ОБРАЗОВАНИЕ И РАСПАД ЭНЕРГИИ
В процессе окисления сложных органических веществ в клетках происходят процессы без участи кислорода (анаэробного обмена) и с участием кислорода (аэробного обмена). При этом энергия запасается в высокоэнергетических фосфатных связях АТФ. При необходимости в энергии путем гидролиза разрывается связь фосфатной группы и высвобожденная находящаяся в ней энергия. Часть энергии используется для поддержания постоянства внутреннего состояния организма, синтеза новых веществ, обновления и строения клеток, сокращения мышц, проведения нервных импульсов, для поддержания температуры тела.
Количество энергии при «сгорании»:
1г углеводов и белков – 1,16 кдж (4,1 ккал) 1г жиров– 38 кдж (9,3 ккал)
Энергетический обмен живого организма состоит из основного обмена и рабочей прибавки.
Основной обмен – это количество энергии, расходуемой организмом в состоянии покоя. Основной обмен выражают в ккал или кДж, выделенных организмом на 1 кг массы тела, либо на м2 поверхности тела за 1ч или за сутки (утром в положении лежа, натощак при температуре 18-20о С, через 12 часов после принятия пищи, при исключении из пищи белков за 2-3 суток до исследования). Основной обмен зависит от возраста, массы тела, пола, роста. У взрослого основной обмен за 1 час = 4,2 кдж (1 ккал) на 1 кг массы тела, у женщин на 10-15 % ниже, чем у мужчин. У детей он выше, чем у взрослых, у пожилых людей – ниже. Основной обмен нарушается при заболеваниях эндокринной системы (при гиперфункции щитовидной железы, при патологии гипофиза).
Рабочая прибавка – это повышение энергетического обмена выше основного обмена. Факторы, увеличивающие расход энергии – прием пищи, изменение внешней температуры и мышечная работа.
Определение интенсивности обмена веществ и энергии
| Прямой метод калориметрии - непосредственное определение тепла, выделяемо в процессе жизнедеятельности организма. | Метод Крога – непрямой метод калориметрии. Вначале определяют объем легочной вентиляции, а затем количество поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа. ДК (дыхательный коэффициент = V СО2 (выделенный): V О2 |
При окислении углеводов ДК =1; При окислении белков ДК= 0,8; При окислении жиров ДК = 0,7
Интенсивность обменных процессов в значительной степени зависит от величины физической нагрузки.
ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ
Терморегуляция – физиологическая реакция организма, направленная на поддержание постоянной оптимальной температуры тела в непрерывно меняющихся условиях внешней среды.
Температура тела поддерживается специализированной системой терморегуляции, которая включает физические и химические механизмы.
Образование тепла в организме за счет:
ü физические процессы - испарение, теплоизлучение, конвекция и др., определяют величину теплоотдачи.
ü химических процессов происходит в печени, мышцах, почках и других органах в результате процессов свободного окисления и распада АТФ, сопровождающие выделением тепла - теплопродукция.
При повышении температуры среды обмен веществ в организме рефлекторно снижается и уменьшается теплопродукция.
При понижении температуры внешней среды активизируются обменные процессы и увеличивается теплопродукция.
Терморегуляция происходит с участием кожи (потовые железы, сосуды кожи, подкожно-жировая клетчатка) и контролируется нервной системой (промежуточный мозг) и эндокринной системой. Центр терморегуляции расположен в гипоталамусе.
Сохранение на определенном уровне равновесия между теплоотдачей и теплопродукцией обеспечивает постоянство температуры тела.
Терморегуляция
| Теплоотдача | Теплообразование или теплопродукция |
| Отдача тепла организма происходит через кожу, легкие и незначительно с мочой и калом. Через кожу тепло отдается по-разному: 1) путем проведения – нагревается воздух, вода или окружающие предметы, соприкасающиеся с теплом (конвекция) 2) путем излучения – нагретое тело излучает тепло (в виде инфракрасных лучей) (теплоизлучение) 3) путем испарения –с поверхности кожи испаряются вода и пот (испарение) Испарение 1 мл воды сопровождается потерей 0,55 ккал тепла. В легких тепло отдается путем нагревания выдыхаемого воздуха и испарения воды с поверхности альвеол. | В организме тепло образуется главным образом в мышцах (мышцы составляют 35% от массы тела) (особенно при работе), из внутренних органов наиболее интенсивно тепло образуется в печени. Нагретая кровь притекает к коже от мышц и внутри органов. В коже она охлаждается и оттекает обратно к органам. |
Регуляция постоянства температуры тела
| Нервная | Гуморальная |
| В коже имеются холодовые и тепловые рецепторы – терморецепторы. Они улавливают изменения окружающей температуры. В гипоталамусе находятся терморецепторы, воспринимающие температуру крови. Возбуждение от рецепторов по центростремительным нервам → в ЦНС к тепловому центру в промежуточный мозг → по двигательным нервам – к различным органам, изменяя процессы теплоотдачи и теплообразования. Так при понижении температуры внешней среды происходит возбуждение холодовых рецепторов. Нервные импульсы от рецепторов → в тепловой центр → в мышцы. В мышцах повышается тонус или возникает «мышечная дрожь», что значительно повышает обмен веществ и теплопродукцию. Одновременно с этим происходит сужение кровеносных сосудов, обусловливающее уменьшение теплоотдачи. При повышении температуры окружающей среды отмечается снижение обмена веществ и расширение кровеносных сосудов кожи, что способствует теплоотдаче, если этого недостаточно, то происходит ещё потоотделение и испарение воды с поверхности кожи. В условиях жаркого климата или работы в горячих цехах, когда теплопроведение и теплоизлучение отсутствует, главным средством охлаждения тела является испарение пота (за сутки человек может терять с потом до 9-15 литров воды, при этом он отдает 5000-9000 ккал тепла). В условиях влажного климата, когда пот стекает ручьями, не испаряясь, возможно перегревание – тепловой удар. В ванне при температуре воды 45 оС человек умер бы через несколько минут, так как у него оказались бы выключенными все пути теплоотдачи – проведение, испарение и излучение. При плавании происходит очень большая теплоотдача благодаря высокой теплопроводимости воды, поэтому у пловцов очень высокий расход энергии. | При изменении температуры внешней среды рефлекторно изменяется работа ЖВС (щитовидной и поджелудочной, надпочечников). Их гормоны усиливают окислительные процессы. Гипофиз тормозит секрецию гормона щитовидной железы, снижает обмен веществ и температуру тела. Температура тела человека обычно измеряется в подмышечной впадине, в среднем равна 36,6 (от 36 до 37). У детей грудного возраста температуру измеряют в прямой кишке, там она несколько выше (36,5 – 37,5). У человека строго постоянно сохраняется только температура мозга и внутренних органов. Температура различных областей кожи непостоянна и неодинакова. Она зависит от многих факторов: кровоснабжения, температуры окружающего воздуха, его влажности и движения, защищенности одеждой. Температура конечностей ниже и непостоянна, поэтому для физкультурников важна разминка, повышающая температуру и возбудимость мышц. На протяжении суток температура тела колеблется в пределах 1о (в зависимости от интенсивности обмена веществ). Самая низкая температура тела в 2-4 часа ночи, самая высокая – 16-19 часов. Всякое повышение температуры тела выше нормальной, вызывает учащение сердцебиения, повышение АД и возбудимости ЦНС. При температуре тела 40оС наступает расстройство сознания – бред, а выше 43оС – смерть. Снижение температуры мозга на 2-3 градуса приводит к потере сознания. Лихорадка – температура тела 37 оС и выше. |