Лекция 7.

Тема: Гомеостаз и адаптация как факторы, обеспечивающие функционирование систем организма в условиях взаимодействия с окружающей средой.

1.Определение и понятие гомеостаза. Основные константы.

2.Обмен веществ. Виды, особенности регуляции в условиях многофакторного воздействия.

3.Терморегуляция. Тепловой гомеостаз.

4.Функциональные особенности терморегуляции у работающих в металлургии при различных климатических условиях.

1.

Гомеостаз– относительное динамическое постоянство внутренней среды организма и устойчивость его основных физиологических функций. Постоянство внутренней среды и устойчивость его основных физиологических функций характеризуют состояние нормального здорового организма. Любые «возмущающие» воздействия на организм: эмоциональные, физиологические, химические, физические – ведут к возникновению сложного комплекса реакций, основная задача которых – приспособить, адаптировать организм к изменившимся условиям, предотвратить или сгладить возможный сдвиг в составе и свойствах внутренней среды, не допустить изменений, несовместимых с жизнью.

Гомеостаз характеризуется рядом биологических констант, под котором понимают устойчивые количественные показатели, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность организма. К ним относят:

1. РН – активную реакцию крови (7.36-7.42);

2. уровень сахара в крови (80 – 120 мг\%);

3. осмотическое давление плазмы крови (768.2 кПа);

4. артериальное давление(110-140\60-90 мм рт.ст.);

5. температура тела (36.6-36.7 оС).

Гомеостатическая реакция организма имеет приспособительный характер, т.е. должна адаптировать его к меняющимся внешним условиям. Например, количество сахара (глюкозы!) в крови поддерживают 7-8 механизмов. Так, снижение уровня сахара в крови вызывает возбуждение симпатической нервной системы. Это, в свою очередь, стимулирует выделение из мозгового вещества надпочечников адреналина. Доставляемый током крови к печени адреналин повышает активность ферментов, расщепляющих гликоген, депо для которого – печень. Образующаяся из гликогена глюкоза поступает в кровь, содержание сахара в крови нормализуется. Одновременно выделяется и ряд других гормонов с аналогичным действием.

Однако, функциональные возможности механизмов гомеостаза не беспредельны. При длительном пребывании организма в неблагоприятных условиях может прийти нарушение гомеостаза, в некоторых случаях несовместимое с жизнью.

2

Обмен веществ и энергии(метаболизм) – совокупность химических и физических превращений, происходящих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность. Энергия, освобождающаяся в процессе обмена, необходима для совершения работы, роста, развития и обеспечения структуры и функций всех клеточных элементов. Составляющими обмена веществ являются два процесса:

• ассимиляция – совокупность синтетических процессов при которых энергия расходуется (пластический обмен, анаболизм);

• диссимиляция – процесс распада соединений, при котором энергия высвобождается (энергетический процесс, катаболизм).

При расщеплении (окислении) органических веществ пищевых продуктов (до СО2 и Н2О) выделяется энергия разрываемых химических связей. Часть её переходит в механическую работу, другая используется для синтеза более сложных соединений и часть запасается в специальных макроэргических соединениях. Макроэргические – это такие соединения, в которых запасается много энергии – это аденозинтрифосфорная кислота ( АТФ) и креатинфосфат (КФ).

Виды обмена веществ в организме: обмен белков, жиров, углеводов, водно-солевой, витаминов. Все виды обмена имеют исключительно важное значение как для энергетических целей (работы), так и для физиологических, в т.ч. для поддержания гомеостаза. Для понимания энергетики обмена выделены две его основные составляющие:

• основной обмен;

• расход энергии при мышечной работе.

Основной обмен– минимальное количество энергии, необходимое для поддержания нормальной жизнедеятельности организма в состоянии полного покоя (при исключении всех внутренних и внешних влияний). Его определяют утром натощак в положении лежа на спине при комнатной температуре. Он зависит от возраста, пола, массы тела и в среднем составляет 4.2 кДж\ч на 1 кг массы тела; он приблизительно пропорционален поверхности тела. Основной обмен отражает расход энергии:

1. на постоянно протекающие химические процессы;

2. на работу внутренних органов: сердца, дыхательной мускулатуры, кишечника и т.п.;

3. на деятельность железисто-секреторного аппарата.

Мышечная деятельность вызывает повышение обмена веществ пропорционально тяжести выполняемой работы: легкая, средней тяжести, тяжелая. Так, медленная ходьба увеличивает расход энергии против цифр основного обмена в три раза, бег – в 40 раз.

Кроме мышечной работы, на величину энергетического обмена влияют следующие факторы:

внутренние:

• повышение функций щитовидной железы (базедова болезнь);

• инфекционные болезни, сопровождающиеся лихорадкой;

• прием пищи и процессы пищеварения: т.н. специфическое динамическое действие пищи,

внешние:

• температура внешней среды (изменения зависят от ее значений);

• барометрическое давление;

• освещение: для живых существ дневного образа жизни дневной свет повышает обмен.

Основной обмен у человека выше весной и ниже всего зимой.

3.

Терморегуляция– система физиологических процессов, уравновешивающих величину образования и отдачи тепла в организме и обеспечивающая поддержание постоянной температуры тела:тепловой гомеостаз илиизотермию.Определённый уровень температуры (36-37оС) является необходимым условием нормального протекания ферментативных процессов в тканях, выполнения различных функций в покое и при физической работе.

Человек относится к теплокровным (гомойотермным) существам, а изотермия обеспечивает независимость обменных процессов в организме от колебаний температуры окружающей среды. Обеспечивается же она взаимодействием двух процессов: теплопродукции и теплоотдачи, в совокупности обозначаемых как теплообмен. Теплопродукцию называют еще химической терморегуляцией, а теплоотдачу – физической.

Тепловой обмен в организме тесно связан с энергетическим обменом. Выделение энергии в форме тепла при расщеплении энергетических веществ и накопление энергии в молекулах АТФ – взаимосвязанные процессы.

Повышение температуры окружающей среды вызывает у теплокровных животных рефлекторное снижение обмена веществ и уменьшение теплообразования и наоборот, понижение температуры рефлекторно повышает интенсивность метаболических процессов с усилением теплообразования. Зачастую это сопровождается непроизвольным сокращение мышц – дрожью.

Теплоотдача во внешнюю среду осуществляется за счет конвекции (теплопроведения через воздух), радиации (излучения тепла) и испарения воды. Основная масса тепла (до 85%) обменивается через кожу. В покое конвекцией человек теряет до 31% , излучением – 45%, испарением – до 24% тепла, испаряя влагу через кожу (2/3) и легкие (1/3).

4

На потерю тепла организмом человека, кроме температуры воздуха, влияют его относительная влажность, скорость движения и радиационные температуры: температура окружающих поверхностей.

Различное сочетание этих факторов, именуемых метеорологическими условиями или микроклиматом, может отразиться на физиологических функциях человека при работе в условиях нагревающего микроклимата горячих цехов, в условиях жаркого или, наоборот, холодного климата. Если температура воздуха приближается к 33 градусам С, воздух теряет свою охлаждающую способность, и конвекционный механизм теплоотдачи перестает работать. При высоких температурах окружающих поверхностей выпадает и теплоотдача радиацией. Остается рабочим только испарительный механизм, и человек, теряя до 10-15 литров жидкости в смену с потом, может получить профессиональное заболевание –судорожную болезнь, т.к. теряет с испаряемой влагой и соли. Любая потеря влаги должна компенсироваться, т.к. потеря организмом 20% воды несовместима с жизнью. Если же нагревающий микроклимат сопровождается высокой влажностью воздуха, перестает работать последний – испарительный – механизм теплоотдачи, и может развитьсятепловой удар. В условиях охлаждающего микроклимата возможно переохлаждение организма и последующиепростудные заболевания, обморожения.Повышение влажности и скорости движения воздуха ускоряет наступление переохлаждения, может приводить к обморожениям открытых частей тела.

При температуре +8 градусов С, будучи раздетым, человек может погибнуть от переохлаждения.