Обмен веществ (или метаболизм) состоит из двух процессов: ассимиляции (или анаболизма) - синтеза характерных для организма соединений и диссимиляции (или катаболизма) - распада веществ и выведения продуктов этого распада из организма. Процесс диссимиляции находится в прямой зависимости от расхода энергии на физический труд и теплообмен.
Совокупность процессов ассимиляции (синтеза) и диссимиляции (распада) составляет основу жизни.
Обмен веществ находится в прямой зависимости от расхода энергии (на труд, теплообмен и работу внутренних органов) и состава пищи.
В период роста и развития человека, у беременных и кормящих женщин преобладает процесс ассимиляции, так как в это время появляются новые клетки, а следовательно, накапливаются питательные вещества в организме. При повышенных физических нагрузках, голодании, тяжелых заболеваниях преобладает процесс диссимиляции, что приводит к расходу питательных веществ и похуданию человека.
Различают общий (внешний) обмен веществ, учитывающий поступления в организм веществ и их выделение, и промежуточный обмен веществ, который охватывает превращения этих веществ в организме.
Первым этапом обмена веществ является превращение поступивших веществ пищи в желудочно-кишечном тракте. Превращение начинается в ротовой полости, однако основные пищеварительные процессы протекают в тонком кишечнике. Далее процессы промежуточного обмена веществ совершается внутри клеток, и понятие внутриклеточного почти совпадает с понятием промежуточного обмена.
В тесной взаимной связи с обменом веществ в организме находятся реакции превращении энергии. Процессы катаболизма на некоторых своих этапах сопровождаются генерированием энергии, запасаемой в виде фосфатных связей, обычно в форме АТФ. Эти процессы получили названия экзергонических. Анаболические реакции, напротив, утилизируют энергию фосфатных связей и называются эндергоническими.
Энергия, заключённая в молекулах пищи, выделяется в процессе их превращения в организме в виде тепла. Значительная часть этой энергии запасается в виде макроэргических связей в молекуле АТФ.
Высвобождение энергии пищи в организме можно условно разбить на три этапа. Первый этап включает в себя процессы переваривания и всасывания пищи. На этом этапе высвобождается очень незначительное количество энергии. Второй этап состоит из различных превращений моноструктурных единиц в клетках и тканях до веществ, представляющих основной энергетический материал, например, превращение моносахаридов, глецирина и жирных кислот до ацетил-КоА. На этом этапе образуется 1/3 от всего количества энергии. Основную часть энергии (почти 2/3) даёт третий этап – это цикл Кребса, представляющий собой систему химических реакций, в ходе которых ацетил – КоА окисляется до СО2 и Н2О.
Обмен веществ в организме человека регулируется центральной нервной системой непосредственно и через гормоны, вырабатываемые железами внутренней секреции. Так, на белковый обмен влияет гормон щитовидной железы (тироксин), на углеводный — гормон поджелудочной железы (инсулин), на жировой обмен — гормоны щитовидной железы, гипофиза, надпочечников.
26. Возрастная анатомия и физиология сердечно - сосудистой системы
Сердечно - сосудистая система служит для постоянной циркуляции крови и оттока лимфы, что обеспечивает гуморальную связь между всеми органами, снабжение их питательными веществами и кислородом, выведение из них продуктов обмена, гуморальную регуляцию и ряд других жизненно важных функций организма. В зависимости от вида протекающей жидкости (кровь или лимфа) и некоторых особенностей строения сосудистую систему подразделяют на кровеносную и лимфатическую.
Кровеносная система включает сердце и кровеносные сосуды: артерии, капилляры и вены, образующие замкнутые системы — круги кровообращения, по которым кровь движется непрерывно от сердца к органам и обратно.
Сердце человека представляет собой четырехкамерный полый орган, производящий ритмические сокращения и расслабления, благодаря чему возможно движение крови по сосудам.
Расположено сердце в грудной полости, в нижнем отделе переднего средостения, в основном слева от срединной плоскости
Камеры сердца. Сердце человека четырехкамерное — имеет два предсердия и два желудочка. Продольной перегородкой, в которой различают две части — межпредсердную и межжелудочковую перегородки — оно разделено на несообщающиеся между собой половины — правую и левую. В правой половине — правом предсердии и правом желудочке — течет венозная кровь, а в левой половине — левом предсердии и левом желудочке — артериальная кровь.
Правое предсердие расширено кзади, а спереди сужено и образует полый вырост — правое ушко. На перегородке, отделяющей правое предсердие от левого (межпредсердная перегородка), имеется овальной формы углубление — овальная ямка. На месте этой ямки у плода было овальное отверстие, посредством которого предсердия сообщались между собой. После рождения овальное отверстие обычно зарастает.
Правое предсердие впадают верхняя и нижняя полые вены, венечный синус и мелкие венозные сосуды — наименьшие вены сердца.
Правый желудочек отделен от левого межжелудочковой перегородкой. Полость правого желудочка подразделяют на два отдела: задний — собственно полость желудочка и передний — артериальный конус (воронка). Артериальный конус переходит вверху в легочный ствол, которым начинается малый круг кровообращения.
Левое предсердие состоит из расширенной части и выступающего кпереди ушка. В расширенную часть впадают четыре легочные вены. По этим венам в предсердие поступает артериальная кровь.
В передневерхнем отделе левого желудочка имеется отверстие аорты.
Клапаны сердца. Предсердно-желудочковые отверстия, отверстия аорты и легочного ствола имеют складки эндокарда — клапаны. Общее назначение клапанов — недопущение обратного тока крови. Правое предсердно-желудочковое отверстие имеет правый предсердно-желудочковый клапан. Он состоит из трех створок, поэтому называется трехстворчатым. Левое предсердно-желудочковое отверстие снабжено левым предсердно-желудочковым клапаном, состоящим из двух створок.
Каждое отверстие легочного ствола и аорты имеют по три полулунные заслонки. Заслонки отверстия легочного ствола вместе составляют клапан легочного ствола, а заслонки аортального отверстия — клапан аорты. Во время сокращения желудочков заслонки этих клапанов прижимаются к стенкам легочного ствола и аорты и кровь свободно течет из желудочков в сосуды. В период расслабления желудочков полулунные заслонки закрывают отверстия и не допускают обратного тока крови из сосудов в желудочки.
Стенка сердца представлена тремя оболочками: внутренней, средней и наружной. Внутренняя оболочка — эндокард — состоит из эндотелия (выстилает оболочку изнутри), подэндотелиального слоя, мышечно-эластического и наружного соединительно-тканного слоев. Средняя мышечная оболочка сердца — миокард — построена из специализированной поперечнополосатой мышечной ткани и составляет по толщине большую часть стенки сердца
Наружная оболочка сердца — эпикард — сращена с миокардом и представляет собой пластинку околосердечной серозной оболочки — перикарда. Пристеночная пластинка этой оболочки образует вокруг сердца серозный мешок — околосердечную сумку.
Работа сердца обеспечивает безостановочное движение крови по сосудам и заключается в ритмическом сокращении сердца, чередующимся с его расслаблением. Сокращение сердечной мышцы называется систолой, а ее расслабление — диастолой. Период, включающий систолу и диастолу, составляет сердечный цикл. Он состоит из трех фаз: систолы предсердий, систолы желудочков и общей диастолы сердца. Первая фаза — сокращение обеих предсердий, в результате чего кровь из предсердий поступает в желудочки; вторая фаза — сокращение обеих желудочков, при этом кровь из левого желудочка поступает в аорту, из правого желудочка — в легочный ствол, предсердия в это время расслабляются и принимают кровь из впадающих в них вен. Третья фаза — это общая пауза, в течение которой вся сердечная мышца расслаблена и кровь не только продолжает поступать в предсердия, но и свободно протекает из предсердий в желудочки. Затем все три фазы повторяются.
У физически активных людей в состоянии покоя сердечный ритм, как правило, реже, чем у ведущих малоподвижный образ жизни. Частота сердцебиений менее 60 ударов в 1 мин называется брадикардией. Частота сердечных сокращений, превышающая 90 ударов в 1 мин, называется тахикардией. Частота сердцебиений зависит от положения тела: при положении стоя она больше, чем при положениях сидя и лежа. Сердечный ритм учащается при эмоциональных возбуждениях. Учащение сердцебиений вызываетмышечная работа.
Сердце новорожденного имеет шарообразную форму. Поперечный размер сердца равен продольному или превышает его, что связано с недостаточным развитием желудочков и относительно большими размерами предсердий. Ушки предсердий большие, они прикрывают основание сердца
Растет сердце наиболее быстро в течение первых двух лет жизни, затем в 5—9 лет и в период полового созревания.. Рост сердца в длину идет быстрее, чем в ширину. Масса сердца удваивается к концу первого года жизни, утраивается — к 2—3 годам, к шести годам возрастает в пять раз, а к 15 годам увеличивается в 10 раз по сравнению с периодом новорожденности.
У новорожденных и детей всех возрастных групп предсердно-желудочковые клапаны эластичные, створки блестящие.
Проводящая система сердца обеспечивает способность сердца автономно ритмически сокращаться под влиянием импульсов, возникающих в нем самом, независимо от раздражений, поступающих извне, например, из мозга
Кровеносные сосуды представляют собойсистему замкнутых полых эластичных трубок, различного диаметра, обеспечивающих транспортировку крови ко всем органам, регуляцию кровоснабжения органов и участвующих в обмене веществ между кровью и окружающими тканями.
В кровеносной системе различают артерии, вены и капилляры
Артерии — это сосуды, по которым кровь течет в направлении от сердца к органам. Самые крупные артериальные сосуды — аорта и легочная артерия — выходят из сердца и несут кровь в свои ветви, называемые артериями. Самые тонкие артериальные сосуды называемые артериолами переходят в капилляры. Кровеносные капилляры переходят в венулы. В процессе микроциркуляци и обеспечивается обмен веществ между кровью и тканями.
Вены — это сосуды, по которым кровь течет в направлении от органов к сердцу. По сравнению с артериями в венах кровоток происходит в обратном направлении — из меньших сосудов в более крупные.
Кровеносные сосуды к моменту рождения развиты хорошо, при этом артерии более сформированы, чем вены. После рождения увеличиваются длина, диаметр, площадь поперечного сечения, толщина стенок сосудов. Изменяются взаимоотношения кровеносных сосудов с органами, которые также растут, увеличиваются в объеме.
Микроскопическое строение кровеносных сосудов наиболее интенсивно изменяется в раннем детстве (от 1 до 3 лет). В это время в стенках сосудов усиленно развивается средняя оболочка. Окончательные размеры и форма кровеносных сосудов складываются
к 14—18 годам.
Кровеносные сосуды тела человека объединяют в большой и малый круги кровообращения.
Большой круг кровообращения начинается аортой, которая выходит из левого желудочка. Отходящие от нее ветви разносят артериальную кровь ко всем органам тела. При прохождении по кровеносным капиллярам органов артериальная кровь превращается в венозную, которая по венам органов оттекает в верхнюю и нижнюю полые вены. Этими венами, впадающими в правое предсердие, большой круг кровообращения заканчивается. Основное назначение сосудов большого круга кровообращения состоит в том, что по артериям артериальная кровь доставляет во все органы питательные вещества и кислород, в капиллярах происходит обмен веществ между кровью и тканями органов, по венам венозная кровь уносит из органов продукты обмена и другие вещества, например, питательные вещества из тонкой кишки.
Малый круг кровообращения, или легочный начинается легочным стволом, который выходит из правого желудочка. По ветвям легочного ствола — легочным артериям — венозная кровь достигает легких. При прохождении по кровеносным капиллярам легких венозная кровь превращается в артериальную. Артериальная кровь из легких оттекает по четырем легочным венам, впадающим в левое предсердие, где малый круг кровообращения заканчивается. Основное назначение сосудов малого круга кровообращения состоит в том, что по артериальным сосудам венозная кровь доставляет в легкие углекислый газ, в капиллярах кровь освобождается от излишков углекислого газа и обогащается кислородом, по венам артериальная кровь уносит из легких кислород.
(На деятельность сердца влияют некоторые гормоны и электролиты. Гормоны надпочечника адреналин и н орадреналин вызывают учащение и усиление сердечных сокращений. Их действие подобно действию симпатического нерва. Гормон щитовидной железы тироксин усиливает восприимчивость сердца к импульсам, поступающим по блуждающим и симпатическим нервам. Электролиты имеют большое значение для нормальной деятельности сердца. Изменение концентрации в крови ионов калия и кальция влияет на автоматию сердца и его сократительные свойства. При избытке ионов калия урежается ритм и уменьшается сила сокращений сердца, снижаются его возбудимость и проводимость. Ионы кальция учащают ритм и усиливают сердечные сокращения.)
Левый и правый желудочки при каждом сокращении сердца человека изгоняют соответственно в аорту и легочные артерии примерно 60—80 мл крови; этот объем называется систолическим или ударным объемом крови (СОК). При систоле желудочков выбрасывается не вся кровь, содержащаяся в них, а лишь около половины. Остающаяся в желудочках кровь называется резервным объемом.
При каждом сокращении сердца в артерии выбрасывается под большим давлением некоторое количество крови. Ее свободному передвижению препятствует сопротивление периферических сосудов. В итоге в кровеносных сосудах создается давление, называемое кровяным давлением. Оно неодинаково в различных отделах сосудистой системы. Являясь наибольшим в аорте и крупных артериях, кровяное давление снижается в мелких артериях, артериолах, капиллярах, венах и становится ниже атмосферного в полых венах..
Давление в артериях больше в момент систолы и меньше при диастоле. Наибольшее давление в артериях называется систолическим или максимальным, наименьшее — диастолическим или минимальным. Давление в артериях во время диастолы желудочков не падает до 0. Оно поддерживается благодаря упругости артериальных стенок, растянутых во время систолы
У взрослых здоровых людей систолическое давление в плечевой артерии чаще всего находится в пределах от 110 до 125мм рт. ст. По данным Всемирной организации здравоохранения, у лиц 20—60 лет систолическое давление до 140мм рт. ст. является нормотоническим, выше 140 мм рт. ст. — гипертоническим, ниже 100мм рт. ст. — гипотоническим. Разница между систолическим и диастолическим давлениями называется пульсовым давлением. Ее величина равна в среднем 40мм рт. ст. У людей пожилого возраста кровяное давление в связи с увеличением жесткости артериальных стенок выше, чем у людей молодого возраста. У детей кровяное давление ниже, чем у взрослых.
Возрастные особенности в пренатальном этапе. Циркуляция в организме плода смешанной крови, его связь через плаценту с системой кровообращения матери и наличие боталлова протока является основными особенностями кровообращения плода. Наличие боталлова протока, соединяющего артерию с аортой, является второй специфической особенностью в кровообращении плода. В результате соединения легочной артерии и аорты оба желудочка сердца нагнетают кровь в большой круг кровообращения. Кровь с продуктами обмена возвращается в материнский организм через пупочные артерии и плаценту.
Возрастные особенности в постнатальном этапе. Функциональные различия в сердечно-сосудистой системе детей и подростков сохраняются до 12 лет. Частота сердечного ритма у детей больше, чем у взрослых. ЧСС у детей более подвержена влиянию внешних воздействий: физических упражнений, эмоционального напряжения и т.д. Кровяное давление у детей ниже, чем у взрослых. Ударный объем у детей значительно меньше, чем у взрослых. С возрастом увеличивается минутный объем крови, что обеспечивает сердцу адаптационные возможности к физическим нагрузкам.
В периоды полового созревания, происходящие в организме бурные процессы роста и развития влияют, на внутренние органы и, особенно, на сердечно-сосудитстую систему. Другой особенностью сердечно-сосудистой системы подростка является то, что сердце у подростка очень быстро растет, а развитие нервного аппарата, регулирующего работу сердца, не успевает за ним. В результате у подростков иногда наблюдаются сердцебиение, неправильный ритм сердца и т.п. Все перечисленные изменения временны и возникают в связи с особенностью роста и развития, а не в результате болезни.
Сердечная мышца ребенка потребляет большое количество кислорода: ребенок грудного возраста использует на 1 кг массы тела в два-три раза больше кислорода, чем взрослый человек. Вот почему для ребенка любого возраста важно длительное пребывание на свежем воздухе. Даже у ребенка, сидит спокойно, наблюдается аритмия: сначала кратковременное ускорение сердцебиения, затем одиночные редкие удары, которые совпадают с выдохом. Это так называемая дыхательная аритмия. Она исчезает до 13-15 лет и вновь проявляется в возрасте 16-18 лет, после чего у здорового человека больше не наблюдается.