FISIOLOGÍA DEL METABOLISMO Y ENERGÍA

Metabolismo en el cuerpo. Papel plástico y energético de los nutrientes.

El intercambio constante de sustancias y energía entre el cuerpo y el medio ambiente es una condición necesaria para su

existencia y refleja su unidad. La esencia de este intercambio es que los nutrientes que ingresan al cuerpo después de las transformaciones digestivas se utilizan como material plástico. La energía generada durante estas transformaciones repone los costos energéticos del cuerpo. Síntesis de sustancias complejas específicas del cuerpo a partir de

Los compuestos simples absorbidos en la sangre desde el canal digestivo se denomina asimilación o anabolismo, mientras que la descomposición de sustancias corporales en productos finales, acompañada de la liberación de energía, se denomina disimilación o catabolismo. Estos dos procesos están inextricablemente vinculados. "La asimilación asegura la acumulación de energía, y la energía liberada durante la disimilación es necesaria para la síntesis de sustancias. El anabolismo y el catabolismo se combinan en un solo proceso con la ayuda de ATP y NADP. Con su ayuda, la energía generada como resultado de La disimilación se transfiere para los procesos de asimilación. Las proteínas son principalmente material plástico. Forman parte de las membranas celulares, orgánulos. Las moléculas de proteínas se renuevan constantemente. Pero esta renovación se produce no solo debido a las proteínas de los alimentos, sino también a través de la reutilización de las proteínas del propio cuerpo. en el cuerpo. Los productos finales de la descomposición de las proteínas son compuestos que contienen nitrógeno, como la urea, el ácido úrico y la creatinina. El estado del metabolismo de las proteínas se evalúa mediante el balance de nitrógeno. Esta es la relación entre la cantidad de nitrógeno recibido de las proteínas de los alimentos y excretado Del cuerpo con productos metabólicos que contienen nitrógeno. La proteína contiene aproximadamente 16 g de nitrógeno. Por lo tanto, la liberación de 1 g de nitrógeno indica la descomposición de 6,25 g de proteína en el cuerpo. Si la cantidad de nitrógeno liberada es igual a la cantidad absorbida por el cuerpo, se produce el equilibrio del nitrógeno. Si hay más entrada de nitrógeno que salida de nitrógeno, esto se denomina balance de nitrógeno positivo. La retención de nitrógeno se produce en el cuerpo. Se observa un equilibrio positivo de nitrógeno durante el crecimiento del cuerpo, durante la recuperación de una enfermedad grave acompañada de pérdida de peso y después de un ayuno prolongado. Cuando la cantidad de nitrógeno excretada por el cuerpo es mayor que la absorbida, se produce un balance de nitrógeno negativo. Su aparición se explica por la descomposición de las proteínas del propio organismo. Ocurre durante el ayuno, la falta de aminoácidos esenciales en los alimentos, la mala digestión y absorción de proteínas y enfermedades graves. La cantidad de proteína que satisface plenamente las necesidades del cuerpo se denomina proteína óptima. El mínimo que garantiza únicamente la preservación del equilibrio de nitrógeno es el mínimo de proteínas. La OMS recomienda una ingesta de proteínas de al menos 0,75 g por kg de peso corporal al día. El papel energético de las proteínas es relativamente pequeño.

Las grasas corporales son triglicéridos, fosfolípidos y esteroles. También tienen cierto papel plástico, ya que los fosfolípidos, el colesterol y los ácidos grasos forman parte de las membranas y orgánulos celulares. Su papel principal es enérgico. La oxidación de los lípidos libera la mayor cantidad de energía, por lo que aproximadamente la mitad del gasto energético del organismo lo proporcionan los lípidos. Además, son un acumulador de energía en el organismo, porque se almacenan en depósitos de grasa y se utilizan según sea necesario. Los depósitos de grasa constituyen aproximadamente el 15% del peso corporal. Cubriendo los órganos internos, el tejido adiposo también realiza una función plástica. Por ejemplo, la grasa perirrenal ayuda a reparar los riñones y a protegerlos del estrés mecánico. Los lípidos son fuentes de agua porque la oxidación de 100 g de grasa produce unos 100 g de agua. Una función especial la realiza la grasa parda, ubicada a lo largo de grandes vasos. El polipéptido contenido en sus células grasas inhibe la resíntesis de ATP a expensas de los lípidos. Como resultado, la producción de calor aumenta considerablemente. Los ácidos grasos esenciales (linoleico, linolénico y araquidónico) son de gran importancia. No se forman en el cuerpo. Sin ellos es imposible la síntesis de fosfolípidos celulares, la formación de prostaglandinas, etc. En su ausencia, se retrasa el crecimiento y desarrollo del organismo.

Los carbohidratos desempeñan principalmente un papel energético, ya que sirven como principal fuente de energía para las células.

Las necesidades de las neuronas se satisfacen exclusivamente con glucosa. Los carbohidratos se almacenan como glucógeno en el hígado.

y músculos. Los carbohidratos tienen un cierto significado plástico. La glucosa es necesaria para la formación de nucleótidos.

y síntesis de algunos aminoácidos.

Métodos para medir el equilibrio energético del cuerpo.

La relación entre la cantidad de energía que ingresa al cuerpo con los alimentos y la energía liberada por el cuerpo durante

El entorno externo se llama balance energético del organismo. Hay 2 métodos para determinar la cantidad asignada.

cuerpo de energía.

1. Calorimetría directa. El principio de la calorimetría directa se basa en el hecho de que, en última instancia, todos los tipos de energía se convierten en calor. Por tanto, con la calorimetría directa se determina la cantidad de calor liberado por el cuerpo al medio ambiente por unidad de tiempo. Para ello se utilizan cámaras especiales con buen aislamiento térmico y un sistema de tuberías de intercambio de calor, por las que circula y se calienta el agua.

2. Calorimetría indirecta. Consiste en determinar la proporción de dióxido de carbono liberado y oxígeno absorbido por unidad de tiempo. Aquellos. Análisis completo de gases. Esta relación se llama coeficiente respiratorio (RQ). US02 NS=-U02

El valor del coeficiente respiratorio está determinado por la sustancia que se oxida en las células del cuerpo. Por ejemplo, hay muchos átomos de oxígeno en una molécula de carbohidrato, por lo que entra menos oxígeno en su oxidación y su coeficiente de respiración es 1. Hay mucho menos oxígeno en una molécula de lípido, por lo que el coeficiente de respiración durante su oxidación es 0,7. El coeficiente respiratorio de las proteínas es 0,8. Con una dieta mixta, su valor es 0,85-0,9. El cociente respiratorio llega a ser mayor que 1 durante el trabajo físico intenso, la acidosis, la hiperventilación y la conversión de carbohidratos en grasas por parte del cuerpo. Sucede que es inferior a 0,7 cuando las grasas se convierten en carbohidratos. A partir del coeficiente respiratorio se calcula el equivalente calórico del oxígeno, es decir la cantidad de energía liberada por el cuerpo al consumir 1 litro de oxígeno. Su valor también depende de la naturaleza de las sustancias oxidadas. Para los carbohidratos es de 5 kcal, las proteínas de 4,5 kcal y las grasas de 4,7 kcal. La calorimetría indirecta en la clínica se realiza mediante dispositivos “Metatest-2” y “Spirolite”.

La cantidad de energía que ingresa al cuerpo está determinada por la cantidad y el valor energético de los nutrientes. Su valor energético está determinado por la combustión en una bomba Berthelot en una atmósfera de oxígeno puro. De esta forma se obtiene el coeficiente calórico físico. Para las proteínas es de 5,8 kcal/g, los carbohidratos de 4,1 kcal/g y las grasas de 9,3 kcal/g. Para los cálculos se utiliza el coeficiente calórico fisiológico. Para los carbohidratos y las grasas corresponde al valor físico, y para las proteínas es de 4,1 kcal/g. Su menor valor para las proteínas se explica por el hecho de que en el cuerpo no se descomponen en dióxido de carbono y agua, sino en productos que contienen nitrógeno. BX

La cantidad de energía que gasta el cuerpo para realizar funciones vitales se denomina metabolismo basal. Se trata de un gasto de energía para mantener una temperatura corporal constante, el funcionamiento de los órganos internos, el sistema nervioso y las glándulas. El metabolismo basal se mide mediante métodos de calorimetría directa e indirecta en condiciones básicas, es decir. acostado con los músculos relajados, a una temperatura agradable, en ayunas. Según la ley de la superficie, formulada en el siglo XIX por Rubner y Richet, la magnitud de la fundamental es directamente proporcional a la superficie del cuerpo. Esto se debe al hecho de que la mayor cantidad de energía se gasta en mantener una temperatura corporal constante. Además, el valor del metabolismo basal está influenciado por el sexo, la edad, las condiciones ambientales, la nutrición, el estado de las glándulas endocrinas y el sistema nervioso. La tasa metabólica basal de los hombres es un 10% más alta que la de las mujeres. En los niños, su valor en relación con el peso corporal es mayor que en la edad adulta, pero en los ancianos, por el contrario, es menor. En climas fríos o en invierno aumenta y disminuye en verano. En el hipertiroidismo aumenta significativamente y en el hipotiroidismo disminuye. En promedio, la tasa metabólica basal de los hombres es de 1700 kcal/día y de las mujeres de 1550.

Metabolismo energético general

El metabolismo energético general es la suma del metabolismo basal, el trabajo ganado y la energía de la acción específicamente dinámica de los alimentos. La ganancia de trabajo es el gasto de energía para el trabajo físico y mental. Según la naturaleza de las actividades productivas y el consumo de energía, se distinguen los siguientes grupos de trabajadores:

1. Personas de trabajo mental (profesores, estudiantes, médicos, etc.). Su consumo energético es de 2200-3300 kcal/día.

2. Trabajadores que realizan labores mecanizadas (montadores en cinta transportadora). 2350-3500 kcal/día.

3. Personas que realicen trabajos parcialmente mecanizados (conductores). 2500-3700 kcal/día. .

1. Los que realizan trabajos pesados ​​no mecanizados (cargadores). 2900-4200 kcal/día. Un efecto específicamente dinámico de los alimentos es el consumo de energía para la absorción de nutrientes. Este efecto es más pronunciado en las proteínas, menos en las grasas y los carbohidratos. En particular, las proteínas aumentan el metabolismo energético en un 30% y las grasas y los carbohidratos en un 15%. Bases fisiológicas de la nutrición.

2. Modos de energía. EN Dependiendo de la edad, sexo, profesión, el consumo de proteínas, grasas y carbohidratos debe ser:

Rubner formuló en el siglo pasado la ley de la isodinámica, según la cual las sustancias alimenticias pueden intercambiarse en su valor energético. Sin embargo, tiene una importancia relativa, ya que las proteínas que desempeñan una función plástica no pueden sintetizarse a partir de otras sustancias. Lo mismo se aplica a los ácidos grasos esenciales. Por tanto, se requiere una dieta equilibrada de todos los nutrientes. Además, es necesario tener en cuenta la digestibilidad de los alimentos. Ésta es la proporción de nutrientes absorbidos y excretados en las heces. Los productos animales son los más fáciles de digerir. Por lo tanto, la proteína animal debe constituir al menos el 50% de la dieta proteica diaria y las grasas no deben exceder el 70% de la grasa.

Por dieta nos referimos a la frecuencia de ingesta de alimentos y la distribución de su contenido calórico en cada comida. Con tres comidas al día, el desayuno debe representar el 30% de la ingesta calórica diaria, el almuerzo el 50% y la cena el 20%. Con unas cuatro comidas al día más fisiológicas, desayuno 30%, almuerzo 40%, merienda 10%, cena 20%. El intervalo entre el desayuno y el almuerzo no supera las 5 horas y la cena debe realizarse al menos 3 horas antes de acostarse. Los horarios de las comidas deben ser constantes.

Intercambio de agua y minerales.

El contenido de agua en el cuerpo es de media del 73%. El equilibrio hídrico del cuerpo se mantiene igualando el agua consumida y excretada. El requerimiento diario de agua es de 20-40 ml/kg de peso corporal. Aproximadamente 1200 ml de agua provienen de los líquidos, 900 ml de los alimentos y 300 ml se forman durante la oxidación de los nutrientes. El requerimiento mínimo de agua es de 1700 ml. Con falta de agua se produce deshidratación y si su cantidad en el organismo disminuye en un 20%, se produce la muerte. El exceso de agua se acompaña de intoxicación hídrica con estimulación del sistema nervioso central y convulsiones.

El sodio, el potasio, el calcio y el cloro son necesarios para el funcionamiento normal de todas las células y, en particular, proporcionan mecanismos para la formación de potenciales de membrana y potenciales de acción. El requerimiento diario de sodio y potasio es de 2 a 3 g, de calcio de 0,8 g y de 3 a 5 g de cloro. Una gran cantidad de calcio se encuentra en los huesos. Además, es necesario para la coagulación sanguínea y la regulación del metabolismo celular. La mayor parte del fósforo también se concentra en los huesos. Al mismo tiempo, forma parte de los fosfolípidos de membrana y participa en los procesos metabólicos. El requerimiento diario es de 0,8 g. La mayor parte del hierro se encuentra en la hemoglobina y la mioglobina. Asegura la unión del oxígeno. El fluoruro forma parte del esmalte dental. Azufre en proteínas y vitaminas. El zinc es un componente de varias enzimas. El cobalto y el cobre son esenciales para la eritropoyesis. La necesidad de todos estos microelementos oscila entre decenas y cientos de mg al día.

Regulación del metabolismo y la energía.

Los centros nerviosos superiores para la regulación del metabolismo energético y el metabolismo se encuentran en el hipotálamo. Influyen en estos procesos a través del sistema nervioso autónomo y el sistema hipotalámico-pituitario. La sección simpática del SNA estimula los procesos de disimilación, asimilación parasimpática. También contiene centros para regular el metabolismo agua-sal. Pero el papel principal en la regulación de estos procesos básicos corresponde a las glándulas endocrinas. En particular, la insulina y el glucagón regulan el metabolismo de los carbohidratos y las grasas. Además, la insulina inhibe la liberación de grasa del depósito. Los glucocorticoides suprarrenales estimulan la degradación de proteínas. La somatotropina, por el contrario, potencia la síntesis de proteínas. Mineralocorticoides sodio potasio. El papel principal en la regulación del metabolismo energético pertenece a las hormonas tiroideas. Lo intensifican drásticamente. También son los principales reguladores del metabolismo de las proteínas. Aumenta significativamente el metabolismo energético y la adrenalina. Una gran cantidad se libera durante el ayuno.

TERMORREGULACIÓN

Filogenéticamente, han surgido dos tipos de regulación de la temperatura corporal. En los organismos de sangre fría o poiquilotérmicos, la tasa metabólica es baja y, por tanto, la producción de calor es baja. No pueden mantener una temperatura corporal constante y depende de la temperatura ambiente. Los cambios dañinos de temperatura se compensan con cambios de comportamiento (hibernación). En los animales de sangre caliente, la intensidad de los procesos metabólicos es muy alta y existen mecanismos especiales de termorregulación. Por tanto, tienen un nivel de actividad independiente de la temperatura ambiente. La isotermia garantiza una alta adaptabilidad de los animales de sangre caliente. En los seres humanos, las fluctuaciones diarias de temperatura son de 36,5 a 36,9°C. La temperatura corporal humana más alta es a las 16:00. El más bajo a las 4 en punto. su cuerpo es muy sensible a los cambios de temperatura corporal. Cuando disminuye a 27-3 0°C, severa

deterioro de todas las funciones y a 25°C se produce la muerte por frío (hay informes de conservación de la viabilidad a 18°C). Para las ratas, la temperatura letal es de 12° C (métodos especiales 1° C). Cuando la temperatura corporal aumenta a 40°, también se producen graves alteraciones. A 42° de calor puede ocurrir la muerte. Para los humanos, la temperatura de la zona de confort es de 18-20°. También hay seres vivos heterotérmicos que pueden reducir temporalmente su temperatura corporal (animales que hibernan).

La termorregulación es un conjunto de procesos fisiológicos de generación y transferencia de calor que aseguran el mantenimiento de la temperatura corporal normal. La termorregulación se basa en el equilibrio de estos procesos. La regulación de la temperatura corporal mediante cambios en la tasa metabólica se llama termorregulación química. La termogénesis mejora la actividad muscular involuntaria en forma de temblores y actividad motora voluntaria. La generación de calor más activa se produce en los músculos que trabajan. Con trabajo físico intenso aumenta en un 500%. La formación de calor aumenta con la intensificación de los procesos metabólicos, esto se llama termogénesis sin escalofríos y está garantizado por la grasa parda. Sus células contienen muchas mitocondrias y un péptido especial que estimula la descomposición de los lípidos con la liberación de calor. Aquellos. los procesos de oxidación y fosforilación están separados.

La transferencia de calor sirve para liberar el exceso de calor generado y se llama termorregulación física. >"0na se realiza mediante radiación térmica, a través de la cual se libera el 60% del calor, convección (15%),

conductividad térmica (3 °/o), evaporación del agua de la superficie del cuerpo y de los pulmones (20%). El equilibrio de los procesos de generación y transferencia de calor está garantizado por mecanismos nerviosos y humorales. Cuando la temperatura corporal se desvía de los valores normales, se excitan los termorreceptores de la piel, los vasos sanguíneos, los órganos internos y el tracto respiratorio superior. Estos receptores son procesos de neuronas sensoriales, así como de fibras delgadas de tipo C. En la piel hay más receptores de frío que de calor y están ubicados más superficialmente. Los impulsos nerviosos de estas neuronas viajan a través de los tractos espinotalámicos hasta el hipotálamo y la corteza cerebral. Se forma una sensación de frío o calor. El centro de termorregulación se encuentra en el hipotálamo posterior y la zona prepopótica del hipotálamo anterior. Las neuronas posteriores proporcionan principalmente termorregulación química. Físico frontal. Hay tres tipos de neuronas en este centro. Las primeras son las neuronas sensibles a la temperatura. Se ubican en el área prepopótica y responden a los cambios en la temperatura de la sangre que pasa por el cerebro. Las mismas neuronas están presentes en la médula espinal y el bulbo raquídeo. El segundo grupo son las interneuronas y reciben información de los receptores de temperatura y las neuronas termorreceptoras. Estas neuronas sirven para mantener el punto de ajuste, es decir. una determinada temperatura corporal. Una parte de estas neuronas recibe información de las frías, la otra de los receptores periféricos térmicos y las neuronas termorreceptoras. El tercer tipo de neuronas es eferente. Están ubicados en el hipotálamo posterior y regulan los mecanismos de generación de calor. El centro de termorregulación ejerce su influencia sobre los mecanismos efectores a través de los sistemas nerviosos simpático y somático y las glándulas endocrinas. Cuando aumenta la temperatura corporal, se excitan los receptores térmicos de la piel, los órganos internos, los vasos sanguíneos y las neuronas termorreceptoras del hipotálamo. Los impulsos provenientes de ellos viajan a las interneuronas y luego a las neuronas efectoras. Las neuronas efectoras son los centros simpáticos del hipotálamo. Como resultado de su excitación, se activan los nervios simpáticos, que dilatan los vasos sanguíneos de la piel y estimulan la sudoración. Cuando se excitan los receptores del frío, se observa la imagen opuesta. La frecuencia de los impulsos nerviosos que van a los vasos de la piel y las glándulas sudoríparas disminuye, los vasos se estrechan y se inhibe la sudoración. Al mismo tiempo, los vasos sanguíneos de los órganos internos se dilatan. Si esto no conduce al restablecimiento de la homeostasis de la temperatura, se activan otros mecanismos. En primer lugar, el sistema nervioso simpático potencia los procesos catabólicos y, por tanto, la producción de calor. La noradrenalina liberada por las terminaciones de los nervios simpáticos estimula los procesos de lipólisis. La grasa parda juega un papel especial en esto. Este fenómeno se llama termogénesis sin temblores. En segundo lugar, los impulsos nerviosos comienzan a viajar desde las neuronas del hipotálamo posterior a los centros motores del mesencéfalo y el bulbo raquídeo. Se excitan y activan las motoneuronas a de la médula espinal. La actividad muscular involuntaria se produce en forma de temblores fríos. La tercera forma es fortalecer la actividad motora voluntaria. De gran importancia es el correspondiente cambio de comportamiento proporcionado por la corteza. De los factores humorales, los de mayor importancia son la adrenalina, la noradrenalina y las hormonas tiroideas. Las dos primeras hormonas provocan un aumento a corto plazo en la producción de calor debido al aumento de la lipólisis y la glucólisis. Cuando se adapta al enfriamiento prolongado, aumenta la síntesis de tiroxina y triyodotironina. Aumentan significativamente el metabolismo energético y la producción de calor al aumentar la cantidad de enzimas en las mitocondrias.

Una disminución de la temperatura corporal se llama hipotermia, un aumento se llama hipertermia. La hipotermia ocurre cuando usted está demasiado enfriado. La hipotermia del cuerpo o del cerebro se utiliza clínicamente para prolongar la viabilidad del cuerpo o del cerebro humano durante las medidas de reanimación. La hipertermia ocurre durante un golpe de calor, cuando la temperatura sube a 40-41°. Una de las violaciones de los mecanismos de termorregulación es la fiebre. Se desarrolla como resultado de una mayor generación de calor y una menor transferencia de calor. La transferencia de calor disminuye debido al estrechamiento de los vasos sanguíneos periféricos y la disminución de la sudoración. La generación de calor aumenta debido al efecto de los pirógenos bacterianos y leucocitarios, que son lipopolisacáridos, sobre el centro de termorregulación del hipotálamo. Este efecto va acompañado de temblores febriles. Durante el período de recuperación, la temperatura normal se restablece debido a la dilatación de los vasos sanguíneos de la piel y la sudoración intensa.

FISIOLOGÍA DE LOS PROCESOS DE EXCRECIÓN

Funciones renales. Mecanismos de formación de orina El parénquima renal secreta la corteza y la médula. La unidad estructural del riñón es la nefrona. Cada riñón tiene alrededor de un millón de nefronas. Cada nefrona consta de un glomérulo vascular, ubicado en la cápsula de Shumlyansky-Bowman, y un túbulo renal. La arteriola aferente se acerca a los capilares del glomérulo y la arteriola eferente sale de él. El diámetro de la arteriola aferente es mayor que el de el eferente. Los glomérulos ubicados en la capa cortical se clasifican en corticales, y en lo profundo de los riñones, yuxtamedular. Desde la cápsula de Shumlyansky-Bowman, el canadiense contorneado proximal pasa al asa de Henle. A su vez, pasa al Canadiense urinario contorneado distal, que se abre hacia el conducto colector. La formación de orina se produce a través de varios mecanismos.

1. Ultrafiltración glomerular. El glomérulo capilar ubicado en la cavidad de la cápsula consta de 20 a 40 asas capilares. La filtración se produce a través de la capa endotelial capilar, la membrana basal y la capa interna del epitelio de la cápsula. El papel principal pertenece a la membrana basal. Se trata de una red formada por finas fibras de colágeno que actúan como tamiz molecular. La ultrafiltración se lleva a cabo debido a la presión arterial alta en los capilares del glomérulo: 70 a 80 mmHg. Su gran valor se debe a la diferencia de diámetro de las arteriolas aferentes y eferentes. El plasma sanguíneo con todas las sustancias de bajo peso molecular disueltas en él, incluidas las proteínas de bajo peso molecular, se filtra hacia la cavidad de la cápsula. En condiciones fisiológicas, las proteínas grandes y otras partículas plasmáticas coloidales grandes no se filtran. Las proteínas que quedan en el plasma crean una presión oncótica de 25 a 30 mmHg, lo que evita que parte del agua se filtre hacia la cavidad de la cápsula. Además, esto se ve obstaculizado por la presión hidrostática del filtrado ubicado en la cápsula de 10-20 mmHg. Por lo tanto, la tasa de filtración está determinada por la presión de filtración efectiva. Normalmente es: Ref.=Rdk. -(Roem.- Rhidr.)= 70 - (25 + 10) = 35 mmHg. La tasa de filtración glomerular es de 110-120 ml/min. Por tanto, al día se forman 180 litros de filtrado u orina primaria. 2. Reabsorción tubular. Toda la orina primaria resultante ingresa a los túbulos y al asa de Henle, donde se reabsorben 178 litros de agua y las sustancias disueltas en ella. No todos regresan a la sangre junto con el agua. Según su capacidad de reabsorción, todas las sustancias de la orina primaria se dividen en tres grupos:

1. Umbral. Normalmente se reabsorben por completo. Estos son glucosa y aminoácidos.

2. Umbral bajo. Parcialmente reabsorbido. Por ejemplo, urea.

3. Sin umbral. No se reabsorben. Creatinina, sulfatos. Los 2 últimos grupos crean presión osmótica y proporcionan diuresis tubular, es decir. La retención de una cierta cantidad de orina en los túbulos. La reabsorción de glucosa y aminoácidos se produce en el túbulo contorneado proximal y se lleva a cabo mediante el sistema de transporte de sodio. Se transportan en contra de un gradiente de concentración. En la diabetes mellitus, el nivel de glucosa en sangre aumenta por encima del umbral de excreción y aparece glucosa en la orina. En la diabetes renal, el sistema de transporte de glucosa en el epitelio tubular se altera y se excreta por la orina, a pesar de los niveles normales en sangre. La reabsorción de otras sustancias umbral y no umbral se produce por difusión. La reabsorción obligada de iones esenciales y agua se produce en el túbulo proximal, el asa de Henle. Opcional en el túbulo distal. Forman un sistema giratorio a contracorriente, ya que en ellos se produce el intercambio mutuo de iones. En el túbulo proximal y en la rama descendente del asa de Henle se produce el transporte activo de grandes cantidades de iones de sodio. Se lleva a cabo por la ATPasa sodio-potasio. Después del sodio, grandes cantidades de agua se reabsorben pasivamente en el espacio intercelular. A su vez, esta agua favorece una reabsorción pasiva adicional de sodio en la sangre. Al mismo tiempo, también se reabsorben aniones bicarbonato. En la rama descendente del asa y en el túbulo distal se reabsorbe una cantidad relativamente pequeña de sodio, seguida de agua. En esta parte de la nefrona, los iones de sodio se reabsorben mediante el intercambio acoplado de sodio-protón y sodio-potasio. Aquí los iones de cloro se transfieren desde la orina al líquido tisular mediante transporte activo de cloro. Las proteínas de bajo peso molecular se reabsorben en el túbulo contorneado proximal.

3. Secreción y excreción tubular. Ocurren en la porción proximal de los túbulos. Se trata del transporte a la orina de sustancias procedentes de la sangre y de las células epiteliales tubulares que no se pueden filtrar. La secreción activa se realiza mediante tres sistemas de transporte. El primero transporta ácidos orgánicos, por ejemplo ácido paraaminohipúrico. El segundo son los terrenos orgánicos. El tercero es el etilendiaminotetraacetato (EDTA). La excreción de ácidos y bases débiles se produce por difusión no iónica. Ésta es su transferencia en un estado no disociado. Para llevar a cabo la excreción de ácidos débiles es necesario que la reacción de la orina tubular sea alcalina y que la excreción de álcalis sea ácida. En estas condiciones, se encuentran en un estado no disociado y la velocidad de su liberación aumenta. De esta forma se secretan protones y cationes amonio. La diuresis diaria es de 1,5 a 2 litros. La orina final tiene una reacción ligeramente ácida con un pH = 5,0 - 7,0. Gravedad específica de al menos 1.018. Proteínas no más de 0,033 g/l. Faltan azúcar, cuerpos cetónicos, urobilina y bilirrubina. Los glóbulos rojos, los leucocitos y el epitelio son células individuales en el campo de visión. Epitelio columnar 1. Bacterias no más de 50.000 por ml. Regulación de la formación de orina.

Los riñones tienen una gran capacidad de autorregulación. Cuanto menor es la presión osmótica de la sangre, más pronunciados son los procesos de filtración y más débil la reabsorción y viceversa. La regulación nerviosa se lleva a cabo a través de los nervios simpáticos que inervan las arteriolas renales. Cuando se excitan, las arteriolas eferentes se estrechan, la presión sanguínea en los capilares glomerulares y, como resultado, aumenta la presión de filtración efectiva y se acelera la filtración glomerular. Además, los nervios simpáticos mejoran la reabsorción de glucosa, sodio y agua. La regulación humoral se lleva a cabo por un grupo de factores.

1. Hormona antidiurética (ADH). Comienza a liberarse del lóbulo posterior de la hipófisis cuando aumenta la presión osmótica de la sangre y se excitan las neuronas osmorreceptoras del hipotálamo. La ADH interactúa con receptores en el epitelio de los conductos colectores, lo que aumenta el contenido de monofosfato de adenosina cíclico en ellos; el AMPc activa las proteínas quinasas, que aumentan la permeabilidad al agua del epitelio de los túbulos distales y de los conductos colectores. Como resultado, aumenta la reabsorción de agua y se almacena en el lecho vascular.

2. Aldosterona. Estimula la actividad de la ATPasa sodio-potasio y por tanto aumenta la reabsorción de sodio, pero al mismo tiempo la excreción de potasio y protones en los túbulos. Como resultado, aumenta el contenido de potasio y protones en la orina. Con la falta de adosterona, el cuerpo pierde sodio y agua.

3. Hormona natriurética o atriopéptido. Se forma principalmente en la aurícula izquierda cuando se estira, así como en el lóbulo anterior de la glándula pituitaria y en las células cromafines de las glándulas suprarrenales. Mejora la filtración y reduce la reabsorción de sodio. Como resultado, aumenta la excreción de sodio y cloro por los riñones y aumenta la diuresis diaria.

4. Hormona paratiroidea y calcitonina. La hormona paratiroidea mejora la reabsorción de calcio, magnesio y reduce la reabsorción de fosfato. La calcitonina reduce la reabsorción de estos iones.

5. Sistema renina-angiotensina-aldosterona. La renina es una proteasa producida por las células yuxtaglomerulares de las arteriolas de los riñones. Bajo la influencia de la renina, la angiotensina I se escinde de la proteína del plasma sanguíneo a2-globulina-angiotensina y luego la renina convierte la angiotensina I en angiotensina II. Este es el vasoconstrictor más poderoso. La formación y liberación de renina por los riñones se debe a los siguientes factores:

a) Disminución de la presión arterial.

b) Disminución del volumen sanguíneo circulante.

c) tras la estimulación de los nervios simpáticos que inervan los vasos de los riñones. Bajo la influencia de la renina, las arteriolas de los riñones se estrechan y disminuye la permeabilidad de la pared capilar glomerular. Como resultado, la tasa de filtración disminuye. Al mismo tiempo, la angiotensina II estimula la liberación de aldosterona por parte de las glándulas suprarrenales. La aldosterona mejora la reabsorción tubular de sodio y la reabsorción de agua. La retención de agua y sodio ocurre en el cuerpo. La acción de la angiotensina se acompaña de una mayor síntesis de la hormona antidiurética de la glándula pituitaria. Un aumento de agua y cloruro de sodio en el lecho vascular, con el mismo contenido de proteínas plasmáticas, provoca la liberación de agua en los tejidos. Se desarrolla edema renal. Esto ocurre en el contexto de presión arterial alta.

6. Sistema calicreína-cinina. Es un antagonista de la renina-angiotensina. Con una disminución del flujo sanguíneo renal, la enzima calicreína comienza a producirse en el epitelio de los túbulos distales. Convierte los cininógenos de proteínas plasmáticas inactivas en cininas activas. En particular, bradicinina. Las cininas dilatan los vasos renales, aumentan la tasa de ultrafiltración glomerular y reducen la intensidad de los procesos de reabsorción. Aumenta la diuresis.

7. Prostaglandinas. Se sintetizan en la médula renal mediante prostaglandinas sintetasas y estimulan la excreción de sodio y agua. Las violaciones de la función excretora de los riñones ocurren en la insuficiencia renal aguda o crónica. Los productos metabólicos que contienen nitrógeno se acumulan en la sangre: ácido úrico, urea, creatinina. El contenido en él aumenta.

El potasio y el sodio disminuyen. Se produce acidosis. Esto ocurre en el contexto de aumento de la presión arterial, edema y disminución de la diuresis diaria. El resultado final de la insuficiencia renal es la uremia. Una de sus manifestaciones es el cese de la anuria por formación de orina. Funciones no excretoras de los riñones:

1. Regulación de la constancia de la composición iónica y el volumen del líquido intercelular del cuerpo. El mecanismo básico para regular el volumen sanguíneo y el líquido intercelular es un cambio en el contenido de sodio. A medida que aumenta su cantidad en la sangre, aumenta la ingesta de agua y se produce retención de agua en el cuerpo. Aquellos. Se observa un balance positivo de sodio y agua. Al mismo tiempo, se mantiene la isotonicidad de los fluidos corporales. Con un bajo contenido de cloruro de sodio en la dieta, predomina la excreción de sodio del cuerpo, es decir, hay un balance de sodio negativo. Pero gracias a los riñones se establece un balance hídrico negativo y/ la excreción de agua comienza a superar su consumo. En estos casos, al cabo de 2-3 semanas se establece un nuevo equilibrio sodio-agua. Pero la excreción de sodio y agua por los riñones será mayor o menor que la original. Con un aumento del volumen sanguíneo circulante (VSC) o hipervolemia, aumenta la presión arterial y de filtración efectiva. Al mismo tiempo, la hormona natriurética comienza a liberarse en las aurículas. Como resultado, aumenta la excreción de sodio y agua por los riñones. Con una disminución del volumen sanguíneo circulante o hipovolemia, la presión arterial disminuye, la presión de filtración efectiva disminuye y se activan una serie de mecanismos adicionales para garantizar la conservación del sodio y el agua en el cuerpo. Hay osmorreceptores periféricos en los vasos del hígado, riñones, corazón y senos carotídeos, y neuronas osmorreceptoras en el hipotálamo. Responden a los cambios en la presión osmótica sanguínea. Los impulsos provenientes de ellos van al centro de osmorregulación, ubicado en la zona de los núcleos supraóptico y paraventricular. Se activa el sistema nervioso simpático. Los vasos sanguíneos, incluidos los de los riñones, se estrechan. Al mismo tiempo, comienza la formación y liberación de hormona antidiurética por parte de la glándula pituitaria. La adrenalina y la noradrenalina liberadas por las glándulas suprarrenales también contraen las arteriolas aferentes. Como resultado, la filtración en los riñones disminuye y aumenta la reabsorción. Al mismo tiempo, se activa el sistema renina-angiotensina. Durante este mismo período, se desarrolla una sensación de sed. La proporción de iones de sodio y potasio está regulada por mineralocorticoides, calcio y fósforo por partehormona y calcitonina.

2. Participación en la regulación de la presión arterial sistémica. Realizan esta función manteniendo un volumen constante de sangre circulante, así como los sistemas renina-angiotensina y calicreína-quinina.

3. Mantener el equilibrio ácido-base. Cuando la reacción de la sangre cambia al lado ácido, los aniones ácidos y los protones se excretan en los túbulos, pero los iones de sodio y los aniones de bicarbonato se reabsorben simultáneamente. Con la alcalosis, se excretan cationes alcalinos y aniones de bicarbonato.

1. Regulación de la hematopoyesis. Producen eritropoyetina. Es una glicoproteína ácida que consta de proteína y heterosacárido. La producción de eritropoyetina es estimulada por una baja tensión de oxígeno en la sangre.

2. Excreción urinaria

La orina se produce constantemente en los riñones y fluye a través de los conductos colectores hacia la pelvis y luego a través de los uréteres hasta la vejiga. La tasa de llenado de la vejiga es de unos 50 ml/hora. Durante este tiempo, llamado período de llenado, orinar es difícil o imposible. Cuando se acumulan 200-300 ml de orina en la vejiga, se produce un reflejo miccional. Hay receptores de estiramiento en la pared de la vejiga. Se excitan y sus impulsos viajan a través de las fibras aferentes de los nervios parasimpáticos pélvicos hasta el centro de la micción. Se encuentra en los 2-4 segmentos sacros de la médula espinal. Los impulsos viajan al tálamo y luego a la corteza. Se produce la necesidad de orinar y comienza el período de vaciado de la vejiga. Desde el centro de la micción, a lo largo de los nervios pélvicos parasimpáticos eferentes, los impulsos comienzan a fluir hacia los músculos lisos de la pared de la vejiga. Se contraen y aumenta la presión en la vejiga. En la base de la vejiga, estos músculos forman el esfínter interno. Debido a la dirección especial de las fibras del músculo liso que contiene, su contracción conduce a la apertura pasiva del esfínter. Al mismo tiempo se abre el esfínter urinario externo, formado por los músculos estriados del perineo. Están inervados por las ramas del nervio pudendo. La vejiga se vacía. Con la ayuda de la corteza se regula el inicio y el curso del proceso de micción. Al mismo tiempo se puede observar

Incontinencia urinaria psicógena. Cuando se acumulan más de 500 ml de orina en la vejiga, puede producirse una reacción protectora de micción involuntaria. Trastornos, cistitis, retención urinaria.

FISIOLOGÍA DEL METABOLISMO Y LA ENERGÍA. DIETA EQUILIBRADA.

Plano de conferencia.

1. El concepto de metabolismo en el cuerpo de animales y humanos. Fuentes de energía en el cuerpo.

El cuerpo humano es un sistema termodinámico abierto, que se caracteriza por la presencia de metabolismo y energía.

Metabolismo y energía.Se trata de un conjunto de procesos físicos, bioquímicos y fisiológicos de transformación de sustancias y energía en el cuerpo humano y del intercambio de sustancias y energía entre el cuerpo y el medio ambiente. Estos procesos que ocurren en el cuerpo humano son estudiados por muchas ciencias: biofísica, bioquímica, biología molecular, endocrinología y, por supuesto, fisiología.

El metabolismo y el metabolismo energético están estrechamente relacionados, pero para simplificar los conceptos se consideran por separado.

Metabolismo (metabolismo)un conjunto de transformaciones químicas y físicas que ocurren en el cuerpo y aseguran su actividad vital en conjunto con el medio externo.

En el metabolismo, existen dos direcciones de procesos en relación con las estructuras del cuerpo: asimilación o anabolismo y disimilación o catabolismo.

Asimilación (anabolismo) un conjunto de procesos para crear materia viva. Estos procesos consumen energía.

Disimilación (catabolismo) un conjunto de procesos de descomposición de la materia viva. Como resultado de la disimilación, se reproduce la energía.

La vida de los animales y los humanos es una unidad de los procesos de asimilación y disimilación. Los factores que conectan estos procesos son dos sistemas:

• ATP ADP (ATP - trifosfato de adenosina, ADP difosfato de adenosina;
• NADP (oxidado) NADP (reducido), donde NADP nicotina amida difosfato.

La mediación de estas conexiones entre los procesos de asimilación y disimilación está garantizada por el hecho de que las moléculas de ATP y NADP actúan como acumuladores universales de energía biológica, su portador, una especie de "moneda energética" del cuerpo. Sin embargo, antes de que la energía se acumule en las moléculas de ATP y NADP, debe extraerse de los nutrientes que ingresan al cuerpo con los alimentos. Estos nutrientes son las proteínas, grasas y carbohidratos que conoces. También hay que añadir que los nutrientes cumplen no sólo la función de proveedores de energía, sino también la función de proveedores de material de construcción (función plástica) para células, tejidos y órganos. El papel de diversos nutrientes para satisfacer las necesidades plásticas y energéticas del cuerpo no es el mismo. Los carbohidratos desempeñan principalmente una función energética; la función plástica de los carbohidratos es insignificante. Las grasas desempeñan igualmente funciones energéticas y plásticas. Las proteínas son el principal material de construcción del cuerpo, pero bajo determinadas condiciones también pueden ser fuentes de energía.

Fuentes de energía en el cuerpo.

Como se señaló anteriormente, las principales fuentes de energía del cuerpo son los nutrientes: carbohidratos, grasas y proteínas. La liberación de energía contenida en los nutrientes en el cuerpo humano se produce en tres etapas:

Nivel 1. Las proteínas se descomponen en aminoácidos, los carbohidratos en hexosas, por ejemplo glucosa o fructosa, las grasas en glicerol y ácidos grasos. En esta etapa, el cuerpo gasta energía principalmente en la descomposición de sustancias.

Etapa 2. Los aminoácidos, hexosas y ácidos grasos se convierten durante reacciones bioquímicas en ácidos láctico y pirúvico, así como en acetil coenzima A. En esta etapa, hasta el 30% de la energía potencial se libera de los nutrientes.

Etapa 3. Con la oxidación completa, todas las sustancias se descomponen en CO. 2 y n 2 R. En esta etapa, en el caldero metabólico de Krebs, se libera la energía restante, alrededor del 70%.Sin embargo, no toda la energía liberada se acumula en energía química de ATP. Parte de la energía se dispersa en el medio ambiente. Este calor se llama calor primario ( Pregunta 1) . La energía acumulada por el ATP se gasta posteriormente en diversos tipos de trabajo en el cuerpo: mecánico, eléctrico, químico y transporte activo. En este caso, parte de la energía se pierde en forma del llamado calor secundario. P2. Ver diagrama 1.

H2O + CO2 + Q1 + ATP

Esquema 1. Fuentes de energía en el cuerpo, resultados de la oxidación completa de nutrientes y tipos de calor generado en el cuerpo.

Cabe agregar que la cantidad de sustancias alimenticias liberadas durante la oxidación no depende del número de reacciones intermedias, sino del estado inicial y final del sistema químico. Esta posición fue formulada por primera vez por Hess (ley de Hess).

Considerará estos procesos con más detalle durante las conferencias y clases que le impartirán profesores del Departamento de Bioquímica.

Valor energético de los nutrientes.

El valor energético de los nutrientes se evalúa mediante dispositivos especiales: oxicolorímetros. Se ha establecido que con la oxidación completa de 1 g de carbohidratos se liberan 4,1 kcal (1 kcal = 4187 J), 1 g de grasa - 9,45 kcal, 1 g de proteína - 5,65 kcal. Cabe agregar que algunos de los nutrientes que ingresan al organismo no se absorben. Por ejemplo, en promedio, alrededor del 2% de los carbohidratos, el 5% de las grasas y hasta el 8% de las proteínas no se digieren. Además, no todos los nutrientes del cuerpo se descomponen en los productos finales dióxido de carbono (dióxido de carbono) y agua. Por ejemplo, parte de los productos de la degradación incompleta de proteínas en forma de urea se excreta con la orina.

Teniendo en cuenta lo anterior, se puede observar que el valor energético real de los nutrientes es algo menor que el establecido en condiciones experimentales. El valor energético real de 1 g de carbohidratos es de 4,0 kcal, 1 g de grasa es de 9,0 kcal y 1 g de proteína es de 4,0 kcal.

1. Conceptos básicos y definiciones de la fisiología del metabolismo y la energía.

Una característica integral (general) del metabolismo energético del cuerpo humano es el gasto energético total o gasto energético bruto.

Gasto energético bruto cuerpo - la totalidad del gasto energético del organismo durante el día en las condiciones de su existencia normal (natural). El gasto energético bruto incluye tres componentes: el metabolismo basal, el efecto dinámico específico de los alimentos y la ganancia de trabajo. El gasto energético bruto se estima en kJ/kg/día o kcal/kg/día (1 kJ=0,239 kcal).

BX.

El estudio del metabolismo básico comenzó con el trabajo de científicos de la Universidad de Tartu Bidder y Schmidt ( Postor y Schmidt, 1852).

BX el nivel mínimo de gasto energético necesario para mantener las funciones vitales del organismo.

La idea del metabolismo basal como el nivel mínimo de gasto energético del organismo también impone una serie de requisitos sobre las condiciones en las que se debe evaluar este indicador.

Condiciones bajo las cuales se debe evaluar el metabolismo basal:

1. un estado de completo reposo físico y mental (preferiblemente en posición acostada);
2. temperatura ambiente confortable (18-20 grados Celsius);
3. 10 12 horas después de la última comida para evitar un aumento del metabolismo energético asociado a la ingesta de alimentos.

Factores que afectan el metabolismo basal.

El metabolismo basal depende de la edad, la altura, el peso corporal y el sexo.

Efecto de la edad al intercambio principal.

La tasa metabólica basal más alta por 1 kg. El peso corporal en los recién nacidos (50-54 kcal/kg/día), el más bajo en las personas mayores (después de los 70 años, el metabolismo basal promedia 30 kcal/kg/día). El metabolismo basal alcanza un nivel constante en el momento de la pubertad, entre los 12 y 14 años, y permanece estable hasta los 30-35 años (unas 40 kcal/kg/día).

Efecto de la altura y el peso. cuerpo para el metabolismo basal.

Existe una relación directa y casi lineal entre el peso corporal y el metabolismo basal: cuanto mayor es el peso corporal, mayor es el nivel de metabolismo basal. Sin embargo, esta dependencia no es absoluta. Con un aumento de peso corporal debido al tejido muscular, esta relación es casi lineal; sin embargo, si el aumento de peso corporal se asocia con un aumento en la cantidad de tejido adiposo, esta relación se vuelve no lineal.

Dado que el peso corporal, en igualdad de condiciones, depende de la altura (cuanto mayor es la altura, mayor es el peso corporal), existe una relación directa entre la altura y el metabolismo basal; cuanto mayor es la altura, mayor es el metabolismo basal;

Considerando que la altura y el peso corporal afectan el área total del cuerpo, M. Rubner ( M. Rubner) Formuló una ley según la cual el metabolismo basal depende del área del cuerpo: cuanto mayor es el área del cuerpo, mayor es el metabolismo basal. Sin embargo, esta ley prácticamente deja de funcionar en condiciones en las que la temperatura ambiente es igual a la temperatura corporal. Además, la vellosidad desigual de la piel cambia significativamente el intercambio de calor entre el cuerpo y el medio ambiente y, por lo tanto, la ley de Rubner también tiene limitaciones en estas condiciones.

Influencia géneroal nivel del metabolismo basal.

En los hombres, el nivel de metabolismo basal es entre un 5 y un 6% mayor que en las mujeres. Esto se explica por la diferente proporción de grasa y tejido muscular por 1 kg de peso corporal, así como por los diferentes niveles de metabolismo debido a las diferencias en la estructura química de las hormonas sexuales y sus efectos fisiológicos.

Acción dinámica específica de los alimentos.

El término acción dinámica específica de los alimentos fue introducido por primera vez en el uso científico por M. Rubner en 1902.

El efecto dinámico específico de los alimentos es un aumento en el metabolismo energético del cuerpo humano asociado con la ingesta de alimentos. El efecto dinámico específico de los alimentos es el gasto energético del organismo sobre los mecanismos de utilización de los alimentos ingeridos. Este efecto en el cambio del metabolismo energético se observa desde el momento de la preparación de las comidas, durante las comidas y dura de 10 a 12 horas después de las comidas. El aumento máximo en el metabolismo energético después de comer se observa después de 3 3,5 horas. Estudios especiales han demostrado que del 6 al 10% de su valor energético se gasta en la eliminación de alimentos.

Aumento del trabajo.

El aumento de trabajo es el tercer componente del gasto energético bruto del cuerpo.La ganancia de trabajo forma parte del gasto energético del organismo en la actividad muscular del entorno. Durante el trabajo físico intenso, el gasto energético del cuerpo puede duplicarse en comparación con el nivel del metabolismo basal.

1. Métodos para estudiar el metabolismo energético en humanos.

Para estudiar el metabolismo energético en humanos, se han desarrollado varios métodos bajo el nombre general de calorimetría.

MÉTODOS DE CALORIMETRÍA

Directo indirecto

Métodos de calorimetría directa.Métodos para medir directamente el calor producido por el cuerpo en determinadas condiciones. El principio del método se basa en el hecho de que cuanto mayor es el metabolismo energético en el cuerpo, mayor es la cantidad de calor disipado en el medio ambiente. En este sentido, si el objeto biológico en estudio se coloca en una habitación termoaislante que contiene una sustancia absorbente de calor, se mide la temperatura inicial y, después de un cierto período de tiempo, la temperatura final, y también se conoce la capacidad calorífica específica de la sustancia que absorbe calor y su masa, es posible calcular la cantidad de calor disipado por el cuerpo ( P) según una fórmula bien conocida.

Q = c x m x  t, donde

C capacidad calorífica específica de la sustancia absorbente de calor;

metro masa de sustancia absorbente de calor;

t cambio de temperatura.

Las desventajas del método son su complejidad, un tiempo de implementación relativamente largo y la imposibilidad de utilizarlo en condiciones naturales, incl. en condiciones reales de producción.

Métodos de calorimetría indirecta.

Los métodos de calorimetría indirecta se basan en una evaluación indirecta del gasto energético del organismo. Los métodos de calorimetría indirecta incluyen el método de las raciones de alimentos, el método del horario y el análisis de los gases del aire inhalado y exhalado.

Método de ración de alimentosse basa en la propuesta de que el metabolismo energético se puede evaluar conociendo la proporción de nutrientes en los productos alimenticios consumidos y su valor energético. Este método es muy inexacto, ya que no tiene en cuenta la digestibilidad individual de los nutrientes, el grado de su degradación en el organismo y, en consecuencia, su efecto energético.

Método tabular de tiempoSe basa en cronometrar la actividad humana durante un período de tiempo determinado para identificar la proporción de determinadas acciones que tienen un determinado “precio” energético. El “precio” energético de determinadas acciones se estima mediante tablas especiales, que se elaboran sobre la base de una gran cantidad de estudios sobre el metabolismo energético de la actividad humana.

Métodos para analizar gases de aire inhalado y exhalado..

La mayor parte de la energía en el cuerpo de animales y humanos se reproduce durante la oxidación de nutrientes con la participación de oxígeno (O 2 ) a los productos finales dióxido de carbono (CO 2) y agua (H 2 ACERCA DE). Al mismo tiempo, durante la oxidación de determinados nutrientes se libera una cantidad desigual de energía, debido a su desigual valor energético. Así, conociendo la cantidad de oxígeno consumido y de dióxido de carbono liberado, se puede evaluar el metabolismo energético del organismo. Para evaluar el metabolismo energético mediante el análisis de la concentración de gases en el aire exhalado, en la primera etapa se calcula el coeficiente respiratorio. El coeficiente respiratorio (RK) es la relación entre el volumen de dióxido de carbono liberado y el volumen de oxígeno absorbido durante el mismo tiempo.

DK = V CO 2 / VO 2

Los estudios han demostrado que la CD normalmente oscila entre 0,7 y 1,0. DC adquiere su valor máximo durante la oxidación de carbohidratos:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 = 6CO 2 + 6H 2 0 + Q

Dado que el volumen de un gramo de molécula de cualquier gas es el mismo, DC en este caso es igual a:

DK = 6СО 2 / 6О 2 = 1,0

La CD de las grasas es 0,7; La CD de las proteínas es aproximadamente 0,8; La CD de los alimentos mixtos es 0,85.

Un determinado coeficiente respiratorio corresponde a un determinado equivalente calórico de oxígeno (CEO 2). KEO 2 para el centro recreativo correspondiente se encuentran mediante mesas especiales.

El equivalente calórico de oxígeno es la cantidad de energía liberada durante la oxidación de nutrientes en 1,0 litro de oxígeno. Conociendo KEO2 y el volumen de oxígeno consumido, puedes calcular fácilmente la cantidad total de energía liberada en determinadas condiciones.

A = KEO 2 x VO 2 / 1000

Este método es bastante simple, confiable y, por lo tanto, ampliamente utilizado en medicina para evaluar el metabolismo energético humano.

5. El concepto de nutrición racional. Normas para la preparación de raciones de alimentos.

El término nutrición equilibrada significa literalmente alimentación inteligente. Dado que el factor nutricional determina en gran medida el nivel de salud individual, en la conferencia de hoy tocaremos algunos principios de la nutrición humana racional.

Primer principio Principio de nutrición racional de adecuación energética.

De acuerdo con este principio, el valor energético de los nutrientes incluidos en los alimentos consumidos debe corresponder al gasto energético bruto del organismo. Con un aumento en el gasto energético bruto del cuerpo en relación con las actividades de producción (un aumento en la ganancia de trabajo), el valor energético de los alimentos recibidos necesariamente debe aumentar.

Segundo principio nutrición racional el principio del equilibrio óptimo de los nutrientes incluidos en la ingesta de alimentos. Hoy en día, en la escuela rusa de fisiología nutricional, se acepta generalmente que la proporción óptima entre proteínas, grasas y carbohidratos obtenidos de los alimentos es la proporción 1: 1: 4. Esta proporción indica que, en términos cuantitativos, las proteínas se encuentran en una proporción racional. la dieta debe ser de 1 parte, grasas - 1 parte y carbohidratos - 4 partes.

Tercer principio La nutrición racional establece que los alimentos consumidos en términos biológicos deben ser completos, es decir, Los aminoácidos esenciales, los ácidos grasos saturados e insaturados, las vitaminas, la fibra dietética y todas las sales minerales necesarias deben suministrarse en su totalidad con los alimentos. En la práctica, esta cuestión se resuelve de la siguiente manera: las proteínas deben ser no sólo de origen animal, sino también de origen vegetal (el 55% deben ser proteínas de origen animal, el 45% proteínas de origen vegetal). Las proteínas de origen vegetal se encuentran en los frutos de las legumbres. Es necesario que el 60% de las grasas de la dieta provengan de grasas vegetales (girasol, oliva y otros aceites vegetales), y el 40% de grasas animales. Este requerimiento se debe a que las grasas vegetales contienen ácidos grasos insaturados. Para aportar a la dieta vitaminas y sales minerales es necesario incluir una cantidad suficiente de frutas y verduras crudas.

Cuarto principioUna nutrición racional requiere una frecuencia óptima de las comidas y una distribución óptima del volumen de alimentos consumidos a lo largo del día. Se considera que lo más óptimo son cuatro comidas al día, que incluyen desayuno, almuerzo, merienda y cena. Al mismo tiempo, se debe consumir entre el 20 y el 25% del volumen total de alimentos durante el desayuno, en función de su contenido calórico, entre el 40 y el 45% durante el almuerzo, entre el 5 y el 10% durante la merienda y entre el 15 y el 20% durante la cena.

Quinto principio La nutrición racional requiere tener en cuenta las tradiciones nacionales, culturales y religiosas de la población, para lo cual un especialista en el campo de la nutrición racional desarrolla una dieta.

Metabolismo y energía, o metabolismo., - un conjunto de transformaciones químicas y físicas de sustancias y energía que ocurren en un organismo vivo y aseguran su actividad vital. El metabolismo de la materia y la energía constituye un todo único y está sujeto a la ley de conservación de la materia y la energía.

El metabolismo consta de los procesos de asimilación y disimilación. Asimilación (anabolismo)- el proceso de absorción de sustancias por parte del cuerpo, durante el cual se consume energía. Disimilación (catabolismo)- el proceso de descomposición de compuestos orgánicos complejos que se produce con la liberación de energía.

La única fuente de energía para el cuerpo humano es la oxidación de las sustancias orgánicas que aportan los alimentos. Cuando los productos alimenticios se descomponen en sus elementos finales (dióxido de carbono y agua), se libera energía, parte de la cual se destina al trabajo mecánico realizado por los músculos, la otra parte se utiliza para la síntesis de compuestos más complejos o se acumula en sistemas especiales de alta energía. compuestos.

Compuestos macroérgicos Son sustancias cuya descomposición va acompañada de la liberación de una gran cantidad de energía. En el cuerpo humano, el papel de los compuestos de alta energía lo desempeñan el ácido adenosín trifosfórico (ATP) y el fosfato de creatina (CP).

METABOLISMO DE LAS PROTEÍNAS.

Proteínas(proteínas) son compuestos de alto peso molecular formados a partir de aminoácidos. Funciones:

Función estructural o plástica es que las proteínas son el componente principal de todas las células y estructuras intercelulares. Catalítico o enzimático La función de las proteínas es su capacidad para acelerar reacciones bioquímicas en el cuerpo.

Función protectora Las proteínas se manifiestan en la formación de cuerpos inmunes (anticuerpos) cuando una proteína extraña (por ejemplo, una bacteria) ingresa al cuerpo. Además, las proteínas se unen a las toxinas y venenos que ingresan al cuerpo y aseguran la coagulación de la sangre y detienen el sangrado en caso de heridas.

Función de transporte Implica la transferencia de muchas sustancias. La función más importante de las proteínas es la transmisión. propiedades hereditarias , en el que las nucleoproteínas juegan un papel protagonista. Hay dos tipos principales de ácidos nucleicos: ácidos ribonucleicos (ARN) y ácidos desoxirribonucleicos (ADN).

Función reguladora Las proteínas tienen como objetivo mantener constantes biológicas en el cuerpo.

Papel energético Las proteínas son responsables de proporcionar energía para todos los procesos vitales del cuerpo de los animales y los humanos. Cuando se oxida 1 g de proteína, en promedio, se libera energía igual a 16,7 kJ (4,0 kcal).

Requerimiento de proteínas. El cuerpo descompone y sintetiza proteínas constantemente. La única fuente de síntesis de nuevas proteínas son las proteínas alimentarias. En el tracto digestivo, las enzimas descomponen las proteínas en aminoácidos y se absorben en el intestino delgado. A partir de aminoácidos y péptidos simples, las células sintetizan su propia proteína, que es característica únicamente de un organismo determinado. Las proteínas no se pueden sustituir por otros nutrientes, ya que su síntesis en el organismo sólo es posible a partir de aminoácidos. Al mismo tiempo, las proteínas pueden sustituir a las grasas y los carbohidratos, es decir, utilizarse para la síntesis de estos compuestos.

Valor biológico de las proteínas. Algunos aminoácidos no se pueden sintetizar en el cuerpo humano y deben suministrarse con los alimentos en forma preparada. Estos aminoácidos comúnmente se llaman insustituible, o de vital importancia. Estos incluyen: valina, metionina, treonina, leucina, isoleucina, fenilalanina, triptófano y lisina, y en niños también arginina e histidina. La falta de ácidos esenciales en los alimentos provoca alteraciones en el metabolismo de las proteínas en el cuerpo. Los aminoácidos no esenciales se sintetizan principalmente en el cuerpo.

Las proteínas que contienen todos los aminoácidos necesarios se llaman biológicamente completo. El valor biológico más alto de las proteínas es la leche, los huevos, el pescado y la carne. Las proteínas biológicamente deficientes son aquellas a las que les falta al menos un aminoácido que no puede sintetizarse en el organismo. Las proteínas incompletas son proteínas del maíz, el trigo y la cebada.

Equilibrio de nitrógeno. El equilibrio de nitrógeno es la diferencia entre la cantidad de nitrógeno contenida en los alimentos humanos y su nivel en las excretas.

equilibrio de nitrógeno- una condición en la que la cantidad de nitrógeno excretada es igual a la cantidad que ingresa al cuerpo. El equilibrio de nitrógeno se observa en un adulto sano.

Balance positivo de nitrógeno- una condición en la que la cantidad de nitrógeno en las secreciones del cuerpo es significativamente menor que su contenido en los alimentos, es decir, se observa retención de nitrógeno en el cuerpo. Se observa un balance de nitrógeno positivo en los niños debido al aumento del crecimiento, en las mujeres durante el embarazo, durante el entrenamiento deportivo intenso que conduce a un aumento del tejido muscular, durante la curación de heridas masivas o durante la recuperación de enfermedades graves.

Deficiencia de nitrógeno(Balance negativo de nitrógeno) se observa cuando la cantidad de nitrógeno liberado es mayor que su contenido en los alimentos que ingresan al cuerpo. Nitrógeno negativoEl equilibrio se observa durante la inanición de proteínas, estados febriles y trastornos de la regulación neuroendocrina del metabolismo de las proteínas.

Descomposición de proteínas y síntesis de urea. Los productos nitrogenados más importantes de la descomposición de las proteínas, que se excretan por la orina y el sudor, son la urea, el ácido úrico y el amoníaco.

METABOLISMO DE LA GRASA.

Las grasas se dividen en lípidos simples(grasas neutras, ceras), lípidos complejos(fosfolípidos,glicolípidos, sulfolípidos) y esteroides(colesterol yetc.). La mayor parte de los lípidos del cuerpo humano están representados por grasas neutras. Grasas neutras La comida humana es una importante fuente de energía. Cuando se oxida 1 g de grasa, se liberan 37,7 kJ (9,0 kcal) de energía.

El requerimiento diario de grasa neutra para un adulto es de 70 a 80 g, para niños de 3 a 10 años, de 26 a 30 g.

Las grasas energéticamente neutras se pueden sustituir por carbohidratos. Sin embargo, existen ácidos grasos insaturados: linoleico, linolénico y araquidónico, que necesariamente deben estar contenidos en la dieta humana, se llaman No negrita reemplazable ácidos.

Las grasas neutras que componen los alimentos y los tejidos humanos están representadas principalmente por triglicéridos que contienen ácidos grasos: palmítico,esteárico, oleico, linoleico y linolénico.

El hígado juega un papel importante en el metabolismo de las grasas. El hígado es el órgano principal en el que se produce la formación de cuerpos cetónicos (ácido beta-hidroxibutírico, ácido acetoacético, acetona). Los cuerpos cetónicos se utilizan como fuente de energía.

Los fosfolípidos y glicolípidos se encuentran en todas las células, pero principalmente en las células nerviosas. El hígado es prácticamente el único órgano que mantiene el nivel de fosfolípidos en sangre. El colesterol y otros esteroides pueden obtenerse de los alimentos o sintetizarse en el cuerpo. El principal sitio de síntesis del colesterol es el hígado.

En el tejido adiposo la grasa neutra se deposita en forma de triglicéridos.

Formación de grasas a partir de carbohidratos. La ingesta excesiva de carbohidratos de los alimentos provoca la acumulación de grasa en el cuerpo. Normalmente, en los seres humanos, entre el 25 y el 30% de los carbohidratos de los alimentos se convierten en grasas.

Formación de grasas a partir de proteínas. Las proteínas son materiales plásticos. Sólo en circunstancias extremas se utilizan las proteínas con fines energéticos. La conversión de proteínas en ácidos grasos probablemente se produce mediante la formación de carbohidratos.

METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS.

El papel biológico de los carbohidratos para el cuerpo humano está determinado principalmente por su función energética. El valor energético de 1 g de carbohidratos es de 16,7 kJ (4,0 kcal). Los carbohidratos son una fuente directa de energía para todas las células del cuerpo y realizan funciones plásticas y de soporte.

El requerimiento diario de carbohidratos de un adulto es aproximadamente 0,5 kilogramos. La mayor parte de ellos (alrededor del 70%) se oxida en los tejidos a agua y dióxido de carbono. Aproximadamente entre el 25 y el 28 % de la glucosa de la dieta se convierte en grasa y sólo entre el 2 y el 5 % se sintetiza en glucógeno, el carbohidrato de reserva del cuerpo.

La única forma de carbohidratos que se pueden absorber son los monosacáridos. Se absorben principalmente en el intestino delgado y son transportados por el torrente sanguíneo al hígado y a los tejidos. El glucógeno se sintetiza a partir de la glucosa en el hígado. Este proceso se llama glucogénesis. El glucógeno se puede descomponer en glucosa. Este fenómeno se llama glucogenólisis. En el hígado, es posible una nueva formación de carbohidratos a partir de los productos de su degradación (ácido pirúvico o láctico), así como de los productos de degradación de grasas y proteínas (cetoácidos), que se denomina gluconeogénesis. La glucogénesis, la glucogenólisis y la gluconeogénesis son procesos estrechamente interrelacionados que ocurren en el hígado y garantizan niveles óptimos de azúcar en sangre.

En los músculos, así comoEn el hígado se sintetiza el glucógeno. La degradación del glucógeno es una de las fuentes de energía para la contracción muscular. Cuando el glucógeno muscular se descompone, el proceso avanza hacia la formación de ácidos pirúvico y láctico. Este proceso se llama glucólisis. Durante la fase de descanso, se produce la resíntesis de glucógeno a partir del ácido láctico en el tejido muscular.

Cerebro Contiene pequeñas reservas de carbohidratos y requiere un suministro constante de glucosa. La glucosa en el tejido cerebral se oxida predominantemente y una pequeña parte se convierte en ácido láctico. El gasto energético del cerebro lo cubren exclusivamente los hidratos de carbono. Una disminución en el suministro de glucosa al cerebro se acompaña de cambios en los procesos metabólicos en el tejido nervioso y deterioro de la función cerebral.

Formación de carbohidratos a partir de proteínas y grasas (gluconeogénesis). Como resultado de la transformación de los aminoácidos, se forma ácido pirúvico; durante la oxidación de los ácidos grasos, se forma acetil coenzima A, que puede convertirse en ácido pirúvico, un precursor de la glucosa. Esta es la vía general más importante para la biosíntesis de carbohidratos.

Existe una estrecha relación fisiológica entre las dos principales fuentes de energía: los carbohidratos y las grasas. Un aumento de la glucosa en sangre aumenta la biosíntesis de triglicéridos y reduce la degradación de grasas en el tejido adiposo. Menos ácidos grasos libres ingresan a la sangre. Si se produce hipoglucemia, se inhibe el proceso de síntesis de triglicéridos, se acelera la descomposición de las grasas y los ácidos grasos libres ingresan a la sangre en grandes cantidades.

INTERCAMBIO AGUA-SAL.

Todos los procesos químicos y físico-químicos que ocurren en el organismo se llevan a cabo en un medio acuático. El agua realiza las siguientes funciones importantes en el cuerpo: funciones: 1) sirve como disolvente para la alimentación y el metabolismo; 2) transporta sustancias disueltas en él; 3) reduce la fricción entre superficies en contacto en el cuerpo humano; 4) participa en la regulación de la temperatura corporal debido a la alta conductividad térmica y al alto calor de evaporación.

El contenido total de agua en el cuerpo humano adulto es 50 —60% de su masa, es decir, llega 40—45 litros.

Se acostumbra dividir el agua en intracelular, intracelular (72%) y extracelular, extracelular (28%). El agua extracelular se encuentra dentro del lecho vascular (como parte de la sangre, la linfa, el líquido cefalorraquídeo) y en el espacio intercelular.

El agua ingresa al cuerpo a través del tracto digestivo en forma de líquido o agua contenida en una sustancia densa.productos alimenticios. Parte del agua se forma en el propio cuerpo durante el proceso metabólico.

Cuando hay un exceso de agua en el cuerpo, hay sobrehidratación general(intoxicación por agua), cuando falta agua, se altera el metabolismo. Una pérdida del 10% de agua provoca la afección. deshidración(deshidratación), la muerte ocurre cuando se pierde el 20% del agua.

Junto con el agua, también ingresan al cuerpo minerales (sales). Cerca 4% La masa seca de los alimentos debe estar compuesta de compuestos minerales.

Una función importante de los electrolitos es su participación en reacciones enzimáticas.

Sodio asegura la constancia de la presión osmótica del líquido extracelular, participa en la creación del potencial de membrana bioeléctrico y en la regulación del estado ácido-base.

Potasio Proporciona presión osmótica del líquido intracelular, estimula la formación de acetilcolina. La falta de iones de potasio inhibe los procesos anabólicos en el cuerpo.

Cloro También es el anión más importante del líquido extracelular, lo que garantiza una presión osmótica constante.

Calcio y fósforo se encuentran principalmente en el tejido óseo (más del 90%). El contenido de calcio en plasma y sangre es una de las constantes biológicas, ya que incluso cambios menores en el nivel de este ion pueden tener consecuencias graves para el organismo. Una disminución del nivel de calcio en la sangre provoca contracciones musculares involuntarias, convulsiones y se produce la muerte por paro respiratorio. Un aumento del contenido de calcio en la sangre se acompaña de una disminución de la excitabilidad del tejido nervioso y muscular, la aparición de paresia, parálisis y formación de cálculos renales. El calcio es necesario para la formación de los huesos, por lo que debe llegar al organismo en cantidades suficientes a través de los alimentos.

Fósforo Participa en el metabolismo de muchas sustancias, ya que forma parte de compuestos de alta energía (por ejemplo, ATP). De gran importancia es el depósito de fósforo en los huesos.

Hierro Forma parte de la hemoglobina y la mioglobina, que son responsables de la respiración de los tejidos, así como de enzimas implicadas en las reacciones redox. La ingesta insuficiente de hierro en el cuerpo altera la síntesis de hemoglobina. Una disminución en la síntesis de hemoglobina conduce a anemia (anemia). El requerimiento diario de hierro de un adulto es 10-30 mcg.

Yodo se encuentra en el cuerpo en pequeñas cantidades. Sin embargo, su importancia es grande. Esto se debe al hecho de que el yodo forma parte de las hormonas tiroideas, que tienen un efecto pronunciado en todos los procesos metabólicos, el crecimiento.y desarrollo del cuerpo.

Educación y consumo energético.

La energía liberada durante la descomposición de sustancias orgánicas se acumula en forma de ATP, cuya cantidad en los tejidos del cuerpo se mantiene en un nivel alto. El ATP se encuentra en cada célula del cuerpo. La mayor cantidad se encuentra en los músculos esqueléticos: 0,2-0,5%. Cualquier actividad celular siempre coincide exactamente en el tiempo con la descomposición del ATP.

Las moléculas de ATP destruidas deben restaurarse. Esto ocurre debido a la energía que se libera durante la descomposición de los carbohidratos y otras sustancias.

La cantidad de energía gastada por el cuerpo se puede juzgar por la cantidad de calor que emite al ambiente externo.

Métodos de medición del gasto energético (calorimetría directa e indirecta).

Coeficiente respiratorio.

Calorimetría directa Se basa en la determinación directa del calor liberado durante la vida del cuerpo. Se coloca a una persona en una cámara calorimétrica especial, en la que se tiene en cuenta toda la cantidad de calor que desprende el cuerpo humano. El calor generado por el cuerpo es absorbido por el agua que fluye a través de un sistema de tuberías colocadas entre las paredes de la cámara. El método es muy complicado y puede utilizarse en instituciones científicas especiales. Como resultado, se utilizan ampliamente en la medicina práctica. método indirecto calorimetría. La esencia de este método es que primero se determina el volumen de ventilación pulmonar y luego la cantidad de oxígeno absorbido y dióxido de carbono liberado. La relación entre el volumen de dióxido de carbono liberado y el volumen de oxígeno absorbido se llama cociente respiratorio . El valor del coeficiente respiratorio se puede utilizar para juzgar la naturaleza de las sustancias oxidadas en el cuerpo.

Tras la oxidación El cociente respiratorio de carbohidratos es 1. porque para la oxidación completa de 1 molécula glucosa Se requieren 6 moléculas de oxígeno para llegar al dióxido de carbono y al agua, y se liberan 6 moléculas de dióxido de carbono:

С 6 Н12О 6 +60 2 =6С0 2 +6Н 2 0

El coeficiente respiratorio para la oxidación de proteínas es 0,8, para la oxidación de grasas, 0,7.

Determinación del consumo energético por intercambio gaseoso. CantidadCalor liberado en el cuerpo cuando se consume 1 litro de oxígeno. equivalente calórico de oxígeno - Depende de la oxidación de qué sustancias se utiliza oxígeno. equivalente calórico oxígeno durante la oxidación de carbohidratos es igual a 21,13 kJ (5,05 kcal), proteínas— 20,1 kJ (4,8 kcal), grasas - 19,62 kJ (4,686 kcal).

Consumo de energía en humanos se determina de la siguiente manera. La persona respira durante 5 minutos a través de una boquilla colocada en la boca. La boquilla, conectada a una bolsa de tela engomada, tiene valvulas Ellos están organizados así Qué el hombre respira libremente atmosférico aire y exhala aire dentro de la bolsa. Usando gasolina horas medir el volumen del aire exhalado aire. Los indicadores del analizador de gases determinan el porcentaje de oxígeno y dióxido de carbono en el aire inhalado y exhalado por una persona. A continuación se calcula la cantidad de oxígeno absorbido y de dióxido de carbono liberado, así como el cociente respiratorio. Utilizando la tabla correspondiente, se determina el equivalente calórico del oxígeno en función del coeficiente respiratorio y se determina el consumo de energía.

Metabolismo basal y su importancia.

BX- la cantidad mínima de energía necesaria para mantener el funcionamiento normal del organismo en estado de reposo absoluto, excluyendo todas las influencias internas y externas que puedan aumentar el nivel de los procesos metabólicos. El metabolismo básico se determina por la mañana en ayunas (12-14 horas después de la última comida), en decúbito supino, con completa relajación muscular, en condiciones de temperatura confortable (18-20 ° C). El metabolismo básico se expresa por la cantidad de energía liberada por el cuerpo (kJ/día).

En un estado de completa paz física y mental. el cuerpo consume energía a: 1) procesos químicos que ocurren constantemente; 2) trabajo mecánico realizado por órganos individuales (corazón, músculos respiratorios, vasos sanguíneos, intestinos, etc.); 3) actividad constante del aparato secretor glandular.

El metabolismo básico depende de la edad, la altura, el peso corporal y el sexo. El metabolismo basal más intenso por 1 kg de peso corporal se observa en los niños. A medida que aumenta el peso corporal, aumenta el metabolismo basal. La tasa metabólica basal promedio para una persona sana es aproximadamente 4,2 kJ (1 kcal) por 1 hora por 1 kg de peso cuerpo.

En cuanto al consumo de energía en reposo, los tejidos corporales son heterogéneos. Los órganos internos consumen energía más activamente, el tejido muscular menos activamente.

La intensidad del metabolismo basal en el tejido adiposo es 3 veces menor que en el resto de la masa celular del cuerpo. Las personas delgadas producen más calor por kgpeso corporal que completo.

Las mujeres tienen un metabolismo basal más bajo que los hombres. Esto se debe a que las mujeres tienen menos masa y superficie corporal. Según la regla de Rubner, el metabolismo basal es aproximadamente proporcional a la superficie del cuerpo.

Se observaron fluctuaciones estacionales en el valor del metabolismo basal: aumentó en primavera y disminuyó en invierno. La actividad muscular provoca un aumento del metabolismo en proporción a la gravedad del trabajo realizado.

Los cambios significativos en el metabolismo basal son causados ​​por disfunciones de órganos y sistemas del cuerpo. Con aumento de la función tiroidea, malaria, fiebre tifoidea, tuberculosis, acompañada de fiebre, aumenta el metabolismo basal.

Gasto energético durante la actividad física.

Durante el trabajo muscular, el gasto energético del cuerpo aumenta significativamente. Este aumento de los costes energéticos constituye un aumento de trabajo, que es mayor cuanto más intenso es el trabajo.

En comparación con el sueño, el gasto de energía aumenta 3 veces al caminar lentamente y más de 40 veces al correr distancias cortas durante la competición.

Durante el ejercicio de corta duración, la energía se consume mediante la oxidación de los carbohidratos. Durante el ejercicio muscular prolongado, el cuerpo descompone principalmente grasas (80% de toda la energía necesaria). En los deportistas entrenados, la energía de las contracciones musculares la proporciona exclusivamente la oxidación de grasas. Para una persona que realiza trabajo físico, los costos de energía aumentan en proporción a la intensidad del trabajo.

NUTRICIÓN.

La reposición de los costos energéticos del cuerpo se produce a través de nutrientes. Los alimentos deben contener proteínas, carbohidratos, grasas, sales minerales y vitaminas en pequeñas cantidades y en la proporción correcta. Digestibilidadlos nutrientes dependensobre las características individuales y el estado del cuerpo, sobre la cantidad y calidad de los alimentos, la proporción de sus diversos componentes y el método de preparación. Los alimentos vegetales son menos digeribles que los productos animales porque contienen más fibra.

Una dieta proteica favorece la absorción y digestibilidad de los nutrientes. Cuando los carbohidratos predominan en los alimentos, se reduce la absorción de proteínas y grasas. Reemplazar productos vegetales con productos de origen animal mejora los procesos metabólicos en el cuerpo. Si se le dan proteínas de carne o productos lácteos en lugar de vegetales, y pan de trigo en lugar de pan de centeno, la digestibilidad de los productos alimenticios aumenta significativamente.

Por tanto, para garantizar una nutrición humana adecuada, es necesario tener en cuenta el grado de absorción de los alimentos por parte del organismo. Además, los alimentos deben contener necesariamente todos los nutrientes esenciales (esenciales): proteínas y aminoácidos esenciales, vitaminas,Ácidos grasos altamente insaturados, minerales y agua.

La mayor parte de los alimentos (75-80%) se compone de carbohidratos y grasas.

Dieta- la cantidad y composición de los productos alimenticios que necesita una persona por día. Debe reponer el gasto energético diario del organismo e incluir todos los nutrientes en cantidades suficientes.

Para elaborar raciones de alimentos es necesario conocer el contenido de proteínas, grasas y carbohidratos de los alimentos y su valor energético. Teniendo estos datos, es posible crear una dieta con base científica para personas de diferentes edades, géneros y ocupaciones.

La dieta y su importancia fisiológica. Es necesario seguir una determinada dieta y organizarla correctamente: horarios constantes de comidas, intervalos adecuados entre ellas, distribución de la dieta diaria a lo largo del día. Siempre se debe comer a una hora determinada, al menos 3 veces al día: desayuno, almuerzo y cena. El valor energético del desayuno debe representar aproximadamente el 30% de la dieta total, el almuerzo, entre el 40 y el 50% y la cena, entre el 20 y el 25%. Se recomienda cenar 3 horas antes de acostarse.

Una nutrición adecuada asegura el desarrollo físico y la actividad mental normales, aumenta el rendimiento, la reactividad y la resistencia del cuerpo a las influencias ambientales.

Según las enseñanzas de I.P. Pavlov sobre los reflejos condicionados, el cuerpo humano se adapta a un determinado momento de comer: aparece el apetito y comienzan a liberarse jugos digestivos. Los intervalos adecuados entre comidas aseguran una sensación de saciedad durante este tiempo.

Comer tres veces al día es generalmente fisiológico. Sin embargo, son preferibles cuatro comidas al día, lo que aumenta la absorción de nutrientes, en particular proteínas, no hay sensación de hambre entre comidas individuales y se mantiene un buen apetito. En este caso, el valor energético del desayuno es del 20%, el almuerzo - 35%, la merienda - 15% y la cena - 25%.

Dieta equilibrada. La nutrición se considera racional si la necesidad de alimentos se satisface plenamente en términos cuantitativos y cualitativos y se reembolsan todos los costos de energía. Promueve el crecimiento y desarrollo adecuados del cuerpo, aumenta su resistencia a las influencias nocivas del entorno externo, promueve el desarrollo de las capacidades funcionales del cuerpo y aumenta la intensidad del trabajo. La nutrición racional implica el desarrollo de raciones de alimentos y dietas en relación con diversas poblaciones y condiciones de vida.

Como ya se ha indicado, la nutrición de una persona sana se basa en las raciones diarias de alimentos. La dieta y la dieta del paciente se denomina dieta. Cada dieta tiene ciertos componentes de la dieta y se caracteriza por las siguientes características: 1) valor energético; 2) composición química; 3) propiedades físicas (volumen, temperatura, consistencia); 4) dieta.

Regulación del metabolismo y la energía.

Los cambios reflejos condicionados en el metabolismo y la energía se observan en humanos en estados previos al inicio y al trabajo. Los atletas antes del inicio de una competición y un trabajador antes del trabajo experimentan un aumento del metabolismo y de la temperatura corporal, un aumento del consumo de oxígeno y la liberación de dióxido de carbono. Puede causar cambios reflejos condicionados en el metabolismo, energía y procesos térmicos la gente tiene estímulo verbal.

influencia nerviosa sistemas metabólicos y energéticos procesos en el cuerpo llevado a cabo de varias maneras:

Influencia directa del sistema nervioso (a través del hipotálamo, nervios eferentes) sobre tejidos y órganos;

Influencia indirecta del sistema nervioso a través deglándula pituitaria (somatotropina);

Indirectoinfluencia del sistema nervioso a través del trópico hormonas Glándula pituitaria y glándulas periféricas del sistema interno. secreción;

Influencia directanervioso sistema (hipotálamo) sobre la actividad de las glándulas endocrinas y, a través de ellas, sobre los procesos metabólicos en tejidos y órganos.

La principal sección del sistema nervioso central, que regula todo tipo de procesos metabólicos y energéticos, es hipotálamo. Una influencia pronunciada sobre los procesos metabólicos y la generación de calor la ejerce glándulas internas secreción. Las hormonas de la corteza suprarrenal y la glándula tiroides en grandes cantidades aumentan el catabolismo, es decir, la degradación de proteínas.

El cuerpo demuestra claramente la estrecha influencia interconectada de los sistemas nervioso y endocrino en los procesos metabólicos y energéticos. Por tanto, la excitación del sistema nervioso simpático no sólo tiene un efecto estimulante directo sobre los procesos metabólicos, sino que también aumenta la secreción de hormonas tiroideas y suprarrenales (tiroxina y adrenalina). Debido a esto, se mejoran aún más el metabolismo y la energía. Además, estas hormonas aumentan el tono del sistema nervioso simpático. Cambios significativos en el metabolismo. Y El intercambio de calor ocurre cuando hay una deficiencia en el cuerpo de hormonas de las glándulas endocrinas. Por ejemplo, la falta de tiroxina provoca una disminución del metabolismo basal. Esto se debe a una disminución del consumo de oxígeno por parte de los tejidos y a una disminución de la generación de calor. Como resultado, la temperatura corporal disminuye.

Las hormonas de las glándulas endocrinas participan en la regulación del metabolismo. Y energía, cambiando la permeabilidad de las membranas celulares (insulina), activando los sistemas enzimáticos del cuerpo (adrenalina, glucagón, etc.) y influyendo en su biosíntesis (glucocorticoides).

Así, la regulación del metabolismo y la energía la llevan a cabo los sistemas nervioso y endocrino, que aseguran la adaptación del organismo a las condiciones cambiantes de su entorno.

Metabolismo en el cuerpo. Papel plástico de la energía del rf

nutrientes

El intercambio constante de sustancias y energía entre el organismo y el medio ambiente es una condición necesaria para su existencia y los refleja.

unidad. La esencia de este intercambio es que los nutrientes que ingresan al cuerpo, después de las transformaciones digestivas, se utilizan como material plástico. La energía generada en este caso repone los gastos energéticos del organismo. La síntesis de sustancias complejas específicas del cuerpo a partir de compuestos simples absorbidos en la sangre se llama asimilación o anabolismo. La descomposición de sustancias corporales en productos finales, acompañada de la liberación de energía, se denomina disimilación o catabolismo. Estos procesos están inextricablemente vinculados. La asimilación asegura la acumulación de energía y la energía liberada durante la disimilación es necesaria para la síntesis de sustancias. El anabolismo y el catabolismo se combinan en un solo proceso con la ayuda de ATP y NADP. A través de ellos, la energía generada como resultado de la disimilación se transfiere para los procesos de asimilación.

Las proteínas son básicamente material plástico. Forman parte de las membranas celulares y los orgánulos. Las moléculas de proteínas se renuevan constantemente. Pero esta renovación se produce no sólo gracias a las proteínas de los alimentos, sino también mediante la reutilización de las propias proteínas. Sin embargo, de los 20 aminoácidos que forman las proteínas, 10 son esenciales. Aquellos. no se pueden formar en el cuerpo. Los productos finales de la degradación de las proteínas son compuestos que contienen nitrógeno, como la urea, el ácido úrico y la creatinina. Por tanto, el estado del metabolismo de las proteínas puede determinarse mediante el equilibrio de nitrógeno. Ésta es la proporción entre la cantidad de nitrógeno suministrado por las proteínas alimentarias y excretado del cuerpo por los productos metabólicos que contienen nitrógeno. 100 g de proteína contienen aproximadamente 16 g de nitrógeno. Por tanto, la liberación de 1 g de nitrógeno indica la descomposición de 6,25 g de proteína en el organismo. Si la cantidad de nitrógeno liberada es igual a la cantidad absorbida por el cuerpo, se produce el equilibrio del nitrógeno. Si se ingiere más nitrógeno del que se excreta, se denomina balance de nitrógeno positivo. La retención de nitrógeno se produce en el cuerpo. Se observa un balance positivo de nitrógeno durante el crecimiento del cuerpo, durante la recuperación de una enfermedad grave y después de un ayuno prolongado. Cuando la cantidad de nitrógeno excretada por el cuerpo es mayor que la absorbida, se produce un balance de nitrógeno negativo. Su aparición se explica por la degradación predominante de las proteínas del propio organismo. Ocurre durante el ayuno, la falta de aminoácidos esenciales en los alimentos, la mala digestión y absorción de proteínas y enfermedades graves. La cantidad de proteína que satisface plenamente las necesidades del cuerpo se denomina proteína óptima. El mínimo que garantiza únicamente la preservación del equilibrio de nitrógeno es el mínimo de proteínas. La OMS recomienda una ingesta de proteínas de al menos 0,75 g por kg de peso corporal al día. El papel energético de las proteínas es relativamente pequeño.

Las grasas corporales son los triglicéridos y los fosfolípidos. y esteroles. Su papel principal es enérgico. La oxidación de los lípidos libera la mayor cantidad de energía, por lo que aproximadamente la mitad del gasto energético del organismo lo proporcionan los lípidos. También son un acumulador de energía en el organismo, porque se depositan en depósitos de grasa y se utilizan según sea necesario. Los depósitos de grasa constituyen aproximadamente el 15% del peso corporal. Las grasas tienen cierto papel plástico, ya que los fosfolípidos, el colesterol y los ácidos grasos forman parte de las membranas y orgánulos celulares. Además, cubren los órganos internos. Por ejemplo, la grasa perirrenal ayuda a reparar los riñones y a protegerlos del estrés mecánico. Los lípidos también son fuentes de agua endógena. Cuando se oxidan 100 g de grasa, se forman unos 100 g de agua. Una función especial la realiza la grasa parda, ubicada a lo largo de los grandes vasos y entre los omóplatos. El polipéptido contenido en sus células grasas, cuando el cuerpo se enfría, inhibe la resíntesis de ATP debido a los lípidos. Como resultado, la producción de calor aumenta considerablemente. Los ácidos grasos esenciales (linoleico, linolénico y araquidónico) son de gran importancia. Sin ellos es imposible la síntesis de fosfolípidos celulares, la formación de prostaglandinas, etc. En su ausencia, se retrasa el crecimiento y desarrollo del organismo.

Los carbohidratos desempeñan principalmente un papel energético, ya que sirven como principal fuente de energía para las células. Por ejemplo, las necesidades energéticas de las neuronas se satisfacen exclusivamente con glucosa. Se acumulan como glucógeno en el hígado y los músculos. Los carbohidratos tienen un cierto significado plástico, ya que la glucosa es necesaria para la formación de nucleótidos y la síntesis de determinados aminoácidos.

Métodos para medir el equilibrio energético del cuerpo.

La relación entre la cantidad de energía recibida de los alimentos y la energía liberada al ambiente externo se llama balance energético del cuerpo. Existen 2 métodos para determinar la energía liberada por el cuerpo.

1. Calorimetría directa. Su principio se basa en el hecho de que todo tipo de energía finalmente se convierte en calor. Por tanto, con la calorimetría directa se determina la cantidad de calor liberado por el cuerpo al medio ambiente por unidad de tiempo. Para ello se utilizan cámaras especiales con buen aislamiento térmico y un sistema de tuberías de intercambio térmico, por donde circula y se calienta el agua.

2.Calorimetría indirecta. Consiste en determinar la proporción de dióxido de carbono liberado y oxígeno absorbido por unidad de tiempo. Este es un análisis completo de gases. Esta relación se llama coeficiente respiratorio (RQ).

Descripción de la presentación Fisiología del metabolismo y la energía. Fisiología de la termorregulación en diapositivas.

Fisiología del metabolismo y la energía. Fisiología de la termorregulación PREPARADO POR: ALIMZHAN SERZHAN (39 -01)

El metabolismo (metabolismo) es un conjunto de reacciones químicas en los organismos vivos que aseguran su crecimiento, desarrollo y procesos vitales. El metabolismo plástico o anabolismo (asimilación) es la síntesis de sustancias orgánicas (hidratos de carbono, grasas, proteínas), con gasto de energía. . El metabolismo energético o catabolismo (disimilación) es la descomposición de sustancias orgánicas, con liberación de energía. Los productos finales de descomposición son carbono, agua y ATP.

Hay 4 etapas del metabolismo: 1. Hidrólisis de nutrientes en el tracto digestivo: degradación enzimática de nutrientes. 2. Absorción de los productos finales de la hidrólisis en la sangre y la linfa. 3. Transporte de nutrientes y O2 al interior de la célula: metabolismo intracelular y energía. 4. Aislamiento de productos finales metabólicos.

La regulación celular se basa en las características de la interacción entre la enzima y el sustrato. Una enzima como catalizador biológico cambia la velocidad de una reacción combinándose con un sustrato y formando un complejo enzima-sustrato. Una vez que se han producido cambios en el sustrato, la enzima deja este complejo intacto y comienza un nuevo ciclo.

Regulación humoral Algunas hormonas regulan directamente la síntesis o descomposición de enzimas y la permeabilidad de las membranas celulares, cambiando el contenido de sustratos, cofactores y la composición iónica de la célula.

La regulación nerviosa se lleva a cabo de varias maneras: - cambiando la intensidad del funcionamiento de las glándulas endocrinas; activación directa de enzimas. El sistema nervioso central, actuando sobre mecanismos reguladores celulares y humorales, modifica adecuadamente el trofismo de las células.

Proteínas (80 -100 g) La principal fuente de proteínas para el organismo son las proteínas alimentarias. La importancia de las proteínas: Papel plástico Energético Función motora (actina, miosina). Función enzimática (las enzimas son proteínas que proporcionan las funciones básicas del cuerpo: respiración, digestión, excreción. Regulación del metabolismo de las proteínas: centros de regulación en los núcleos del hipotálamo. El sistema nervioso simpático mejora la disimilación de proteínas. El sistema nervioso parasimpático mejora la síntesis de proteínas Mejora la síntesis de proteínas: hormona del crecimiento, triyodotiroxina, tiroxina.

Aminoácidos esenciales Valina (carne, champiñones, productos lácteos y cereales) Isoleucina (carne de pollo, hígado, huevos, pescado) Leucina (carne, pescado, nueces) Lisina (pescado, huevos, carne, frijoles) Metionina (leche, frijoles, pescado , frijoles) Treonina (lácteos, huevos, nueces) Triptófano (plátanos, dátiles, pollo, lácteos) Fenilalanina (carne de res, pescado, huevos, leche) Arginina (semillas de calabaza, carne de res, cerdo, sésamo) Histidina (carne de res, pollo, lentejas) , salmón)

Conversión de proteínas en el cuerpo Proteínas alimentarias Tracto digestivo Aminoácidos sanguíneos Células de diversos tejidos Hígado Transaminación Deaminación de aminoácidos. Aminoácidos del hígado Amoníaco Cetoácidos Urea Oxidación Síntesis de glicerol Síntesis de ácidos grasos. Nitrógeno sanguíneo residual. Riñones. Nitrógeno en orina Enzimas hepáticas Proteínas hepáticas. Proteínas del plasma sanguíneo

Regulación del metabolismo de las proteínas Mecanismos reguladores centrales Hipotálamo Glándula pituitaria Páncreas Glándulas suprarrenales. Influencias parasimpáticas Influencias simpáticas Hormonas somatotrópicas Glucocorticoides En el hígado Músculos, tejido linfoide Anabolismo Catabolismo Hormonas tiroideas Insulina. Tiroides

Grasas (80 -100 g) Plásticas, función energética. Las grasas se absorben desde los intestinos hacia la linfa y la sangre en forma de glicerol y ácidos grasos (formando micelas con ácidos biliares). La regulación la lleva a cabo el hipotálamo. La descomposición de las grasas se produce bajo la influencia de la adrenalina, la noradrenalina, la hormona del crecimiento y la tiroxina. La irritación del sistema nervioso simpático aumenta la descomposición de las grasas. Parasimpático: promueve la deposición de grasa.

Conversión de grasas en el cuerpo Grasa alimentaria (triglicéridos) CANAL ALIMENTARIO SANGRE LINFAS E R D C E L I P E Tr iglicéridos v i d e c h i o m i c r o n about v. Ácidos grasos de cadena corta Glicerol Ácidos grasos de cadena larga

Hidratos de carbono (400 -500 g) La principal fuente de energía se presenta en forma de dipolisacáridos, absorbidos en forma de monosacáridos. El glucógeno se sintetiza a partir de la glucosa en el hígado. Cuando la glucosa en sangre disminuye, aumenta la degradación del glucógeno hepático. Regulación del metabolismo de los carbohidratos: la hiperglucemia provoca irritación del hipotálamo y la corteza cerebral, el efecto se realiza a través de los nervios autónomos. El sistema nervioso simpático mejora la descomposición del glucógeno: la glucólisis. El sistema nervioso parasimpático mejora la síntesis de glucógeno a partir de glucosa: la glucogénesis.

Carbohidratos alimentarios Canal alimentario Carbohidratos en sangre Cerebro HÍGADO MÚSCULO EN REPOSO MÚSCULO QUE TRABAJA H 2 O + CO 2 Lactato en sangre. Metabolismo de los carbohidratos en el cuerpo Glucógeno Ácido pirúvico Ácido láctico H 2 O + CO

Siempre que todo el gasto energético se reemplace con carbohidratos y grasas, es decir, con una dieta libre de proteínas, se destruyen aproximadamente 331 mg de proteína por 1 kg de peso corporal por día. Para una persona que pesa 70 kg, esto equivale a 23,2 g. M. Rubner llamó a este valor "coeficiente de desgaste".

BALANCE DE NITRÓGENO La proporción entre la cantidad de nitrógeno que se ingiere de los alimentos y la que se excreta en la orina y el sudor se denomina equilibrio de nitrógeno. El coeficiente proteico es la cantidad de proteína que, al descomponerse, produce 1 gramo de nitrógeno. Equivale a 6,25 g. Balance positivo de nitrógeno: cuando entra más proteína de la que se excreta. El balance de nitrógeno negativo se produce cuando se ingiere menos proteína de la que se excreta. Equilibrio de nitrógeno: cuando con las proteínas ingresa la misma cantidad de nitrógeno que se excreta.

CONDICIONES ESTÁNDAR PARA DETERMINAR EL METABOLISMO BÁSICO: El metabolismo basal es el nivel mínimo de gasto energético para mantener las funciones vitales del organismo en condiciones de descanso físico y emocional relativamente completo. Por la mañana, en ayunas. A una temperatura de 25 a 28 grados centígrados. En estado de completo reposo físico y mental, acostado boca arriba.

Métodos para determinar el metabolismo basal Método de calorimetría directa con análisis completo de gases. Método de calorimetría indirecta con análisis de gases incompletos.

La importancia del agua para el organismo Participación en procesos metabólicos (hidrólisis, reacciones de oxidación, etc.); Promueve la eliminación de productos finales del metabolismo; Proporciona apoyo a la homeostasis de la temperatura; Función mecánica (reduce la fricción entre órganos internos, superficies articulares, etc.); Solvente universal.

Termorregulación La TERMORREGULACIÓN es un proceso fisiológico que asegura el mantenimiento de una temperatura constante en el cuerpo de animales de sangre caliente y humanos. La constancia de la temperatura es el resultado de la autorregulación del cuerpo, necesaria para el funcionamiento normal. La temperatura corporal depende de la producción y transferencia de calor.

Tipos de termorregulación Homeotérmica es la capacidad de un ser vivo de mantener una temperatura corporal constante, independientemente de la temperatura ambiente. Poiquilotérmico es una adaptación evolutiva de una especie o (en medicina y fisiología) un estado de un organismo en el que la temperatura corporal de un ser vivo varía ampliamente dependiendo de la temperatura del ambiente externo. Heterotermos Animales homeotérmicos cuya temperatura corporal puede disminuir durante la hibernación o el letargo.

Mecanismos de termorregulación Termorregulación química 1) aumento de los procesos metabólicos de los tejidos, oxidación intensa de proteínas, grasas y carbohidratos con formación de calor 2) aumento del nivel de hormonas tiroideas y suprarrenales, mejorando el metabolismo basal y la formación de calor Termorregulación física 1) expansión de vasos sanguíneos de la piel 2) aumento del flujo sanguíneo a los vasos de la piel 3) aumento de la sudoración 4) aumento de la respiración y evaporación del agua a través de los pulmones, lo que permite que el cuerpo libere el exceso de calor

Termorregulación química La formación de calor está asociada al metabolismo, a la oxidación de proteínas, grasas y carbohidratos. Estas son reacciones exotérmicas. Formación de calor en diferentes órganos: En los músculos – 60-70%. En el hígado, tracto gastrointestinal – 20-30%. En los riñones y otros órganos – 10-20%.

Termorregulación física Vías de transferencia de calor: Conducción de calor (en contacto con otros objetos). La convección es la transferencia de calor mediante la circulación de aire. La radiación térmica (radiación) es la emisión de calor en el rango infrarrojo. Evaporación (de las membranas mucosas, a través de los pulmones, sudoración)

La isotermia es la constancia de la temperatura corporal y del ambiente interno del cuerpo. La isotermia es uno de los indicadores más importantes de la homeostasis. La constancia de la temperatura corporal está garantizada por un sistema funcional, que incluye una serie de órganos productores de calor, así como estructuras que aseguran la transferencia de calor, así como mecanismos que regulan su actividad. .

Regulación de la isotermia Termorreceptores: Periféricos (piel, mucosas, tracto gastrointestinal). - receptores de frío (conos de Krause) - receptores de calor (corpúsculos de Ruffini) Centrales (hipotálamo, mesencéfalo, corteza cerebral) Los núcleos anteriores del hipotálamo controlan la termorregulación física. Los núcleos posteriores del hipotálamo controlan la termorregulación química.

Temperatura del cuerpo humano La temperatura de las partes individuales del cuerpo humano es diferente. La temperatura cutánea más baja se observa en las manos y los pies, la más alta, en la axila. En una persona sana, la temperatura en esta zona es de 36-37° C. Durante el día, se observan ligeros aumentos y descensos de la temperatura del cuerpo humano de acuerdo con el biorritmo diario: la temperatura mínima se observa entre 2-4 o' reloj de la mañana, el máximo a las 16-19 horas. La temperatura del tejido muscular en reposo y en el trabajo puede fluctuar dentro de los 7° C. La temperatura de los órganos internos depende de la intensidad de los procesos metabólicos. Los procesos metabólicos más intensos ocurren en el hígado, la temperatura en el tejido hepático es de 38-38,5 ° C. La temperatura en el recto es de 37-37,5 ° C. Sin embargo, puede fluctuar entre 4-5 ° C dependiendo de la presencia. en sus heces, suministro de sangre a sus mucosas y otras razones.