Обмен воды и минеральных солей.




Раздел №1.

Внутренняя среда организма.

Система крови.

 

Понятие внутренняя среда организма включает совокупность жидкостей – кровь, лимфу и тканевую жидкость.

Кровь непосредственно не соприкасается с клетками организма. Посредником между ними служит тканевая жидкость, которая заполняет промежутки между клетками. По тканевой жидкости из крови к клеткам перемещаются питательные вещества и кислород, а из клеток удаляются продукты обмена. Тканевая жидкость находится в движении и поступает сначала в лимфатические сосуды, а затем в кровь. Тканевая жидкость, оттекающая от органов, называется лимфой.

Человеческий организм может существовать только при условии сохранения постоянства внутренней среды организма (гомеостаза).

Кровь и все органы, в которых происходит образование и разрушение ее составных частей (красный костный мозг, печень, селезенка и т.д.) называются системой крови.

Функции крови.

1. Дыхательная. Эта функция заключается в переносе кислорода от легких к тканям и углекислого газа в обратном направлении.

2. Трофическая (питательная). Трофическая функция состоит в переносе кровью питательных веществ от ЖКТ ко всем органам.

3. Выделительная. Эта функция состоит в том, что с кровью удаляются из тканей образовавшиеся в них продукты обмена, а также излишки воды и минеральных веществ.

4. Регуляторная. Она заключается в доставке к различным органам гормонов и других биологически активных веществ, регулирующих их деятельность.

5. Терморегуляционная. Циркулирующая кровь объединяет органы, в которых вырабатывается тепло, с органами, отдающими тепло, что позволяет организму при помощи крови поддерживать постоянную температуру тела. Например, во время физической работы образующееся в мышцах тепло не задерживается в них, а поглощается кровью. При этом увеличивается приток крови к коже, через которую тепло отдается в окружающую среду.

6. Защитная. Кровь содержит антитела, обеспечивающие иммунитет, а также лейкоциты, участвующие в борьбе с различными инфекционными агентами, попадающими в организм. К защитным функциям относится также свертывание крови.

Общее количество крови у человека составляет около 6 - 8% от массы тела (4 – 6 литров). В обычных условиях не вся кровь циркулирует по сосудистому руслу, часть ее находится в депо – в печени (около 20%), селезенке (16%), коже (10%).

Клетки крови.

Эритроциты – красные кровяные клетки, их основная функция – транспорт кислорода. Они имеют форму двояковогнутого диска, что увеличивает площадь их поверхности, обеспечивая более быстрое проникновение кислорода внутрь. В крови у мужчин содержится около 5х1012/л эритроцитов, а у женщин около 4,5х1012/л.

Для подсчета эритроцитов кровь разводят специальным раствором и вносят в счетную камеру. Наиболее распространена камера Горяева. Она представляет собой стеклянную пластину с нанесенной на нее сеткой. Сетка состоит из 225 больших квадратов. Подсчет производят в 5 квадратах, затем пересчитывают их содержание на литр.

Увеличение количества эритроцитов в крови называется эритроцитозом, а уменьшение – анемией.

Эритроциты не имеют ядер и почти полностью заполнены гемоглобином, состоящим из белка – глобина и гема, содержащего железо. Гемоглобин обладает способностью легко связывать и отщеплять кислород. Окисленная форма гемоглобина (его соединение с кислородом) называется оксигемоглобином. Эта реакция протекает в легких. Количество кислорода, которое содержится в 100 мл крови при полном переходе всего гемоглобина в окисленную форму, называется кислородной ёмкостью крови. Она зависит от содержания в крови эритроцитов и гемоглобина.

В норме в крови содержится от 130 до 160 г/л гемоглобина у мужчин и от 115 до 145г/л у женщин. Измерить количество гемоглобина можно калориметрическим методом.

В тканях кислород отщепляется от гемоглобина и гемоглобин переходит в восстановленную форму. Оксигемоглобин имеет ярко-красный цвет, а восстановленный темно-красный. Этим объясняется разница в цвете артериальной и венозной крови.

Гемоглобин способен образовывать непрочное соединение с углекислым газом в тканях, перенося его к легким, и прочное соединение с угарным газом. При содержании угарного газа в воздухе всего 0,1% больше половины гемоглобина вступает с ним в связь, блокируя возможность его соединения с кислородом.

Лейкоциты – белые кровяные клетки, имеющие ядра разнообразной формы. В крови содержится от 4,0 до 8,8 х 109/л лейкоцитов. Их количество может меняться под влиянием различных факторов: мышечной работы, приема пищи, болезней. Существует несколько видов лейкоцитов, между которыми существует определенное процентное соотношение, называемое лейкоцитарной формулой.

Главная функция лейкоцитов – защитная. Они могут передвигаться и выходить за пределы кровеносного русла к раздражителю: микробам, распадающимся клеткам данного организма, инородным телам. Своей цитоплазмой лейкоциты способны окружить инородное тело и с помощью специальных ферментов переварить его. Этот процесс называется – фагоцитозом. При этом лейкоцит погибает. Лейкоциты способны также образовывать антитела – клетки, которые имеют “память” о конкретном антигене (болезнетворном агенте), с которым организм уже контактировал и быстро связываются с ним при его повторном попадании в организм, обеспечивая иммунитет к определенным заболеваниям.

Тромбоциты – кровяные пластинки. Они участвуют в свертывании крови.

Плазма крови.

Плазма – бесцветная жидкость. Она на 91 %состоит из неорганических веществ (90% - вода, а 1%- минеральные соли), и на 8%- из органических веществ: 7%- белки, 2%- глюкоза, а также жироподобные вещества.

В плазме содержатся различные ионы: натрий, калий, кальций, магний и т.д. Больше всего в ней ионов натрия и хлора. От концентрации в крови различных ионов зависит осмотическое давление плазмы, которое играет важную роль в поддержании гомеостаза.

Явления осмоса возникают везде, где имеются два раствора различной концентрации, разделенные полупроницаемой мембраной, через которую легко проходит растворитель (вода), но не проходят молекулы растворенных веществ. Сила, которая вызывает движение растворителя через полупроницаемую мембрану в сторону большей концентрации веществ называется осмотическим давлением. Осмотическое давление плазмы определяется прежде всего растворенными в ней солями.

Относительное постоянство осмотического давления поддерживается почками и потовыми железами. Поддержание его постоянства особенно важно для состояния клеток крови. Если в плазму поступает много воды, то концентрация солей в ней снижается, и по закону осмоса вода начинает поступать внутрь клеток, увеличивая их объем. При потере жидкости из плазмы концентрация солей в ней увеличивается, что ведет к выходу воды из клеток крови и их сморщиванию. И в том, и в другом случае нарушается работа клеток.

Осмотическое давление создаваемое белками плазмы называется онкотическим. Оно способствует переходу воды из тканей в кровь.

Белки плазмы крови делятся на альбумины и глобулины. Альбумины участвуют в транспорте различных веществ, в том числе лекарственных препаратов, могут связываться с солями тяжелых металлов. Глобулины также участвуют в транспорте различных веществ, в обеспечении иммунитета (g-глобулины), а также в свертывании крови (фибриноген).

 

Буферные системы крови. Важнейшим показателем гомеостаза является уровень кислотности крови. Он определяется по концентрации ионов водорода, которые входят в состав всех кислот. Для оценки кислотности используют водородный показатель (рН). Дистиллированная вода имеет рН равный 7,07 (нейтральный рН), кислая среда имеет меньший рН, а щелочная больший. Кровь имеет слабощелочную реакцию (рН около 7,4). Поддержание постоянного уровня кислотности имеет очень важное значение, поскольку большинство химических реакций в организме могут протекать только при определенном уровне рН.

Существует несколько путей поддержания постоянства рН: 1 – буферные системы внутренней среды; 2 – выделение СО2 легкими; 3 – выделительная работа почек. В крови имеются следующие буферные системы: карбонатная, фосфатная, гемоглобиновая и система белков плазмы.

Карбонатная буферная система состоит из угольной кислоты (Н2СО3) и ее солей(NaНСО3 и КНСО3). При поступлении в кровь более сильной кислоты, чем угольная, например, молочной (С6Н3О6), эта кислота вступает в реакцию с бикарбонатом, вытесняя из него угольную. При этом образуется соль поступившей в кровь кислоты и угольная кислота, которая расщепляется ферментом крови на воду и углекислый газ, выделяемый легкими.

При поступлении в кровь щелочных продуктов они вступают в реакцию с угольной кислотой. При этом образуются соли и вода.

Гемоглобиновая буферная система – самая мощная, на нее приходится около 75% буферной емкости крови.

 

 

 

Раздел №2.

Обмен веществ и энергии.

 

Обмен веществ заключается в усвоении питательных веществ, поступающих из окружающей среды, сложных превращениях их в организме и выделении в окружающую среду отработанных продуктов. Эти реакции обеспечивают постоянство состава организма, его рост и развитие. Усвоенные питательные вещества являются источником энергии для всех жизненных процессов.

Процесс расщепления (распада) сложных веществ называется диссимиляцией. А процессы построения тканей, синтеза – ассимиляцией. Эти процессы протекают в организме одновременно и неразрывно связаны друг с другом. В растущем организме процессы ассимиляции преобладают над процессами диссимиляцией, во взрослом – находятся в относительном равновесии, в стареющем – преобладают процессы диссимиляции. Всякое усиление деятельности (например, занятия спортом) приводит к усилению процессов диссимиляции. Поэтому для поддержания равновесия в организме спортсменам необходимо усиленное питание.

 

Обмен белков.

Белки – сложные органические соединения, построенные из аминокислот, в состав которых входит азот (аминогруппа NH2). Белки различных видов живых организмов, разных индивидуумов одного вида и даже белки разных органов и тканей одного организма отличаются по составу аминокислот.

Белки, поступающие с пищей, расщепляются в ЖКТ до аминокислот, которые всасываются и разносятся с током крови по всему организму. В тканях из аминокислот синтезируются присущие им специфические белки.

Белки являются основным строительным материалом для организма. Они входят в состав мышечной ткани, хрящевой, костной, в состав плазмы крови, гемоглобина, антител, ферментов и гормонов. Кроме того белки являются источником энергии. При окислении 1 г белка выделяется 4,1 ккал энергии.

Конечными продуктами расщепления белков являются – аммиак, мочевая кислота и мочевина, которые удаляются через почки.

Белки - незаменимые пищевые вещества. Их источником являются продукты животного происхождения - мясо, рыба, сыр, яйца, молоко, творог, сыр, а также продукты растительного происхождения - фасоль, горох, соя, злаковые и др. Для синтеза белков присущих человеческому организму необходим определенный набор аминокислот. Белки, содержащие все необходимые организму аминокислоты, называются полноценными. Полноценными являются животные белки. Растительные белки не содержат всех необходимых аминокислот и являются неполноценными.

Потребность взрослого организма в белке составляет около 100 г в сутки. При физических нагрузках потребность увеличивается до120 – 170 г. Особенно важны белки для растущего организма.

У человека постоянно поддерживается относительное белковое равновесие, т.е. сколько расходуется белка, столько и должно поступить с пищей. О количестве расщепляющегося белка можно судить по количеству выводимого из организма азота, т.к. в других питательных веществах он практически не содержится. Поэтому о белковом равновесии можно судить по азотистому балансу, т.е. по соотношению введенного в организм с пищей азота и азота, выведенного из него. У взрослого здорового хорошо питающегося человека эти показатели равны. Состояние, при котором усвоение азота превышает его выведение, называется положительным азотистым балансом. Оно характерно для растущего организма, а также для спортсменов, у которых интенсивно идут процессы синтеза мышечных белков. Преобладание азота выведенного над азотом, полученным с пищей, называется отрицательным азотистым балансом. Это состояние наблюдается при некоторых заболеваниях и голодании.

 

Обмен углеводов.

Углеводы – это группа веществ, построенных из трех химических элементов: углерода, водорода, кислорода. Особенно богата углеводами растительная пища: крупы, овощи, фрукты. Суточное потребление углеводов – 400 - 800 г. Из них примерно 35% приходится на долю моносахаридов (глюкозы, фруктозы) и дисахаридов (свекловичного сахара), 65% на долю полисахаридов, к которым относятся крахмал и гликоген.

Углеводы являются основным источником энергии. Они являются выгодным энергетическим материалом: для их окисления требуется меньше кислорода, т.к. его много в самих молекулах углеводов. При окислении 1 г углеводов выделяется 4,1 г ккал энергии. Конечные продукты окисления углеводов – вода и углекислый газ.

В ЖКТ при переваривании сложные углеводы расщепляются до глюкозы, которая всасывается и с током крови разносится по всему организму. Под влиянием инсулина, выделяющимся после приема пищи глюкоза усваивается тканями. Инсулин способствует образованию из глюкозы гликогена, который депонируется в печени и мышцах. При снижении концентрации глюкозы в крови – под влиянием адреналина гликоген расщепляется, и глюкоза выбрасывается в кровь.

 

Обмен липидов.

Липиды – большая группа жиров и жироподобных веществ различного химического строения. Общим свойством всех липидов является их нерастворимость в воде. Количество липидов в организме зависит от характера питания и образа жизни. В норме содержание жира – 10 -20% от массы тела.

Жиры являются источником энергии. При окислении 1 г жиров выделяется 9,3 ккал энергии. Помимо этого жиры являются необходимой частью протоплазмы, ядра и мембраны клетки. Холестерин, синтезируемый в организме из поступивших жиров, необходим для нормального функционирования нервной системы и синтеза гормонов. Жировые выделения сальных желез предохраняют кожу от пересыхания. Подкожно-жировая клетчатка предохраняет организм от переохлаждения и смягчает механические воздействия. Жировая клетчатка, окружающая органы, удерживает их в определенном положении. Клетчатка, окружающая сосуды и нервы, предохраняет их от травм. Жиры служат растворителем для некоторых витаминов.

Жиры поступают в организм с растительной и животной пищей. В ЖКТ они расщепляются до глицерина и жирных кислот, которые всасываются главным образом в лимфатические сосуды.

 

Обмен воды и минеральных солей.

Вода является составной частью всех клеток и тканей. В теле взрослого человека воды около 50 – 60%, в теле ребенка – 80%.

Вода входит в состав плазмы крови, лимфы, тканевой жидкости. Она служит растворителем для минеральных и органических веществ, участвует в большинстве химических реакций, происходящих в организме. Вода участвует в терморегуляции (испарение пота). Жизнь без воды более 7 дней невозможна. Потребность в воде в сутки составляет 2 – 2,5 л. Около 85% человек получает с пищей и водой, 15% образуется в организме в ходе химических реакций.

В состав клеток всех тканей входит большое количество минеральных веществ: кальций, калий, фосфор, магний, железо, натрий, хлор, йод, сера и т.д.

Кальций составляет основу костной ткани, участвует в свертывании крови. Железо входит в состав гемоглобина, йод – гормона щитовидной железы. Калий необходим для нормальной работы мышц, особенно сердечной. Натрий и хлор обеспечивают вместе с калием и кальцием обеспечивают протекание электрических процессов в нервной и мышечной тканях.

Поступают минеральные вещества с пищей и водой. Выводятся главным образом с мочой и потом.

 

Витамины.

Витамины – это вещества, которые не являются источником энергии и материалом для построения клеток, но без них невозможно нормальное протекание физиологических процессов в организме. Большинство витаминов входят в состав ферментов, участвующих в углеводном, жировом, белковом и других видах обмена. Каждый витамин выполняет в организме свою конкретную функцию.

Все витамины разделяются на две группы – водорастворимые и жирорастворимые.

К водорастворимым относятся: витамины группы В, витамин С, Р.

Витамин С (аскорбиновая кислота)– содержится во многих растительных продуктах: черной смородине, облепихе, цитрусовых, петрушке, сыром картофеле. Она необходима для всасывания железа, участвует в синтезе веществ, необходимых для построения хрящей, костей, зубов. Она активизирует синтез антител, способствует фагоцитозу. При недостатке витамина С развивается цинга.

Витамины В – содержатся хлебе грубого помола (В1), мясе, молоке, рыбе, яйцах (В2, В6, В12). Витамин В2 (рибофлавин) входит в состав ферментов, участвующих в тканевом дыхании, в синтезе белков, необходим для нормального функционирования ЦНС (депрессия, истерия). Витамин В12 (цианокобаламин) активизирует процессы кроветворения, регенерации тканей, необходим для созревания эритроцитов. При его недостатке развивается В12 – дефицитная анемия.

К жирорастворимым относятся: Витамины А, D, Е.

Витамин А (ретинол) – содержится в сливочном масле, яичном желтке, печени, а его предшественник – каротин – в растительных продуктах: моркови, шпинате, луке, петрушке, абрикосах, персиках, черной смородине. Витамин А способствует улучшению трофики тканей, росту в детском возрасте, обеспечивает нормальное проведение нервного импульса через синапсы (депонирует медиаторы). Он необходим для нормального функционирования печени, регенерации слизистых оболочек ЖКТ, синтеза стероидных гормонов, предотвращает ороговение эпителия, для обеспечения иммунитета (профилактика инф. заб.).

Витамин D (эргокальциферол) – содержится в рыбьем жире, незначительно в желтке и сливочном масле, образуется в коже под действием УФ лучей. Он необходим для образования костей. При недостатке – рахит.

 

Обмен энергии.

Обмен веществ и энергии – единый процесс. Каждое органическое соединение, входящее в состав организма, обладает определенной потенциальной энергией, за счет которой может совершаться работа. Наибольшую роль как источник энергии играет АТФ, но ее запасы невелики и должны постоянно пополняться. Это происходит при использовании углеводов, жиров и белков.

Запас энергии, содержащийся в органических веществах, используемых организмом, измеряется в калориях. Калория – это количество энергии, необходимое для нагревания 1 г воды на 1оС. Килокалория равна 1000 кал.

Даже в условиях полного покоя человек расходует определенное количество энергии на синтез различных веществ, на поддержание гомеостаза и работу сердца, легких и других органов. Количество энергии, которое организм тратит при полном мышечном покое, через 12 – 16 часов после приема пищи и при температуре воздуха 18 -20 оС – называется основным обменом. У взрослого здорового человека он равен в среднем 1 ккал на 1 кг веса в течение 1 часа. Суточный обмен у человека весом 70 кг около 1700 ккал.

При мышечной деятельности расход энергии увеличивается пропорционально мощности работы. Чем больше мощность, тем больше энергозатраты. Суммарный расход энергии зависит также от времени работы.

На внешнюю механическую работу тратится не вся образующаяся в организме энергия. Большая часть ее превращается в тепло. Количество энергии, которое идет на выполнение работы, называется коэффициентом полезного действия (КПД). У человека КПД составляет 20-25%. Спортсмены при выполнении привычной для них работы имеют больший КПД, чем люди, не занимающиеся спортом.

 

Тепловой обмен.

Человеческий организм является теплокровным, т.е. температура его тела поддерживается постоянно на уровне 36 – 37оС и не зависит от температуры окружающей среды. Температура тела ниже 24оС и выше 43оС для человека смертельна.

Температура тела оказывает значительное влияние на протекание жизненных процессов в организме. Нагревание увеличивает, а охлаждение замедляет ход биохимических реакций. Поэтому температура тела организма влияет на активность его клеток. Это связано с работой ферментов, участвующих в биохимических реакциях, которые активны лишь при температуре 35-40о.

В разных органах различная температура. Она зависит от интенсивности обменных процессов. Самая высокая температура в печени (38-38,5о), самая низкая на коже конечностей (25-30о). Обмен тепла между разными органами осуществляется кровью.

Постоянство температуры поддерживается в организме за счет двух разнонаправленных процессов: теплообразования и теплоотдачи.

У человека существует два способа терморегуляции химический и физический. Химическая терморегуляция заключается в образовании дополнительного тепла, основной источник которого окислительные процессы. Наибольшая их интенсивность наблюдается в мышцах во время работы. В условиях температурного комфорта (при t воздуха около 20о) теплообразование для поддержания температуры тела в пределах 37о не нужно. Для этого достаточно тепла, образуемого при обмене веществ в состоянии покоя. При низкой температуре воздуха для поддержания температуры тела необходимо дополнительное теплообразование. С этим связано возникновение непроизвольной мышечной дрожи. Наибольшее количество тепла образуется при движении.

Физическая терморегуляция осуществляется изменением теплопроводности покровных тканей организма, за счет чего может увеличиваться или уменьшаться теплоотдача.

Теплоотдача может осуществляться теплопроведением, излучением и испарением.

Отдача тепла проведением заключается в прямом нагревании воздуха или предметов, соприкасающихся с поверхностью кожи. Теплопроведение возможно лишь, когда внешняя температура ниже температуры тела. При перегревании организма происходит перераспределение крови: кровь с излишками тепла оттекает от внутренних органов к коже, повышая ее температуру. При этом увеличивается отдача тепла в окружающую среду. Увеличению теплоотдачи за счет проведения способствует конвекция – смена нагретых частей воздуха холодными. Она усиливается при ветре. Проведение тепла зависит также от теплопроводности внешней среды. Теплопроводность воды в 28 раз больше, чем воздуха, поэтому охлаждение в ней происходит гораздо быстрее.

Теплопроводность кожи уменьшается при спазме ее сосудов, что ведет к перераспределению крови в пользу внутренних органов. Это способствует уменьшению теплоотдачи и сохранению температуры ядра тела.

Излучение тепла связано со свойством материи отдавать тепло в виде лучистой энергии. В состоянии покоя человек основную массу тепла отдает излучением. Также как и теплопроведение излучение усиливается при расширении кожных сосудов и уменьшается при сужении.

Третий путь теплоотдачи – испарение. Каждый грамм испаренной жидкости уносит с собой 0,58 ккал. В условиях температурного комфорта около 25% тепла теряются в виде испарения. При повышении температуры окружающей среды, усиленном теплообразовании при мышечной работе растет потоотделение, увеличивая теплоотдачу за счет испарения.

 

Раздел №3.

Пищеварение.

Пищеварение – это процесс физической и химической обработки пищи. Физическая состоит в ее измельчении и перемешивании, химическая – в расщеплении пищевых веществ с помощью ферментов, содержащихся в пищеварительных соках, в результате чего они расщепляются на более простые, которые могут всасываться в кровь.

Пищеварение в ротовой полости.

В полости рта пища пережевывается и смачивается слюной. Слюна содержит ферменты – амилазу и мальтазу, которые расщепляют сложные углеводы, полисахариды, до более простых – дисахаридов. В слюне также содержится вещество белковой природы – муцин, который делает пищевой комок скользким, что облегчает глотание.

Выделение слюны начинается еще до попадания пищи в полость рта от ее вида и запаха по условно-рефлекторному механизму. При попадании пищи в рот начинается следующая фаза – безусловно-рефлекторная.

Количество и состав слюны зависит от характера пищи. Глотание происходит рефлекторно.

Пищеварение в желудке.

В желудке пища находится от 4 до 8 часов в зависимости от количества, состава пищи и деятельности желудка.

В желудке происходит механическая обработка пищи, состоящая в перемешивании, перетирании и разминании пищи, благодаря сокращениям гладкой мускулатуры стенок желудка.

Химическая обработка пищи осуществляется желудочным соком. Желудочный сок содержит ферменты, расщепляющие белок – пепсины и фермент, расщепляющий жир – липазу. Пепсины выделяются железами желудка в неактивном состоянии и активизируются соляной кислотой, содержащейся в соке. Пепсины расщепляют белки до промежуточной стадии. Окончательное их расщепление до аминокислот происходит в кишечнике. Соляная кислота помимо активизации пепсинов способствует набуханию белка и створаживанию молока, что облегчает их переваривание, а также задерживает развитие гнилостных процессов в желудке.

Желудочный сок также выделяется по условно- и безусловно-рефлекторному механизмам. Работа желудка регулируется вегетативной нервной системой. Парасимпатические влияние усиливают его деятельность, увеличивают сокоотделение. Симпатические, наоборот, тормозят секрецию.

Выделение желудочного сока зависит от количества и состава пищи.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-04-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: