Обмен веществ и энергии Терморегуляция Лекция 25

Обмен веществ и энергии. Терморегуляция Лекция 25

I. Понятие об обмене веществ и энергии. Роль обмена веществ в обеспечении энергетических и пластических потребностей

Обмен веществ представляет собой: потребление питательных веществ, их расщепление, при котором организм получает энергию и строительный материал, а также выведение промежуточных (метаболитов) и конечных продуктов распада

.

В организме уравновешены процессы анаболизма (ассимиляции) – биосинтеза органических веществ и катаболизма (диссимиляции) – расщепления сложных молекул Преобладание анаболических процессов обеспечивает рост, накопление массы тела, Преобладание катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур, уменьшению массы тела

Уровни метаболической активности 1. Уровень активности – интенсивность обменных процессов в активном организме; 2. Уровень готовности – интенсивность процессов, обеспечивающих способность к немедленному выполнению функции; 3. Уровень поддержания целостности – минимальная интенсивность обмена, достаточная для сохранения структуры клеток и организма в целом.

Значение разных групп питательных веществ. Белки: Пластическая, энергетическая, регуляторная роль Не могут быть заменены жирами и углеводами Соотношение между количеством поступающего и экскретирующегося белка характеризуется азотистым балансом (соотношение поступившего с пищей и выделенного азота)

Белки обладают различным аминокислотным составом: Неполноценными белками являются желатина, зеин (белок кукурузы), глиадин (белок пшеницы) – в них мало незаменимых аминокислот. Наиболее ценные – белки животного происхождения, которых в составе пищи должно быть не менее 30%

Обмен белков

Углеводы Основной энергетический материал. Глюкоза крови является непосредственным источником энергии в организме

Обмен глюкозы

Жиры и их роль Пластическая - входят в состав клеточных мембран Энергетическая - теплотворная способность более чем в два раза превышает таковую углеводов или белков Хранятся в компактном (обезвоженном) виде

Обмен жиров и его связь с обменом углеводов

Связь обмена жиров и углеводов Общее количество жира в организме человека – 10– 20% от массы тела. При отсутствии жиров в пище их синтез может происходить из углеводов. Некоторые ненасыщенные жирные кислоты являются незаменимыми, с жирами поступают растворимые в них витамины.

В пище должны быть: Микроэлементы: медь, цинк, кальций, магний, железо, йод и др. Витамины (жиро- и водорастворимые)

II. Обмен энергии и методы его определения

Типы энергии потенциальная кинетическая

Виды энергии в в организме: потенциальная энергия органических соединений пищи превращается: 1. В электрическую – биопотенциалы; 2. В механическую – сокращения сердца, скелетных мышц; 3. В химическую – ATФ. Все 3 трансформируются в тепло.

Единица энергии (тепла) – калория – количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 г воды на 1° С. 1 калория ~ 4, 19 Дж

Энергетический баланс положительный отрицательный равновесие

Виды энергетического обмена: 1. Валовой обмен - количество вырабатываемой в организме энергии; является суммой внешней работы, потерь тепла и запасенной энергии.

2. Основной обмен (ОО) – количество энергии , расходующееся на поддержание деятельности систем организма в условиях полного физиологического покоя.

Условия, при которых определяют основной обмен: Умственный и физический покой. Комфортная температура (1820˚C), Натощак

Основной обмен составляет: у мужчин – 1 ккал/кг веса тела в час или 1700 ккал в сутки; у женщин – 1500 ккал (на 10% ниже); у детей, в пересчете на 1 кг веса, ОО значительно выше, чем у взрослых.

Зависимость интенсивности основного обмена от возраста

Согласно правилу поверхности Рубнера, затраты энергии пропорциональны величине поверхности тела, поэтому северные народы обычно имеют пикническое телосложение

3. Исходный обмен: ОО + 20%. 4. Рабочий обмен (РО): энергия, расходующаяся при выполнении работы. 5. Рабочая прибавка – разность между РО и ИО.

Валовые обмены при различных видах труда (ккал/сутки) 1 группа (умственная работа): 2800 (♂), 2400 (♀); 2 группа (легкая физическая работа): 3000 (♂), 2500 (♀); 3 группа (средней тяжести физ. работа): 2700 (♀); 3200 (♂); 4 группа (тяжелая физ. работа): 3200 (♀); 3700 (♂); 5 группа (очень тяжелая физ. работа): 4300 (♂)

III. Исследование валового обмена

Методы исследования энергетического обмена: 1. Прямая калориметрия – непосредственное измерение количества выделяющегося тепла

2. Непрямая калориметрия Определение энерготрат по количеству использованного организмом кислорода (т. к. более чем 95% энергии организм получает в результате окислительных реакций).

Схема работы аппарата для непрямой калориметрии

Зная потребленное количество О 2 и вид окисленных питательных веществ можно вычислить энергетические затраты организма Вид веществ При окислении 1 г На 1 л О 2 глюкоза 4, 1 ккал 5, 0 ккал жиры 9, 3 ккал 4, 7 ккал белки 4, 1 ккал 4, 6 ккал

Дыхательный коэффициент (ДК) ДК – отношение выделенного углекислого газа к поглощенному кислороду. Для глюкозы = 1, т. к. : С 6 Н 12 О 6 + 6 О 2 = 6 Н 2 О+ 6 СО 2 +Q

Для углеводов ДК – 1, 0; Для белков – 0, 8 Для жиров – 0, 7; Для смешанной пищи – 0, 85, при этом на 1 л кислорода высвобождается 4, 862 ккал – калорический эквивалент кислорода.

Правила рационального питания Энергетический баланс (кол-во поступающей с пищей энергии равно количеству энерготрат организма) Качественный баланс состава пищи: белки : жиры : углеводы = 1: 1: 4. 3 -4 приема пищи в день. Витамины и микроэлементы Пища должна быть безопасной

Питание человека до эпохи индустриализации и сейчас

Пищевая пирамида

IV. Температура тела и терморегуляция Свойство организма человека поддерживать tº тела на относительно постоянном уровне, несмотря на колебания окружающей среды, называется изотермией.

Пойкилотермные животные – температура тела которых изменяется в зависимости от температуры окружающей среды (рыбы, амфибии, рептилии). Гомойотермные животные – способны к изотермии (птицы, млекопитающие)

Измерение температуры Подмышечная впадина < ротовая полость < ректальная 36, 6 – 36, 9˚C + 0, 2˚C + 0, 5˚C

Температура в печени – 38° C. Ниже – температура кожи: пальцы рук ~ 28, 5° C, пальцы ° C. ног ~ 24, 4

Осевой и радиальный градиенты температуры тела

Температура «ядра» и «оболочки» тела в разных условиях

Температура тела в разное время суток

Изотермия обеспечивается терморегуляцией 1. Химическая терморегуляция усиление или ослабление интенсивности катаболических реакций.

Теплопродуцирующие органы:

Теплопродукция обеспечивается следующими процессами: Произвольные мышечные сокращения Непроизвольные мышечные сокращения (дрожь) – сократительный термогенез. Несократительный термогенез (бурый жир). Теплообразование во внутренних органах

Бурый жир и обычный жир

2. Физическая терморегуляция осуществляется изменением интенсивности отдачи тепла, прежде всего, в условиях повышенной температуры окружающей среды следующими путями:

а) теплоизлучение (60% при нормальной комнатной температуре) – в форме инфракрасных лучей б) конвекция (15% ) – нагревание воздуха.

в) теплопроведение (3%) – нагревание плотных предметов при контакте с ними г) испарение воды с поверхности кожи (22%). Каждый мл испаряющейся жидкости приводит к потере 0, 58 ккал.

Теплоотдающие органы:

Обмен тепла с окружающей средой

Терморегуляция обеспечивается следующими элементами: 1. Рецепторы кожи – тепловые, холодовые 2. Центр терморегуляции в гипоталамусе Задний гипоталамус – центр теплопродукции Передний – центр теплоотдачи 3. Сосуды кожи, изменение теплопродукции

Система терморегуляции человека

При низкой температуре среды: Вазоконстрикция сосудов кожи Увеличение теплопродукции Уменьшение теплоотдачи При высокой температуре – обратные реакции

Регуляция теплоотдачи через поверхность тела

При невозможности поддержания температуры: Гипотермия - ниже 35˚C. Гипертермия – выше 37˚C.

Благодарю за внимание!