Обмен энергии в организме человека физиология. Патологическая физиология обмена веществ и энергии
Различают пластический и энергетический обмен. Пластический обмен предстоит студентам изучить самостоятельно , учитывая полную его характеристику в пройденном курсе биохимии.
Энергетический обмен.
Источником свободной энергии для всех живых существ служит Солнце. Зеленые растения (аутотрофы) за счет фотосинтеза создают в течение года примерно 10 10 тонн питательных веществ. Гетеротрофы сами не могут «питаться» светом. Они получают свободную энергию, употребляя в качестве пищи растения или части тела других животных. Пищеварение обеспечивает поступление в клетки продуктов гидролиза углеводов, белков и жиров, в которых заключена свободная энергия солнечного света.
В соответствии с данными учебника В.О. Самойлова, основным способом использования свободной энергии питательных веществ организмом является их биологическое окисление. Оно происходит на внутренней мембране митохондрии, где сосредоточены ферменты, катализирующие биологическое окисление, сопряженное с фосфорилированием (образованием АТФ из АДФ), - клеточное дыхание. Синтез АТФ сопровождается значительными тепловыми потерями, составляющими половину всей тепловой энергии, выделяемой организмом в условиях основного обмена . Энергия, запасенная АТФ при его синтезе, используется организмом для совершения различных видов (форм) полезной работы. Она освобождается при гидролизе АТФ и переносится на различные компоненты клетки посредством их фосфорилирования, причем мышечная работа отнюдь не является самой энергоемкой в жизни человека. Огромны затраты свободной энергии на синтез сложных биомолекул. Так, для синтеза одного моля белка требуется от 12 000 до 200 000 кДж свободной энергии. Следовательно, в «сборке» одной молекулы белка участвуют от 1000 до 16 000 молекул АТФ (с учетом КПД процесса, составляющего около 40%). Так, образование одной молекулы белка с молекулярной массой 60 кДа требует гидролитического расщепления полутора тысяч молекул АТФ. Для синтеза молекулы РНК необходимо около 6000 молекул АТФ. Еще больше энергии требуется для образования ДНК - на созидание 1 молекулы ДНК тратится 120 000 000 молекул АТФ. Однако количество синтезируемых молекул белка значительно больше, чем нуклеиновых кислот, в силу разнообразия его функций и беспрестанного быстрого обновления. Поэтому именно синтез белка в организме наиболее энергоемок по сравнению с другими биосинтетическими процессами (за исключением синтеза АТФ). Масса АТФ, синтезируемого взрослым человеком в течение одних суток, равна примерно массе его тела. Полезно иметь в виду, что в течение каждого часа жизни у млекопитающих белок стромы клеток обновляется в среднем на 1%, а белки-ферменты - на 10%. У человека массой 70 кг ежечасно обновляется около 100 г белка.
Таким образом, первой формой полезной работы биологической системы является химическая, обеспечивающая биосинтез. Другая важная «статья» расхода свободной энергии в организме - поддержание физико-химических градиентов на клеточных мембранах, т. е. осмотическая работа. В живой клетке концентрация ионов и органических веществ иная, чем в межклеточной среде, т. е. на клеточной мембране существуют концентрационные градиенты. Различие концентрации ионов и молекул приводит к возникновению и других градиентов: осмотического, электрического, фильтрационного и т. д.Обилие градиентов характерно для биологических систем, при их умирании градиенты падают и ликвидируются. Только живые организмы способны поддерживать неравновесное состояние своих сред, выражением чего и служат градиенты. Они являются тем потенциальным ресурсом, который обеспечивает совершение клеткой в нужный момент свойственной ей работы: генерации нервного импульса нейронами, сокращений мышечных волокон для обеспечения движений, транспорта веществ через клеточные мембраны в процессах всасывания, секреции, выделения и т. д. Физико-химические градиенты организма - основа его активности. Он затрачивает значительную энергию на их создание и поддержание.
Важно понять, что именно градиент, а не просто разность величин данного физико-химического параметра, служит движущей силой многих жизненных процессов, например транспорта веществ в организме. Во всех уравнениях, выражающих закономерности процессов переноса веществ и энергии, аргументами являются градиенты.
Наличие градиентов вызывает непрерывный перенос веществ через клеточные мембраны (пассивный транспорт). Он должен был бы уменьшить величину градиентов (выравнять концентрации и другие физико-химические параметры). Однако в нормально функционирующей клетке градиенты на мембране стабильно поддерживаются на определенном уровне благодаря активному транспорту, который обеспечивается энергией макроэргических соединений. КПД этого процесса - около 20-25%. Такой же КПД характерен для преобразования энергии макроэргов в электрическую работу, поскольку биоэлектрогенез обеспечивается транспортом ионов через биологическую мембрану, т. е. осмотическими процессами.
Наконец, организм совершает механическую работу, для которой также необходим гидролиз АТФ. Коэффициент полезного действия мышечного сокращения и немышечных форм двигательной активности - обычно не более 20%.
Параллельно с совершением работы организм преобразует свободную энергию питательных веществ в тепло. В конечном итоге вся энергия, полученная организмом с пищей, превращается в тепловую и в такой форме отдается им окружающей среде. Принято выделять несколько этапов в этом теплообразовании. Прежде всего, тепловые потери присущи биологическому окислению питательных веществ, в ходе которого синтезируется АТФ. Выделяющуюся при этом тепловую энергию называютпервичным теплом. Все остальное теплообразование (при синтезе макромолекул, поддержании градиентов за счет активного транспорта веществ, биоэлектрогенезе, мышечных сокращениях, других формах двигательной активности, а также при трении в мышцах, кровеносных сосудах, суставах и т. д., при распаде белков и других макромолекул, при пассивном транспорте веществ) называютвторичным, теплом.Расход энергии (энергетические траты) организма разделить на основной обмен и рабочий (добавочный) обмен.
Основному обмену соответствует минимальный расход энергии, обеспечивающий гомеостазис организма в стандартных условиях. Измеряется он у бодрствующего человека, утром, в условиях полного эмоционального и физического покоя, при температуре комфорта, натощак, в горизонтальном положении тела.
Энергия основного обмена расходуется на синтез клеточных структур, поддержание постоянной температуры тела, деятельности внутренних органов, тонуса скелетных мышц и сокращения дыхательных мышц.
Интенсивность основного обмена зависит от возраста, пола, длины и массы тела. Наиболее высокий основной обмен, отнесенный к 1 кг массы тела, характерен для детей в возрасте 6 мес, затем он постепенно падает и после периода полового созревания приближается к уровню взрослых. После 40 лет основной обмен человека начинает постепенно снижаться.
Половина всего энергорасхода основного обмена приходится на печень и скелетные мышцы. У лиц женского пола в связи с меньшим относительным количеством в организме мышечной ткани основной обмен ниже, чем у лиц мужского пола. Мужские половые гормоны повышают основной обмен на 10- 15 %, женские половые гормоны таким действием не обладают.
Примерным стандартом основного обмена взрослого человека может быть величина 4,2 кДж (1 ккал) на 1 кг массы тела в 1 ч. При массе тела, равной 70 кг, основной обмен мужчины составляет в сутки 7100 кДж, или 1700 ккал.
Рабочий обмен - это совокупность основного обмена и энергетических трат организма, обеспечивающих его жизнедеятельность в условиях терморегуляторной, эмоциональной, пищевой и рабочей нагрузок.
Терморегуляторное повышение интенсивности обмена веществ и энергии развивается в условиях охлаждения и у человека может достигать 300 %.
При эмоциях увеличение расхода энергии у взрослого человека составляет обычно 40- 90 % от уровня основного обмена и связано главным образом с вовлечением мышечных реакций - фазных и тонических. Прослушивание радиопередач, вызывающих эмоциональные реакции, может повысить расход энергии на 50 %, у детей при крике затраты энергии могут повышаться втрое.
Во время сна уровень метаболизма на 10- 15 % ниже, чем в условиях бодрствования, что обусловлено расслаблением мышц, а также снижением активности симпатической нервной системы, снижением выработки гормонов надпочечников и щитовидной железы, увеличивающих катаболизм.
Специфическое динамическое действие пищи представляет собой повышение расхода энергии, связанное с превращением пищевых веществ в организме, главным образом после их всасывания из пищеваритель ного тракта. При потреблении смешанной пищи обмен повышается на 5-10 %; углеводная и жирная пища увеличивает его незначительно - примерно на 4 %. Пища, богатая белком, может повышать расход энергии на 30 %, эффект обычно длится 12- 18 ч. Это обусловлено тем, что метаболические преобразования в организме белков сложны и требуют больших затрат энергии по сравнению с таковыми жиров и углеводов. Возможно, поэтому углеводы и жиры при их избыточном приеме увеличивают массу тела, а белки таким действием не обладают.
Специфическое динамическое действие пищи является одним из механизмов саморегуляции массы тела человека. Так, при избыточном приеме пищи, особенно богатой белком, развивается увеличение энергорасхода, ограничение приема пищи сопровождается снижением расхода энергии. Поэтому для коррекции массы тела людям с избыточной массой тела необходимо не только ограничение калорийности пищи, но и увеличение расхода энергии, например, с помощью мышечных нагрузок или охлаждающих процедур.
Рабочий обмен превышает основной обмен, главным образом за счет функций скелетных мышц. При их интенсивном сокращении расход энергии в мышце может возрасти в 100 раз, общий расход энергии при участии в такой реакции более 1/3 скелетных мышц за несколько секунд может повыситься в 50 раз.
Параметры энергетического обмена могут быть вычислены или прямо измерены.
Приход энергии определяютсжиганием навески пищевых веществ (физическая калориметрия) или расчетом содержания в пищевых продуктах белков, жиров, углеводов.
Физическая калориметрия проводится при сжигании веществ в калориметре («калориметрической бомбе») Бертло. По нагреванию воды, находящейся между стенками калориметра, определяют количество тепла, выделенного при сжигании вещества. Согласно закону Гесса, суммарный тепловой эффект химической реакции зависит от исходных и конечных ее продуктов и не зависит от промежуточных этапов реакции.
Поэтому количество тепла, выделяемого при сжигании вещества вне организма и при его биологическом окислении, должно быть одинаковым.Определение прихода энергии по калорийности принимаемых пищевых веществ. Теплота окисления 1 г вещества в организме, или калорический коэффициент питательных веществ, для углеводов и жиров равна их физической калорийности. Для углеводов этот показатель равен 4,1 ккал, или 17,17 кДж, для жиров - 9,3 ккал, или 38,94 кДж. Часть химической энергии белков теряется вместе с конечными продуктами обмена (мочевиной, мочевой кислотой, креатинином), обладающими теплотворной способностью. Поэтому физическая калорийность 1 г белков (5,60- 5,92 ккал) больше физиологической, которая равна 4,1 ккал, или 17,17 кДж.
После определения с помощью таблиц содержания в принятой пище (в граммах) белков (Б), жиров (Ж) и углеводов (У) рассчитывают (в килокалориях) содержащуюся в них химическую энергию (Q): Q = 4,1 х Б + 9,3 х Ж + 4,1 х У. Полученный результат следует оценивать с поправкой на усвоение, в среднем составляющей 90 %.
Определение расхода энергии (интенсивность метаболизма). Существуют прямой и непрямой способы определения расхода энергии, которые рассматриваются как разновидности физиологической калориметрии.
Прямая калориметрия была впервые разработана А.Лавуазье и в 1780 г. применена для непрерывного измерения биокалориметром тепла, выделяемого животным организмом. Прибор представлял собой герметизированную и теплоизолированную камеру, в которую подавался кислород; углекислый газ и водяные пары постоянно поглощались. Тепло, выделяемое находящимся в камере животным, нагревало воду, циркулировавшую по трубкам. В зависимости от степени нагревания воды и ее массы проводилась оценка количества тепла, выделяемого организмом в единицу времени.
Непрямая калориметрия. Наиболее простой вариант основан на определении количества потребляемого организмом кислорода (неполный газовый анализ). В ряде случаев для оценки интенсивности метаболизма определяют объем выделяющегося углекислого газа и объем потребленного организмом кислорода (полный газовый анализ).
Зная количество потребленного кислорода и выделившегося углекислого газа, легко рассчитать расход энергии, поскольку показателем характера окисляемых в организме веществ является дыхательный коэффициент (ДК).
Дыхательный коэффициент - отношение объема выделенного СО 2 к объему потребленного кислорода (ДК == Vco 2 /Vo 2 ,). Величина ДК зависит от вида окисляемых веществ. При окислении глюкозы он равен 1,0, жиров - 0,7, белков - 0,81. Эти различия объясняются тем, что в молекулах белков и жиров кислорода содержится меньше и для их сгорания требуется больше кислорода. По этой же причине при повышении в пищевом рационе доли углеводов и их переходе в жиры ДК становится больше 1,0 и потребление кислорода снижается, поскольку часть кислорода глюкозы не используется для синтеза жиров. При обычном (смешанном) питании ДК приближается к 0,82. При голодании в связи со снижением метаболизма глюкозы увеличивается окисление жиров и белков и дыхательный коэффициент может снижаться до 0,7.
Количественное соотношение принимаемых с пищей белков, жиров и углеводов определяет, естественно, не только величину дыхательного коэффициента, но и калори-ческий эквивалент кислорода.
Калорический эквивалент кислорода - количество энергии, вырабатываемой организмом при потреблении 1 л кислорода.
Регуляция обмена веществ находится под контролем гормонов и нервных центров.
Одним из убедительных экспериментальных доказательств возможности участия ЦНС в регуляции обмена веществ и энергии послужил опыт К.Бернара (1849), получивший название «сахарного укола»: введение иглы в продолговатый мозг собаки на уровне дна IV желудочка приводило к повышению концентрации глюкозы в плазме крови. В 1925 г. Г.Гессом доказано участие в сложных двигательных и вегетативных реакциях организма «эрготропных» и «трофотропных» зон гипоталамуса, раздражение которых может приводить к значительному преобладанию соответственно катаболических или анаболических реакций обмена. В этом же отделе мозга позднее были найдены центры голода, жажды, а также пищевого и питьевого насыщения.
Лимбическая кора больших полушарий способствует вегетативному, в том числе и метаболическому обеспечению эмоциональных реакций. Новая кора может быть субстратом для выработки самых тонких, индивидуальных механизмов регуляции - условных рефлексов. Ученики И.П.Павлова наблюдали, в частности, повышение расхода энергии при действии лишь сигналов охлаждения, приема пищи или физической нагрузки.
Обменом веществ и энергии называют совокупность химических и физических превращений, происходящих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность во взаимосвязи с внешней средой.
Единственным источником энергии для организма является окисление органических веществ, поступивших с пищей. В процессе обмена веществ органические соединения превращаются в более простые с выделением энергии. По количеству тепла, выделенного организмом во внешнюю среду, можно точно определить энергетические затраты организма. А так как источником энергии и пластических веществ является пища, то для нормального функционирования всех процессов питание должно быть рациональным, т.е. точно соответствовать потребностям организма в пластических и энергетических веществах, в минеральных веществах, витаминах, воде. Пищевой рацион должен обеспечивать нормальную жизнедеятельность организма, его высокую работоспособность, хорошее самочувствие, высокую устойчивость к инфекционным заболеваниям, правильный рост и развитие детского организма. Указанные превращения пищевых веществ внутри организма составляют обмен веществ, который делится на обмен белков, жиров и углеводов.
Белки - это сложные органические соединения жизненно необходимые для организма. Они используются как пластический материал, из которого строятся различные клетки и ткани тела и как источник энергии. Белки входят в состав гемоглобина, ферментов и гормонов. Белок фибриноген необходим для свертывания крови, сложные белки - нуклеопротеиды - являются носителями наследственности.
В организме постоянно происходит распад белков. Разрушаются старые клетки, образуются новые. Поэтому организм нуждается в постоянном поступлении белка с пищей.
Белки расщепляются в пищеварительном тракте до аминокислот, которые всасываются в кровь. С током крови они поступают в печень, где часть из них подвергается дезаминированию и переаминированию. Эти процессы обеспечивают синтез некоторых аминокислот и белков. Из печени аминокислоты поступают в ткани тела, где используются для синтеза белка. Избыток белка, поступившего с пищей, превращается в углеводы. Конечные продукты распада белков - мочевина, аммиак, мочевая кислота, креатинин и другие - выводятся из организма с мочой и потом.
Об использовании белков в организме судят по азотистому балансу. Его можно рассчитать по количеству азота, выделенного с мочой, потом и калом.
Углеводы - основной источник энергии в организме. Они поступают с пищей, а также синтезируется в самом организме из белков и жиров. При окислении 1 г углеводов освобождается 4,1 ккал тепла. Для окисления углеводов требуется меньше кислорода, чем для окисления жиров. Это имеет значение при мышечной работе, когда возрастает потребность организма в кислороде.
Крахмал, содержащийся в пище, расщепляется в пищеварительном канале до глюкозы, которая всасывается в кровь. Часть глюкозы используется тканями, но большая часть - превращается в сложный углевод - гликоген, который откладывается в запас в мышцах и печени. При необходимости запасенный гликоген вновь распадается до глюкозы и используется тканями организма. Концентрация глюкозы в крови служит показателем всех этапов углеводного обмена.
Жиры пищи расщепляются в пищеварительном тракте на глицерин и жирные кислоты, которые всасываются в лимфу, а из лимфы попадают в кровь. Жиры являются пластическим материалом - для образования тканевых структур, а также являются источником энергии. При окислении 1 г жира освобождается 9,1 ккал тепла. Жиры в печени могут превращаться в гликоген, а также откладываются в жировых депо.
Вместе с пищей в организм поступают минеральные вещества, которые имеют большое физиологическое значение, так как входят в состав белков, ферментов, гормонов, медиаторов; поддерживают РН крови; участвуют в деятельности нервной системы, сокращении мышц, секреции, всасывании, выделительных процессах, кроветворении, дыхании и т.д. Минеральные вещества выводятся из организма с калом, мочой и потом. Поэтому их потеря должна восполняться поступлением с пищей.
Вода входит в состав всех тканей организма и составляет 70% массы тела. Количество воды в организме поддерживается на строго определенном уровне. Водный обмен обеспечивает тесную взаимосвязь всех обменных процессов в организме. Избыток воды выводится через почки.
Для нормального обмена веществ необходимы витамины - органические соединения, содержащиеся в растительных и животных продуктах. Роль витаминов многообразна: ускоряют биохимические реакции в организме, взаимодействуют с гормонами и ферментами, повышая их эффективность, участвуют в образовании пищеварительных ферментов.
Энергетический обмен выражают в килокалориях (ккал) на единицу времени или по системе СИ в джоулях (Дж). 1 Дж = 2,39 х 10 -4 ккал; 1 ккал = 4,19 кДж.
Различают основной и общий обмен. Основной обмен – минимальные энергетические затраты организма, необходимые для поддержания жизнедеятельности. Определяется основной обмен в стандартных условиях:
1) утром; 2) в покое (в лежачем положении); 3) натощак; 4) в условиях температурного и барометрического комфорта.
Нормальные показатели основного обмена, измеренные у различных здоровых испытуемых, будут варьировать. Эта вариабельность связана с возможными различиями в возрасте, поле, росте и массе тела.
Рабочий обмен составляют энергетические затраты организма во время активной деятельности. Он значительно больше, чем основной обмен, особенно при мышечной работе. Это увеличение энергетических затрат составляет рабочую прибавку.
В регуляции обмена веществ различают три уровня: автоматическую регуляцию на уровне клетки, нервную и гуморальную регуляцию. В основе автоматической регуляции (саморегуляции) обмена веществ лежит принцип обратной связи, т.е. концентрация веществ в клетке регулирует направленность химического процесса.
Нервная регуляция связана преимущественно с деятельностью вегетативной нервной системы.
Гуморальная регуляция связана с гормонами и биологически активными веществами, которые активируют или тормозят действие ферментов.
Интенсивность обменных процессов измеряют по количеству выделенного тепла – калориметрически. Различают методы прямой калориметрии, когда непосредственно определяется количество выделенного тепла, для чего в 19 веке В.В. Пашутиным была создана специальная калориметрическая камера для человека.
Непрямое измерение интенсивности обменных процессов основано на измерении количества поглощенного организмом кислорода. Количество тепла, освобождающегося при потреблении организмом 1 л кислорода, называется калорическим эквивалентом кислорода.
Дыхательный коэффициент (или соотношение легочного газообмена) характеризует тип использованных пищевых веществ (белков, жиров, углеводов). Этот показатель определяется соотношением объема выделенного углекислого газа, к объему поглощенного кислорода.
Дыхательный коэффициент (ДК) = -----------
При окислении смешанной пищи у человека ДК = 0,85 – 0,9; для углеводов ДК= 1,0; для белков ДК = 0,8; для жиров ДК =0,7.
Непрямой метод и закрытые системы измерения интенсивности обменных процессов являются наиболее распространенными.
Процессы обмена веществ связаны с выработкой тепла. Температура органов и тканей, как и организма в целом, зависит от интенсивности образования тепла и от величины теплопотерь.
Постоянство температуры тела у человека может сохраниться лишь при условии равновесия между теплообразованием и теплоотдачей всего организма. Организм человека И.П. Павлов условно разделил на оболочку и ядро.
Оболочка пойкилотермна, т.к. ее температура меняется в достаточно широком диапазоне в зависимости от температуры окружающей среды и зависит от индивидуальных особенностей. На оболочку возложены функции теплоизоляции и теплоотдачи.
Температура ядра в норме поддерживается на постоянном уровне.
Теплообразование или термогенез принято делить на сократительный и несократительный.
Сократительный термогенез есть теплопродукция при сокращении мышц. Различают: 1) терморегуляторный мышечный тонус – постоянное тоническое сокращение глубоко лежащих мышц (у ядра);
2) произвольная мышечная деятельность;
3) мышечная дрожь, она в 5 раз эффективнее произвольной мышечной деятельности.
Несократительный термогенез осуществляется за счет:
1) усиления окислительных процессов в тканях под влиянием симпатической нервной системы, адреналина, гормонов щитовидной железы, при увеличении притока крови к тканям, т.к. увеличивается приток кислорода;
2) разобщения окисления и фосфорилирования, когда большая часть энергии рассеивается (гормоны щитовидной железы, яды змей, бактериальные токсины).
Несократительный термогенез может быть базисным, как результат основного обмена, и регулируемым – изменение тепла под влиянием нервных и гуморальных факторов.
Теплоотдача осуществляется путем:
1) проведения;
2) конвекции естественной и форсированной;
3) радиации (инфракрасное излучение);
4) испарения (влажная теплоотдача), может быть неощутимой и ощутимой (сильное потоотделение).
Колебания температуры воспринимаются терморецепторами:
а) оболочки (холодовые и тепловые);
б) ядра, которые могут быть расположены в кровеносных сосудах, брыжейке, слизистой желудка, прямой кишке;
в) центральные терморецепторы – это нервные клетки межуточного мозга, которые воспринимают температуру крови.
От рецепторов информация поступает в центр терморегуляции по соматическим и вегетативным нервам. Центр терморегуляции расположен в гипоталамусе.
УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ.
Студент должен знать: назначение обмена веществ и энергии; виды обмена веществ; классификацию методов измерения обменных процессов; дыхательный коэффициент в норме для разных видов пищевых веществ; калорический эквивалент кислорода; уровни регуляции обмена веществ; значение постоянства температуры внутренней среды для организма; механизмы теплопродукции и теплоотдачи; механизмы терморегуляции.
Студент должен уметь: объяснить принципы определения энергозатрат; рассчитать должные величины основного обмена; уметь пользоваться таблицами для определения должных величин основного обмена; объяснить величину дыхательного коэффициента.
ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ
1. Назовите основные составные части теплорегуляции организма.
2. Какое значение имеет мышечная система в терморегуляции?
3. Какое значение имеет сердечно-сосудистая система в терморегуляции?
4. Какое значение имеет дыхательная система в терморегуляции?
5. Что такое гипотермия?
6. Что такое гипертермия?
7. Что такое основной обмен?
8. Что такое общий обмен?
9. Что такое рабочая прибавка?
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ
1. Понятие об энергетическом балансе организма.
2. Основной обмен и факторы его определяющие.
3. Общий обмен.
4. Способы определения интенсивности обменных процессов. Характеристика методов прямой и непрямой калориметрии.
5. Механизм теплопродукции, ее регуляция.
6. Механизм теплоотдачи, ее регуляция.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
Представлены в формате видеоматериалов, содержащих соответствующие эксперименты.
(ПИТАНИЕ, ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ)
1. Какая часть энергии, поступившей в организм в течение суток, исполь-зуется для совершения работы?
2. В течение суток в организме взрослого человека образуется АТФ в ко-личестве до...
3. Какое количество поступающей в организм энергии выделяется из орга-низма в конечном итоге в виде тепла?
4. Какие виды работ совершаются в организме человека?
1) химическая, механическая, атомная, кинетическая
2) химическая, механическая, электроосмотическая
3) химическая, механическая, тепловая, потенциальная
4) тепловая, электрическая, атомная, потенциальная
5. Какая энергия в организме не используется для выполнения работы?
1) химическая
2) механическая
3) электрическая
4) тепловая
6. Закон Гесса указывает на то, что …
1) количество энергии в изолированной системе всегда неизменно
2) тепловой эффект химического процесса определяется начальным и конечным состоянием химической системы
4) тепловой эффект химического процесса определяется его началь-ным и конечным состоянием и не зависит от промежуточных ста-дий
7. Первичная теплота – это...
1) тепло, выделяемое в организме на этапе использования АТФ для работы
2) тепло на этапе синтеза сложных соединений
3) тепло, образуемое в организме при совершении работы
4) тепло, выделяемое в организме на этапе синтеза АТФ
8. Вторичная теплота – это...
1) тепло, выделяемое в организме на этапе синтеза АТФ
2) все ответы правильные
3) тепло, выделяемое в организме на этапе использования АТФ для работы
4) тепло на этапе синтеза сложных соединений
5) тепло, расходуемое в организме на совершение работы
9. Калория – это…
1) единица измерения тепла, равна 0,239 Джоуля
2) единица измерения тепла, равна 2,4 Джоуля
3) единица измерения тепла, равна 4,2 Джоуля
4) единица измерения тепла, равная 1 Ватт
10. Сколько энергии выделяется при утилизации 1 г белков в калоримет-рической бомбе?
4) 3,75 ккал
11. Сколько энергии высвобождается при утилизации 1 г жира в организ-
1) 3,75 ккал
12. Сколько энергии выделяется при утилизации 1 г белков в организме?
1) 3,75 ккал
13. Сколько энергии выделяется при утилизации 1 г глюкозы в организме?
4) 3,75 ккал
14. Какое количество энергии поступит в организм при потреблении 10 г NaCl?
15. Величина суточного основного обмена у среднестатического мужчины
составляет
1) 3000 ккал
2) 1000 ккал
3) 2500 ккал
4) 1700 ккал
16. У женщин основной обмен в сравнении с мужчинами
1) одинаков
2) меньше на 10-15 %
3) больше на 10-15 %
4) меньше на 30-40%
17. Удельная величина основного обмена у среднестатического мужчины
составляет
1) 1 ккал/кг час
2) 2 ккал/кг час
3) 3 ккал/кг час
4) 10 ккал/кг час
18. На каком принципе основана прямая калориметрия?
1) на расчете количества потребляемого кислорода
2) на непосредственном измерении тепла, выделяемого организмом
3) на определении дыхательного коэффициента
4) на принципе изодинамии
19. Основной обмен организма – это…
1) количество энергии, необходимое для жизни в обычных условиях
2) минимум энергии, необходимый для поддержания жизнедеятель-ности в стандартных условиях
3) максимальное количество энергии, необходимое для жизни
4) вся энергия, необходимая для поддержания жизнедеятельности
20. Как изменяется основной обмен после 35-40 лет?
1) возрастает
2) уменьшается
3) не изменяется
21. Почему нецелесообразно в жаркую погоду кормить собаку мясом?
1) затрудняется испарение жидкости
2) усиливается конвекция
3) специфически-динамическое действие пищи усиливает теплопро-дукцию
4) специфически-динамическое действие пищи усиливает теплопро-ведение
22. Как изменится величина дыхательного коэффициента после длитель-ной гипервентиляции?
1) возрастет до 1,5
2) не изменится
3) может уменьшится до 0,4
23. Какое количество кислорода потреблялось организмом, если за время опыта окислялись только углеводы и при этом выделилось 6 литров CO 2 ?
24. Как изменится величина основного обмена при снижении функции щи-товидной железы?
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
25. Во время интенсивной мышечной работы дыхательный коэффициент
1) резко снижается
2) не изменяется
3) повышается, приближаясь к 1,0 и выше
4) сначала резко снижается, а затем возвращается к исходному уров-ню
26. По какой формуле рассчитывается дыхательный коэффициент?
1) ДК = VO 2 / VCO 2
2) ДК = VCO 2 * VO 2
3) ДК = VCO 2 - VO 2
4) ДК = VCO 2 / VO 2
27. За счет каких питательных веществ преимущественно покрывались энергозатраты у двух испытуемых с одинаковым потреблением О 2 и дыха-тельным коэффициентом, равными 0,75 и 0,93?
1) белков и жиров, соответственно
2) жиров и углеводов, соответственно
3) углеводов и жиров, соответственно
4) жиров и белков, углеводов, соответственно
28. Если испытуемый поглощает в одну минуту 0.4 л кислорода, дыхатель-ный коэффициент равен 1, то cколько углекислого газа он выделяет при этом?
29. Калорический эквивалент кислорода - это...
1) отношение выделенного СО 2 к поглощенному О 2
2) количество тепла, выделяемого при потреблении 1 литра кисло-рода
3) отношение поглощенного кислорода к выделенному углекислому газу
30. Какая пища имеет наиболее выраженное специфически динамическое действие?
1) белковая
2) смешанная
4) углеводная
31. Величина энергообмена после приема белковой пищи
1) уменьшается на 10-20%
2) не изменяется
3) увеличивается на 30-40 %
4) увеличивается на 10-20%
32. Величина энергообмена после приема углеводной пищи
1) уменьшается на 10-20 %
2) не изменяется
3) увеличивается на 30-40 %
4) увеличивается на 10-20 %
33. Эффект приема пищи, усиливающий обмен веществ и энергетические
затраты, называется
1) изодинамией питательных веществ
2) специфически-динамическим действием пищи
3) усвояемостью пищи
4) основным обменом
34. Энерготраты организма складываются из
1) специфически-динамического действия пищи и рабочей прибавки
2) основного обмена и специфически-динамического действия пищи
3) основного обмена, рабочей прибавки и специфически-динамического действия пищи
4) основного обмена
35. Каковы суточные энергозатраты у лиц, занятых преимущественно ум-ственным трудом?
1) 2500-3000 ккал
2) 2100-2450 ккал
3) 3000-4000 ккал
4) 1500-1700 ккал
36. При приеме преимущественно, какой по составу пищи феномен специ-фически-динамического ее действия будет максимален?
1) белковой
2) углеводной
3) липидной
4) смешанной
37. Какой объем энергозатрат имеют лица, занимающиеся особо тяжелым физическим трудом?
1) около 2200 ккал/сут
2) около 3400 ккал/сут
3) около 4300 ккал/сут
4) около 7600 ккал/сут
38. Правило Рубнера характеризует
1) постоянство величины энергообмена пропорционально объему тела
2) увеличение скорости энергообмена с ростом температуры
3) эффективность расходования энергии АТФ в организме
4) постоянство величины энергообмена в расчете на площадь по-верхности тела
39. Образование сложных органических соединений из простых с затратой
энергии называется
1) ассимиляцией
2) основным обменом
3) рабочим обменом
4) диссимиляцией
40. Утилизация сложных органических соединений до простых с выделе-
нием энергии называется
1) ассимиляцией
2) энергетическим балансом
3) диссимиляцией
4) основным обменом
41. Как называется правило, согласно которому отдельные питательные вещества могут заменять друг друга в соответствии с их энергетической ценностью?
1) закон Франка-Старлинга
2) правило изодинамии
3) правило поверхности тела
4) правило средних нагрузок
42. Общая калорийность суточного рациона (в %) распределяется между завтраком, обедом, ужином и вторым ужином примерно следующим обра-зом:
1) 10, 20, 45, 25
2) 30, 40, 20, 10
3) 25, 25, 35, 15
4) 50, 25, 15, 10
43. Что такое нутриенты?
1) это компоненты пищи, обеспечивающие поддержание водного баланса организма
2) это компоненты пищи, обеспечивающие энергозатраты и синте-тические процессы организма
3) это балластные вещества
4) это защитные вещества
44. Какое соотношение белков, жиров и углеводов в пищевом рационе наиболее оптимально?
45. Суточная потребность витамина С равна...
46. Чему равен коэффициент изнашивания белка для взрослого человека (в граммах азота на 1 кг массы тела в сутки)?
47. При составлении пищевого рациона необходимо ориентироваться на
1) белковый минимум
2) правило изодинамии
3) белковый оптимум
4) дыхательный коэффициент
48. Как называется минимальное количество белка, постоянно распадаю-щегося в организме в состоянии покоя, пересчитанное на 1 кг массы тела?
1) коэффициент полезного действия
2) дыхательный коэффициент
3) константа Гюффнера
4) коэффициент изнашивания
49. Какие витамины относятся к жирорастворимым?
1) C, B 1 , B 2 , B 6
2) B 6 , H, B 3 , C
4) PP, B 12 , B 6 , B 1
50. Какова средняя величина коэффициента усвояемости различных пище-
вых веществ в организме?
51. Как изменится азотистый баланс у человека при значительном сниже-нии содержания белков в пище?
1) станет положительным
2) станет равновесным
3) станет отрицательным
52. Положительный азотистый баланс наблюдается…
1) у взрослых
2) у пожилых
3) у голодающих
4) у детей и беременных
5) все ответы правильные
53. Суточная потребность человека среднего возраста в углеводах равна
54. Суточная потребность человека среднего возраста в белках равна
55. Суточная потребность человека среднего возраста в жирах равна
56. При отсутствии в потребляемой пище незаменимых аминокислот на-
блюдается
1) положительный азотистый баланс
2) отрицательный азотистый баланс
3) азотистое равновесие
57. Состояние, при котором количество выведенного азота равно посту-
пившему в организм, называется
1) положительным азотистым балансом
2) отрицательным азотистым балансом
3) азотистым равновесием
4) азотистым оптимумом
58. Состояние, при котором количество азота, выводимого из организма меньше, чем поступающего, называется…
2) азотистым равновесием
4) азотистым оптимумом
59. Минимальное количество белка, способное поддерживать в норме азо-тистое равновесие в организме, называется…
1) отрицательным азотистым балансом
2) белковым минимумом
3) положительным азотистым балансом
4) белковым оптимумом
60. Среди потребляемых жиров на долю растительных должно приходить-ся не меньше…
61. Суточная потребность человека в воде в обычных условиях составля-ет…
62. В течение суток в обычных условиях через кожу и легкие из организма выводится какое количество воды?
66. Раздельное питание (по Г. Шелтону) предполагает последовательное…
1) употребление в пищу только жиров и углеводов
2) использование диеты с ограничением калоража
3) употребление продуктов, содержащих преимущественно один компонент
4) все ответы правильные
67. Использование «поглотителей жира» в диете…
1) полезно, так как уменьшается поступление избытка энергии в ор-ганизм
2) вредно, так как возрастает поступление энергии в организм
3) нежелательно, так как в организм не поступают незаменимые жирные кислоты и жирорастворимые витамины
68. Теплопродукция в организме есть следствие...
1) закона Гесса
2) правила Рубнера
3) баланса между теплопродукцией и теплоотдачей
4) 2-го закона термодинамики
69. Правило Вант-Гоффа-Аррениуса означает, что…
1) количество энергии, выделяемой при утилизации веществ, зави-сит от начальных и конечных продуктов
2) количество энергии в изолированной системе всегда неизменно
3) скорость биохимических реакций при росте температуры на 10 градусов увеличивается в 2 и более раз
4) тепловой эффект химического процесса определяется его началь-ным и конечным состоянием
70. Чем характеризуются гомойотермные животные?
1) постоянством температуры тела
2) зависимостью температуры тела от температуры окружающей среды
3) постоянством уровня метаболизма
4) постоянством температуры тела, независимо от температуры ок-ружающей среды
71. У эндотермов температура тела определяется …
1) высоким уровнем анаболизма
2) внутренними энергетическими процессами
3) низким уровнем метаболизма
4) внешней средой
72. Брадиметаболические животные характеризуются …
1) низким уровнем метаболизма
2) высоким уровнем метаболизма
3) внешней средой
4) внутренними энергопроцессами
73. Чем характеризуются пойкилотермные животные?
1) постоянством температуры тела, независимо от температуры ок-ружающей среды
2) отсутствием постоянства температуры тела
3) зависимостью температуры тела от температуры окружающей среды
4) постоянством уровня метаболизма
74. Какой наибольший диапазон изменений, совместимых с жизнью, мо-жет иметь температура тела у человека?
3) 34,5-42,5 0 C
75. Какая из указанных величин является верхней летальной температурой тела человека (0 С)?
76. Зоной комфорта одетого человека при влажности воздуха 50% является
температура окружающей среды (в градусах по Цельсию)
77. Наиболее высокая температура тела у здорового человека наблюдается
1) 18 часов
4) 10 часов
78. Наиболее низкая температура тела здорового человека наблюдается в
2) 13 часов
3) 16 часов
5) 19 часов
79. В какой области тела человека наиболее высокая температура?
1) в печени
2) в прямой кишке
3) в подмышечной впадине
4) под языком
80. Почему при одной и той же температуре воздуха человек больше зяб-нет в "слякотную" погоду, чем в сухую?
1) ухудшается испарение жидкости
2) усиливается конвекция
3) повышается теплопроводность воздуха
4) усиливается испарение жидкости
81. Физическая терморегуляция - это механизмы
1) усиления потоотделения
2) изменения теплообмена
3) увеличения теплоотдачи
4) уменьшения интенсивности обмена веществ
82. Отдача тепла у человека, находящегося в холодной воде, осуществля-
ется преимущественно путем
1) испарения
2) излучения
3) все ответы правильные
4) теплопроведения
83. В обычных условиях отдача тепла организмом может осуществляться путем…
1) повышения тонуса мышц и дрожи
2) активации несократительного термогенеза
3) теплоизлучения, конвекции, теплопроведения, испарения
4) только теплоизлучения, конвекции, теплопроведения
5) теплоизлучения, конвекции, испарения и термогенеза
84. Почему человек, находящийся на морозе в состоянии алкогольного опьянения, особенно подвержен угрозе замерзания?
1) расширяются периферические сосуды
2) все ответы правильные
3) снижается чувствительность терморецепторов к холоду
4) нарушается работа центров терморегуляции
85. В нейлоновой рубашке жара переносится значительно тяжелей, чем в хлопчатобумажной, так как ухудшаются условия для…
1) теплопродукции
2) излучения
3) конвекции и испарения пота
4) активации мышечной дрожи
86. При каких условиях усиление потоотделения не приводит к увеличе-нию теплоотдачи?
1) при образовании большого количества пота
2) при образовании высококонцентрированного пота
3) при очень низкой влажности
4) при очень высокой влажности
87. Какое количество тепла выводится из организма человека при темпера-туре комфорта и относительной влажности воздуха 40 % путем теплопро-ведения и конвекции?
88. Какое количество тепла выводится в обычных условиях из организма при комнатной температуре путем теплоизлучения?
89. Какой способ теплоотдачи преимущественно функционирует у челове-ка при температуре окружающей среды 40 0 C и нормальной влажности?
1) теплопроведение
2) излучение
3) конвекция
4) испарение
5) все ответы правильные
90. Как изменяется тонус кожных сосудов под влиянием холода?
1) уменьшается
2) увеличивается
3) не изменяется
91. Химическая терморегуляция обеспечивает …
1) изменение скорости расщепления углеводов
2) изменение интенсивности гидролиза жиров
3) изменение интенсивности расщепления белков
4) изменение интенсивности теплопродукции
92. Что обеспечивает термогенин?
1) уменьшает разобщение окислительного фосфорилирования и тка-невого дыхания
2) активирует тканевое дыхание
3) тормозит тканевое дыхание
4) увеличивает разобщение окислительного фосфорилирования и тканевого дыхания
93. Под влиянием адреналина температура тела
1) понижается
2) не изменяется
3) повышается
94. Как изменится теплопродукция при уменьшении коэффициента фосфо-рилирования (P/О) до 1?
1) возрастает на 50%
2) возрастает на 100%
3) уменьшается на 50%
4) возрастает на 200%
95. Какие из перечисленных субстанций обладают калоригенным эффек-том?
1) адреналин, норадреналин
2) паратгормон
3) тиреолиберин, вазопрессин
4) адреноблокаторы
96. Как изменится температура тела при введении холинэргических ве-ществ?
1) температура тела возрастает
2) температура тела снизится
3) не изменится
4) возрастает, но только в «ядре»
97. Какой вид теплоотдачи функционирует в организме в условиях сауны (финская баня)?
1) конвекция
2) теплопроведение
3) излучение
4) испарение
5) все ответы правильные
98. Холодовая дрожь - это частный случай...
1) физической терморегуляции
2) термопреферендума
3) химической терморегуляции
4) все ответы правильные
99. Что обеспечивает поворотно-противоточная система сосудов для тер-морегуляции?
1) увеличение теплопродукции
2) увеличение теплообмена
3) экономию теплоотдачи
4) уменьшение теплопродукции
100. Для испарения 1 мл пота с поверхности тела необходимо затратить
1) 0,41 ккал энергии
2) 0,85 ккал энергии
3) 0,24 ккал энергии
4) 0,58 ккал энергии
101. Подкожная жировая клетчатка в связи с малой теплопроводностью
1) способствует теплоотдаче
2) препятствует теплоотдаче
3) не имеет отношения к теплоотдаче
4) уменьшает теплопродукцию
102. Какое максимальное количество секрета может быть выделено пото-выми железами человека в течение суток?
103. Какое количество тепла выделяется из организма через кожу?
1) около 20 %
2) около 40 %
3) около 80 %
4) около 60 %
5) около 100 %
104. Какой из приведенных гормонов наиболее сильно увеличивает тепло-продукцию?
1) инсулин
2) альдостерон
3) окситоцин
4) тироксин
5) антидиуретический гормон
105. Что обеспечивает поддержание постоянства температуры внутренней среды организма?
1) равновесие между теплопродукцией и теплоотдачей
2) усиление теплоотдачи
3) теплопродукция
4) преобладание теплопродукции над теплоотдачей
106. Какие органы обеспечивают максимальный вклад в теплопродукцию в покое?
1) кожа и подкожная клетчатка
2) скелетные мышцы
3) органы грудной полости
5) органы брюшной полости
107. Бурый жир обеспечивает в организме
1) образование энергии
2) синтез АТФ
3) повышение теплопродукции
4) мобилизацию гликогена
108. Несократительный термогенез основан на…
1) увеличении химической работы
2) активации мышечной дрожи
3) все ответы правильные
4) разобщении окислительного фосфорилирования и тканевого ды-хания
5) росте сопряженности окислительного фосфорилирования и ткане-вого дыхания
109. Что такое термопреферендум?
1) поиск источников тепла в окружающей среде
2) компонент теплоотдачи
4) компонент теплопродукции
110. Какой вариант уравнения теплового баланса будет при гипертермии?
1) Qтеплопрод Qконв Qизл Qтеплопров - Qисп > O
111. Тепловой баланс – это...
1) равновесие между теплопроводностью и образованием тепла в ор-ганизме
2) все ответы правильные
3) равновесие между теплопродукцией и теплообменом
4) равновесие между сократительным и несократительным термоге-незом
112. Какой вариант уравнения теплового баланса будет при гипотермии?
1) Qтеплопрод + Qконв + Qизл + Qтеплопров - Qисп > O
2) Qтеплопрод + Qконв + Qизл + Qтеплопров - Qисп < O
3) Qтеплопрод + Qконв + Qизл + Qтеплопров - Qисп = O
113. Какой вариант уравнения теплового баланса будет при нормотермии?
1) Qтеплопрод Qконв Qизл Qтеплопров - Qисп > O
2) Qтеплопрод Qконв Qизл Qтеплопров - Qисп < O
3) Qтеплопрод Qконв Qизл Qтеплопров - Qисп = O
114. В каком диапазоне температур (0 С) имеют максимальную активность
холодовые терморецепторы?
115. В каком диапазоне температур (0 С) имеют максимальную активность тепловые терморецепторы?
116. Какие рецепторы имеют большую плотность расположения в коже?
1) тепловые
2) плотность их расположения на коже одинакова
3) горячевые
4) холодовые
117. При раздражении периферических терморецепторов возбуждающиеся импульсы поступают в…
1) медиальную преоптическую область гипоталамуса
2) гиппокамп
3) специфические ядра таламуса
4) ядра заднего гипоталамуса
118. Где находится "центр терморегуляции"?
1) в продолговатом мозге
2) в среднем мозге
3) в гипоталамусе
4) в мозжечке
5) в варолиевом мосту
119. Экспериментальное оперативное вмешательство привело к снижению способности животного поддерживать изотермию в условиях низкой тем-
пературы среды потому, что
1) поврежден гипофиз
2) нарушена деятельность ядер передней группы гипоталамуса
3) поврежден эпифиз
4) повреждены ядра задней группы гипоталамуса
120. В каких отделах гипоталамуса расположен центр теплообразования?
1) в области ядер передней группы
2) в области дорзальных ядер
3) все ответы правильные
4) в области ядер задней группы
121. В каких отделах гипоталамуса расположен центр теплоотдачи?
1) в области задней группы ядер
2) в области дорзальных ядер
3) в области передней группы ядер
4) все ответы правильные
5) в области ядер передней и дорзальной группы
122. Какие структуры головного мозга преимущественно оценивают тем-пературу организма?
1) таламус
2) преоптическая область гипоталамуса
3) мозжечок
4) лобная доля
5) затылочная доля
123. Полезным приспособительным результатом функциональной системы
терморегуляции является
1) мышечная дрожь
2) усиление потоотделения
3) постоянство температуры тела
4) изменение температуры тела
5) поведенческая реакция
124. Что демонстрирует эксперимент под названием «укол Бернара»?
1) участие ЦНС в теплоотдаче (влияние коры)
2) наличие центра терморегуляции в ЦНС (в гипоталамусе)
3) участие ЦНС в теплопродукции (в таламусе)
4) наличие центра терморегуляции в ЦНС (в гипофизе)
125. Центральные механизмы терморегуляции основаны на каком принци-
1) рефлекторном
2) саморегуляции и детерминации
3) гуморальном
4) отклонения и опережения
126. Снижение температуры тела при охлаждении есть следствие…
1) преобладания сократительного термогенеза над несократитель-ным
2) диссипации энергии
3) преобладания теплоотдачи над теплопродукцией
4) усиления химической терморегуляции
127. С какой целью в клинической практике применяется гипотермия?
1) для повышения обмена веществ головного мозга и повышения по-требности этого органа в кислороде
2) для повышения окислительных процессов организма
3) для снижения обмена веществ в органе и его потребности в ки-слороде
4) для повышения потребления организмом кислорода
128. Как изменяется состояние скелетной мускулатуры под действием на организм холода?
1) происходит расслабление
2) не изменяется
3) все ответы правильные
4) возникает мышечная дрожь
129. Как изменяется термогенез под действием холода?
1) уменьшается
2) увеличивается
Описание презентации Физиология обмена веществ и энергии. Физиология терморегуляции по слайдам
Физиология обмена веществ и энергии. Физиология терморегуляции ВЫПОЛНИЛ: АЛИМЖАН СЕРЖАН (39 -01)
Обмен веществ (метаболизм) — совокупность химических реакций в живых организмах, обеспечивающих их рост, развитие, процессы жизнедеятельности Пластический обмен или анаболизм (ассимиляция)-синтез органических веществ (углеводы, жиры, белки), с затратой энергии. Энергетический обмен или катаболизм (диссимиляция)- распад органических веществ, с освобождением энергии. Конечными продуктами распада являются углерод, вода, и АТФ.
Различают 4 этапа обмена веществ: 1. Гидролиз пищевых веществ в пищеварительном тракте – ферментативное расщепление питательных веществ. 2. Всасывание конечных продуктов гидролиза в кровь и лимфу. 3. Транспорт питательных и О 2 в клетку – внутриклеточный обмен веществ и энергии. 4. Выделение конечных продуктов обмена веществ.
Клеточная регуляция базируется на особенностях взаимодействия фермента и субстрата. Фермент как биологический катализатор изменяет скорость реакции, соединяясь с субстратом и образовывая комплекс фермент — субстрат. После того, как произошли изменения в субстрате, фермент выходит из этого комплекса неповрежденным и начинает новый цикл.
Гуморальная регуляция Некоторые гормоны непосредственно регулируют синтез или распад ферментов и проницаемость клеточных оболочек, изменяя в клетке содержание субстратов, кофакторов и ионный состав.
Нервная регуляция осуществляется различными путями: — изменением интенсивности функционирования эндокринных желез непосредственной активацией ферментов. Центральная нервная система, действуя на клеточные и гуморальные механизмы регуляции, адекватно изменяет трофику клеток
Белки (80 -100 г) Основной источник белка для организма – белок пищи. Значение белков: Пластическая роль Энергетическая Двигательная функция (актин, миозин). Ферментативная функция (ферменты- белки, обеспечивающие основные функции организма: дыхание, пище 6 варение, выделение. Регуляция белкового обмена- Центры регуляции в ядрах гипоталамуса. Симпатическая нервная система усиливает диссимиляцию белка. Парасимпатическая усиливает синтез белки. Усиливают синтез белков – СТГ, трийодтироксин, тироксин
Незаменимые аминокислоты Валин (мясо, грибы, молочные и зерновые продукты) Изолейцин (куриное мясо, печень, яйца, рыба) Лейцин (мясо, рыба, орехи) Лизин(рыба, яйца, мясо, фасоль) Метионин (молоко, фасоль, рыба, бобы) Треонин (молочные продукты, яйца, орехи) Триптофан (бананы, финики, курица, молочные продукты) Фенилаланин(говядина, рыба, яйца, молоко) Аргинин (семена тыквы, говядина, свинина, кунжут) Гистидин (говядина, курица, чечевица, лосось)
Превращение белков в организме Белки пищи Пищеварительный тракт Аминокислоты крови Клетки разных тканей Печень Переаминирование Дезаминирование аминокислот. Аминокислоты печени Амиак Кетокислоты Мочевина Окисление Синтез глицерина Синтез жирных кислот. Остаточный азот крови. Почки. Азот мочи Ферментов печени Белков печени. Б е л ки п л а зм ы кр о в и
Регуляция белкового обмена Центральные механизмы регуляции Гипоталамус Гипофиз Поджелудочная железа Надпочечники. П ар аси м п ати ч ески е в л и я н и я С и м п а ти ч е с к и е в л и я н и я С о м ато тр о п н ы й го р м о н Глюкокортикоиды В печени М ы ш ц и, л и м ф о и д н ая ткан ь Анаболизм Катаболизм Тиреоид ны егорм оны И н сул и н. Щитовидная железа
Жиры (80 -100 г) Пластическая, энергетическая роль. Жиры всасываются из кишечника в лимфу и кровь в виде глицерина и жирных кислот (образуя мицеллы с желчными кислотами). Регуляция осуществляются гипоталамусом. Распад жиров происходит под действием адреналина, норадреналина СТГ, и тироксина Раздражение симпатической нервной системы – усиливает распад жира. Парасимпатическая – способствует отложению жира.
Превращение жиров в организме Жир пищи (триглицериды) ПИЩЕВОЙ КАНАЛ КРОВЬ ЛИМФАС Е Р Д Ц Е П Е Ч Е Н Ь Т р и гл и ц е р и д ы в в и д е х и л о м и к р о н о в. Жирные кислоты с короткой цепочкой Глицерин Жирные кислоты с длинной цепочкой Ж и р о в ы е д е п о
Углеводы (400 -500 г) Основной источник энергии поступают в виде ди-полисахаридов, всасываются виде моносахаридов. В печени из глюкозы синтезируется гликоген. При уменьшении глюкозы крови – усиливается распад глюкогена печени. Регуляция обмен углеводов: Гипергликемия вызывает раздражение гипоталамуса и коры головного мозга, реализация влияния через вегетативные нервы. Симпатическая нервная система усиливает распад гликогена-гликолиз. Парасимпатическая нервная система усиливает синтез гликогена из глюкозы-гликогенез.
Углеводы пищи Пищевой канал Углеводы крови Мозг ПЕЧЕНЬ МЫШЦА В ПОКОЕ РАБОТАЮЩАЯ МЫШЦА H 2 O + CO 2 Лактат крови. Обмен углеводов в организме Гликоген Пировиноградная кислота Молочная кислота H 2 O + CO
При условии, что все энергетические расходы возобновляются за счет углеводов и жиров, то есть при безбелковой диете, за сутки разрушается приблизительно 331 мг белка на 1 кг массы тела. Для человека массой 70 кг это составляет 23, 2 г. Эту величину М. Рубнер назвал « коэффициентом изнашивания» .
АЗОТИСТЫЙ БАЛАНС Соотношение количества азота, поступившего с пищей и выделенного с мочой и потом, называется азотистым балансом. Белковый коэффициент — это то количество белка, при расщеплении которого образуется 1 грамм азота. Он равен 6, 25 г. Позитивный азотистый баланс — когда белков поступает больше чем выводится. Негативный азотистый баланс — когда белков поступает меньше чем выводится. Азотистое равновесие — когда азота с белками поступает столько же, сколько и выводится.
СТАНДАРТНЫЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНОГО ОБМЕНА: Основной обмен – минимальный уровень энергозатрат для поддержания жизнедеятельности организма в условиях относительно полного физического и эмоционального покоя. Утром, натощак. При температуре 25 -28 градусов по Цельсию. В состоянии полного физического и психического покоя, лежа на спине.
Методы определения основного обмена Метод прямой калориметрии с полным газовым анализом. Метод непрямой калориметрии с неполным газовым анализом.
Значение воды для организма Участие в обменных процессах (реакции гидролиза, окисления и т. д.); Способствует выведению конечных продуктов обмена; Обеспечивает поддержку температурного гомеостаза; Механическая роль (уменьшает трение между внутренними органами, суставными поверхностями и т. д.); Универсальный растворитель.
Терморегуляция ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ – физиологический процесс, обеспечивающий поддержание постоянной температуры в организме теплокровных животных и человека. Постоянство температуры – результат саморегуляции организма, необходимой для нормальной жизнедеятельности. Температура тела зависит от теплопродукции и теплоотдачи.
Типы терморегуляции Гомойотермные способность живого существа сохранять постоянную температуру тела, независимо от температуры окружающей среды. Пойкилотермные эволюционная адаптация вида или (в медицине и физиологии) состояние организма, при котором температура тела живого существа меняется в широких пределах в зависимости от температуры внешней среды. Гетеротермные Гомойотермные животные, температура тела которых может понижаться при впадении в спячку или оцепенение
Механизмы Терморегуляции Химическая терморегуляция 1) повышение процессов тканевого обмена, интенсивное окисление белков, жиров и углеводов с образованием тепла 2) повышение уровня гормонов щитовидной железы и надпочечников, усиливающих основной обмен и теплообразование Физическая терморегуляция 1) расширение кровеносных сосудов кожи 2) увеличение притока крови в сосуды кожи 3) усиление потоотделения 4) учащение дыхания и испарение воды через легкие, что позволяет организму отдавать излишек тепла
Химическая терморегуляция Теплообразование связано с обменом веществ, с окислением белков, жиров и углеводов. Это экзотермические реакции. Образование тепла в разных органах: В мышцах – 60 -70%. В печени, органах ЖКТ – 20 -30%. В почках и других органах – 10 -20%.
Физическая терморегуляция Пути теплоотдачи: Теплопроведение (при соприкосновении с другими предметами). Конвекция – перенос тепла циркулирующим воздухом. Теплоизлучение (радиация) – излучение тепла инфракрасного диапазона. Испарение (со слизистых, через легкие, потоотделение)
Изотермия – постоянство температуры тела и внутренней среды организма. Изотермия является одним из важнейших показателей гомеостаза Постоянство температуры тела обеспечивается функциональной системой, включающей ряд органов продуцирующих тепло, так и структуры, обеспечивающие теплоотдачу, а также механизмы, регулирующие их деятельность.
Регуляция изотермии Терморецепторы: Периферические (кожа, слизистые, органы ЖКТ). — холодовые рецепторы (колбочки Краузе) — тепловые рецепторы (тельца Руффини) Центральные (гипоталамус, средний мозг, кора больших полушарий) Передние ядра гипоталамуса контролируют физическую терморегуляцию. Задние ядра гипоталамуса контролируют химическую терморегуляцию.
Температура тела человека Температура отдельных участков тела человека различна. Наиболее низкая температура кожи отмечается на кистях и стопах, наиболее высокая - в подмышечной впадине. У здорового человека температура в этой области равна 36- 37° С. В течение суток наблюдаются небольшие подъемы и спады температуры тела человека в соответствии с суточным биоритмом: минимальная температура отмечается в 2- 4 ч ночи, максимальная - в 16- 19 ч. Температура мышечной ткани в состоянии покоя и работы может колебаться в пределах 7° С. Температура внутренних органов зависит от интенсивности обменных процессов. Наиболее интенсивно обменные процессы протекают в печени, температура в тканях печени равна 38- 38, 5° С. Температура в прямой кишке составляет 37- 37, 5° С. Однако она может колебаться в пределах 4- 5° С в зависимости от наличия в ней каловых масс, кровенаполнения ее слизистой и других причин.
Клеточная регуляция Клеточная регуляция базируется на особенностях взаимодействия фермента и субстрата. Фермент как биологический катализатор изменяет скорость реакции, соединяясь с субстратом и образовывая комплекс фермент - субстрат. После того, как произошли изменения в субстрате, фермент выходит из этого комплекса неповрежденным и начинает новый цикл. базируется на особенностях взаимодействия фермента и субстрата. Фермент как биологический катализатор изменяет скорость реакции, соединяясь с субстратом и образовывая комплекс фермент - субстрат. После того, как произошли изменения в субстрате, фермент выходит из этого комплекса неповрежденным и начинает новый цикл.
Гуморальная регуляция Гуморальная регуляция Некоторые гормоны непосредственно регулируют синтез или распад ферментов и проницаемость клеточных оболочек, изменяя в клетке содержание субстратов, кофакторов и ионный состав. Некоторые гормоны непосредственно регулируют синтез или распад ферментов и проницаемость клеточных оболочек, изменяя в клетке содержание субстратов, кофакторов и ионный состав.
Нервная регуляция осуществляется Нервная регуляция осуществляется осуществляется различными путями: - изменением интенсивности функционирования эндокринных желез осуществляется различными путями: - изменением интенсивности функционирования эндокринных желез непосредственной активацией ферментов. Центральная нервная система, действуя на клеточные и гуморальные механизмы регуляции, адекватно изменяет трофику клеток непосредственной активацией ферментов. Центральная нервная система, действуя на клеточные и гуморальные механизмы регуляции, адекватно изменяет трофику клеток
Превращение белков в организме Белки пищи Пищеварительный тракт Аминокислоты крови Клетки разных тканей Печень Переаминирование Дезаминирование аминокислот Аминокислоты печени АмиакКетокислоты МочевинаОкисление Синтез глицерина Синтез жирных кислот Остаточный азот крови ПочкиАзот мочи Ферментов печени Белков печени Белки плазмы крови
Регуляция белкового обмена Центральные механизмы регуляции Гипоталамус Гипофиз Поджелудочная железа Надпочечники Парасимпатические влияния Симпатические влияния Соматотропный гормон Глюкокортикоиды В печени Мышци, лимфоидная ткань Анаболизм Катаболизм Тиреоидныегормоны Инсулин Щитовидная железа
При условии, что все энергетические расходы возобновляются за счет углеводов и жиров, то есть при безбелковой диете, за сутки разрушается приблизительно 331 мг белка на 1 кг массы тела. Для человека массой 70 кг это составляет 23,2 г. Эту величину М. Рубнер назвал «коэффициентом изнашивания». При условии, что все энергетические расходы возобновляются за счет углеводов и жиров, то есть при безбелковой диете, за сутки разрушается приблизительно 331 мг белка на 1 кг массы тела. Для человека массой 70 кг это составляет 23,2 г. Эту величину М. Рубнер назвал «коэффициентом изнашивания».
АЗОТИСТЫЙ БАЛАНС АЗОТИСТЫЙ БАЛАНС Белковый коэффициент - это то количество белка, при расщеплении которого образуется 1 грамм азота. Он равен 6,25 г. Белковый коэффициент - это то количество белка, при расщеплении которого образуется 1 грамм азота. Он равен 6,25 г. Позитивный азотистый баланс - когда белков поступает больше чем выводится. Позитивный азотистый баланс - когда белков поступает больше чем выводится. Негативный азотистый баланс - когда белков поступает меньше чем выводится. Негативный азотистый баланс - когда белков поступает меньше чем выводится. Азотистое равновесие - когда азота с белками поступает столько же, сколько и выводится. Азотистое равновесие - когда азота с белками поступает столько же, сколько и выводится.
СТАНДАРТНЫЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНОГО ОБМЕНА: Утром, натощак. Утром, натощак. При температуре градусов по Цельсию. При температуре градусов по Цельсию. В состоянии полного физического и психического покоя, лежа на спине. В состоянии полного физического и психического покоя, лежа на спине.
Методы определения основного обмена Метод прямой калориметрии с полным газовым анализом. Метод прямой калориметрии с полным газовым анализом. Метод непрямой калориметрии с полным газовым анализом. Метод непрямой калориметрии с полным газовым анализом. Метод непрямой калориметрии с неполным газовым анализом. Метод непрямой калориметрии с неполным газовым анализом.
Значение воды для организма Участие в обменных процессах (реакции гидролиза, окисления и т.д.); Участие в обменных процессах (реакции гидролиза, окисления и т.д.); Способствует выведению конечных продуктов обмена; Способствует выведению конечных продуктов обмена; Обеспечивает поддержку температурного гомеостаза; Обеспечивает поддержку температурного гомеостаза; Механическая роль (уменьшает трение между внутренними органами, суставными поверхностями и т.д.); Механическая роль (уменьшает трение между внутренними органами, суставными поверхностями и т.д.); Универсальный растворитель. Универсальный растворитель.
