VIELMAIŅAS UN ENERĢIJAS FIZIOLOĢIJA

Metabolisms organismā. Barības vielu plastiskā un enerģētiskā loma

Nepieciešams nosacījums tam ir pastāvīga vielu un enerģijas apmaiņa starp ķermeni un vidi

un atspoguļo to vienotību. Šīs apmaiņas būtība ir tāda, ka barības vielas, kas nonāk organismā pēc gremošanas transformācijām, tiek izmantotas kā plastmasas materiāls. Šo transformāciju laikā radītā enerģija papildina organisma enerģijas izmaksas. Sarežģītu specifisku organisma vielu sintēze no

vienkāršus savienojumus, kas uzsūcas asinīs no gremošanas kanāla, sauc par asimilāciju vai anabolismu Ķermeņa vielu sadalīšanos gala produktos, ko pavada enerģijas izdalīšanās, sauc par disimilāciju vai katabolismu. Šie divi procesi ir nesaraujami saistīti. “Asimilācija nodrošina enerģijas uzkrāšanos, un disimilācijas laikā izdalītā enerģija ir nepieciešama vielu sintēzei Anabolisms un katabolisms tiek apvienoti vienā procesā ar ATP un NADP palīdzību, kā rezultātā rodas enerģija Disimilācija tiek pārnesta uz asimilācijas procesiem. Tie ir daļa no šūnu membrānām, un proteīna molekulas tiek pastāvīgi atjaunotas, bet arī atjaunojas paša organisma olbaltumvielas organismā Olbaltumvielu sadalīšanās galaprodukti ir tādi slāpekli saturoši savienojumi kā urīnviela, urīnskābe, kreatinīns. Proteīna vielmaiņas stāvoklis tiek novērtēts pēc slāpekļa līdzsvara no organisma ar slāpekli saturošiem vielmaiņas produktiem. Ja izdalītā slāpekļa daudzums ir vienāds ar ķermeņa absorbēto daudzumu, iestājas slāpekļa līdzsvars. Ja tiek ievadīts vairāk slāpekļa nekā izvadīts slāpeklis, to sauc par pozitīvu slāpekļa bilanci. Organismā notiek slāpekļa aizture. Pozitīvs slāpekļa līdzsvars tiek novērots ķermeņa augšanas laikā, atveseļošanās laikā no nopietnas slimības, ko pavada svara zudums, un pēc ilgstošas ​​badošanās. Ja organisma izdalītā slāpekļa daudzums ir lielāks par uzņemto, rodas negatīvs slāpekļa bilance. Tās rašanās ir izskaidrojama ar paša organisma olbaltumvielu sadalīšanos. Tas rodas badošanās laikā, neaizvietojamo aminoskābju trūkuma dēļ pārtikā, traucēta gremošana un olbaltumvielu uzsūkšanās, kā arī nopietnas slimības. Olbaltumvielu daudzumu, kas pilnībā apmierina ķermeņa vajadzības, sauc par olbaltumvielu optimālo. Minimums, kas nodrošina tikai slāpekļa līdzsvara saglabāšanu - olbaltumvielu minimums. PVO iesaka uzņemt proteīnu vismaz 0,75 g uz kg ķermeņa svara dienā. Olbaltumvielu enerģētiskā loma ir salīdzinoši neliela.

Ķermeņa tauki ir triglicerīdi, fosfolipīdi un sterīni. Viņiem ir arī noteikta plastiska loma, jo fosfolipīdi, holesterīns un taukskābes ir daļa no šūnu membrānām un organellām. Viņu galvenā loma ir enerģiska. Lipīdu oksidēšanās rezultātā izdalās vislielākais enerģijas daudzums, tāpēc aptuveni pusi no organisma enerģijas izdevumiem nodrošina lipīdi. Turklāt tie ir enerģijas akumulators organismā, jo tiek uzkrāti tauku noliktavās un tiek izmantoti pēc vajadzības. Tauku noliktavas veido aptuveni 15% no ķermeņa svara. Aptverot iekšējos orgānus, taukaudi veic arī plastisko funkciju. Piemēram, perinefriskie tauki palīdz nostiprināt nieres un aizsargāt tās no mehāniskās slodzes. Lipīdi ir ūdens avoti, jo 100 g tauku oksidēšanās rada aptuveni 100 g ūdens. Īpašu funkciju veic brūnie tauki, kas atrodas gar lieliem traukiem. Tā tauku šūnās esošais polipeptīds kavē ATP atkārtotu sintēzi uz lipīdu rēķina. Tā rezultātā strauji palielinās siltuma ražošana. Liela nozīme ir neaizstājamajām taukskābēm – linolskābei, linolēnskābei un arahidonskābei. Tie organismā neveidojas. Bez tiem nav iespējama šūnu fosfolipīdu sintēze, prostaglandīnu veidošanās utt. To prombūtnē tiek aizkavēta ķermeņa augšana un attīstība.

Ogļhidrāti galvenokārt spēlē enerģijas lomu, jo tie kalpo kā galvenais šūnu enerģijas avots.

Neironu vajadzības tiek apmierinātas tikai ar glikozi. Ogļhidrāti aknās tiek uzglabāti kā glikogēns

un muskuļi. Ogļhidrātiem ir noteikta plastiska nozīme. Glikoze ir nepieciešama nukleotīdu veidošanai

un dažu aminoskābju sintēze.

Ķermeņa enerģijas bilances mērīšanas metodes

Attiecība starp enerģijas daudzumu, kas organismā nonāk ar pārtiku, un enerģiju, ko ķermenis izdala laikā

ārējo vidi sauc par organisma enerģijas bilanci. Ir 2 metodes, kā noteikt piešķirto

enerģijas ķermenis.

1. Tiešā kalorimetrija. Tiešās kalorimetrijas princips ir balstīts uz faktu, ka visa veida enerģija galu galā tiek pārvērsta siltumā. Tāpēc ar tiešo kalorimetriju nosaka siltuma daudzumu, ko organisms izdala vidē laika vienībā. Šim nolūkam tiek izmantotas īpašas kameras ar labu siltumizolāciju un siltuma apmaiņas cauruļu sistēmu, kurā cirkulē un tiek uzkarsēts ūdens.

2. Netiešā kalorimetrija. Tas sastāv no izdalītā oglekļa dioksīda un absorbētā skābekļa attiecības noteikšanas laika vienībā. Tie. pilna gāzes analīze. Šo attiecību sauc par elpošanas koeficientu (RQ). US02 DK=-U02

Elpošanas koeficienta vērtību nosaka, kāda viela tiek oksidēta ķermeņa šūnās. Piemēram, ogļhidrātu molekulā ir daudz skābekļa atomu, tāpēc to oksidēšanā nonāk mazāk skābekļa un to elpošanas koeficients ir 1. Lipīdu molekulā skābekļa ir daudz mazāk, tāpēc elpošanas koeficients to oksidēšanās laikā ir 0,7. Olbaltumvielu elpošanas koeficients ir 0,8. Ar jauktu uzturu tā vērtība ir 0,85-0,9. Elpošanas koeficients kļūst lielāks par 1 smaga fiziska darba, acidozes, hiperventilācijas un organisma ogļhidrātu pārvēršanas taukos laikā. Tas ir mazāks par 0,7, kad tauki pārvēršas ogļhidrātos. Pamatojoties uz elpošanas koeficientu, tiek aprēķināts skābekļa kaloriju ekvivalents, t.i. enerģijas daudzums, ko organisms izdala, patērējot 1 litru skābekļa. Tās vērtība ir atkarīga arī no oksidēto vielu īpašībām. Ogļhidrātiem tas ir 5 kcal, olbaltumvielām 4,5 kcal, taukiem 4,7 kcal. Netiešā kalorimetrija klīnikā tiek veikta, izmantojot aparātus “Metatest-2” un “Spirolite”.

Enerģijas daudzumu, kas nonāk organismā, nosaka uzturvielu daudzums un enerģētiskā vērtība. To enerģētisko vērtību nosaka, tos sadedzinot Bertelo bumbā tīra skābekļa atmosfērā. Tādā veidā tiek iegūts fiziskais kaloriju koeficients. Olbaltumvielām tas ir 5,8 kcal/g, ogļhidrātiem 4,1 kcal/g, taukiem 9,3 kcal/g. Aprēķiniem izmanto fizioloģisko kaloriju koeficientu. Ogļhidrātiem un taukiem tas atbilst fiziskajai vērtībai, bet olbaltumvielām tas ir 4,1 kcal/g. Tā zemākā vērtība olbaltumvielām skaidrojama ar to, ka organismā tās sadalās nevis oglekļa dioksīdā un ūdenī, bet gan slāpekli saturošos produktos. BX

Enerģijas daudzumu, ko organisms patērē dzīvībai svarīgo funkciju veikšanai, sauc par bazālo metabolismu. Tas ir enerģijas patēriņš, lai uzturētu nemainīgu ķermeņa temperatūru, iekšējo orgānu, nervu sistēmas un dziedzeru darbību. Bāzes metabolismu mēra ar tiešās un netiešās kalorimetrijas metodēm pamata apstākļos, t.i. guļus stāvoklī ar atslābinātiem muskuļiem, ērtā temperatūrā, tukšā dūšā. Saskaņā ar virsmas likumu, ko 19. gadsimtā formulēja Rubners un Rišē, fundamentāla lielums ir tieši proporcionāls ķermeņa virsmas laukumam. Tas ir saistīts ar faktu, ka lielākais enerģijas daudzums tiek tērēts nemainīgas ķermeņa temperatūras uzturēšanai. Turklāt bazālās vielmaiņas apjomu ietekmē dzimums, vecums, vides apstākļi, uzturs, endokrīno dziedzeru stāvoklis un nervu sistēma. Vīriešu pamata vielmaiņas ātrums ir par 10% augstāks nekā sievietēm. Bērniem tā vērtība attiecībā pret ķermeņa svaru ir lielāka nekā pieaugušā vecumā, bet gados vecākiem cilvēkiem tā ir mazāka. Aukstā klimatā vai ziemā tas palielinās un samazinās vasarā. Hipertireozes gadījumā tas ievērojami palielinās, un hipotireozes gadījumā tas samazinās. Vidēji pamata vielmaiņas ātrums vīriešiem ir 1700 kcal dienā, bet sievietēm - 1550.

Vispārējā enerģijas vielmaiņa

Vispārējā enerģijas vielmaiņa ir pamata vielmaiņas, darba pieauguma un pārtikas īpaši dinamiskās darbības enerģijas summa. Darba ieguvums ir enerģijas patēriņš fiziskajam un garīgajam darbam. Pamatojoties uz ražošanas darbību raksturu un enerģijas patēriņu, izšķir šādas darbinieku grupas:

1. Garīgā darba personas (skolotāji, studenti, ārsti utt.). To enerģijas patēriņš ir 2200-3300 kcal/dienā.

2. Strādnieki, kas nodarbojas ar mehanizēto darbu (montieri uz konveijera). 2350-3500 kcal/dienā.

3. Personas, kas nodarbojas ar daļēji mehanizētu darbu (autovadītāji). 2500-3700 kcal/dienā. .

1. Tie, kas nodarbojas ar smago nemehanizēto darbu (iekrāvēji). 2900-4200 kcal/dienā. Īpaši dinamisks pārtikas efekts ir enerģijas patēriņš uzturvielu uzsūkšanai. Šis efekts visspilgtāk izpaužas olbaltumvielās, mazāk taukos un ogļhidrātos. Jo īpaši olbaltumvielas palielina enerģijas metabolismu par 30%, bet tauki un ogļhidrāti - par 15%. Uztura fizioloģiskais pamats.

2. Jaudas režīmi. IN Atkarībā no vecuma, dzimuma, profesijas olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu patēriņam jābūt:

Pagājušajā gadsimtā Rubners formulēja izodinamikas likumu, saskaņā ar kuru pārtikas vielas var apmainīties ar to enerģētisko vērtību. Tomēr tam ir relatīva nozīme, jo olbaltumvielas, kurām ir plastiska loma, nevar sintezēt no citām vielām. Tas pats attiecas uz neaizstājamām taukskābēm. Tāpēc ir nepieciešams sabalansēts uzturs ar visām uzturvielām. Turklāt ir jāņem vērā pārtikas sagremojamība. Šī ir uzsūkto un ar izkārnījumiem izdalīto uzturvielu attiecība. Dzīvnieku izcelsmes produkti ir visvieglāk sagremojami. Tāpēc dzīvnieku olbaltumvielām vajadzētu būt vismaz 50% no ikdienas olbaltumvielu daudzuma, bet taukiem - ne vairāk kā 70% no taukiem.

Ar diētu mēs saprotam ēdiena uzņemšanas biežumu un tās kaloriju satura sadalījumu katrā ēdienreizē. Ar trīs ēdienreizēm dienā brokastīm vajadzētu būt 30% no ikdienas kaloriju daudzuma, pusdienām 50%, vakariņām 20%. Ar fizioloģiskākām četrām ēdienreizēm dienā brokastīs 30%, pusdienās 40%, pēcpusdienas uzkodās 10%, vakariņās 20%. Intervāls starp brokastīm un pusdienām ir ne vairāk kā 5 stundas, un vakariņām jābūt vismaz 3 stundām pirms gulētiešanas. Ēdināšanas laikam jābūt nemainīgam.

Ūdens un minerālvielu apmaiņa

Ūdens saturs organismā ir vidēji 73%. Organisma ūdens bilance tiek uzturēta, izlīdzinot patērēto un izvadīto ūdeni. Ikdienas ūdens nepieciešamība ir 20-40 ml/kg ķermeņa svara. Apmēram 1200 ml ūdens nāk ar šķidrumiem, 900 ml ar pārtiku un 300 ml veidojas barības vielu oksidēšanās laikā. Minimālais ūdens daudzums ir 1700 ml. Ar ūdens trūkumu notiek dehidratācija un, ja tā daudzums organismā samazinās par 20%, iestājas nāve. Lieko ūdeni pavada ūdens intoksikācija ar centrālās nervu sistēmas stimulāciju un krampjiem.

Nātrijs, kālijs, kalcijs, hlors ir nepieciešami visu šūnu normālai darbībai, jo īpaši nodrošinot mehānismus membrānas potenciāla un darbības potenciāla veidošanai. Ikdienas nepieciešamība pēc nātrija un kālija ir 2-3 g, kalcija 0,8 g, hlora 3-5 g Kaulos atrodams liels daudzums kalcija. Turklāt tas ir nepieciešams asins recēšanai un šūnu metabolisma regulēšanai. Lielākā daļa fosfora ir koncentrēta arī kaulos. Tajā pašā laikā tas ir daļa no membrānas fosfolipīdiem un piedalās vielmaiņas procesos. Dienas nepieciešamība ir 0,8 g Lielāko daļu dzelzs satur hemoglobīns un mioglobīns. Tas nodrošina skābekļa piesaisti. Fluors ir daļa no zobu emaljas. Sērs olbaltumvielās un vitamīnos. Cinks ir vairāku enzīmu sastāvdaļa. Kobalts un varš ir būtiski eritropoēzei. Visu šo mikroelementu nepieciešamība ir no desmitiem līdz simtiem mg dienā.

Vielmaiņas un enerģijas regulēšana

Augstākie nervu centri enerģijas metabolisma un vielmaiņas regulēšanai atrodas hipotalāmā. Tie ietekmē šos procesus caur veģetatīvo nervu sistēmu un hipotalāmu-hipofīzes sistēmu. ANS simpātiskā nodaļa stimulē disimilācijas, parasimpātiskās asimilācijas procesus. Tajā ir arī centri ūdens-sāls metabolisma regulēšanai. Bet galvenā loma šo pamatprocesu regulēšanā pieder endokrīnajiem dziedzeriem. Jo īpaši insulīns un glikagons regulē ogļhidrātu un tauku metabolismu. Turklāt insulīns kavē tauku izdalīšanos no noliktavas. Virsnieru glikokortikoīdi stimulē olbaltumvielu sadalīšanos. Somatotropīns, gluži pretēji, uzlabo olbaltumvielu sintēzi. Mineralokortikoīdi nātrija kālijs. Galvenā loma enerģijas metabolisma regulēšanā pieder vairogdziedzera hormoniem. Viņi to strauji pastiprina. Tie ir arī galvenie olbaltumvielu metabolisma regulatori. Ievērojami palielina enerģijas vielmaiņu un adrenalīnu. Liels daudzums tā izdalās badošanās laikā.

TERMOREGULACIJA

Filoģenētiski ir parādījušies divu veidu ķermeņa temperatūras regulēšana. Aukstasiņu vai poikilotermiskajos organismos vielmaiņas ātrums ir zems, un tāpēc siltuma ražošana ir zema. Viņi nespēj uzturēt nemainīgu ķermeņa temperatūru, un tā ir atkarīga no apkārtējās vides temperatūras. Kaitīgās temperatūras izmaiņas tiek kompensētas ar izmaiņām uzvedībā (ziemas guļas režīms). Siltasiņu dzīvniekiem vielmaiņas procesu intensitāte ir ļoti augsta un ir īpaši termoregulācijas mehānismi. Tāpēc tiem ir darbības līmenis, kas nav atkarīgs no apkārtējās vides temperatūras. Izotermija nodrošina siltasiņu dzīvnieku augstu pielāgošanās spēju. Cilvēkiem dienas temperatūras svārstības ir 36,5-36,9°C. Augstākā cilvēka ķermeņa temperatūra ir 16:00. Viszemākais pulksten 4. viņa ķermenis ir ļoti jutīgs pret ķermeņa temperatūras izmaiņām. Kad tā pazeminās līdz 27-3 0°C, smaga

visu funkciju traucējumi, un 25° aukstumā iestājas nāve (ir ziņojumi par dzīvotspējas saglabāšanos 18°C ​​temperatūrā). Žurkām nāvējošā temperatūra ir 12°C (speciālās metodes 1°C). Kad ķermeņa temperatūra paaugstinās līdz 40°, rodas arī smagi traucējumi. 42° karstumā var iestāties nāve. Cilvēkam temperatūras komforta zona ir 18-20°. Ir arī heterotermiskas dzīvās būtnes, kas var īslaicīgi samazināt ķermeņa temperatūru (ziemošanas guļas dzīvnieki).

Termoregulācija ir siltuma ģenerēšanas un siltuma pārneses fizioloģisko procesu kopums, kas nodrošina normālas ķermeņa temperatūras uzturēšanu. Termoregulācijas pamatā ir šo procesu līdzsvars. Ķermeņa temperatūras regulēšanu, mainot vielmaiņas ātrumu, sauc par ķīmisko termoregulāciju. Termoģenēze pastiprina piespiedu muskuļu darbību trīces un brīvprātīgas motoriskās aktivitātes veidā. Visaktīvākā siltuma veidošanās notiek strādājošajos muskuļos. Ar smagu fizisko darbu tas palielinās par 500%. Siltuma veidošanās palielinās, pastiprinoties vielmaiņas procesiem, to sauc par bezdrebu termoģenēzi, un to nodrošina brūnie tauki. Tās šūnas satur daudz mitohondriju un īpašu peptīdu, kas stimulē lipīdu sadalīšanos ar siltuma izdalīšanos. Tie. tiek atdalīti oksidācijas un fosforilēšanās procesi.

Siltuma pārnese kalpo, lai atbrīvotu radīto lieko siltumu, un to sauc par fizisko termoregulāciju. >"0na tiek veikta caur siltuma starojumu, caur kuru izdalās 60% siltuma, konvekcija (15%),

siltumvadītspēja (3 °/o), ūdens iztvaikošana no ķermeņa virsmas un no plaušām (20%). Siltuma veidošanās un siltuma pārneses procesu līdzsvaru nodrošina nervu un humorālie mehānismi. Kad ķermeņa temperatūra novirzās no normālām vērtībām, tiek uzbudināti termoreceptori ādā, asinsvados, iekšējos orgānos un augšējos elpceļos. Šie receptori ir sensoro neironu procesi, kā arī plānās C tipa šķiedras. Aukstuma receptoru ādā ir vairāk nekā termisko un tie atrodas virspusēji. Nervu impulsi no šiem neironiem pārvietojas pa spinotalāmu traktiem uz hipotalāmu un smadzeņu garozu. Veidojas aukstuma vai siltuma sajūta. Termoregulācijas centrs atrodas aizmugurējā hipotalāmā un priekšējā hipotalāma prepoptiskajā zonā. Aizmugurējie neironi galvenokārt nodrošina ķīmisko termoregulāciju. Priekšējā fiziskā. Šajā centrā ir trīs veidu neironi. Pirmie ir temperatūras jutīgie neironi. Tie atrodas prepoptiskajā zonā un reaģē uz asins temperatūras izmaiņām, kas iet caur smadzenēm. Tie paši neironi atrodas muguras smadzenēs un iegarenajās smadzenēs. Otrā grupa ir starpneuroni un saņem informāciju no temperatūras receptoriem un termoreceptoru neironiem. Šie neironi kalpo iestatītā punkta uzturēšanai, t.i. noteikta ķermeņa temperatūra. Viena daļa no šiem neironiem saņem informāciju no aukstajiem, otra no termiskajiem perifērajiem receptoriem un termoreceptoru neironiem. Trešais neironu veids ir eferents. Tie atrodas aizmugurējā hipotalāmā un nodrošina siltuma ģenerēšanas mehānismu regulēšanu. Termoregulācijas centrs iedarbojas uz efektormehānismiem caur simpātisko un somatisko nervu sistēmu un endokrīno dziedzeru palīdzību. Paaugstinoties ķermeņa temperatūrai, tiek uzbudināti ādas termiskie receptori, iekšējie orgāni, asinsvadi un hipotalāma termoreceptoru neironi. Impulsi no tiem nonāk starpneironiem un pēc tam efektorneironiem. Efektorneironi ir hipotalāma simpātiskie centri. To uzbudinājuma rezultātā tiek aktivizēti simpātiskie nervi, kas paplašina ādas asinsvadus un stimulē svīšanu. Kad aukstuma receptori ir satraukti, tiek novērota pretēja aina. Samazinās nervu impulsu biežums, kas nonāk ādas asinsvados un sviedru dziedzeros, asinsvadi sašaurinās un svīšana tiek kavēta. Tajā pašā laikā iekšējo orgānu asinsvadi paplašinās. Ja tas neizraisa temperatūras homeostāzes atjaunošanos, tiek aktivizēti citi mehānismi. Pirmkārt, simpātiskā nervu sistēma pastiprina kataboliskos procesus un līdz ar to arī siltuma ražošanu. Norepinefrīns, kas izdalās no simpātisko nervu galiem, stimulē lipolīzes procesus. Brūnajiem taukiem tajā ir īpaša loma. Šo parādību sauc par termoģenēzi bez drebuļiem. Otrkārt, nervu impulsi sāk virzīties no aizmugures hipotalāma neironiem uz vidussmadzeņu un iegarenās smadzenes motoriskajiem centriem. Viņi ir satraukti un aktivizē muguras smadzeņu a-motoneuronus. Piespiedu muskuļu darbība notiek aukstuma trīces veidā. Trešais veids ir stiprināt brīvprātīgo motorisko aktivitāti. Liela nozīme ir atbilstošajām uzvedības izmaiņām, ko nodrošina garoza. No humorālajiem faktoriem vislielākā nozīme ir adrenalīnam, norepinefrīnam un vairogdziedzera hormoniem. Pirmie divi hormoni izraisa īslaicīgu siltuma ražošanas pieaugumu, jo palielinās lipolīze un glikolīze. Pielāgojoties ilgstošai dzesēšanai, palielinās tiroksīna un trijodtironīna sintēze. Tie ievērojami palielina enerģijas metabolismu un siltuma ražošanu, palielinot fermentu skaitu mitohondrijās.

Ķermeņa temperatūras pazemināšanos sauc par hipotermiju, paaugstināšanos sauc par hipertermiju. Hipotermija rodas, ja esat pārāk atdzisis. Ķermeņa vai smadzeņu hipotermiju klīniski izmanto, lai pagarinātu cilvēka ķermeņa vai smadzeņu dzīvotspēju reanimācijas pasākumu laikā. Hipertermija rodas karstuma dūriena laikā, kad temperatūra paaugstinās līdz 40-41°. Viens no termoregulācijas mehānismu pārkāpumiem ir drudzis. Tas attīstās palielinātas siltuma ražošanas un samazinātas siltuma pārneses rezultātā. Siltuma pārnese samazinās perifēro asinsvadu sašaurināšanās un svīšanas samazināšanās dēļ. Siltuma veidošanās palielinās sakarā ar baktēriju un leikocītu pirogēnu, kas ir lipopolisaharīdi, ietekmi uz hipotalāma termoregulācijas centru. Šo efektu pavada drudžains trīce. Atveseļošanās periodā tiek atjaunota normāla temperatūra ādas asinsvadu paplašināšanās un spēcīgas svīšanas dēļ.

EKSKRĒCIJAS PROCESU FIZIOLOĢIJA

Nieru funkcijas. Urīna veidošanās mehānismi Nieru parenhīma izdala garozu un medulla. Nieru struktūrvienība ir nefrons. Katrā nierē ir aptuveni miljons nefronu. Katrs nefrons sastāv no vaskulāra glomerula, kas atrodas Shumlyansky-Bowman kapsulā, un nieru kanāliņu Glomeruli, kas atrodas garozas slānī, tiek klasificēti kā kortikālie, bet dziļi nierēs - jukstamulāri distālais vītņots urīns, kas atveras savākšanas kanālā. Urīna veidošanās notiek, izmantojot vairākus mehānismus.

1. Glomerulārā ultrafiltrācija. Kapilārais glomeruls, kas atrodas kapsulas dobumā, sastāv no 20-40 kapilāru cilpām. Filtrēšana notiek caur kapilāra endotēlija slāni, bazālo membrānu un kapsulas epitēlija iekšējo slāni. Galvenā loma pieder bazālajai membrānai. Tas ir tīkls, ko veido plānas kolagēna šķiedras, kas darbojas kā molekulārais siets. Ultrafiltrācija tiek veikta sakarā ar paaugstinātu asinsspiedienu glomerulu kapilāros - 70 - 80 mmHg. Tā lielā vērtība ir saistīta ar aferento un eferento arteriolu diametru atšķirību. Kapsulas dobumā tiek filtrēta asins plazma ar visām tajā izšķīdinātām zemas molekulmasas vielām, ieskaitot zemas molekulmasas olbaltumvielas. Fizioloģiskos apstākļos lielas olbaltumvielas un citas lielas koloidālās plazmas daļiņas netiek filtrētas. Plazmā paliekošie proteīni rada onkotisko spiedienu 25-30 mmHg, kas neļauj daļai ūdens filtrēt kapsulas dobumā. Turklāt to kavē kapsulā esošā filtrāta hidrostatiskais spiediens 10-20 mmHg. Tāpēc filtrēšanas ātrumu nosaka efektīvais filtrēšanas spiediens. Parasti tas ir: Reff.=Rdk. -(Roem.- Rhydr.) = 70 - (25 + 10) = 35 mmHg. Glomerulārās filtrācijas ātrums ir 110-120 ml/min. Tāpēc dienā veidojas 180 litri filtrāta jeb primārā urīna. 2. Cauruļveida reabsorbcija. Viss iegūtais primārais urīns nonāk Henles kanāliņos un cilpā, kur tiek reabsorbēti 178 litri ūdens un tajā izšķīdušās vielas. Ne visi no tiem atgriežas asinīs kopā ar ūdeni. Pamatojoties uz spēju reabsorbēties, visas primārajā urīnā esošās vielas iedala trīs grupās:

1. Slieksnis. Parasti tās pilnībā uzsūcas. Tās ir glikoze un aminoskābes.

2. Zems slieksnis. Daļēji reabsorbēts. Piemēram, urīnviela.

3. Bez sliekšņa. Tie netiek reabsorbēti. Kreatinīns, sulfāti. Pēdējās 2 grupas rada osmotisko spiedienu un nodrošina tubulāro diurēzi, t.i. noteikta urīna daudzuma aizture kanāliņos Glikozes un aminoskābju reabsorbcija notiek proksimālajā vītņotajā kanāliņā, un to veic, izmantojot nātrija transportēšanas sistēmu. Tie tiek transportēti pret koncentrācijas gradientu. Cukura diabēta gadījumā glikozes līmenis asinīs paaugstinās virs izdalīšanās sliekšņa, un glikoze parādās urīnā. Nieru diabēta gadījumā glikozes transportēšanas sistēma cauruļveida epitēlijā tiek traucēta, un tā tiek izvadīta ar urīnu, neskatoties uz normālu līmeni asinīs. Citu sliekšņa un bezsliekšņa vielu reabsorbcija notiek difūzijas ceļā. Obligāta būtisko jonu un ūdens reabsorbcija notiek proksimālajā kanāliņā, Henles cilpā. Pēc izvēles distālajā kanāliņā. Tie veido rotācijas-pretstrāvas sistēmu, jo tajās notiek savstarpēja jonu apmaiņa. Henles cilpas proksimālajā kanāliņā un dilstošajā daļā notiek aktīva liela daudzuma nātrija jonu transportēšana. To veic nātrija-kālija ATPāze. Pēc nātrija liels ūdens daudzums pasīvi atkal uzsūcas starpšūnu telpā. Savukārt šis ūdens veicina papildu pasīvo nātrija reabsorbciju asinīs. Tajā pašā laikā tiek reabsorbēti arī bikarbonāta anjoni. Cilpas dilstošajā daļā un distālajā kanāliņā tiek reabsorbēts salīdzinoši neliels nātrija daudzums, kam seko ūdens. Šajā nefrona daļā nātrija joni tiek reabsorbēti, izmantojot savienoto nātrija-protona un nātrija-kālija apmaiņu. Šeit hlora joni tiek pārnesti no urīna uz audu šķidrumu, izmantojot aktīvo hlora transportu. Zemas molekulmasas proteīni tiek reabsorbēti proksimālajā izliektajā kanāliņā.

3. Tubulārā sekrēcija un izdalīšanās. Tie rodas kanāliņu proksimālajā daļā. Tas ir tādu vielu transportēšana urīnā no asinīm un cauruļveida epitēlija šūnām, kuras nevar filtrēt. Aktīvo sekrēciju veic trīs transporta sistēmas. Pirmais transportē organiskās skābes, piemēram, para-aminohipurskābi. Otrais ir organiskais pamats. Trešais ir etilēndiamīntetraacetāts (EDTA). Vāju skābju un bāzu izdalīšanās notiek nejonu difūzijas ceļā. Tā ir to pārnešana nesaistītā stāvoklī. Lai veiktu vājo skābju izdalīšanos, ir nepieciešams, lai cauruļveida urīna reakcija būtu sārmaina un sārmu izdalīšanās būtu skāba. Šādos apstākļos tie atrodas nedisociētā stāvoklī, un to izdalīšanās ātrums palielinās. Tādā veidā tiek izdalīti arī protoni un amonija katjoni. Dienas diurēze ir 1,5-2 litri. Galīgajā urīnā ir nedaudz skāba reakcija ar pH = 5,0 - 7,0. Īpatnējais svars vismaz 1,018. Olbaltumvielas ne vairāk kā 0,033 g/l. Nav cukura, ketonu ķermeņu, urobilīna, bilirubīna. Sarkanās asins šūnas, leikocīti, epitēlijs ir vienas šūnas redzes laukā. Kolonnu epitēlijs 1. Baktērijas ne vairāk kā 50 000 uz ml. Urīna veidošanās regulēšana.

Nieres ir ar augstu pašregulācijas spēju. Jo zemāks ir asiņu osmotiskais spiediens, jo izteiktāki ir filtrācijas procesi un vājāka reabsorbcija un otrādi. Nervu regulēšana tiek veikta caur simpātiskiem nerviem, kas inervē nieru arteriolus. Kad tie ir satraukti, eferentās arteriolas sašaurinās, asinsspiediens glomerulārajos kapilāros, kā rezultātā palielinās efektīvais filtrācijas spiediens, un glomerulārā filtrācija paātrinās. Arī simpātiskie nervi uzlabo glikozes, nātrija un ūdens reabsorbciju. Humorālo regulējumu veic faktoru grupa.

1. Antidiurētiskais hormons (ADH). Tas sāk izdalīties no hipofīzes aizmugurējās daivas, kad palielinās asins osmotiskais spiediens un tiek uzbudināti hipotalāma osmoreceptoru neironi. ADH mijiedarbojas ar receptoriem savākšanas kanālu epitēlijā, kas palielina tajos cikliskā adenozīna monofosfāta saturu cAMP aktivizē proteīnkināzes, kas palielina distālo kanāliņu un savākšanas kanālu epitēlija caurlaidību. Tā rezultātā palielinās ūdens reabsorbcija, un tas tiek uzglabāts asinsvadu gultnē.

2. Aldosterons. Stimulē nātrija-kālija ATPāzes aktivitāti un tāpēc palielina nātrija reabsorbciju, bet tajā pašā laikā kālija un protonu izdalīšanos kanāliņos. Tā rezultātā urīnā palielinās kālija un protonu saturs. Ar adosterona trūkumu organisms zaudē nātriju un ūdeni.

3. Natriurētiskais hormons jeb atriopeptīds. Tas veidojas galvenokārt kreisajā ātrijā, kad tas ir izstiepts, kā arī hipofīzes priekšējā daivā un virsnieru dziedzeru hromafīna šūnās. Tas uzlabo filtrēšanu un samazina nātrija reabsorbciju. Tā rezultātā palielinās nātrija un hlora izdalīšanās caur nierēm un palielinās ikdienas diurēze.

4. Parathormons un kalcitonīns. Parathormons uzlabo kalcija, magnija reabsorbciju un samazina fosfātu reabsorbciju. Kalcitonīns samazina šo jonu reabsorbciju.

5. Renīna-angiotenzīna-aldosterona sistēma. Renīns ir proteāze, ko ražo nieru arteriolu jukstaglomerulārās šūnas. Renīna ietekmē angiotenzīns I tiek atdalīts no asins plazmas proteīna a2-globulīna-angiotenzīna Angiotenzīns I tiek pārveidots par angiotenzīnu II. Tas ir visspēcīgākais vazokonstriktors. Renīna veidošanos un izdalīšanos nierēs izraisa šādi faktori:

a) pazemināts asinsspiediens.

b) Cirkulējošā asins tilpuma samazināšanās.

c) pēc simpātisko nervu stimulēšanas, kas inervē nieru asinsvadus. Renīna ietekmē sašaurinās nieru arterioli un samazinās glomerulārās kapilāru sienas caurlaidība. Tā rezultātā filtrācijas ātrums samazinās. Tajā pašā laikā angiotenzīns II stimulē aldosterona izdalīšanos no virsnieru dziedzeriem. Aldosterons uzlabo cauruļveida nātrija reabsorbciju un ūdens reabsorbciju. Organismā notiek ūdens un nātrija aizture. Angiotenzīna darbību papildina paaugstināta hipofīzes antidiurētiskā hormona sintēze. Ūdens un nātrija hlorīda palielināšanās asinsvadu gultnē ar tādu pašu plazmas olbaltumvielu saturu izraisa ūdens izdalīšanos audos. Attīstās nieru tūska. Tas notiek uz augsta asinsspiediena fona.

6. Kallikrein-kinin sistēma. Tas ir renīna-angiotenzīna antagonists. Samazinoties nieru asins plūsmai, distālo kanāliņu epitēlijā sāk ražot enzīmu kallikreīns. Tas pārvērš neaktīvos plazmas proteīnu kininogēnus aktīvos kinīnos. Jo īpaši bradikinīns. Kinīni paplašina nieru asinsvadus, palielina glomerulārās ultrafiltrācijas ātrumu un samazina reabsorbcijas procesu intensitāti. Diurēze palielinās.

7. Prostaglandīni. Tos sintezē nieru medulā prostaglandīnu sintetāzes un stimulē nātrija un ūdens izdalīšanos. Nieru ekskrēcijas funkcijas pārkāpumi rodas akūtas vai hroniskas nieru mazspējas gadījumā. Asinīs uzkrājas slāpekli saturoši vielmaiņas produkti - urīnskābe, urīnviela, kreatinīns. Saturs tajā palielinās

samazinās kālija un nātrija līmenis. Rodas acidoze. Tas notiek uz paaugstināta asinsspiediena, tūskas un ikdienas diurēzes samazināšanās fona. Nieru mazspējas gala rezultāts ir urēmija. Viena no tās izpausmēm ir urīna veidošanās pārtraukšana anūrija. Nieru neekskrēcijas funkcijas:

1. Organisma starpšūnu šķidruma jonu sastāva un tilpuma noturības regulēšana. Asins tilpuma un starpšūnu šķidruma regulēšanas pamatmehānisms ir nātrija satura izmaiņas. Palielinoties tā daudzumam asinīs, palielinās ūdens uzņemšana un organismā notiek ūdens aizture. Tie. tiek novērots pozitīvs nātrija un ūdens bilance. Šajā gadījumā tiek saglabāta ķermeņa šķidrumu izotoniskums. Ar zemu nātrija hlorīda saturu uzturā dominē nātrija izvadīšana no organisma, t.i. ir negatīvs nātrija līdzsvars. Bet, pateicoties nierēm, tiek izveidots negatīvs ūdens bilance un/ūdens izdalīšanās sāk pārsniegt tā patēriņu. Šādos gadījumos pēc 2-3 nedēļām tiek izveidots jauns nātrija-ūdens līdzsvars. Bet nātrija un ūdens izdalīšanās caur nierēm būs lielāka vai mazāka nekā sākotnējā. Palielinoties cirkulējošās asins tilpumam (CBV) vai hipervolēmijai, palielinās arteriālais un efektīvais filtrācijas spiediens. Tajā pašā laikā ātrijos sāk izdalīties natriurētiskais hormons. Tā rezultātā palielinās nātrija un ūdens izdalīšanās caur nierēm. Samazinoties cirkulējošo asins tilpumam jeb hipovolēmijai, pazeminās asinsspiediens, samazinās efektīvais filtrācijas spiediens, tiek aktivizēti vairāki papildu mehānismi, kas nodrošina nātrija un ūdens saglabāšanos organismā. Perifērie osmoreceptori atrodas aknu, nieru, sirds un miega sinusu traukos un osmoreceptoru neironi hipotalāmā. Viņi reaģē uz asins osmotiskā spiediena izmaiņām. Impulsi no tiem nonāk osmoregulācijas centrā, kas atrodas supraoptisko un paraventrikulāro kodolu zonā. Tiek aktivizēta simpātiskā nervu sistēma. Asinsvadi, ieskaitot nieres, sašaurinās. Tajā pašā laikā sākas antidiurētiskā hormona veidošanās un atbrīvošanās no hipofīzes. Adrenalīns un norepinefrīns, ko izdala virsnieru dziedzeri, arī sašaurina aferentos arteriolus. Tā rezultātā samazinās filtrācija nierēs un palielinās reabsorbcija. Tajā pašā laikā tiek aktivizēta renīna-angiotenzīna sistēma. Šajā pašā periodā attīstās slāpju sajūta. Nātrija un kālija jonu attiecību regulē mineralokortikoīdi, kalcijs un fosfors, parhormons un kalcitonīns.

2. Līdzdalība sistēmiskā asinsspiediena regulēšanā. Viņi veic šo funkciju, uzturot nemainīgu cirkulējošo asiņu daudzumu, kā arī renīna-angiotenzīna un kallikreīna-kinīna sistēmas.

3. Skābju-bāzes līdzsvara uzturēšana. Asins reakcijai pārejot uz skābo pusi, kanāliņos izdalās skābes anjoni un protoni, bet reabsorbējas vienlaicīgi nātrija joni un bikarbonāta anjoni. Ar alkalozi izdalās sārmu katjoni un bikarbonāta anjoni.

1. Hematopoēzes regulēšana. Tie ražo eritropoetīnu. Tas ir skābs glikoproteīns, kas sastāv no olbaltumvielām un heterosaharīdiem. Eritropoetīna ražošanu stimulē zema skābekļa spriedze asinīs.

2. Urīna izdalīšanās

Urīns pastāvīgi veidojas nierēs un caur savākšanas kanāliem ieplūst iegurnī un pēc tam caur urīnvadiem urīnpūslī. Urīnpūšļa piepildīšanās ātrums ir aptuveni 50 ml/stundā. Šajā laikā, ko sauc par piepildīšanas periodu, urinēšana ir vai nu apgrūtināta, vai neiespējama. Kad urīnpūslī uzkrājas 200-300 ml urīna, rodas urinēšanas reflekss. Urīnpūšļa sieniņās ir stiepšanās receptori. Viņi ir satraukti, un impulsi no tiem pārvietojas pa iegurņa parasimpātisko nervu aferentajām šķiedrām uz urinācijas centru. Tas atrodas 2-4 muguras smadzeņu sakrālajos segmentos. Impulsi virzās uz talāmu un pēc tam uz garozu. Parādās vēlme urinēt, un sākas urīnpūšļa iztukšošanas periods. No urinēšanas centra gar parasimpātiskajiem iegurņa nerviem impulsi sāk plūst uz urīnpūšļa sienas gludajiem muskuļiem. Tie saraujas, un spiediens urīnpūslī palielinās. Urīnpūšļa pamatnē šie muskuļi veido iekšējo sfinkteru. Pateicoties tajā esošo gludo muskuļu šķiedru īpašajam virzienam, to kontrakcija noved pie pasīvas sfinktera atvēršanas. Tajā pašā laikā atveras ārējais urīnceļu sfinkteris, ko veido starpenes šķērssvītrotie muskuļi. Tos inervē pudenda nerva zari. Pūslis iztukšojas. Ar mizas palīdzību tiek regulēts urinēšanas procesa sākums un norise. Tajā pašā laikā to var novērot

psihogēna urīna nesaturēšana. Ja urīnpūslī uzkrājas vairāk nekā 500 ml urīna, var rasties patvaļīgas urinēšanas aizsargreakcija. Traucējumi, cistīts, urīna aizture.

VIELMAIŅAS UN ENERĢIJAS FIZIOLOĢIJA. SABALANSĒTA DIĒTA.

Lekcijas plāns.

1. Metabolisma jēdziens dzīvnieku un cilvēku organismā. Enerģijas avoti organismā.

Cilvēka ķermenis ir atvērta termodinamiskā sistēma, kurai raksturīga vielmaiņas un enerģijas klātbūtne.

Metabolisms un enerģijatas ir fizisko, bioķīmisko un fizioloģisko procesu kopums vielu un enerģijas pārveidošanai cilvēka ķermenī un vielu un enerģijas apmaiņai starp ķermeni un vidi. Šos cilvēka organismā notiekošos procesus pēta daudzas zinātnes: biofizika, bioķīmija, molekulārā bioloģija, endokrinoloģija un, protams, fizioloģija.

Metabolisms un enerģijas vielmaiņa ir savstarpēji cieši saistīti, tomēr, lai vienkāršotu jēdzienus, tie tiek aplūkoti atsevišķi.

Metabolisms (vielmaiņa)ķīmisko un fizikālo pārvērtību kopums, kas notiek organismā un nodrošina tā vitālo darbību saistībā ar ārējo vidi.

Vielmaiņā ir divi procesu virzieni saistībā ar ķermeņa struktūrām: asimilācija jeb anabolisms un disimilācija jeb katabolisms.

Asimilācija (anabolisms) dzīvu vielu radīšanas procesu kopums. Šie procesi patērē enerģiju.

Disimilācija (katabolisms) dzīvās vielas sabrukšanas procesu kopums. Disimilācijas rezultātā enerģija tiek reproducēta.

Dzīvnieku un cilvēku dzīve ir asimilācijas un disimilācijas procesu vienotība. Faktori, kas savieno šos procesus, ir divas sistēmas:

• ATP ADP (ATP - adenozīna trifosfāts, ADP adenozīna difosfāts;
• NADP (oksidēts) NADP (reducēts), kur NADP nikotīna amīda difosfāts.

Šo saikņu starpniecību starp asimilācijas un disimilācijas procesiem nodrošina tas, ka ATP un NADP molekulas darbojas kā universālas bioloģiskās enerģijas akumulators, tās nesējs, sava veida ķermeņa “enerģijas valūta”. Taču, pirms ATP un NADP molekulās tiek uzkrāta enerģija, tā ir jāizņem no uzturvielām, kas organismā nonāk ar pārtiku. Šīs uzturvielas ir jums zināmie proteīni, tauki un ogļhidrāti. Jāpiebilst arī, ka barības vielas pilda ne tikai enerģijas piegādātāju, bet arī šūnu, audu un orgānu būvmateriālu piegādātāju funkciju (plastmasas funkcija). Dažādu uzturvielu loma ķermeņa plastmasas un enerģijas vajadzību apmierināšanā nav vienāda. Ogļhidrāti primāri pilda enerģētisko funkciju, ogļhidrātu plastiskā funkcija ir nenozīmīga. Tauki vienlīdz pilda enerģijas un plastmasas funkcijas. Olbaltumvielas ir galvenais ķermeņa būvmateriāls, taču noteiktos apstākļos tie var būt arī enerģijas avoti.

Enerģijas avoti organismā.

Kā minēts iepriekš, galvenie enerģijas avoti organismā ir barības vielas: ogļhidrāti, tauki un olbaltumvielas. Barības vielās esošās enerģijas izdalīšanās cilvēka organismā notiek trīs posmos:

1. posms. Olbaltumvielas sadalās aminoskābēs, ogļhidrāti – heksozēs, piemēram, glikozē vai fruktozē, tauki – glicerīnā un taukskābēs. Šajā posmā ķermenis galvenokārt tērē enerģiju vielu sadalīšanai.

2. posms. Aminoskābes, heksozes un taukskābes bioķīmisko reakciju laikā pārvēršas pienskābēs un pirovīnskābes skābēs, kā arī acetilkoenzīmā A. Šajā posmā no barības vielām atbrīvojas līdz 30% potenciālās enerģijas.

3. posms. Ar pilnīgu oksidēšanos visas vielas tiek sadalītas līdz CO 2 un N 2 A. Šajā posmā Krebsa vielmaiņas katlā tiek atbrīvota atlikušā enerģija, aptuveni 70%.Tomēr ne visa atbrīvotā enerģija tiek uzkrāta ATP ķīmiskajā enerģijā. Daļa enerģijas tiek izkliedēta vidē. Šo siltumu sauc par primāro siltumu ( Q 1) . ATP uzkrātā enerģija pēc tam tiek tērēta dažāda veida darbam organismā: mehāniskajam, elektriskajam, ķīmiskajam un aktīvajam transportam. Šajā gadījumā daļa enerģijas tiek zaudēta tā sauktā sekundārā siltuma veidā Q2. Skatīt 1. diagrammu.

H 2 O + CO 2 + Q 1 + ATP

Shēma 1. Enerģijas avoti organismā, barības vielu pilnīgas oksidēšanās rezultāti un organismā radītā siltuma veidi.

Jāpiebilst, ka oksidēšanās laikā izdalīto pārtikas vielu daudzums nav atkarīgs no starpreakciju skaita, bet ir atkarīgs no ķīmiskās sistēmas sākotnējā un beigu stāvokļa. Šo nostāju pirmo reizi formulēja Hess (Hesa likums).

Šos procesus sīkāk aplūkosiet lekcijās un nodarbībās, kuras jums pasniegs Bioķīmijas katedras pasniedzēji.

Barības vielu enerģētiskā vērtība.

Barības vielu enerģētiskā vērtība tiek novērtēta, izmantojot īpašas ierīces - oksikalorimetrus. Konstatēts, ka, pilnībā oksidējoties 1 g ogļhidrātu, izdalās 4,1 kcal (1 kcal = 4187 J), 1 g tauku - 9,45 kcal, 1 g olbaltumvielu - 5,65 kcal. Jāpiebilst, ka daļa no organismā nonākušajām uzturvielām netiek uzsūktas. Piemēram, vidēji netiek sagremoti aptuveni 2% ogļhidrātu, 5% tauku un līdz 8% olbaltumvielu. Turklāt ne visas barības vielas organismā sadalās galaproduktos oglekļa dioksīdā (oglekļa dioksīdā) un ūdenī. Piemēram, daļa no proteīnu nepilnīgas sadalīšanās produktiem urīnvielas veidā tiek izvadīta ar urīnu.

Ņemot vērā iepriekš minēto, var atzīmēt, ka barības vielu reālā enerģētiskā vērtība ir nedaudz zemāka par eksperimentālos apstākļos noteikto. Reālā enerģētiskā vērtība 1 g ogļhidrātu ir 4,0 kcal, 1 g tauku ir 9,0 kcal, 1 g proteīna ir 4,0 kcal.

1. Vielmaiņas un enerģijas fizioloģijas pamatjēdzieni un definīcijas.

Cilvēka ķermeņa enerģijas metabolisma neatņemama (vispārēja) īpašība ir kopējais enerģijas patēriņš vai bruto enerģijas patēriņš.

Bruto enerģijas izdevumiķermeni - ķermeņa enerģijas patēriņa kopums dienas laikā tā normālas (dabiskās) pastāvēšanas apstākļos. Bruto enerģijas patēriņš ietver trīs komponentus: bazālo metabolismu, pārtikas specifisko dinamisko efektu un darba pieaugumu. Bruto enerģijas patēriņš ir aprēķināts kJ/kg/dienā vai kcal/kg/dienā (1 kJ=0,239 kcal).

BX.

Pamata vielmaiņas izpēte sākās ar Tartu Bidera universitātes zinātnieku un Šmita (Schmidt) darbu. Bidders un Šmits, 1852).

BX minimālais enerģijas patēriņa līmenis, kas nepieciešams ķermeņa dzīvībai svarīgo funkciju uzturēšanai.

Ideja par bazālo vielmaiņu kā minimālo ķermeņa enerģijas patēriņa līmeni nosaka arī vairākas prasības attiecībā uz nosacījumiem, kādos šis rādītājs ir jānovērtē.

Nosacījumi, kādos jānovērtē bazālais metabolisms:

1. pilnīgas fiziskās un garīgās atpūtas stāvoklis (vēlams guļus stāvoklī);
2. apkārtējā komforta temperatūra (18-20 grādi pēc Celsija);
3. 10 12 stundas pēc pēdējās ēdienreizes, lai izvairītos no enerģijas metabolisma palielināšanās, kas saistīta ar ēdiena uzņemšanu.

Faktori, kas ietekmē bazālo metabolismu.

Bāzes vielmaiņa ir atkarīga no vecuma, auguma, ķermeņa svara un dzimuma.

Vecuma ietekme uz galveno apmaiņu.

Augstākais pamata vielmaiņas ātrums uz 1 kg. Ķermeņa svars jaundzimušajiem (50-54 kcal/kg/dienā), vismazākais gados vecākiem cilvēkiem (pēc 70 gadiem bazālā vielmaiņa vidēji ir 30 kcal/kg/dienā). Bāzes metabolisms sasniedz nemainīgu līmeni pubertātes laikā 12-14 gadu vecumā un saglabājas stabils līdz 30-35 gadu vecumam (apmēram 40 kcal/kg/dienā).

Auguma un svara ietekme ķermenis bazālajam metabolismam.

Pastāv gandrīz lineāra, tieša sakarība starp ķermeņa svaru un bazālo metabolismu – jo lielāks ķermeņa svars, jo augstāks ir bazālās vielmaiņas līmenis. Tomēr šī atkarība nav absolūta. Pieaugot ķermeņa masai muskuļu audu dēļ, šī sakarība ir gandrīz lineāra, tomēr, ja ķermeņa masas pieaugums ir saistīts ar taukaudu daudzuma palielināšanos, šī sakarība kļūst nelineāra.

Tā kā ķermeņa svars, ja citas lietas ir vienādas, ir atkarīgas no auguma (jo lielāks augums, jo lielāks ķermeņa svars), pastāv tieša saistība starp augumu un bazālo metabolismu, jo lielāks augums, jo lielāka ir bazālā vielmaiņa.

Ņemot vērā to, ka augums un ķermeņa svars ietekmē kopējo ķermeņa laukumu, M. Rubners ( M.Rubner) formulēja likumu, saskaņā ar kuru bazālā vielmaiņa ir atkarīga no ķermeņa zonas: jo lielāka ķermeņa platība, jo lielāka ir bazālā vielmaiņa. Taču šis likums praktiski pārstāj darboties apstākļos, kad apkārtējās vides temperatūra ir vienāda ar ķermeņa temperatūru. Turklāt nevienmērīgs ādas apmatojums būtiski maina siltuma apmaiņu starp ķermeni un vidi, un tāpēc Rubnera likumam arī šajos apstākļos ir ierobežojumi.

Ietekme dzimumslīdz bazālā metabolisma līmenim.

Vīriešiem bazālā metabolisma līmenis ir par 5-6% augstāks nekā sievietēm. Tas tiek skaidrots ar atšķirīgo tauku un muskuļu audu attiecību uz 1 kg ķermeņa svara, kā arī atšķirīgo vielmaiņas līmeni, ko izraisa dzimumhormonu ķīmiskās struktūras atšķirības un to fizioloģiskā iedarbība.

Pārtikas specifiskā dinamiskā darbība.

Terminu pārtikas specifiskā dinamiskā darbība pirmo reizi zinātniskā lietojumā ieviesa M. Rubners 1902. gadā.

Pārtikas specifiskā dinamiskā iedarbība ir cilvēka ķermeņa enerģijas metabolisma palielināšanās, kas saistīta ar pārtikas uzņemšanu. Pārtikas specifiskā dinamiskā ietekme ir ķermeņa enerģijas patēriņš uz uzņemtās pārtikas izmantošanas mehānismiem. Šis efekts, mainot enerģijas vielmaiņu, tiek novērots no gatavošanas brīža ēdienreizēm, ēšanas laikā un saglabājas 10-12 stundas pēc ēšanas. Maksimālais enerģijas metabolisma pieaugums pēc ēšanas tiek novērots pēc 3 3,5 stundām. Īpaši pētījumi ir parādījuši, ka no 6 līdz 10% no tā enerģētiskās vērtības tiek tērēti pārtikas iznīcināšanai.

Darba pieaugums.

Darba pieaugums ir trešā ķermeņa bruto enerģijas patēriņa sastāvdaļa.Darba pieaugums ir daļa no ķermeņa enerģijas izdevumiem muskuļu darbībai vidē. Smaga fiziska darba laikā ķermeņa enerģijas patēriņš var palielināties 2 reizes, salīdzinot ar bazālās vielmaiņas līmeni.

1. Metodes enerģijas metabolisma pētīšanai cilvēkiem.

Lai pētītu enerģijas metabolismu cilvēkiem, ar vispārīgo nosaukumu kalorimetrija ir izstrādātas vairākas metodes.

KALORIMETRIJAS METODES

Tiešs Netiešs

Tiešās kalorimetrijas metodesmetodes ķermeņa radītā siltuma tiešai mērīšanai noteiktos apstākļos. Metodes princips ir balstīts uz to, ka jo augstāka ir enerģijas vielmaiņa organismā, jo lielāks siltuma daudzums tiek izkliedēts vidē. Šajā sakarā, ja pētāmais bioloģiskais objekts tiek novietots siltumizolējošā telpā, kurā ir siltumu absorbējoša viela, tiek mērīta sākotnējā un pēc noteikta laika beigu temperatūra, kā arī zinot īpatnējo siltumizolācijas jaudu. siltumu absorbējošo vielu un tās masu, ir iespējams aprēķināt ķermeņa izkliedētā siltuma daudzumu ( Q) pēc labi zināmas formulas.

Q = c x m x  t, kur

c siltumu absorbējošās vielas īpatnējā siltumietilpība;

m siltumu absorbējošās vielas masa;

 t temperatūras maiņa.

Metodes trūkumi ir tās sarežģītība, salīdzinoši ilgs ieviešanas laiks un nespēja izmantot dabiskos apstākļos, t.sk. reālos ražošanas apstākļos.

Netiešās kalorimetrijas metodes.

Netiešās kalorimetrijas metodes ir balstītas uz netiešu ķermeņa enerģijas patēriņa novērtējumu. Netiešās kalorimetrijas metodes ietver pārtikas devu metodi, laika grafika metodi un ieelpotā un izelpotā gaisa gāzu analīzi.

Pārtikas devas metodeir balstīta uz apgalvojumu, ka enerģijas metabolismu var novērtēt, zinot uzturvielu attiecību patērētajos pārtikas produktos un to enerģētisko vērtību. Šī metode ir ļoti neprecīza, jo neņem vērā barības vielu individuālo sagremojamību, to sadalīšanās pakāpi organismā un līdz ar to arī enerģētisko efektu.

Laika noteikšana-tabulas metodeir balstīta uz cilvēka darbības laiku noteiktā laika periodā, lai noteiktu noteiktu darbību īpatsvaru, kurām ir noteikta enerģijas “cena”. Atsevišķu darbību enerģijas “cena” tiek aprēķināta, izmantojot īpašas tabulas, kuras ir apkopotas, pamatojoties uz lielu skaitu cilvēka darbības enerģijas metabolisma pētījumu.

Ieelpotā un izelpotā gaisa gāzu analīzes metodes.

Galvenā enerģijas daļa dzīvnieku un cilvēku organismā tiek reproducēta barības vielu oksidēšanās laikā ar skābekļa piedalīšanos (O 2 ) uz galaproduktiem oglekļa dioksīdu (CO 2) un ūdens (H2 PAR). Tajā pašā laikā dažu uzturvielu oksidēšanās laikā izdalās nevienlīdzīgs enerģijas daudzums to nevienlīdzīgās enerģētiskās vērtības dēļ. Tādējādi, zinot patērētā skābekļa un izdalītā oglekļa dioksīda daudzumu, var novērtēt ķermeņa enerģijas metabolismu. Lai novērtētu enerģijas metabolismu, analizējot gāzu koncentrāciju izelpotā gaisā, pirmajā posmā tiek aprēķināts elpošanas koeficients. Elpošanas koeficients (RK) ir izdalītā oglekļa dioksīda tilpuma attiecība pret tajā pašā laikā absorbētā skābekļa daudzumu.

DK = V CO 2 / V O 2

Pētījumi liecina, ka līdzstrāva parasti svārstās no 0,7 līdz 1,0. DC iegūst maksimālo vērtību ogļhidrātu oksidēšanas laikā:

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

Tā kā jebkuras gāzes molekulas grama tilpums ir vienāds, līdzstrāva šajā gadījumā ir vienāda ar:

DK = 6СО 2 / 6О 2 = 1,0

Tauku līdzstrāva ir 0,7; Olbaltumvielu DC ir aptuveni 0,8; Jauktas pārtikas līdzstrāva ir 0,85.

Noteikts elpošanas koeficients atbilst noteiktam skābekļa kaloriju ekvivalentam (CEO 2). KEO 2 atbilstošajam atpūtas centram tiek atrasti, izmantojot īpašas tabulas.

Kaloriju skābekļa ekvivalents ir enerģijas daudzums, kas izdalās barības vielu oksidēšanas laikā 1,0 litrā skābekļa. Zinot KEO2 un patērētā skābekļa daudzumu, jūs varat viegli aprēķināt kopējo izdalītās enerģijas daudzumu noteiktos apstākļos

A = KEO 2 x V O 2 / 1000

Šī metode ir diezgan vienkārša, uzticama un tāpēc plaši izmantota medicīnā, lai novērtētu cilvēka enerģijas metabolismu.

5. Racionāla uztura jēdziens. Pārtikas devu sagatavošanas noteikumi.

Termins sabalansēts uzturs burtiski nozīmē gudru ēšanu. Tā kā uztura faktors lielā mērā nosaka indivīda veselības līmeni, šodienas lekcijā pieskarsimies dažiem cilvēka racionālas uztura principiem.

Pirmais princips racionāla uztura enerģijas pietiekamības princips.

Saskaņā ar šo principu patērētajā pārtikā iekļauto uzturvielu enerģētiskajai vērtībai jāatbilst ķermeņa bruto enerģijas patēriņam. Palielinoties ķermeņa bruto enerģijas patēriņam saistībā ar ražošanas darbībām (palielinoties darba pieaugumam), saņemtās pārtikas enerģētiskajai vērtībai noteikti jāpalielinās.

Otrais princips racionāls uzturs - optimāla uztura sastāvā iekļauto uzturvielu līdzsvara princips. Mūsdienās krievu uztura fizioloģijas skolā ir vispāratzīts, ka optimālā attiecība starp olbaltumvielām, taukiem un ogļhidrātiem, ko iegūst no pārtikas, ir attiecība 1: 1: 4. Šī attiecība norāda, ka kvantitatīvā izteiksmē olbaltumvielas ir racionālā stāvoklī. uzturā jābūt 1 daļai, taukiem - 1 daļai un ogļhidrātiem - 4 daļām.

Trešais princips racionāls uzturs nosaka, ka bioloģiskajā ziņā patērētajai pārtikai jābūt pilnvērtīgai, t.i. Neaizstājamās aminoskābes, piesātinātās un nepiesātinātās taukskābes, vitamīni, šķiedrvielas un visi nepieciešamie minerālsāļi ar pārtiku ir jāsaņem pilnā apjomā. Praktiski šis jautājums tiek atrisināts šādi: olbaltumvielām jābūt ne tikai dzīvnieku, bet arī augu izcelsmes (55% jābūt dzīvnieku izcelsmes olbaltumvielām, 45% - augu izcelsmes olbaltumvielām). Augu izcelsmes olbaltumvielas ir atrodamas pākšaugu augļos. Ir nepieciešams, lai 60% tauku uzturā būtu no augu taukiem (saulespuķu, olīvu un citām augu eļļām), bet 40% no dzīvnieku taukiem. Šī prasība ir saistīta ar to, ka augu tauki satur nepiesātinātās taukskābes. Lai nodrošinātu uzturu ar vitamīniem un minerālsāļiem, tajā jāiekļauj pietiekams daudzums neapstrādātu augļu un dārzeņu.

Ceturtais principsracionālam uzturam nepieciešams optimāls ēdienreižu biežums un optimāls patērētās pārtikas apjoma sadalījums visas dienas garumā. Par optimālāko tiek uzskatītas četras ēdienreizes dienā, ieskaitot brokastis, pusdienas, pēcpusdienas uzkodas un vakariņas. Tajā pašā laikā brokastu laikā vajadzētu patērēt 20-25% no kopējā ēdiena daudzuma, pamatojoties uz tā kaloriju saturu, 40-45% pusdienu laikā, 5-10% pēcpusdienas uzkodā, 15-20% vakariņu laikā.

Piektais princips racionāls uzturs prasa ņemt vērā iedzīvotāju nacionālās, kultūras un reliģiskās tradīcijas, kurām racionāla uztura jomā speciālists izstrādā diētu.

Vielmaiņa un enerģija jeb vielmaiņa, - vielu un enerģijas ķīmisko un fizikālo pārvērtību kopums, kas notiek dzīvā organismā un nodrošina tā vitālo darbību. Vielas un enerģijas metabolisms veido vienotu veselumu, un uz to attiecas vielas un enerģijas nezūdamības likums.

Metabolisms sastāv no asimilācijas un disimilācijas procesiem. Asimilācija (anabolisms)- vielu uzsūkšanās process organismā, kura laikā tiek patērēta enerģija. Disimilācija (katabolisms)- sarežģītu organisko savienojumu sadalīšanās process, kas notiek, atbrīvojoties enerģijai.

Cilvēka ķermeņa vienīgais enerģijas avots ir ar pārtiku piegādāto organisko vielu oksidēšanās. Pārtikas produktiem sadaloties gala elementos - oglekļa dioksīdā un ūdenī - izdalās enerģija, no kuras daļa nonāk muskuļu veiktajā mehāniskajā darbā, otra daļa tiek izmantota sarežģītāku savienojumu sintēzei vai uzkrājas īpašās augstas enerģijas. savienojumi.

Makroerģiskie savienojumi ir vielas, kuru sadalīšanās notiek kopā ar liela enerģijas daudzuma izdalīšanos. Cilvēka organismā augstas enerģijas savienojumu lomu pilda adenozīntrifosforskābe (ATP) un kreatīnfosfāts (CP).

PROTEĪNU METABOLISMS.

Olbaltumvielas(olbaltumvielas) ir lielmolekulārie savienojumi, kas veidoti no aminoskābēm. Funkcijas:

Strukturāla vai plastiska funkcija ir tas, ka olbaltumvielas ir visu šūnu un starpšūnu struktūru galvenā sastāvdaļa. Katalītisks vai fermentatīvs Olbaltumvielu funkcija ir to spēja paātrināt bioķīmiskās reakcijas organismā.

Aizsardzības funkcija olbaltumvielas izpaužas imūnķermeņu (antivielu) veidošanā, kad organismā nonāk svešs proteīns (piemēram, baktērijas). Turklāt olbaltumvielas saista toksīnus un indes, kas nonāk organismā, un nodrošina asins recēšanu un aptur asiņošanu brūču gadījumā.

Transporta funkcija ietver daudzu vielu pārnešanu. Olbaltumvielu vissvarīgākā funkcija ir transmisija iedzimtas īpašības , kurā vadošā loma ir nukleoproteīniem. Ir divi galvenie nukleīnskābju veidi: ribonukleīnskābes (RNS) un dezoksiribonukleīnskābes (DNS).

Regulējošā funkcija proteīnu mērķis ir uzturēt bioloģiskās konstantes organismā.

Enerģijas loma Olbaltumvielas ir atbildīgas par enerģijas nodrošināšanu visiem dzīvības procesiem dzīvnieku un cilvēku organismā. Kad tiek oksidēts 1 g proteīna, vidēji tiek atbrīvota enerģija, kas vienāda ar 16,7 kJ (4,0 kcal).

Nepieciešamība pēc olbaltumvielām.Ķermenis pastāvīgi sadalās un sintezē olbaltumvielas. Vienīgais jaunu olbaltumvielu sintēzes avots ir pārtikas olbaltumvielas. Gremošanas traktā olbaltumvielas fermentu ietekmē sadalās aminoskābēs un uzsūcas tievajās zarnās. No aminoskābēm un vienkāršiem peptīdiem šūnas sintezē savu proteīnu, kas raksturīgs tikai konkrētam organismam. Olbaltumvielas nevar aizstāt ar citām uzturvielām, jo ​​to sintēze organismā ir iespējama tikai no aminoskābēm. Tajā pašā laikā olbaltumvielas var aizstāt taukus un ogļhidrātus, t.i., izmantot šo savienojumu sintēzei.

Olbaltumvielu bioloģiskā vērtība. Dažas aminoskābes cilvēka organismā nevar sintezēt, un tās ir jāsagādā ar pārtiku gatavā veidā. Šīs aminoskābes parasti sauc neaizstājams, vai vitāli nepieciešams. Tajos ietilpst: valīns, metionīns, treonīns, leicīns, izoleicīns, fenilalanīns, triptofāns un lizīns, kā arī bērniem arginīns un histidīns. Neaizvietojamo skābju trūkums pārtikā izraisa olbaltumvielu metabolisma traucējumus organismā. Neaizstājamās aminoskābes galvenokārt tiek sintezētas organismā.

Tiek saukti olbaltumvielas, kas satur visas nepieciešamās aminoskābes bioloģiski pilnīgs. Augstākā olbaltumvielu bioloģiskā vērtība ir piens, olas, zivis un gaļa. Bioloģiski deficīti ir tie proteīni, kuriem trūkst vismaz vienas aminoskābes, ko organismā nevar sintezēt. Nepilnīgi proteīni ir olbaltumvielas no kukurūzas, kviešiem un miežiem.

Slāpekļa līdzsvars. Slāpekļa līdzsvars ir starpība starp slāpekļa daudzumu cilvēka pārtikā un tā līmeni izdalījumos.

Slāpekļa līdzsvars- stāvoklis, kad izdalītā slāpekļa daudzums ir vienāds ar organismā ievadīto daudzumu. Slāpekļa līdzsvars tiek novērots veselam pieaugušam cilvēkam.

Pozitīvs slāpekļa līdzsvars- stāvoklis, kad slāpekļa daudzums ķermeņa izdalījumos ir ievērojami mazāks nekā tā saturs pārtikā, tas ir, tiek novērota slāpekļa aizture organismā. Pozitīvs slāpekļa līdzsvars tiek novērots bērniem sakarā ar palielinātu augšanu, sievietēm grūtniecības laikā, intensīvu sporta treniņu laikā, kas izraisa muskuļu audu palielināšanos, masīvu brūču dzīšanas vai atveseļošanās laikā pēc smagām slimībām.

Slāpekļa trūkums(negatīvs slāpekļa līdzsvars) tiek novērots, ja izdalītā slāpekļa daudzums ir lielāks par tā saturu organismā nonākušajā pārtikā. Negatīvs slāpeklislīdzsvars tiek novērots olbaltumvielu bada, drudža apstākļos un olbaltumvielu metabolisma neiroendokrīnās regulēšanas traucējumu laikā.

Olbaltumvielu sadalīšanās un urīnvielas sintēze. Svarīgākie proteīnu sadalīšanās slāpekļa produkti, kas izdalās ar urīnu un sviedriem, ir urīnviela, urīnskābe un amonjaks.

TAUKU METABOLISMS.

Tauki ir sadalīti ieslēgts vienkāršie lipīdi(neitrālie tauki, vaski), kompleksie lipīdi(fosfolipīdi,glikolipīdi, sulfolipīdi) un steroīdi( holesterīns unutt.). Lielāko daļu lipīdu cilvēka organismā veido neitrālie tauki. Neitrālie tauki Cilvēka pārtika ir svarīgs enerģijas avots. Kad tiek oksidēts 1 g tauku, atbrīvojas 37,7 kJ (9,0 kcal) enerģijas.

Pieauguša cilvēka ikdienas nepieciešamība pēc neitrāliem taukiem ir 70-80 g, bērniem vecumā no 3 līdz 10 gadiem - 26-30 g.

Enerģētiski neitrālos taukus var aizstāt ar ogļhidrātiem. Tomēr ir nepiesātinātās taukskābes - linolskābe, linolēnskābe un arahidonskābe, kurām obligāti jābūt cilvēka uzturā, tās sauc. Nav nomaināms treknrakstā skābes.

Neitrālos taukus, kas veido pārtiku un cilvēka audus, galvenokārt pārstāv triglicerīdi, kas satur taukskābes - palmitīns,stearīnskābe, oleīns, linolskābe un linolēns.

Aknām ir svarīga loma tauku metabolismā. Aknas ir galvenais orgāns, kurā veidojas ketonu ķermeņi (beta-hidroksisviestskābe, acetoetiķskābe, acetons). Ketonu ķermeņi tiek izmantoti kā enerģijas avots.

Fosfo- un glikolipīdi ir atrodami visās šūnās, bet galvenokārt nervu šūnās. Aknas ir praktiski vienīgais orgāns, kas uztur fosfolipīdu līmeni asinīs. Holesterīnu un citus steroīdus var iegūt ar pārtiku vai sintezēt organismā. Galvenā holesterīna sintēzes vieta ir aknas.

Taukaudos neitrālie tauki tiek nogulsnēti triglicerīdu veidā.

Tauku veidošanās no ogļhidrātiem. Pārmērīga ogļhidrātu uzņemšana no pārtikas noved pie tauku nogulsnēšanās organismā. Parasti cilvēkiem 25-30% ogļhidrātu pārtikā tiek pārvērsti taukos.

Tauku veidošanās no olbaltumvielām. Olbaltumvielas ir plastmasas materiāli. Tikai ekstremālos apstākļos olbaltumvielas tiek izmantotas enerģijas vajadzībām. Olbaltumvielu pārvēršana taukskābēs, visticamāk, notiek, veidojot ogļhidrātus.

OGĻHIDRĀTU METABOLISMS.

Ogļhidrātu bioloģisko lomu cilvēka organismā galvenokārt nosaka to enerģētiskā funkcija. 1 g ogļhidrātu enerģētiskā vērtība ir 16,7 kJ (4,0 kcal). Ogļhidrāti ir tiešs enerģijas avots visām ķermeņa šūnām un veic plastmasas un atbalsta funkcijas.

Pieauguša cilvēka ikdienas ogļhidrātu nepieciešamība ir aptuveni 0,5 kg. Galvenā to daļa (apmēram 70%) audos oksidējas līdz ūdenim un oglekļa dioksīdam. Apmēram 25-28% no uztura glikozes tiek pārvērsti taukos un tikai 2-5% no tā tiek sintezēti glikogēnā - organisma rezerves ogļhidrātos.

Vienīgais ogļhidrātu veids, ko var absorbēt, ir monosaharīdi. Tie uzsūcas galvenokārt tievajās zarnās un ar asinsriti tiek transportēti uz aknām un audiem. Glikogēns tiek sintezēts no glikozes aknās. Šo procesu sauc glikoģenēze. Glikogēnu var sadalīt glikozē. Šo fenomenu sauc glikogenolīze. Aknās iespējama jauna ogļhidrātu veidošanās no to sadalīšanās produktiem (pirovīnskābe vai pienskābe), kā arī no tauku un olbaltumvielu sadalīšanās produktiem (keto skābes), ko apzīmē kā glikoneoģenēze. Glikoģenēze, glikogenolīze un glikoneoģenēze ir savstarpēji cieši saistīti procesi, kas notiek aknās un nodrošina optimālu cukura līmeni asinīs.

Muskuļos, tāpat kāAknās tiek sintezēts glikogēns. Glikogēna sadalīšanās ir viens no muskuļu kontrakcijas enerģijas avotiem. Kad muskuļu glikogēns sadalās, process virzās uz pirovīnskābes un pienskābes veidošanos. Šo procesu sauc glikolīze. Atpūtas fāzē glikogēna atkārtota sintēze notiek no pienskābes muskuļu audos.

Smadzenes satur nelielas ogļhidrātu rezerves un prasa pastāvīgu glikozes piegādi. Glikoze smadzeņu audos pārsvarā tiek oksidēta, un neliela tās daļa tiek pārveidota par pienskābi. Smadzeņu enerģijas patēriņu sedz tikai ogļhidrāti. Glikozes piegādes samazināšanos smadzenēs pavada izmaiņas vielmaiņas procesos nervu audos un smadzeņu darbības traucējumi.

Ogļhidrātu veidošanās no olbaltumvielām un taukiem (glikoneoģenēze). Aminoskābju transformācijas rezultātā taukskābju oksidēšanās laikā veidojas pirovīnskābe, veidojas acetilkoenzīms A, ko var pārvērst par glikozes prekursoru pirovīnskābe; Tas ir vissvarīgākais vispārējais ogļhidrātu biosintēzes ceļš.

Pastāv cieša fizioloģiska saikne starp diviem galvenajiem enerģijas avotiem – ogļhidrātiem un taukiem. Glikozes līmeņa paaugstināšanās asinīs palielina triglicerīdu biosintēzi un samazina tauku sadalīšanos taukaudos. Asinīs nonāk mazāk brīvo taukskābju. Ja rodas hipoglikēmija, tiek kavēts triglicerīdu sintēzes process, paātrināta tauku sadalīšanās, un brīvās taukskābes lielos daudzumos nonāk asinīs.

ŪDENS-SĀĻA APMAIŅA.

Visi ķīmiskie un fizikāli ķīmiskie procesi, kas notiek organismā, tiek veikti ūdens vidē. Ūdens organismā veic šādas svarīgas funkcijas: funkcijas: 1) kalpo kā šķīdinātājs pārtikai un vielmaiņai; 2) pārvadā tajā izšķīdušās vielas; 3) samazina berzi starp saskarsmes virsmām cilvēka ķermenī; 4) piedalās ķermeņa temperatūras regulēšanā augstās siltumvadītspējas un augstā iztvaikošanas siltuma dēļ.

Kopējais ūdens saturs pieauguša cilvēka organismā ir 50 —60% no tās masas, tas ir, sasniedz 40-45 l.

Ir pieņemts sadalīt ūdeni intracelulārajā, intracelulārajā (72%) un ārpusšūnu, ārpusšūnu (28%). Ekstracelulārais ūdens atrodas asinsvadu gultnes iekšpusē (kā daļa no asinīm, limfas, cerebrospinālā šķidruma) un starpšūnu telpā.

Ūdens iekļūst organismā caur gremošanas traktu šķidruma vai ūdens veidā, kas atrodas blīvāpārtikas produkti. Daļa ūdens veidojas pašā organismā vielmaiņas procesa laikā.

Kad organismā ir ūdens pārpalikums, tas ir vispārēja pārmērīga hidratācija(saindēšanās ar ūdeni), ar ūdens trūkumu tiek traucēta vielmaiņa. 10% ūdens zudums noved pie stāvokļa dehidratācija(dehidratācija), nāve iestājas, kad tiek zaudēti 20% ūdens.

Kopā ar ūdeni organismā nonāk arī minerālvielas (sāļi). Netālu 4% Sausajai pārtikas masai vajadzētu sastāvēt no minerālu savienojumiem.

Svarīga elektrolītu funkcija ir to dalība fermentatīvās reakcijās.

Nātrijs nodrošina ekstracelulārā šķidruma osmotiskā spiediena noturību, piedalās bioelektriskās membrānas potenciāla veidošanā, skābju-bāzes stāvokļa regulēšanā.

Kālijs nodrošina intracelulārā šķidruma osmotisko spiedienu, stimulē acetilholīna veidošanos. Kālija jonu trūkums kavē anaboliskos procesus organismā.

Hlors Tas ir arī vissvarīgākais anjons ārpusšūnu šķidrumā, nodrošinot pastāvīgu osmotisko spiedienu.

Kalcijs un fosfors atrodas galvenokārt kaulaudos (vairāk nekā 90%). Kalcija saturs plazmā un asinīs ir viena no bioloģiskajām konstantēm, jo ​​pat nelielas šī jona līmeņa izmaiņas var radīt nopietnas sekas organismam. Kalcija līmeņa pazemināšanās asinīs izraisa piespiedu muskuļu kontrakcijas, krampjus, un elpošanas apstāšanās dēļ iestājas nāve. Kalcija satura palielināšanos asinīs pavada nervu un muskuļu audu uzbudināmības samazināšanās, parēzes parādīšanās, paralīze un nierakmeņu veidošanās. Kalcijs ir nepieciešams kaulu veidošanai, tāpēc tas pietiekamā daudzumā ir jāpiegādā ķermenim ar pārtiku.

Fosfors piedalās daudzu vielu metabolismā, jo ir daļa no augstas enerģijas savienojumiem (piemēram, ATP). Fosfora nogulsnēšanās kaulos ir ļoti svarīga.

Dzelzs ir daļa no hemoglobīna un mioglobīna, kas ir atbildīgi par audu elpošanu, kā arī fermentiem, kas iesaistīti redoksreakcijās. Nepietiekama dzelzs uzņemšana organismā traucē hemoglobīna sintēzi. Hemoglobīna sintēzes samazināšanās izraisa anēmiju (anēmiju). Pieauguša cilvēka ikdienas nepieciešamība pēc dzelzs ir 10-30 mcg.

Jods organismā atrodams nelielos daudzumos. Tomēr tā nozīme ir liela. Tas ir saistīts ar faktu, ka jods ir daļa no vairogdziedzera hormoniem, kuriem ir izteikta ietekme uz visiem vielmaiņas procesiem, augšanu.un organisma attīstība.

Izglītība un enerģijas patēriņš.

Organisko vielu sadalīšanās laikā izdalītā enerģija uzkrājas ATP formā, kuras daudzums organisma audos tiek uzturēts augstā līmenī. ATP ir atrodams katrā ķermeņa šūnā. Lielākais daudzums ir atrodams skeleta muskuļos - 0,2-0,5%. Jebkura šūnu darbība vienmēr precīzi sakrīt laikā ar ATP sadalīšanos.

Iznīcinātās ATP molekulas ir jāatjauno. Tas notiek enerģijas dēļ, kas izdalās ogļhidrātu un citu vielu sadalīšanās laikā.

Par ķermeņa iztērētās enerģijas daudzumu var spriest pēc siltuma daudzuma, ko tas izdala ārējai videi.

Enerģijas patēriņa mērīšanas metodes (tiešā un netiešā kalorimetrija).

Elpošanas koeficients.

Tiešā kalorimetrija balstās uz tiešu ķermeņa dzīves laikā izdalītā siltuma noteikšanu. Cilvēks tiek ievietots speciālā kalorimetriskā kamerā, kurā tiek ņemts vērā viss cilvēka ķermeņa izdalītais siltuma daudzums. Ķermeņa radīto siltumu absorbē ūdens, kas plūst caur cauruļu sistēmu, kas novietota starp kameras sienām. Metode ir ļoti apgrūtinoša, un to var izmantot īpašās zinātniskās iestādēs. Tā rezultātā tos plaši izmanto praktiskajā medicīnā. netiešā metode kalorimetrija.Šīs metodes būtība ir tāda, ka vispirms tiek noteikts plaušu ventilācijas apjoms un pēc tam absorbētā skābekļa un atbrīvotā oglekļa dioksīda daudzums. Tiek saukta izdalītā oglekļa dioksīda tilpuma attiecība pret absorbētā skābekļa tilpumu elpošanas koeficients . Pēc elpošanas koeficienta vērtības var spriest par oksidēto vielu dabu organismā.

Pēc oksidēšanās ogļhidrātu elpceļu koeficients ir 1 jo pilnīgai 1 molekulas oksidēšanai glikoze Lai sasniegtu oglekļa dioksīdu un ūdeni, ir nepieciešamas 6 skābekļa molekulas, un tiek atbrīvotas 6 oglekļa dioksīda molekulas:

С 6 Н12О 6 +60 2 = 6С0 2 +6Н 2 0

Elpošanas koeficients olbaltumvielu oksidācijai ir 0,8, tauku oksidācijai - 0,7.

Enerģijas patēriņa noteikšana ar gāzes apmaiņu. Daudzumssiltums, kas izdalās organismā, patērējot 1 litru skābekļa - skābekļa kaloriju ekvivalents - atkarīgs no tā, kādu vielu oksidēšanai tiek izmantots skābeklis. Kaloriju ekvivalents skābeklis ogļhidrātu oksidēšanās laikā ir vienāds ar 21,13 kJ (5,05 kcal), olbaltumvielas— 20,1 kJ (4,8 kcal), tauki - 19,62 kJ (4,686 kcal).

Enerģijas patēriņš cilvēkiem nosaka šādi. Cilvēks 5 minūtes elpo caur mutē ievietotu iemuti. Iemuts, kas savienots ar maisu, kas izgatavots no gumijota auduma, ir vārsti Viņi ir sakārtoti šādi Kas cilvēks elpo brīvi atmosfēras gaisu un izelpo gaisu maisā. Izmantojot gāzi stundas izmērīt izelpas apjomu gaiss. Gāzu analizatora rādījumi nosaka skābekļa un oglekļa dioksīda procentuālo daudzumu gaisā, ko cilvēks ieelpo un izelpo. Pēc tam tiek aprēķināts absorbētā skābekļa un atbrīvotā oglekļa dioksīda daudzums, kā arī elpošanas koeficients. Izmantojot atbilstošo tabulu, tiek noteikts skābekļa kaloriju ekvivalents, pamatojoties uz elpošanas koeficientu, un tiek noteikts enerģijas patēriņš.

Bāzes metabolisms un tā nozīme.

BX- minimālais enerģijas daudzums, kas nepieciešams, lai uzturētu normālu organisma darbību pilnīgas atpūtas stāvoklī, izslēdzot visas iekšējās un ārējās ietekmes, kas varētu paaugstināt vielmaiņas procesu līmeni. Pamata vielmaiņu nosaka no rīta tukšā dūšā (12-14 stundas pēc pēdējās ēdienreizes), guļus stāvoklī, ar pilnīgu muskuļu relaksāciju, temperatūras komforta apstākļos (18-20 ° C). Pamata vielmaiņu izsaka ar organisma izdalītās enerģijas daudzumu (kJ/dienā).

Pilnīga fiziskā un garīgā miera stāvoklī organisms patērē enerģiju uz: 1) pastāvīgi notiekošiem ķīmiskajiem procesiem; 2) mehāniskais darbs, ko veic atsevišķi orgāni (sirds, elpošanas muskuļi, asinsvadi, zarnas u.c.); 3) pastāvīga dziedzeru sekrēcijas aparāta darbība.

Pamata vielmaiņa ir atkarīga no vecuma, auguma, ķermeņa svara un dzimuma. Visintensīvākais bazālais metabolisms uz 1 kg ķermeņa svara tiek novērots bērniem. Pieaugot ķermeņa svaram, palielinās bazālais metabolisms. Vidējais bazālais vielmaiņas ātrums veselam cilvēkam ir aptuveni 4,2 kJ (1 kcal) uz 1 stundu uz 1 kg svara ķermeni.

Runājot par enerģijas patēriņu miera stāvoklī, ķermeņa audi ir neviendabīgi. Iekšējie orgāni aktīvāk patērē enerģiju, mazāk aktīvi muskuļu audi.

Bazālā metabolisma intensitāte taukaudos ir 3 reizes zemāka nekā pārējā ķermeņa šūnu masā. Tievi cilvēki ražo vairāk siltuma uz kgķermeņa masa nekā pilna.

Sievietēm ir zemāks bazālais metabolisms nekā vīriešiem. Tas ir saistīts ar faktu, ka sievietēm ir mazāka masa un ķermeņa virsmas laukums. Saskaņā ar Rubnera likumu bazālā vielmaiņa ir aptuveni proporcionāla ķermeņa virsmai.

Tika atzīmētas sezonālās bazālās metabolisma vērtības svārstības - pavasarī tas palielinājās un ziemā samazinājās. Muskuļu aktivitāte izraisa metabolisma palielināšanos proporcionāli veiktā darba smagumam.

Būtiskas izmaiņas bazālajā metabolismā izraisa orgānu un ķermeņa sistēmu disfunkcijas. Ar paaugstinātu vairogdziedzera darbību, malāriju, vēdertīfu, tuberkulozi, ko papildina drudzis, palielinās bazālā vielmaiņa.

Enerģijas patēriņš fiziskās aktivitātes laikā.

Muskuļu darba laikā ievērojami palielinās ķermeņa enerģijas patēriņš. Šis enerģijas izmaksu pieaugums veido darba pieaugumu, kas ir lielāks, jo intensīvāks ir darbs.

Salīdzinot ar miegu, enerģijas patēriņš palielinās 3 reizes, lēnām ejot, un vairāk nekā 40 reizes, skrienot īsas distances sacensību laikā.

Īslaicīgas slodzes laikā enerģija tiek patērēta, oksidējoties ogļhidrātiem. Ilgstošas ​​muskuļu slodzes laikā organisms sadala galvenokārt taukus (80% no visas nepieciešamās enerģijas). Trenētiem sportistiem muskuļu kontrakciju enerģiju nodrošina tikai tauku oksidēšanās. Personai, kas nodarbojas ar fizisku darbu, enerģijas izmaksas pieaug proporcionāli darba intensitātei.

UZTURS.

Ķermeņa enerģijas izmaksu papildināšana notiek ar barības vielu palīdzību. Pārtikai jābūt olbaltumvielām, ogļhidrātiem, taukiem, minerālsāļiem un vitamīniem nelielos daudzumos un pareizā proporcijā. Sagremojamībabarības vielas ir atkarīgaspar organisma individuālajām īpašībām un stāvokli, par pārtikas daudzumu un kvalitāti, par tās dažādu sastāvdaļu attiecību un pagatavošanas metodi. Augu barība ir mazāk sagremojama nekā dzīvnieku izcelsmes produkti, jo augu pārtika satur vairāk šķiedrvielu.

Olbaltumvielu diēta veicina barības vielu uzsūkšanos un sagremojamību. Kad pārtikā dominē ogļhidrāti, samazinās olbaltumvielu un tauku uzsūkšanās. Augu izcelsmes produktu aizstāšana ar dzīvnieku izcelsmes produktiem pastiprina vielmaiņas procesus organismā. Ja dārzeņu vietā dodat olbaltumvielas no gaļas vai piena produktiem un rupjmaizes vietā no kviešu maizes, tad pārtikas produktu sagremojamība ievērojami palielinās.

Tādējādi, lai nodrošinātu cilvēka pareizu uzturu, ir jāņem vērā pārtikas produktu uzsūkšanās pakāpe organismā. Turklāt pārtikā obligāti jābūt visām neaizvietojamām (būtiskām) uzturvielām: olbaltumvielām un neaizvietojamām aminoskābēm, vitamīniem,ļoti nepiesātinātās taukskābes, minerālvielas un ūdens.

Lielāko daļu pārtikas (75-80%) veido ogļhidrāti un tauki.

Diēta- personai dienā nepieciešamo pārtikas produktu daudzums un sastāvs. Tam ir jāpapildina ķermeņa ikdienas enerģijas patēriņš un jāiekļauj visas uzturvielas pietiekamā daudzumā.

Lai sastādītu pārtikas devas, ir jāzina olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu saturs pārtikas produktos un to enerģētiskā vērtība. Izmantojot šos datus, ir iespējams izveidot zinātniski pamatotu diētu dažāda vecuma, dzimuma un profesiju cilvēkiem.

Diēta un tās fizioloģiskā nozīme. Ir nepieciešams ievērot noteiktu diētu un pareizi to organizēt: pastāvīgas ēdienreizes stundas, atbilstoši intervāli starp tām, ikdienas uztura sadalījums dienas laikā. Jums vienmēr vajadzētu ēst noteiktā laikā, vismaz 3 reizes dienā: brokastis, pusdienas un vakariņas. Brokastu enerģētiskajai vērtībai vajadzētu būt aptuveni 30% no kopējā uztura, pusdienām - 40-50%, bet vakariņām - 20-25%. Vakariņas ieteicams ieturēt 3 stundas pirms gulētiešanas.

Pareizs uzturs nodrošina normālu fizisko attīstību un garīgo aktivitāti, paaugstina organisma veiktspēju, reaktivitāti un izturību pret apkārtējās vides ietekmi.

Saskaņā ar I. P. Pavlova mācībām par kondicionētiem refleksiem, cilvēka ķermenis pielāgojas noteiktam ēšanas laikam: parādās apetīte un sāk izdalīties gremošanas sulas. Pareizi intervāli starp ēdienreizēm nodrošina sāta sajūtu šajā laikā.

Trīs ēdienreizes dienā parasti ir fizioloģiskas. Tomēr priekšroka dodama četrām ēdienreizēm dienā, kas uzlabo uzturvielu, īpaši olbaltumvielu, uzsūkšanos, starp ēdienreizēm nav izsalkuma sajūtas un tiek uzturēta laba apetīte. Šajā gadījumā brokastu enerģētiskā vērtība ir 20%, pusdienas - 35%, pēcpusdienas uzkodas - 15%, vakariņas - 25%.

Sabalansēta diēta. Uzturs tiek uzskatīts par racionālu, ja nepieciešamība pēc pārtikas ir pilnībā apmierināta kvantitatīvā un kvalitatīvā izteiksmē un tiek kompensētas visas enerģijas izmaksas. Tas veicina pareizu organisma augšanu un attīstību, paaugstina tā izturību pret ārējās vides kaitīgo ietekmi, veicina organisma funkcionālo spēju attīstību un paaugstina darba intensitāti. Racionāls uzturs ietver pārtikas devu un diētu izstrādi saistībā ar dažādām populācijām un dzīves apstākļiem.

Kā jau norādīts, veselīga cilvēka uztura pamatā ir ikdienas uztura devas. Pacienta diētu un diētu sauc par diētu. Katrs diēta ir noteiktas uztura sastāvdaļas, un to raksturo šādas īpašības: 1) enerģētiskā vērtība; 2) ķīmiskais sastāvs; 3) fizikālās īpašības (tilpums, temperatūra, konsistence); 4) jaudas režīms.

Vielmaiņas un enerģijas regulēšana.

Nosacītas refleksu izmaiņas vielmaiņā un enerģijā tiek novērotas cilvēkiem pirms starta un pirms darba stāvoklī. Sportisti pirms sacensību sākuma un strādnieks pirms darba piedzīvo vielmaiņas un ķermeņa temperatūras paaugstināšanos, skābekļa patēriņa pieaugumu un oglekļa dioksīda izdalīšanos. Var izraisīt nosacītu refleksu metabolisma izmaiņas, enerģija un termiskie procesi cilvēkiem ir verbāls stimuls.

Nervu ietekme vielmaiņas un enerģijas sistēmas procesi organismā veic vairākos veidos:

Tieša nervu sistēmas (caur hipotalāmu, eferentiem nerviem) ietekme uz audiem un orgāniem;

Netieša nervu sistēmas ietekme caurhipofīze (somatotropīns);

Netiešsnervu sistēmas ietekme caur tropu hormoni hipofīzes un perifēro dziedzeru iekšējo sekrēcija;

Tieša ietekme uz nerviem sistēma (hipotalāmu) uz endokrīno dziedzeru darbību un caur tiem vielmaiņas procesiem audos un orgānos.

Galvenā centrālās nervu sistēmas nodaļa, kas regulē visa veida vielmaiņas un enerģijas procesus, ir hipotalāmu. Izteiktu ietekmi uz vielmaiņas procesiem un siltuma veidošanos atstāj iekšējie dziedzeri sekrēciju. Virsnieru garozas un vairogdziedzera hormoni lielos daudzumos palielina katabolismu, t.i., olbaltumvielu sadalīšanos.

Ķermenis skaidri parāda nervu un endokrīno sistēmu ciešo savstarpēji saistīto ietekmi uz vielmaiņas un enerģijas procesiem. Tādējādi simpātiskās nervu sistēmas uzbudinājums ne tikai tieši stimulē vielmaiņas procesus, bet arī palielina vairogdziedzera un virsnieru hormonu (tiroksīna un adrenalīna) sekrēciju. Pateicoties tam, vielmaiņa un enerģija tiek vēl vairāk uzlabota. Turklāt šie hormoni paši paaugstina simpātiskās nervu sistēmas tonusu. Būtiskas izmaiņas vielmaiņā Un siltuma apmaiņa notiek, ja organismā ir deficīts hormonu endokrīno dziedzeru. Piemēram, tiroksīna trūkums izraisa bazālā metabolisma samazināšanos. Tas ir saistīts ar skābekļa patēriņa samazināšanos audos un siltuma ražošanas samazināšanos. Tā rezultātā ķermeņa temperatūra pazeminās.

Endokrīno dziedzeru hormoni ir iesaistīti vielmaiņas regulēšanā Un enerģiju, mainot šūnu membrānu caurlaidību (insulīnu), aktivizējot organisma enzīmu sistēmas (adrenalīns, glikagons utt.) un ietekmēšana uz to biosintēzi (glikokortikoīdi).

Tādējādi vielmaiņas un enerģijas regulēšanu veic nervu un endokrīnās sistēmas, kas nodrošina organisma pielāgošanos mainīgajiem vides apstākļiem.

Metabolisms organismā. Plastmasas RF enerģijas loma

barības vielas

Pastāvīga vielu un enerģijas apmaiņa starp organismu un vidi ir tā pastāvēšanas nepieciešams nosacījums un atspoguļo to

vienotību. Šīs apmaiņas būtība ir tāda, ka barības vielas, kas nonāk organismā pēc gremošanas transformācijām, tiek izmantotas kā plastmasas materiāls. Šajā gadījumā radītā enerģija papildina ķermeņa enerģijas izmaksas. Sarežģītu organismam raksturīgu vielu sintēzi no vienkāršiem savienojumiem, kas uzsūcas asinīs, sauc par asimilāciju vai anabolismu. Ķermeņa vielu sadalīšanos galaproduktos, ko pavada enerģijas izdalīšanās, sauc par disimilāciju vai katabolismu. Šie procesi ir nesaraujami saistīti. Asimilācija nodrošina enerģijas uzkrāšanos, un disimilācijas laikā izdalītā enerģija ir nepieciešama vielu sintēzei. Anabolisms un katabolisms tiek apvienoti vienā procesā ar ATP un NADP palīdzību. Caur tiem disimilācijas rezultātā radītā enerģija tiek nodota asimilācijas procesiem.

Proteīni būtībā ir plastmasas materiāls. Tie ir daļa no šūnu membrānām un organellām. Olbaltumvielu molekulas tiek pastāvīgi atjaunotas. Bet šī atjaunošana notiek ne tikai pārtikas olbaltumvielu dēļ, bet arī ar savu proteīnu atkārtotu izmantošanu. Tomēr no 20 aminoskābēm, kas veido olbaltumvielas, 10 ir būtiskas. Tie. tās nevar veidoties organismā. Olbaltumvielu sadalīšanās galaprodukti ir slāpekli saturoši savienojumi, piemēram, urīnviela, urīnskābe un kreatinīns. Tāpēc olbaltumvielu metabolisma stāvokli var noteikt pēc slāpekļa līdzsvara. Šī ir attiecība starp slāpekļa daudzumu, kas tiek piegādāts ar pārtikas olbaltumvielām un izvadīts no organisma ar slāpekli saturošiem vielmaiņas produktiem. 100 g proteīna satur apmēram 16 g slāpekļa. Tāpēc 1 g slāpekļa izdalīšanās liecina par 6,25 g olbaltumvielu sadalīšanos organismā. Ja izdalītā slāpekļa daudzums ir vienāds ar ķermeņa absorbēto daudzumu, iestājas slāpekļa līdzsvars. Ja tiek uzņemts vairāk slāpekļa nekā izdalīts slāpeklis, to sauc par pozitīvu slāpekļa bilanci. Organismā notiek slāpekļa aizture. Pozitīvs slāpekļa līdzsvars tiek novērots ķermeņa augšanas laikā, atveseļošanās laikā pēc smagas slimības un pēc ilgstošas ​​badošanās. Ja organisma izdalītā slāpekļa daudzums ir lielāks par uzņemto, rodas negatīvs slāpekļa bilance. Tās rašanās ir izskaidrojama ar dominējošo organisma paša olbaltumvielu sadalīšanos. Tas rodas badošanās laikā, neaizvietojamo aminoskābju trūkuma dēļ pārtikā, traucēta gremošana un olbaltumvielu uzsūkšanās, kā arī nopietnas slimības. Olbaltumvielu daudzumu, kas pilnībā apmierina ķermeņa vajadzības, sauc par olbaltumvielu optimālo. Minimums, kas nodrošina tikai slāpekļa līdzsvara saglabāšanu - olbaltumvielu minimums. PVO iesaka uzņemt proteīnu vismaz 0,75 g uz kg ķermeņa svara dienā. Olbaltumvielu enerģētiskā loma ir salīdzinoši neliela.

Ķermeņa tauki ir triglicerīdi un fosfolipīdi. un sterīni. Viņu galvenā loma ir enerģiska. Lipīdu oksidēšanās rezultātā izdalās vislielākais enerģijas daudzums, tāpēc aptuveni pusi no organisma enerģijas izdevumiem nodrošina lipīdi. Tie ir arī enerģijas akumulators organismā, jo tiek nogulsnēti tauku noliktavās un tiek izmantoti pēc vajadzības. Tauku noliktavas veido aptuveni 15% no ķermeņa svara. Taukiem ir noteikta plastiska loma, jo fosfolipīdi, holesterīns un taukskābes ir daļa no šūnu membrānām un organellām. Turklāt tie aptver iekšējos orgānus. Piemēram, perinefriskie tauki palīdz nostiprināt nieres un aizsargāt tās no mehāniskās slodzes. Lipīdi ir arī endogēnā ūdens avoti. Kad 100 g tauku oksidējas, veidojas apmēram 100 g ūdens. Īpašu funkciju veic brūnie tauki, kas atrodas gar lieliem traukiem un starp lāpstiņām. Tā tauku šūnās esošais polipeptīds, ķermenim atdziestot, kavē ATP resintēzi lipīdu dēļ. Tā rezultātā strauji palielinās siltuma ražošana. Liela nozīme ir neaizstājamajām taukskābēm – linolskābei, linolēnskābei un arahidonskābei. Bez tiem nav iespējama šūnu fosfolipīdu sintēze, prostaglandīnu veidošanās utt. To prombūtnē tiek aizkavēta ķermeņa augšana un attīstība.

Ogļhidrāti galvenokārt spēlē enerģijas lomu, jo tie kalpo kā galvenais enerģijas avots šūnām. Piemēram, neironu enerģijas vajadzības tiek apmierinātas tikai ar glikozi. Tie uzkrājas kā glikogēns aknās un muskuļos. Ogļhidrātiem ir noteikta plastiskā nozīme, jo glikoze ir nepieciešama nukleotīdu veidošanai un noteiktu aminoskābju sintēzei.

H Ķermeņa enerģijas bilances mērīšanas metodes

Sakarību starp enerģijas daudzumu, kas tiek saņemts no pārtikas, un enerģiju, kas nonāk ārējā vidē, sauc par ķermeņa enerģijas bilanci Ir 2 metodes, kā noteikt ķermeņa izdalīto enerģiju.

1. Tiešā kalorimetrija. Tās princips ir balstīts uz faktu, ka visa veida enerģija galu galā pārvēršas siltumā. Tāpēc ar tiešo kalorimetriju nosaka siltuma daudzumu, ko organisms izdala vidē laika vienībā. Šim nolūkam tiek izmantotas īpašas kameras ar labu siltumizolāciju un siltummaiņas cauruļu sistēmu, caur kurām cirkulē un tiek uzsildīts ūdens.

2.Netiešā kalorimetrija. Tas sastāv no izdalītā oglekļa dioksīda un absorbētā skābekļa attiecības noteikšanas laika vienībā. Šī ir pilnīga gāzes analīze. Šo attiecību sauc par elpošanas koeficientu (RQ).

Prezentācijas apraksts Vielmaiņas un enerģijas fizioloģija. Termoregulācijas fizioloģija uz priekšmetstikliņiem

Metabolisma un enerģijas fizioloģija. Termoregulācijas fizioloģija SAGATAVOJA: ALIMZHAN SERZHAN (39 -01)

Metabolisms (vielmaiņa) ir ķīmisku reakciju kopums dzīvos organismos, kas nodrošina to augšanu, attīstību un dzīvības procesus Plastiskā vielmaiņa jeb anabolisms (asimilācija) ir organisko vielu (ogļhidrātu, tauku, olbaltumvielu) sintēze ar enerģijas patēriņu. . Enerģijas vielmaiņa jeb katabolisms (disimilācija) ir organisko vielu sadalīšanās ar enerģijas izdalīšanos. Galīgie sadalīšanās produkti ir ogleklis, ūdens un ATP.

Ir 4 vielmaiņas stadijas: 1. Barības vielu hidrolīze gremošanas traktā - barības vielu fermentatīvā sadalīšanās. 2. Hidrolīzes galaproduktu uzsūkšanās asinīs un limfā. 3. Barības vielu un O2 transportēšana šūnā - intracelulārā vielmaiņa un enerģija. 4. Metabolisma galaproduktu izolēšana.

Šūnu regulēšana balstās uz fermenta un substrāta mijiedarbības īpašībām. Enzīms kā bioloģisks katalizators maina reakcijas ātrumu, savienojoties ar substrātu un veidojot enzīma-substrāta kompleksu. Pēc tam, kad substrātā ir notikušas izmaiņas, ferments atstāj šo kompleksu neskartu un sāk jaunu ciklu.

Humorālā regulēšana Daži hormoni tieši regulē enzīmu sintēzi vai sadalīšanos un šūnu membrānu caurlaidību, mainot substrātu saturu, kofaktorus un jonu sastāvu šūnā.

Nervu regulēšana tiek veikta dažādos veidos: - mainot endokrīno dziedzeru darbības intensitāti, tiešu enzīmu aktivāciju; Centrālā nervu sistēma, iedarbojoties uz šūnu un humora regulēšanas mehānismiem, adekvāti maina šūnu trofismu.

Olbaltumvielas (80 -100 g) Galvenais olbaltumvielu avots organismam ir pārtikas olbaltumvielas. Olbaltumvielu nozīme: Plastiskā loma Enerģētiskā Motora funkcija (aktīns, miozīns). Enzīmu funkcija (fermenti ir olbaltumvielas, kas nodrošina organisma pamatfunkcijas: elpošanu, gremošanu, izvadīšanu. Olbaltumvielu vielmaiņas regulēšana - Regulēšanas centri hipotalāma kodolos. Simpātiskā nervu sistēma pastiprina olbaltumvielu disimilāciju. Parasimpātiskā nervu sistēma pastiprina proteīnu sintēzi. Uzlabo olbaltumvielu sintēzi – augšanas hormons, trijodtiroksīns, tiroksīns

Neaizstājamās aminoskābes Valīns (gaļa, sēnes, piena un graudu produkti) Izoleicīns (vistas gaļa, aknas, olas, zivis) Leicīns (gaļa, zivis, rieksti) Lizīns (zivis, olas, gaļa, pupiņas) Metionīns (piens, pupiņas, zivis) , pupiņas) Treonīns (piena produkti, olas, rieksti) Triptofāns (banāni, dateles, vista, piena produkti) Fenilalanīns (liellopu gaļa, zivis, olas, piens) Arginīns (ķirbju sēklas, liellopu gaļa, cūkgaļa, sezams) Histidīns (liellopu gaļa, vista, lēcas) , lasis)

Olbaltumvielu pārvēršana organismā Pārtikas olbaltumvielas Gremošanas trakts Asins aminoskābes Dažādu audu šūnas Aknu transaminācija Aminoskābju deaminācija. Aknu aminoskābes Amonjaks Ketoskābes Urīnviela Oksidēšana Glicerīna sintēze Taukskābju sintēze. Atlikušais asins slāpeklis. Nieres. Urīna slāpeklis Aknu enzīmi Aknu proteīni. Asins plazmas olbaltumvielas

Olbaltumvielu metabolisma regulēšana Centrālie regulēšanas mehānismi Hipotalāms Hipofīze Aizkuņģa dziedzeris Virsnieru dziedzeri. Parasimpātiskās ietekmes Simpātiskās ietekmes Somatotropie hormoni Glikokortikoīdi Aknās Muskuļi, limfoīdie audi Anabolisms Katabolisms Vairogdziedzera hormoni Insulīns. Vairogdziedzeris

Tauki (80 -100 g) Plastmasas, enerģijas loma. Tauki uzsūcas no zarnām limfā un asinīs glicerīna un taukskābju veidā (veidojot micellas ar žultsskābēm). Regulēšanu veic hipotalāms. Tauku sadalīšanās notiek adrenalīna, norepinefrīna, augšanas hormona un tiroksīna ietekmē. Simpātiskās nervu sistēmas kairinājums pastiprina tauku sadalīšanos. Parasimpātisks – veicina tauku nogulsnēšanos.

Tauku konversija organismā Pārtikas tauki (triglicerīdi) PĀRTIKAS KANĀLS ASINS LIMFAS E R D C E L I P E T r iglicerīdi v i d e c h i l o m i c r o n par v. Īsās ķēdes taukskābes Glicerīns Garās ķēdes taukskābes

Ogļhidrāti (400-500 g) Galvenais enerģijas avots ir dipolisaharīdi, kas uzsūcas monosaharīdu veidā. Glikogēns tiek sintezēts no glikozes aknās. Kad glikozes līmenis asinīs samazinās, palielinās glikogēna sadalīšanās aknās. Ogļhidrātu metabolisma regulēšana: Hiperglikēmija izraisa hipotalāmu un smadzeņu garozas kairinājumu, efekts tiek realizēts caur veģetatīviem nerviem. Simpātiskā nervu sistēma pastiprina glikogēna sadalīšanos – glikolīzi. Parasimpātiskā nervu sistēma pastiprina glikogēna sintēzi no glikozes – glikoģenēzi.

Pārtikas ogļhidrāti Pārtikas kanāls Asins ogļhidrāti Smadzenes ANKNU MUSKUĻI ATPŪTAS PIESARDZĪBĀ DARBOJAS MUSKUĻI H 2 O + CO 2 Asins laktāts. Ogļhidrātu vielmaiņa organismā Glikogēns Pirovīnskābe Pienskābe H 2 O + CO

Ar nosacījumu, ka visi enerģijas izdevumi tiek aizstāti ar ogļhidrātiem un taukiem, tas ir, ar diētu bez olbaltumvielām, dienā tiek iznīcināts aptuveni 331 mg olbaltumvielu uz 1 kg ķermeņa svara. Cilvēkam, kas sver 70 kg, tas ir 23,2 g. M. Rubners šo vērtību nosauca par “nolietojuma koeficientu”.

SLĀPEKĻA LĪDZSVARS No pārtikas uzņemtā un ar urīnu un sviedriem izdalītā slāpekļa daudzuma attiecību sauc par slāpekļa bilanci. Olbaltumvielu koeficients ir olbaltumvielu daudzums, kas, sadaloties, rada 1 gramu slāpekļa. Tas ir vienāds ar 6,25 g Pozitīvs slāpekļa līdzsvars - kad ienāk vairāk olbaltumvielu, nekā tiek izvadīts. Negatīvs slāpekļa līdzsvars ir tad, kad tiek uzņemts mazāk olbaltumvielu nekā tiek izvadīts. Slāpekļa līdzsvars – kad ar olbaltumvielām nonāk tāds pats slāpekļa daudzums, kāds tiek izvadīts.

STANDARTA NOSACĪJUMI PAMATVIELMAIŅAS NOTEIKŠANAI: Bāzes vielmaiņa ir minimālais enerģijas patēriņa līmenis, lai uzturētu organisma dzīvības funkcijas relatīvi pilnīgas fiziskās un emocionālās atpūtas apstākļos. No rīta, tukšā dūšā. Temperatūrā 25-28 grādi pēc Celsija. Pilnīgas fiziskās un garīgās atpūtas stāvoklī, guļus uz muguras.

Pamata metabolisma noteikšanas metodes Tiešā kalorimetrijas metode ar pilnīgu gāzes analīzi. Netiešās kalorimetrijas metode ar nepilnīgu gāzes analīzi.

Ūdens nozīme organismam Piedalīšanās vielmaiņas procesos (hidrolīze, oksidācijas reakcijas u.c.); Veicina vielmaiņas galaproduktu izvadīšanu; Nodrošina atbalstu temperatūras homeostāzei; Mehāniskā loma (samazina berzi starp iekšējiem orgāniem, locītavu virsmām utt.); Universāls šķīdinātājs.

Termoregulācija TERMOREGULĀCIJA ir fizioloģisks process, kas nodrošina nemainīgas temperatūras uzturēšanu siltasiņu dzīvnieku un cilvēku organismā. Temperatūras noturība ir ķermeņa pašregulācijas rezultāts, kas nepieciešams normālai darbībai. Ķermeņa temperatūra ir atkarīga no siltuma ražošanas un siltuma pārneses.

termoregulācijas veidi Homeotermiskā ir dzīvas būtnes spēja uzturēt nemainīgu ķermeņa temperatūru neatkarīgi no apkārtējās vides temperatūras. Poikilotermiskais ir sugas vai (medicīnā un fizioloģijā) organisma stāvokļa evolucionāra adaptācija, kurā dzīvas būtnes ķermeņa temperatūra ļoti mainās atkarībā no ārējās vides temperatūras. Heterotermiski Homeotermiski dzīvnieki, kuru ķermeņa temperatūra var pazemināties ziemas guļas vai torpora laikā

Termoregulācijas mehānismi Ķīmiskā termoregulācija 1) audu vielmaiņas procesu palielināšanās, intensīva olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu oksidēšanās ar siltuma veidošanos 2) vairogdziedzera un virsnieru hormonu līmeņa paaugstināšanās, pastiprinot bazālo vielmaiņu un siltuma veidošanos Fiziskā termoregulācija 1) paplašināšanās. ādas asinsvadi 2) palielināta asins plūsma uz ādas asinsvadiem 3) pastiprināta svīšana 4) pastiprināta elpošana un ūdens iztvaikošana caur plaušām, kas ļauj organismam izdalīt lieko siltumu.

Ķīmiskā termoregulācija Siltuma veidošanās ir saistīta ar vielmaiņu, ar olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu oksidēšanos. Tās ir eksotermiskas reakcijas. Siltuma veidošanās dažādos orgānos: Muskuļos – 60-70%. Aknās, kuņģa-zarnu traktā – 20-30%. Nierēs un citos orgānos – 10-20%.

Fiziskā termoregulācija Siltuma pārneses ceļi: Siltuma vadīšana (saskaroties ar citiem objektiem). Konvekcija ir siltuma pārnese ar gaisa cirkulāciju. Siltuma starojums (radiācija) ir siltuma emisija infrasarkanajā diapazonā. Iztvaikošana (no gļotādām, caur plaušām, svīšana)

Izotermija ir ķermeņa temperatūras un ķermeņa iekšējās vides nemainīgums. Izotermija ir viens no svarīgākajiem homeostāzes rādītājiem Ķermeņa temperatūras noturību nodrošina funkcionāla sistēma, kurā ietilpst vairāki siltumu ražojoši orgāni, kā arī struktūras, kas nodrošina siltuma pārnesi, kā arī mehānismi, kas regulē to darbību. .

Izotermijas regulēšana Termoreceptori: Perifēra (āda, gļotādas, kuņģa-zarnu trakts). - aukstuma receptori (Krause konusi) - siltuma receptori (Ruffini asinsķermenīši) Centrālais (hipotalāms, vidussmadzenes, smadzeņu garoza) Hipotalāma priekšējie kodoli kontrolē fizisko termoregulāciju. Hipotalāma aizmugurējie kodoli kontrolē ķīmisko termoregulāciju.

Cilvēka ķermeņa temperatūra Atsevišķu cilvēka ķermeņa daļu temperatūra ir atšķirīga. Zemākā ādas temperatūra tiek novērota uz rokām un kājām, visaugstākā - padusē. Veselam cilvēkam temperatūra šajā zonā ir 36-37° C. Dienas laikā tiek novērota neliela cilvēka ķermeņa temperatūras paaugstināšanās un pazemināšanās atbilstoši ikdienas bioritmam: minimālā temperatūra tiek novērota 2-4 o'. pulkstenis no rīta, maksimums pulksten 16-19 Temperatūra muskuļu audos miera stāvoklī un darbā var svārstīties 7° C robežās. Iekšējo orgānu temperatūra ir atkarīga no vielmaiņas procesu intensitātes. Visintensīvākie vielmaiņas procesi notiek aknās, temperatūra aknu audos ir 38-38,5 ° C. Temperatūra taisnajā zarnā ir 37-37,5 ° C. Tomēr tā var svārstīties 4-5 ° C robežās atkarībā no klātbūtnes. izkārnījumos, asins piegādi viņas gļotādā un citiem iemesliem.