избытком углеводов. В организме нет депо белков. Норма суточного поступления белка с пищей - 100-130 г. Соматотропный гормон усиливает синтез белков. Гормоны щитовидной железы усиливают распад белков. Гормоны глюкокортикоиды усиливает распад белков. Депо углеводов находятся в печени и мышцах. Суточная потребность в углеводах составляет 500 г. При употреблении большого количества углеводов с пищей происходит усиленное образование жира. Инсулин увеличивает синтез гликогена в печени. Гормоны гипофиза, надпочечников, щитовидной железы способствуют распаду гликогена. Жировые депо находятся в подкожной и жировой клетчатке. Пластическая роль жиров заключается в том, что они входят в состав клеточных мембран. Количество жира в организме при средней массе тела равно 10-20% от массы тела. Высвобождению жиров из депо способствуют соматотропный гормон, тироксин. Отложению жиров в депо способствуют глюкокортикоиды. Адреналин способствует распаду жиров. Суточная потребность в жирах - 70-80 г. Белок распадается в организме до мочевины, мочевой кислоты и креатинина. В бомбе Бертло белок распадается до аммиака, углекислого газа и воды. Калорическая ценность 1 г белка при его окислении в организме равна 4,1 ккал. Калорическая ценность 1 г жира при его окислении в организме равна 9,3 ккал. Калорическая ценность 1 г углеводов при их окислении в организме равна 4,1 ккал. Дыхательный коэффициент - это отношение количества выделенного углекислого газа к потребленному кислороду. Дыхательный коэффициент для белков равен 0,8 . Дыхательный коэффициент для жиров равен 0,7 . Дыхательный коэффициент для углеводов равен 1,0 . Дыхательный коэффициент этилового спирта равен 0,66. Калорический эквивалент кислорода - это количество тепла, которое выделяет питательное вещество при окислении в 1 л О2. Калорический эквивалент кислорода для углеводов равен 5,047 ккал. Калорический эквивалент кислорода для жиров равен 4,7 ккал. Калорический эквивалент кислорода для белков равен 4,6 ккал. Калорический эквивалент кислорода для этилового спирта равен 4,6 ккал. Минимальная суточная потребность в воде для взрослого человека весом 70 кг - 1000 мл. Суточная потребность в воде на 1 кг веса у взрослого 25 мл. Суточная потребность в воде на 1 кг веса у новорожденного 150 мл. Человек может прожить без воды 6-7 суток. Человек может прожить без пищи, потребляя только воду, 70 суток. Основной обмен - это энергетические затраты, необходимые для поддержания деятельности жизненно важных органов. У женщин основной обмен на 10% ниже, чем у мужчин. У детей основной обмен выше, у стариков - ниже, чему лиц среднего возраста. Чем больше масса тела, тем основной обмен выше. При повышении функции щитовидной железы обмен повышается. При понижении функции щитовидной железы обмен уменьшается. Обмен веществ при напряженном умственном труде увеличивается на 2-3%. Суточный расход энергии лиц, занимающихся умственным трудом - 2500 ккал. Суточный расход энергии лиц, занимающихся полностью механизированным трудом -35 00 ккал. Суточный расход энергии лиц, занимающихся частично механизированным трудом-4000 ккал. Суточный расход энергии лиц, занимающихся немеханизированным трудом- 4500 ккал. Суточный расход энергии лиц, занимающихся тяжелым немеханизированным трудом -7 000 ккал. КПД мышечной работы организма не бывает выше 25 %. Обязательными величинами при оценке энергообмена организма являются основной и рабочий обмены. Метод исследования газообмена при определении энергообмена основан на разном соотношении поглощенного О2 и выделяемого СО2 при окислении белков, жиров, углеводов. Энергетический обмен осуществляется не только на организменном уровне. Организм обладает регуляторными и исполнительными механизмами. Сущность метода непрямой калориметрии не заключается в измерении количества тепла, выделяемого организмом, потому что применение метода непрямой калориметрии не основано на знании количества тепла, выделяемого при окислении основных классов биохимических соединений. Исследование методом непрямой калориметрии является самым простым методом определения энергообмена, потому что калорический коэффициент для белков, жиров, углеводов различен. При интенсивной физической работе значение дыхательного коэффициента стремится к единице, потому что главным источником энергии при длительной и напряженной работе является окисление углеводов. В начале восстановительного периода, следующего за периодом длительной интенсивной физической деятельности, значение дыхательного коэффициента снижается, потому что в период восстановления происходит ликвидация, так называемой, кислородной задолженности. При увеличении энерготрат, затраченных на выполнение физической работы, снижения основного обмена не наблюдается. Выполнение большой физической нагрузки не происходит за счет перераспределения энергообеспечения различных органов. Биологически полноценными белками не считаются растительные белки, потому что растительные белки, в отличие от животных, не всегда содержат полный набор аминокислот. Энергетическая потребность взрослого человека больше, чем у ребенка пяти лет. Удельная интенсивность основного обмена веществ ребенка пяти лет выше по сравнению с аналогичной величиной у взрослого. При составлении рациона питания обязательное внимание следует уделять наличию полноценных белков. Полноценность белка не подразумевает наличие в них всех жирорастворимых витаминов. Полное исключение белков из пищи на длительный промежуток времени недопустимо, потому что в организме нет белкового депо и возможности синтезировать незаменимые аминокислоты. При составлении пищевого рациона следует учитывать способ приготовления пищи, потому что способ приготовления пищи может значительно влиять на состав, усвояемость и калорийность пищевых продуктов. Регуляция обмена веществ определяет скорость и направленность биохимических реакций, потому что эти параметры являются константами гомеостаза. В регуляции обмена веществ большую роль играют обратные нейрогуморальные связи. Состав крови непосредственно влияет на активность эндокринных органов. Опыт Клода Бернара с раздражением дна четвертого желудочка назывался "сахарным уколом". Он не сопровождался введением в мозг глюкозы. Обнаруженный в опыте эффект раздражения симпатического нерва Павлов назвал трофическим, потому что стимуляция этого нерва приводила к повышению обменных процессов в миокарде ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ В переднем отделе гипоталамуса находится центр физической терморегуляции. В заднем отделе гипоталамуса находится центр химической терморегуляции. Зоной комфорта называется температура окружающей среды 18-20 ° С. Теплообразование в мышцах при тяжелой мышечной работе повышается на 400-500%. Суточная температура тела у человека в норме колеблется в пределах 36,5-36,9°С. Тепловой удар может возникнуть при температуре тела 40-41° С. Наибольшее количество тепла образуется в работающей скелетной мышце. Отдача тепла идет интенсивнее путем испарения. При понижении температуры окружающей среды сосуды внутренних органов расширяются. При повышении температуры окружающей среды кожные капилляры расширяются. Самая низкая температура тела человека наблюдается в области пальцев рук и ног. Наиболее высокая температура тела здорового человека наблюдается в 16 часов. Наиболее низкая температура тела здорового человека наблюдается в 4 часа. Полезным приспособительным результатом в функциональной системе терморегуляции является постоянство температуры тела. Под влиянием тироксина температура тела повышается. К механизмам физической терморегуляции относят испарение влаги с поверхности тела. Изотермия свойственна животным гомойотермным. Наиболее высокую температуру в организме имеет печень. Отдача тепла у человека, находящегося в воде, идет путем теплопроведения. Основные центры терморегуляции расположены в гипоталамусе. Постоянство температуры тела называется изотермией. Изотермия отсутствует у животных пойкилотермных. Повышение температуры тела выше 38° С называется гипертермией. Охлаждение организма ниже 35° С называется гипотермией. Системообразующим фактором функциональной системы терморегуляции является температура тела в правом предсердии (37 ° С). Больше всего центральных терморецепторов находится в. гипоталамусе. Кроме гипоталамуса на терморегуляцию влияют структуры ЦНС: спинной мозг, полосатое тело, ретикулярная формация, кора больших полушарий. Процессы образования тепла в организме объединяют понятием «теплопродукция». Изменение интенсивности обмена веществ в клетках организма влияет на процессы теплопродукции. Наибольшая доля тепла в организме образуется в мышцах, печени, почках. Беспорядочные непроизвольные сокращения скелетных мышц в результате действия холода представляют собой дрожь, озноб. В условиях холода теплообразование в мышцах резко возрастает. Процессы отдачи тепла организмом объединяют понятием физической терморегуляции. Отдача тепла организмом осуществляется путем теплоизлучения, конвекции, теплопроведения, испарения. Отдача тепла организмом в окружающую среду путем излучения называется радиацией. Отдача тепла организмом путем контакта с потоками воздуха или жидкости называется конвекцией. Отдача тепла предмету путем его соприкосновения с поверхностью тела называется проведением. Отдача тепла испарением при 100% относительной влажности полностью отсутствует. Наиболее интенсивный путь теплоотдачи при температуре комфорта – излучение. При увеличении температуры окружающей среды отдача тепла с поверхности кожи увеличивается. Отдача тепла испарением при увеличении влажности воздуха уменьшается. В терморегуляции преимущественно участвуют железы внутренней секреции: щитовидная, надпочечники. Под влиянием тироксина и адреналина теплообразование увеличивается. Сужение периферических сосудов под влиянием адреналина приводит к понижению теплоотдачи. При снижении температуры внешней среды количество тироксина и адреналина в крови повышается. Изотермия - это постоянство температуры тела. Гомойотермными называют животных с постоянной температурой тела. Пойкилотермными называют животных с непостоянной температурой тела, близкой к температуре среды. Гетеротермными называют животных, впадающих в спячку. Температура тела у животных во время зимней спячки - 2-4 ° С. Частота сердечных сокращений у животных во время зимней спячки урежается до 1 -2 ударов в минуту. Нормальная температура тела человека в подмышечной впадине - 36,6-36,9° С. Нормальная температура тела человека в прямой кишке - 37,2-37,5° С. Оптимальная температура внешней среды для обнаженного человека - 28-30° С. Мышечная дрожь относится к химической терморегуляции. Химическая терморегуляция обеспечивает теплопродукцию. Теплообразование при мышечной дрожи увеличивается в 2-3 раза. Теплообразование при уменьшении температуры тела человека увеличивается до 33° С, затем снижается, как у пойкилотермных. При одинаковой температуре охлаждающее действие воды больше, чем воздуха. При увеличении жировых отложений теплоотдача уменьшается. Высокая температура тяжелее переносится при 100% влажности воздуха, потому что пот не может испариться. Резиновая одежда и обувь ухудшают теплоотдачу, потому что они делают невозможным испарение пота. Во время сна в холодном помещении человек «сворачивается» в клубок, потому что при этом уменьшается теплоотдача. При понижении температуры окружающей среды у человека появляется «гусиная кожа», потому что сокращаются пиломоторные мышцы. Легкие выделяют пары воды, увеличивая теплоотдачу. Повышение температуры омывающей крови возбуждает дыхательный центр. Понижение температуры омывающей крови угнетает дыхательный центр. Холодовых рецепторов кожи значительно больше, чем тепловых. Тепловые терморецепторы кожи залегают глубже, чем холодовые. Латентный период возбуждения холодовых рецепторов кожи меньше, чем тепловых, потому что холодовые рецепторы залегают менее глубоко. Тепловые рецепторы кожи функционируют в нормальном режиме в диапазоне температур 20-50° С. Холодовые рецепторы кожи функционируют в нормальном режиме в диапазоне температур 10-40° С. Чтобы изменилась частота импульсации ее терморецепторов , надо изменить температуру кожи на 0,2° С. Тепловые рецепторы возбудить холодом нельзя. Холодовые рецепторы возбудить теплом можно. При быстром погружении в горячую воду возникает ощущение холода, потому что холодовые рецепторы расположены ближе к поверхности тела, и возбуждаются раньше. Животное после удаления гипоталамуса становится пойкилотермным. Тепловой удар - это состояние, возникающее при перегревании организма до 40-41° С. Повышение температуры тела в результате болезни называется лихорадка. При повышении температуры тела уровень обмена веществ повышается. При повышении температуры тела уровень потребления кислорода возрастает. Тело во время операции на сердце под гипотермией обычно охлаждают до температуры 25-28° С. Кора головного мозга переносит прекращение кровообращения при нормальной температуре тела в течение 3 -5 мин. Кора головного мозга переносит прекращение кровообращения при температуре тела 25-28° С до 15-20 мин. Человека, переохладившегося в природных условиях, надо быстро согревать до 30° С, затем - медленно до 36° С. Анабиоз - это сохранение жизнеспособности при сверхнизких температурах. Бурая жировая ткань является наиболее важным источником тепла для новорожденных детей. Кровеносные сосуды кожи новорожденных на понижение температуры тела суживаются. Кровеносные сосуды кожи новорожденных на повышение температуры тела суживаются. Обязательным следствием преобразования питательных веществ на клеточном уровне является выработка тепла. По принципу поддержания температуры тела живые существа подразделяются на гомойотермных и пойкилотермных. Способом поддержания температуры тела у гомойотермных является постоянная величина теплопродукции, не зависящая от изменения температуры среды обитания. Сущностью поддержания температуры тела у пойкилотермных является низкая интенсивность теплопродукции и, как следствие этого, незначительное превышение температура тела над температурой окружающей среды. Интенсивность обмена энергии на единицу массы тела у теплокровных в 3 раза больше чем у холоднокровных. Температура ядра тела является одним из важнейших критериев гомеостаза. Диапазон температуры ядра тела для высших млекопитающих колеблется в пределах 38-430 С. Размеры тела теплокровных связаны с интенсивностью теплопродукции следующим правилом: чем больше масса тела, тем меньше интенсивность обмена веществ. Теплообразование, обусловленное мышечной активностью, называется сократительным термогенезом. У новорожденного и ребенка первых дней жизни увеличение теплопродукции достигается в основном за счет несократительного термогенеза. У взрослого человека увеличение теплопродукции при внезапном охлаждении достигается, в первую очередь, за счет непроизвольной мышечной дрожи. Факторы внешней среды, которые инициируют повышение теплопродукции: температура, влажность, скорость движения потока воздуха, температура излучения тепла. Теплоотдача внутри тела осуществляется за счет проведения через ткани к поверхности тела и конвекции в кровоток. Одежда человека с точки зрения терморегуляции - это способ сохранения тепла. Относительная стабильность температуры тела достигается за счет равновесия между объемом теплопродукции и теплоотдачи. При понижении температуры среды постоянство температуры тела поддерживается пропорциональным увеличением теплопродукции. При повышении температуры среды постоянство температуры тела поддерживается за счет снижения обмена веществ, увеличения теплоотдачи. Увеличение теплоотдачи достигается за счет расширения сосудов подкожно-жировой клетчатки и увеличения испарения. В осуществлении терморегуляционных реакций принимают участие тепловые и холодовые температурные рецепторы. Исполнительными механизмами функциональной системы поддержания постоянной температуры тела являются органы и структуры, участвующие в теплопродукции и теплоотдаче. Температура тела является одним из важнейших критериев гомеостаза, потому что температура определяет скорость большинства химических реакций. Температура внутренних органов у одного и того же человека не одинакова. внутренние органы имеют неодинаковую интенсивность обмена веществ. При выполнении физической работы температура тела повышается, потому что при физической активности теплопродукция возрастает за счет сократительного термогенеза. При физической активности величина сократительного термогенеза возрастает, потому что физическая активность - это всегда повышение обмена веществ. Артериальная кровь конечностей имеет большую температуру, чем венозная. Анатомически кровоток конечностей организован по принципу противоточно-поворотного механизма. При повышении влажности воздуха во внешней среде эффективность наружной отдачи тепла снижается, потому что испарение воды с поверхности тела по мере повышения влажности окружающего воздуха падает. Температура тела человека в различных его частях неодинакова. Температура поверхности кожи ниже температуры ядра тела. У млекопитающих теплопроводность не является основным способом теплообмена, потому что площадь соприкосновения их поверхности с твердыми предметами минимальна. Процессы теплообразования обеспечивают мышечная работа, специфически динамическое, действие пищи, дрожь; процессы теплоотдачи - увеличение кожного кровотока, одышка, усиленное движение воздуха, испарение и излучение. |