Обмен веществ и энергии Взаимосвязь обмена веществ и энергии. Обмен веществ и функции. Принципы регуляции обмена веществ.

Организм – полуоткрытая система, которая черпает энергию для своей жизнедеятельности из внешней среды.

Источником энергии является пища:

• углеводы. 400-500 г/сутки, 1 г = 4,1 ккал, всего ~ 1600-2000 ккал.

• жиры. 60-80 г/сутки, 1 г = 9,3 ккал, всего ~ 550-700 ккал.

• белки. 80-120 г/сутки, 1 г = 4,1 ккал,

всего ~ 400 ккал.

Энергия химических связей углеводов, жиров и белков освобождается в организме в процессе катаболизма. Основными источниками энергии являются углеводы и жиры.

Катаболизм – процесс расщепления органических молекул до конечных продуктов –

СО2, Н2О и мочевины с выделением энергии.

Часть энергии превращается в тепло, а большая часть этой энергии идет на образование

макроэргических соединений (АТФ, креатинфосфат, ацетилкоэнзим А). Запасенная в них энергия используется организмом, превращаясь в другие виды (закон сохранения энергии, закон перехода одних видов энергии в другие):

• тепловая,

• механическая,

• электрическая,

• химическая.

В конечном итоге все виды энергии превращаются в тепловую (вторичное тепло).

Количество энергии, образующейся в ходе катаболизма глюкозы:

1. Анаэробный гликолиз. 1 моль глюкозы = 2 моля АТФ + 2 моля лактата.

2. Окисление глюкозы:

• аэробный гликолиз (окисление глюкозы до пировиноградной кислоты в цитозоле клетки):

1 моль глюкозы = 8 моль АТФ

• общий путь катаболизма (ОПК) глюкозы в дыхательной цепи митохондрий:

1 моль глюкозы = 30 моль АТФ.

Общее количество – 38 моль АТФ.

КПД синтеза АТФ составляет 65%.

Энергия АТФ используется для :

• синтеза новых макромолекул (химическая работа) – анаболизм,

• механической работы (сокращение мышц) – физическая работа, моторика ЖКТ, движение крови и лимфы,

• электрогенеза (ПП, ПД) – возбудимость, проводимость, автоматия клеток; умственная работа, психоэмоциональное напряжение. теплообразования (первичное и вторичное тепло) – с целью поддержания постоянства температуры тела.

Излишки тепла выводятся во внешнюю среду.

Анаболизм – синтез специфических для организма макромолекул из мономеров с использованием энергии, образующейся в процессе катаболизма.

Обеспечивает поддержание и обновление структуры тканей, рост, дифференцировку и

гипертрофию тканей, синтез белковферментов и др.

У здорового взрослого человека катаболизм и анаболизм уравновешены, о чем свидетельствует постоянная масса тела.

У детей процессы анаболизма доминируют над катаболизмом, масса тела растет (положительный баланс).

В старческом возрасте начинает преобладать катаболизм, масса тела снижается

(отрицательный баланс).

Измерение массы тела на протяжении длительного времени (месяцы) характеризует вид

энергетического баланса у здорового взрослого человека: равновесие, положительный, отрицательный.

Характеристика видов

энергетического

баланса

Баланс – соотношение прихода

и расхода энергии.

1. Энергетическое равновесие: приход энергии с пищей равен расходу: Эб,ж,у = ОО+РП+СДДП. Наблюдается в возрасте 18-50 лет. Масса тела постоянна.

2. Положительный энергетический баланс: приход больше расхода, масса тела растет. Эб,ж,у > ОО+РП+СДДП. У детей и подростков, у спортсменов положительный баланс – норма

У взрослых – избыточный приход откладывается в виде жировых депо. В норме жировые депо составляют 10-20% от массы тела, у женщин – больше. Показатели избыточной массы тела:

• ИМТ (индекс Кетле)=m:рост2 . N=19-24, 25-29 – избыточная масса тела, 30-34 – ожирение. Тип отложения жира оценивается по соотношению окружности талии (ОТ) и окружности бедер (ОБ).

• Тип отложения жира: яблоко, груша (по ОТ/ОБ), - женщины – 0,8 и менее, - мужчины – 0,9 и менее, – норма.

У взрослых – «яблоко» фактор риска для сердечно-сосудистой системы (развитие артериальной гипертонии, атеросклероза и их осложнений).

3. Отрицательный энергетический баланс: • приход < расхода, • расход > прихода. Снижение массы тела. В норме – в старческом возрасте. Наблюдается также:

1) при голодании. Сначала используются жировые депо, депо углеводов, мобилизируемый белок, затем – белок мышечной ткани, кожи и слизистых. Белки и жиры переводятся в углеводы за счет глюконеогенеза и используются как источник энергии. Разгрузочно-диетическая терапия.

2) при повышении расхода энергии: • интенсивная физическая активность (лучше – динамическая работа в аэробном режиме). • повышенная теплоотдача за счет испарения и излучения (легкая одежда при сниженной температуре среды). Наиболее рационально для снижения массы тела – умеренное потребление пищи + умеренная физическая активность + легкая одежда («не по сезону»). Снижение пищевого рациона на 10-30% от общего суточного обмена энергии увеличивает продолжительность жизни.

Принципы оценки энергетического баланса:

1. Учет прихода – по пищевому рациону:

- количество Б,Ж,У в рационе,

- калорический коэффициент (Б,У – 4,1; Ж – 9,3 ккал/г).

2. Учет расхода – биокалориметрия.

3. Контроль массы тела длительно.

На следующих слайдах показан принцип расчета прихода энергии, приведен пример для завтрака, даны расчетные таблицы для перевода пищи в калории, указано суточное количество белков, жиров и углеводов для лиц разных видов труда.

Основной обмен энергии и

факторы его

определяющие

Основной обмен (ОО) – количество энергии, расходуемое организмом в условиях покоя, утром, лежа, при температуре комфорта (20-220 ), натощак (через 12-14 часов после приема пищи). Энергия расходуется на поддержание гомеостаза и жизненно важных функций в покое, т.е. на поддержание жизни, при отсутствии психоэмоционального напряжения, умственной или физической нагрузки.

Величина энерготрат составляет 1 ккал*1 кг массы тела*в час. Это примерно 1300-1900 ккал/сут для взрослого человека. Эти базовые энерготраты клеток регулируются с участием ДНК (Нобелевская премия 2019).

Использование кислорода для получения энергии макроэргов (АТФ и др.) контролируется клеткой. Рядом с генами, регулирующими энергообмен, есть регуляторный участок, чувствительный к HIF-1α. Количество HIF-1α меняется в зависимости от уровня кислорода в клетке. Повышение HIF-1α усиливает транскрипцию гена, а активность гена усиливает активность образования РНК-матриц гена для трансляции нужных белков, участвующих в энергетическом обмене для его усиления. Когда кислорода достаточно (нормоксия) происходит расщепление HIF-1α в протеосомах, так поддерживается постоянство энергообмена в клетке.

Распределение энергии ОО:

• до 50% энергии ОО идет на работу Na+/K+ -насосов, Са++- насосов, митохондриальной АТФазы, лизосомальных протонных насосов.

• на поддержание целостности структур организма (на анаболизм) ~ 15%,

• на поддержание готовности клеток к работе и работу постоянно активных клеток (сердце,

дыхательные мышцы и др.) ~ 50%.

Основные факторы, влияющие на ОО:

• возраст,

• пол,

• масса тела,

• площадь поверхности тела.

Возраст.

Интенсивность обмена веществ и энергии наибольшая на первом году жизни, затем снижается. Связана с интенсивностью ферментативных биохимических реакций.

На 1-ом году – 3,7 ккал/кг/час,

в 7 лет равна 1,8 ккал/кг/час,

у взрослого – 1 ккал/кг/час.

Пол.

У женщин ОО на 5-10% меньше, чем у мужчин.

После полового созревания разный гормональный фон, это определяет разное соотношение мышечной и жировой массы тела.

Энергетический обмен в мышечной ткани выше.

Масса тела.

Больше масса – больше образование энергии и больше энерготраты.

Масса и рост человека определяют S поверхности тела.

S поверхности тела.

С поверхности тела организм теряет тепло:

1 м2 = 1000 ккал/сут.

Для поддержания температурного гомеостаза человеку с большей площадью поверхности тела требуется производить больше тепла.

Должный основной обмен (ДОО) – норма основного обмена в соответствии с весом, ростом, возрастом и полом. Определяется по таблицам Гарриса-Бенедикта.

Для определения ДОО надо сложить значения А и Б, полученные по таблицам Гарриса-Бенедикта.

Реальный ОО в норме не отличается от ДОО более чем на ± 10%.

Методы исследования ОО:

1. Экспресс-метод (по формуле Рида):

% ОО/ДОО = 0,75 (ЧСС + АДп * 0,74) – 72.

Норма=±10%.

Для этого необходимо утром натощак сидя в покое измерить ЧСС и артериальное давление.

2. Непрямая биокалориметрия.

Проводится в условиях основного обмена с помощью прибора спирометаболографа.

Обмен энергии при

деятельном состоянии.

Это энерготраты сверх основного обмена (ОО).

Их подразделяют на 2 части:

1) Энергетические расходы на разные формы работы (рабочая прибавка, РП).

2) Энергетические расходы на переработку пищи - специфически динамическое действие пищи (СДДП).

Основные виды расхода энергии на рабочую прибавку (РП):

1. Поддержание позы и передвижение в пространстве.

2. Различные виды физической работы.

3. Умственная работа.

4. Психоэмоциональное напряжение.

5. Терморегуляция в условиях охлаждения или перегрева организма.

Величина РП может составлять 1000-3000 ккал/сут.

Энергетические расходы на СДДП составляют 10-15% от основного обмена. При обильной белковой пище могут достигать 30% и эффект длится 12-18 часов, поэтому исследование ОО проводят натощак. Расходы при СДДП:

1. Переработка, передвижение и всасывание пищи в ЖКТ.

2. Анаболизм белков, жиров, углеводов из всосавшихся мономеров, особенно белков.

3. Регуляция этих процессов интестинальными гормонами и лептином (энергия на выработку этих гормонов).

Общий обмен энергии за сутки (ОбщОЭ):

ОбщОЭ = ОО + РП + СДДП

У лиц умственного и легкого физического труда на долю ОО приходится 50-60% от общих

суточных энерготрат, на рабочую прибавку – 30- 40%, на СДДП – 10-15%.

Суточные энерготраты при разных видах труда:

• умственная работа: 2000-2300 ккал,

• легкая физическая: 2500-2800 ккал,

• средняя физическая: 3000-3300 ккал,

• тяжелая физическая: 3700- 4000 ккал,

• очень тяжелый физический труд: 4800 ккал.

(первая цифра – женщины, вторая – мужчины).

В настоящее время в США для лиц умственного труда норматив – 1900-2000 ккал/сут.

Особенности обмена при физической работе.

Величина энерготрат в работающих мышцах может возрастать в 50-100 раз по сравнению с расслабленными мышцами. Ходьба со скоростью 5 км/час и более увеличивает расход энергии в 3-4 раза. Ежедневная 2-х-километровая прогулка может способствовать устранению 1 кг жира за месяц, т.к. мышцы при длительной или интенсивной работе расходуют в качестве источника энергии жирные кислоты (ЖК).

Источники энергии при мышечной работе

1. Использование запасов макроэргов (КФ) в первые 8-12 с работы (спринтеры).

2. Анаэробный гликолиз первые 2-3 мин, пока ССС приспосабливается к повышенному запросу мышц.

3. Аэробный обмен глюкозы и ЖК (выходит на максимум через 2-3 мин от начала работы). Несмотря на это, возникает кислородный долг.

Долг ликвидируется в восстановительный период после работы. Виды кислородного долга:

• лактацидный долг (восстанавливается при окислении молочной кислоты в цикле Кребса).

• нелактацидный долг ( восстановление запасов КФ и гликогена в мышце).

Психоэмоциональная нагрузка увеличивает энерготраты на 30%. Это связано с повышением тонуса скелетных мышц, двигательной активностью (мимика, жесты, поза), стимуляцией симпатической системы, повышенной выработкой адреналина и других гормонов.

В последующие дни после сильной эмоциональной нагрузки обмен может быть повышен на 10-20%.

Терморегуляторная нагрузка.

В условиях охлаждения или перегревания затраты энергии на поддержание постоянства

температуры тела возрастают в 2-3 раза.

Методы исследования обмена

энергии (учет расхода)

1. Прямая биокалориметрия.

Вся энергия, поступившая в организм с пищей, превращается в конечном итоге в тепловую. Выделяемое организмом тепло собирается с помощью калориметра. Это теплоизолированная камера; выделяемое человеком или животным тепло измеряют, аккумулируя его протекающей по трубам водой. Массу и температуру воды и медных труб на входе и выходе из камеры регистрируют (см. рис.). Q = [(C * m)вода + (С * m)медь] * Δt 0

Непрямая биокалориметрия

Основана на том, что для катаболизма белков,

жиров и углеводов необходим кислород, а

конечным продуктом обмена является СО2.

Чем больше используется О2 тем интенсивнее

идет обмен веществ и энергии.

Q = ПO2 * КЭК, где

Q – количество энергии,

ПO2 – количество потребленного кислорода,

КЭК – калорический эквивалент кислорода, это количество энергии, образующееся при использовании 1 л О2 на окисление б,ж,у.

Виды непрямой биокалориметрии:

А. Неполный газовый анализ.

Определяют только ПО2 , КЭК б,ж,у = 4,86 ккал/1л О2

Б. Полный газовый анализ.

Определяют ПО2 и выделение СО2.

КЭК находят по дыхательному коэффициенту (ДК), т.к. для Б, Ж, У он разный, колеблется от 4,7 до 5,0.

Неполный газовый анализ.

Исследование проводят с помощью спирометаболографа. При дыхании воздухом из прибора человек потребляет часть кислорода, объем воздуха в приборе уменьшается. По его величине определяют количество потребленного кислорода за время исследования.

Анализ спирометаболограммы время

Условия записи: в покое, натощак, утром (ОО) или после еды (ОО+СДДП); или после физической нагрузки (ОО+РП).

Пол, возраст, вес, рост испытуемого.

ПО2=h*К

К- 25 мм=1лО2

ООсут = (ПО2 за 1 мин * КЭК)*1440 мин = (ПО2 * 4,86):3 * 1440 = ккал/сут

Полный газовый анализ Для более точного исследования расхода энергии применяют метод полного газового анализа (определяют объем потребленного кислорода и выделенного углекислого газа). Для определения О2 и СО2 используют приборы газоанализаторы. Количество расходуемого на окисление кислорода зависит от субстрата (углеводы, жиры или белки). Рассчитывают ДК. ДК=VСО2/VО2. КЭК определяют по дыхательному коэффициенту (ДК) в специальных пересчетных таблицах.

К газоанализаторам непосредственно через загубник или маску присоединяют дыхательные пути испытуемого. Можно предварительно собрать выдыхаемый воздух во время работы в прорезиненный мешок и потом провести анализ воздуха на газоанализаторе. Он покажет концентрацию О2 и СО2 .

Дыхательный коэффициент (ДК)

При окислении углеводов объем О2 равен объему выделенного СО2 : С6Н12О6 + 6О2 = 6 СО2 + 6Н2О. Отношение СО2 / О2 = 6:6 = 1, это дыхательный коэффициент (ДК). При окислении жиров ДК=0,7, белков – 0,8, т.к. в молекулах Б и Ж кислорода содержится меньше и для их окисления нужно больше О2 . Каждой величине ДК соответствует свой КЭК, поэтому для расчета энерготрат по формуле: Q = ПО2 * КЭК, используют величину КЭК, которая соответствует реальному ДК.

ДК – отношение выделенного СО2 к потребленному О2. КЭК – количество энергии, вырабатываемой организмом при потреблении 1 л О2.

Непрямая биокалориметрия с неполным или полным газовым анализом широко используется в медицине для выявления нарушений обмена веществ и энергии при заболеваниях щитовидной железы, гипофиза и гипоталамуса, в физиологии труда и спорта.

Терморегуляция

Гомеостаз внутренней среды поддерживается лимбической системой (гипоталамусом), куда поступает вся информация о внутренней среде от интерорецепторов, а также информация от экстеро- и проприорецепторов. Кроме того, именно в области гипоталамуса гисто-гематический барьер наиболее проницаем и пропускает многие гуморальные регуляторы (гормоны, биологически активные вещества - БАВ, интерлейкины - ИЛ и др.), к которым на мембране нейронов есть хеморецепторы.

Ядра гипоталамуса образуют центры регуляции температуры внутренней среды, всех видов обмена веществ, пищеварения, полового поведения, управления симпатической и парасимпатической системами, а также суточных и месячных биоритмов этих процессов.

Одна из важнейших гомеостатических функций у теплокровных животных – терморегуляторная. Она нужна для поддержания постоянства температурных условий протекания биохимических реакций. Температура внутренней среды составляет 370 , это Т0 сердцевины тела. Она зависит от равновесия процессов теплопродукции и теплоотдачи. Температура поверхности тела и внутренней среды отслеживается терморецепторами. Периферические терморецепторы расположены в коже, в РОГОВОЙ ОБОЛОЧКЕ глаза, на слизистых оболочках. Терморецепторы есть также во внутренних частях тела – теплочувствительностью обладают механо- и хеморецепторы внутренних органов.

Периферические терморецепторы делятся на холодовые, которые воспринимают сигналы холода, и тепловые — воспринимают сигналы тепла. Когда температура окружающей среды находится в так называемом «нейтральном» диапазоне, приблизительно +30 °С, то и тепловые, и холодовые рецепторы работают с минимальной активностью. При умеренном снижении температуры, в диапазоне от 30 до 15 °С, активируются холодовые рецепторы, что субъективно ощущается как прохлада или холод. При повышении температуры среды свыше 30 °С увеличивается активность тепловых рецепторов, что ощущается как тепло или жар. В термонейтральных условиях частота импульсации от холодовых рецепторов составляет 10-15 имп/с, тепловых – 2-4 имп/с. Холодовых рецепторов больше, чем тепловых. Плотность распределения терморецепторов разная: на коже спины – 1 рецептор на 1 см2 , на губах – более 1 на 1 мм2 .

Тепловой рецептор получил название TRPV1 (ванилоидный рецептор 1). Он является неселективным ионным каналом, способным пропускать ионы Ca2+ , активируется капсаицином (компонентом, содержащимся в жгучем перце) и протонами (химический ожог кислотой), а также при температуре свыше 43 °С. Субъективно активация этого рецептора ощущается как жжение или жгучая боль. Холодовой рецептор получил название TRPM8 (меластатиновый рецептор 8), он также является неселективным ионным каналом для катионов, проницаемым для ионов кальция, и активируется ментолом. В среднем температурный диапазон его чувствительности составляет от 8 до 28 °С, с максимумом при температуре около 10 °С. Субъективно активация этого рецептора ощущается как холод или боль.

Первичные термочувствительные нейроны тела — это псевдоуниполярные нейроны, тела которых расположены в спинальных ганглиях, а иннервирующих голову и лицо – в тройничном ганглии. Температурные сигналы передаются по нервным волокнам типа Aδ (миелинизированным) и типа C (немиелинизированным) и могут идти по трём путям. По миелинизированным волокнам типа Aδ быстро передаются сигналы, требующие немедленного реагирования, например, когда требуется избежать ожога при соприкосновении с раскалённым предметом, и в этом рефлексе отдёргивания участвуют интернейроны спинного мозга, включающие рефлекторный ответ без участия высших отделов нервной системы.

По немиелинизированным волокнам типа C информация передаётся медленно и через вторичные интернейроны спинного мозга по спиноталамическому пути достигает таламуса и далее соматосенсорной коры, где включаются интегративные функции субъективного восприятия температуры. Третий путь передачи сигнала ведёт в боковое парабрахиальное ядро (на стыке моста и среднего мозга), откуда информация о температуре поступает в ядра преоптической области гипоталамуса, отвечающие за терморегуляцию.

Центральные терморецепторы – нейроны гипоталамуса, реагируют на сдвиг температуры мозга на 0,2-0,50 С. В физиологических условиях колебания температуры глубоких структур мозга составляют не более 0,50С. Чувствительность к теплу больше, чем к холоду, в отличие от периферических терморецепторов. Количество нейронов преоптической области (RPO), реагирующих на повышение температуры – 80%, на понижение – 10%.

Основной отдел мозга, ответственный за поддержание температурного гомеостаза, расположен в гипоталамусе, у него можно выделить 3 отдела. 1. Нейроны преоптической области (RPO), они воспринимают и интегрируют всю температурную информацию. RPO содержит большое количество чувствительных к теплу и холоду нейронов. Частота разрядов этих термосенсоров увеличивается в 2-10 раз в ответ на повышение температуры тела на 100С. Нейроны, чувствительные к охлаждению увеличивают частоту разрядов в ответ на снижение температуры. Теплочувствительных нейронов в RPO в 2 раза больше, чем холодочувствительных. Увеличение частоты разрядов связано с повышением скорости деполяризации препотенциала (ЛО) и более быстрым достижением порога деполяризации.

Терморегуляторные нейроны детектируют а) температуру крови, протекающей по сосудам этой области, б) информацию, идущую по спиноталамическим путям от терморецепторов кожи и внутренних органов, их дендриты ориентированы перпендикулярно аксонам спиноталамического пути для лучшего улавливания сигналов, в) концентрацию эндогенных пирогенов (цитокинов ИЛ-1, ФНО и др., простагландинов). Нейроны RPO сопоставляют интегральную оценку реальной температуры тела, полученной из этих источников, с величиной установочной точки (370 ). Если температура выше установочной точки, мозг посылает тормозные сигналы к органам теплопродукции и возбуждающие – к органам теплоотдачи. Эту функцию выполняют тормозные интернейроны, обеспечивающие эту реципрокность.

Отклонение температуры на 0,40С от установочной точки достаточно, чтобы произошло рефлекторное изменение кровотока в периферических тканях для усиления или ослабления теплоотдачи.

2. Нейроны центра теплоотдачи, расположенного в структурах переднего гипоталамуса (это ядра PVN. SON. SCN), вызывают расширение сосудов кожи, потоотделение, появление тепловой одышки.

3. Электоростимуляция задних отделов гипоталамуса (ядра Hvm, Hdm) – центр теплопродукции, вызывает повышение температуры тела, сужение сосудов кожи, мышечную дрожь, увеличение липолиза и гликогенолиза.

Центр теплопродукции увеличивает производство тепла при охлаждении организма путем:

1. Химического термогенеза:

• катаболизм Б, Ж, У.

• липолиз бурого жира.

2. Сократительного термогенеза:

- терморегуляторный тонус мышц

(новорожденные дети и поза «клубок»),

- холодовая дрожь.

Химический термогенез. Для управления теплообразованием организм использует:

• изменение катаболизма Ж,У,Б путем активации симпатической системы (СС) и гипоталамо-гипофизарной системы,

• липолиз бурого жира. Масса бурого жира составляет 1-2% от массы тела (между лопатками, в подмышечных впадинах, на шее, в средостении). Уровень энергетического обмена жирных кислот (ЖК) в нем очень высокий, образуется первичное тепло. Липолиз активируется СС.

Сократительный термогенез.

Связан с непроизвольным и произвольным сокращением мышц (произвольное сокращение обусловлено корковыми механизмами).

Непроизвольные сокращения: холодовая дрожь. Двигательные единицы мышц сокращаются асинхронно, при этом вся энергия мышечного сокращения переходит в тепловую, а не механическую форму.

В гипоталамусе есть центр дрожи, откуда сигналы поступают в двигательные центры ретикулярной формации (РФ) ствола, а от туда – к мотонейронам спинного мозга, вызывая дрожь.

Тепловыведение

(Теплоотдача)

Центр теплоотдачи использует для удаления лишнего тепла сосуды и потовые железы кожи, а также выводит тепло с нагретым в легких воздухом (тепловая одышка); у собак преимущественно – через поверхность языка и легкие, у крыс – поверхность хвоста. В сосудистой сети кожи используется механизм перераспределения кровотока между капиллярным и шунтовым потоками крови. Для уменьшения нагрева кожи кровь «сбрасывается» через шунты в венозную систему.

Каналы выведения тепла

Человек теряет тепло через поверхность кожи. В коже человека 2 пути (канала) выведения тепла:

• потовые железы (потеря тепла путем испарения воды),

• сосуды кожи, т.е. её нагрев (отдача тепла путем излучения, проведения, конвекции).

Излучение – отдача тепла в результате разницы температуры кожи и внешней среды. Нагретая кожа излучает инфракрасные лучи. Интенсивность зависит от S поверхности и t 0 кожи. При внешней t=200 и относительной влажности 40-60% теряется около 40- 50% тепла. В холодной среде отдача больше.

Теплопроведение – отдача тепла путем прямого контакта кожи с холодными предметами или водой, обладающими высокой теплоемкостью. Около 30-40% тепла.

В воде +40 С уже через 15-20 мин наступает общее охлаждение организма, ведущее к смерти.

Конвекция – способ отведения тепла с движущимся потоком воздуха (вентилятор, веер и др.). Около 10-20% общей теплоотдачи.

Загадка «знатокам»: «Когда ветрено, он не движется, а при тихой погоде – работает».

Термины и константы к циклу

«Обмен веществ и энергии. Терморегуляция»

1. Катаболизм – распад сложных веществ до простых в организме человека,

при этом выделяется энергия.

2. Анаболизм – синтез сложных веществ из простых в организме человека,

энергия поглощается.

3. Функциональная система: динамическое объединение центральных и

периферических механизмов для поддержания константы.

4. Константа – постоянная величина (числовое значение).

5. Общий обмен энергии человека - количество энергии, которое

человек расходует за сутки.

6. Основной обмен (ОО) – количество энергии, необходимое человеку для

поддержания жизни. Условия: покой, натощак через 12-16 часов после еды,

температура комфорта, утром в состоянии бодрствования, лёжа, средняя

величина 1300 - 1600 ккал

7. СДДП – специфически- динамическое действие пищи – количество

энергии, необходимое для переваривания пищи, 10% от ОО при питании

углеводами, 15% от ОО при смешанном питании, до 40% от ОО - при

белковом питании.

8. Рабочая прибавка (РП) – количество энергии, которое расходуется на

умственный труд, эмоциональные нагрузки, физический труд (от 1000 до

3000 и более ккал), терморегуляцию.

9. Калориметрия – метод измерения выделенного тепла (энергии).

10. Прямая калориметрия – измерение тепла, выделяемого человеком в

специальных изолированных камерах, метод точный, но трудоемкий.

11. Непрямая калориметрия (газовый анализ) – измерение объемов

выделяемого СО2 и поглощаемого О2 организмом. Расчет по ним количества

энергии.

11.1. Полный газовый анализ: измерение объемов выделяемого

организмом СО2 и поглощаемого О2. Расчет дыхательного

коэффициента и калорического эквивалента кислорода.

11.2. Неполный газовый анализ: измерение объема поглощаемого О2

Расчет калорического эквивалента кислорода

12. Дыхательный коэффициент (ДК) – отношение объема выделенного

СО2 к объему поглощенного кислорода, зависит от вида окисляемого

вещества (белки – 0,8; жиры – 0,7; углеводы – 1,0; смешанное питание – 0,85)

13. Калорический эквивалент кислорода – количество килокалорий, которое выделяется при поглощении одного литра О2 (также зависит от вида пищи, определяется по таблице в зависимости от ДК, при смешанном питании составляет 4,86 ккал/л О2).

14. Калорический коэффициент – количество килокалорий, которое

выделяется при полной утилизации организмом 1г вещества (округлённо):

углеводы – 4 ккал, белки – 4 ккал, жиры – 9 ккал, алкоголь – 7 ккал.

15. Изотермия – постоянство температуры, наблюдается в сердцевине тела,

составляет 370С.

16. Теплоотдача – удаление тепла из организма, происходит при радиации

тепла (инфракрасное излучение) из кровеносных сосудов кожи и испарении

жидкости с поверхности кожи (потоотделение).

17. Термогенез, теплопродукция – образование тепла.

18. Химический термогенез – тепло образуется при биохимических

реакциях (распад глюкозы, белого и бурого жира).

19. Сократительный термогенез – тепло образуется при сокращении

мышц.

20. Поведенческие реакции в системе терморегуляции – действия,

направленные на сохранение или удаление тепла. Изменение одежды,

купание, утепление жилища и пр.