Обмен веществ и энергии. Терморегуляция. Органы выделения.
Обмен веществ и энергии. Энергетический баланс. Свободная и связанная энергии. Энтропия.
Обмен веществ – это совокупность процессов, состоящих из: 1) поступления питательных веществ в организм; 2) анаболизма (ассимиляции) - биосинтеза органических веществ, компонентов клеток и тканей; 3) катаболизма (диссимиляции) – расщепления сложных молекул компонентов клетки; 4) выделения энергии и конечных продуктов распада. Преобладание анаболических процессов обеспечивает рост, накопление массы тела, преобладание же катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур, уменьшению массы тела. Обмен веществ сопровождается превращением энергии, переходом потенциальной химической энергии в кинетическую (в основном в механическую и частично в электрическую). Источником энергии в организме являются питательные вещества: белки, жиры и углеводы. При окислении этих веществ с помощью кислорода образуется энергия, часть из которой рассеивается (Е1) – это первичная теплота, а большая часть (Е2) превращается в АТФ. При необходимости использования энергии организмом АТФ под влиянием аденозинтрифосфатазы (атфаза) расщепляется. При этом часть образующийся энергии (Е3 – вторичная теплота) опять рассеивается (теряется организмом), а большая часть в виде свободной энергии (Е4) используется организмом. Свободная энергия расходуется на основной обмен (ОО) и рабочую прибавку (РП). ОО – это часть свободной энергии, которую организм тратит при трех стандартных условиях: натощак (12-14 часов после последнего приема пищи), при мышечном покое (спустя 20-30 мин после горизонтального положения на кушетке) и при температуре комфорта, то есть в лаборатории, где определяется ОО должна быть температура +20+22 град. Энергия ОО тратится на акт вдоха (сокращение мышц, участвующих в акте вдоха), систолу желудочков сердца, процессы, происходящие в нефроне и печени, а также на процессы ассимиляции (асс), происходящие во всех живых тканях. Энергия рабочей прибавки тратится на: 1) специфическое динамическое действие пищи (СДДП), то есть на усвоение питательных веществ. На усвоение белков организм тратит 30% энергии ОО, жиров – 12-15% и углеводов – 4-5%; 2) физическую работоспособность (ФР) – любой вид физической активности; 3) умственную работоспособность – любой вид интелектуальной деятельности. Таким образом, образующуюся энергию в органиме можно разделить на два вида: 1) связанная энергия (первичная и вторичная теплота) – эту энергию организм не может использовать, она рассеивается; 2) свободная энергия (ОО и РП), которую организм использует в процессе своей жизнедеятельности. Энтропия – эта мера беспорядка. При связанной энергии энтропия максимальна, а при свободной - минимальна
Основной обмен (фактический и должный), значение для клиники. Рабочая прибавка
ОО – это часть свободной энергии, которую организм тратит при трех стандартных условиях: натощак (12-14 часов после последнего приема пищи), при мышечном покое (спустя 20-30 мин после горизонтального положения на кушетке) и при температуре комфорта, то есть в лаборатории, где определяется ОО должна быть температура +20+22 град. Энергия ОО тратится на акт вдоха (сокращение мышц, участвующих в акте вдоха), систолу желудочков сердца, процессы, происходящие в нефроне и печени, а также на процессы ассимиляции (асс), происходящие во всех живых тканях. Различают фактический ОО и должный ОО. Фактический ОО определяется при помощи непрямой калориметрии. Долхная величина ОО определяется при помощи таблицы Бенедикта. Для этого необходимо знать пол, возраст, вес и рост. В клинике имеет большое значение определение отношения ФОО к ДОО. В норме это отношение должно быть 100% плюс минус 10%. При гипофункции щитовидной железы происходит снижении этого показателя менее 90%, а при гиперфункции щитовидной железы – более 110%. Другая часть свободной энергии – это рабочая прибавка. Энергия рабочей прибавки тратится на: 1) специфическое динамическое действие пищи (СДДП), то есть на усвоение питательных веществ. На усвоение белков организм тратит 30% энергии ОО, жиров – 12-15% и углеводов – 4-5%; 2) физическую работоспособность (ФР) – любой вид физической активности; 3) умственную работоспособность – любой вид интелектуальной деятельности.
Закон Гесса. Калорическая ценность питательных веществ. Пластическая и энергетическая роль питательных веществ
Калорическую (энергетическую) ценность питательных веществ можно определить путем их сжигания в специальном сосуде (калориметрическая бомба Бертло). При этом образуется углекислый газ и вода с выделением тепла, который учитывается по степени нагревания воды. Установлено, что при сжигании 1 г питательных веществ в калориметрической бомбе образуется энергии: при сжигании 1 г белка – 5,4 ккал; при сжигании 1 г жира – 9,3 ккал; при сжигании 1 г углеводов – 4,1 ккал. Эти величины получили название калорическая ценность питательных веществ (энергия, которая выделяется при сжигании 1 г питательных веществ). В условиях организма (происходит биологическое окисление) калорическая ценность углеводов и жиров такая же, как в калориметрической бомбе, так как окисление этих веществ в организме осуществляется до углекислого газа и воды. По закону Гесса количество тепла, выделяемого питательными веществами, не зависит от промежуточных реакций, а зависит от начальных и конечных продуктов. Для белка в условиях организма калорическая ценность ниже, чем в бомбе и составляет 4,1 ккал, так как белок в организме полностью не окисляется и часть его покидает организм в виде мочевины, аммиака, аммония. Значения энергетической ценности питательных веществ используется для определения прихода энергии. Для этого необходимо также знать количество используемых питательных веществ в граммах, которое определяется по специальным таблицам. Питательные вещества выполняют не только энергетическую роль, но и пластическую, то есть используются для построения мембран и оргоноидов клеток.
Учет расхода и прихода энергии
Учет прихода и расхода энергии необходимо для определения энергетического баланса. В норме у человека приход энергии должен быть равен расходу (энергетический баланс). При нарушении энергетического баланса может быть превалирование прихода энергии над расходом (положительный энергетический баланс), либо превалирование расхода энергии над приходом (отрицательный энергетический баланс). При длительном положительном энергетическом балансе наступает ожирение, а при длительном отрицательном энергетическом балансе наступает истощении. Для расчета прихода энергии необходимо знать: 1) калорическую ценность питательных веществ (количество энергии, которая выдяляется при окислении 1 г питательного вещества); 2) количество употребляемых белков, жиров и углеводов. Для их определения необходимо составить суточный пищевой рацион и по специальным таблицам определить количество питательных веществ. Расход энергии определяется при помощи прямой и непрямой калориметрии. Прямая калориметрия основана на непосредственном учете в биокалориметрах количества тепла, выделенного организмом. Биокалориметр представляет собой герметизированную и хорошо теплоизолированную от внешней среды камеру. В камере по трубкам циркулирует вода. Тепло, выделяемое находящимся в камере человеком или животным, нагревает циркулирующую воду. По количеству протекающей воды и изменению ее температуры расчитывают количество выделенного организмом тепла. Метод прямой калориметрии очень сложен. Учитывая, что в основе теплообразования в организме лежат окислительные процессы, при которых потребляется кислород и образуется СО2 можно использовать косвенное, непрямое определение теплообразования в организме по его газообмену – непрямая калориметрия: чем больше количество поглощенного кислорода, тем больше энерготраты организма.
Прямая и непрямая калориметрия
Прямая калориметрия основана на непосредственном учете в биокалориметрах количества тепла, выделенного организмом. Биокалориметр представляет собой герметизированную и хорошо теплоизолированную от внешней среды камеру. В камере по трубкам циркулирует вода. Тепло, выделяемое находящимся в камере человеком или животным, нагревает циркулирующую воду. По количеству протекающей воды и изменению ее температуры расчитывают количество выделенного организмом тепла. Метод прямой калориметрии очень сложен. Учитывая, что в основе теплообразования в организме лежат окислительные процессы, при которых потребляется кислород и образуется СО2 можно использовать косвенное, непрямое определение теплообразования в организме по его газообмену – непрямая калориметрия.
Принципы составления пищевого рациона
ДК и его роль. Калорический эквивалент кислорода
Превращение энергии в организме
Функциональная система, поддерживающая постоянство температуры тела.
Температура различных участков кожи и внутренних органов.Термолабильность новорожденных. Классификация животных по сохранности постоянства температуры тела.
Теплопродукция. Роль отдельных органов в процессах теплопродукции.
Дрожательный и недрожательныйтермогенез.
Теплоотдача, способы отдачи тепла. Роль отдельных органов в теплоотдаче
Механизм и способы теплоотдачи через кожу
Органы выделения (почка, легкие, кожа, пищеварительный тракт и грудные железы), их участие в поддержании гомеостаза внутренней среды.
Нефрон как морфофункциональная единица почек, его элементы.Процессы, происходящие в нефроне (фильтрация, секреция, реабсорбция, инкреция).
Механизм фильтрации. Образование первичной мочи.
Механизм реабсорбции.
Образование вторичной мочи (диурез). Понятие об олигоурии, полиурии, анурии. Несахарный диабет.
Регуляция работы почек (нервная и гуморальная).
Роль почек в поддержании постоянства рН
Роль почек в поддержании постоянства осмотического давления
Пороговые и безпороговые вещества
ЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА
Физиологическая классификация гормонов (либерины, статины, тропные гормоны, гормоны- эффекторы)
Внутриклеточныймеханизмы действия гормонов
Внеклеточныймеханизмы действия гормонов
Гормоны эпифиза, их роль
Либерины и статины гипоталамуса
Гормоны-эффекторы гипоталамуса
Гормоны щитовидной, паращитовидной и зобной железы.
Гормоны поджелудочной железы и надпочечников.
Мужские половые гормоны.
Женские половые гормоны
Эндокринная функция плаценты.
Женский менструальный цикл.