Метаболические факторы
Избыток углеводов тормозит распад липидов и приводит к переходу на преимущественное использование углеводов как основной источник энергии, недостаток углеводов, напротив, способствует переходу на преимущественное использование липидов.
Повышенная концентрация глюкозы в крови усиливает захват глюкозы печенью, пониженная — мобилизацию глюкозы из печени (то есть, гликогенолиз); это так называемая буферная функция печени в отношении концентрации глюкозы в крови, осуществляемая даже в отсутствие нервных и гуморальных влияний.
Пониженная концентрация глюкозы в крови усиливает глюконеогенез.
К метаболической регуляции можно отнести и выведение глюкозы с мочой при резко повышенной ее концентрации в крови; в норме такая концентрация глюкозы не создается, и этот механизм не действует.
Гормоны Адреналин
Этот гормон:
стимулирует гликогенолиз — быстрый, но кратковременный способ мобилизации глюкозы, необходимый в условиях острого стресса, причем гликогенолиз ускоряется как в печени, так и в мышцах;
ускоряет гликолиз, особенно в мышцах.
Глюкокортикоиды
Эти гормоны стимулируют глюконеогенез — долговременный источник глюкозы, необходимый в условиях хронического стресса.
Глюкагон
Этот гормон:
стимулирует гликогенолиз (биохимическая реакция, протекающая главным образом в печени и мышцах, во время которой гликоген расщепляется до глюкозы и глюкозо-6-фосфата) — но, в отличие от адреналина, только в печени, но не в мышцах;
стимулирует глюконеогенез (процесс образования в печени и отчасти в корковом веществе почек (около 10 %) молекул глюкозы из молекул других органических соединений — источников энергии, например свободных аминокислот, молочной кислоты, глицерина);
тормозит гликогенез (биохимическая реакция, протекающая в основном в печени и мышцах, в результате которой глюкоза превращается в гликоген).
Все эти три механизма способствуют повышению уровня глюкозы в крови, препятствуя развитию гипогликемии.
Инсулин
Этот гормон самыми разными способами способствует депонированию избытка углеводов в виде как гликогена, так и липидов:
усиливает транспорт глюкозы в клетки, особенно депонирующих органов — печени и мышц;
усиливает гликогенез;
тормозит гликогенолиз;
тормозит глюконеогенез;
усиливает липогенез из углеводов.
СТГ
Этот гормон различными путями препятствует использованию глюкозы как источника энергии, в частности тормозит транспорт глюкозы в клетки, особенно мышц и печени.
Таким образом, инсулин — единственный гормон, снижающий уровень глюкозы в крови. Все остальные гормоны (адреналин, глюкокортикоиды, глюкагон и СТГ) повышают этот уровень, то есть действуют противоположно инсулину, и потому называются контринсулярными.
Обмен солей: значение минеральных веществ для организма, потребность в солях, опасность избыточного потребления поваренной соли. Обмен воды: значение воды для организма, биологическая ценность различной воды, потребность организма в воде, регуляция водно-солевого обмена.
Минеральные вещества участвуют в регуляции кислотно – щелочного состояния, обеспечении процессов свертывания крови, создании МПП и МПД возбудимых клеток, участвуют в формировании структур самых различных органов тела. Суточная потребность в минеральных веществах варьируется от нескольких микрограммов до нескольких граммов в сутки. Наиболее важное значение имеют натрий, хлор, калий, кальций, магний, фосфор, железо, йод, фтор.
Натрий и калий определяют величину рН, осмотическое давление, объем жидкостей тела. Они играют роль в формировании биоэлектрических потенциалов и транспорте аминокислот, сахаров и ионов через мембрану клеток.
Избыточный прием хлористого натрия может приводит к увеличению объемов жидкостей тела, повышению нагрузки на сердце и почки. В таких условиях увеличение проникновения натрия, а с ним и воды в межклеточные промежутки тканей стенки кровеносных сосудов способствует ее набуханию и утолщению, а также сужению просветов сосудов. Ускоренной проникновения натрия в гладкомышечные клетки стенки сосудов может привести к нарушению их работы, накоплению натрия в клетках, деполяризации мембраны, повышению возбудимости и сократимости миоцитов и повышению тонуса сосудов гладких мышц. Все эти явления способствуют сужению сосудов, росту общего периферического сопротивления сосудистой системы, повышению АД крови.
Кальций обеспечивает опорную функцию; он содержится в виде фосфорно – кальциевых соединений в костях скелета, а также тканях зубов. Ионизированный кальций в возбудимых тканях выполняет роль фактора электросекреторного и электромеханического сопряжения. Присутствие кальция в оптимальных концентрациях является условием нормального функционирования клеточных мембран. Кальций активно участвует в реакциях гемостаза.
Магний – катализатор многих внутриклеточных процессов, особенно связанных с углеводным обменом. Магний снижает возбудимость НС и сократительную активность скелетных мышц, способствует расширению кровеносных сосудов, уменьшению ЧСС и снижению АД.
Фосфор. Соли фосфорной кислоты и ее эфиров являются компонентами буферных систем поддержания кислотно - щелочного состояния тканей.
Железо необходимо для транспорта кислорода и окислительных реакций.
Йод участвует в построении молекул гормонов.
Фтор стимулирует кроветворение, реакции иммунитета, предупреждает развитие старческого остеопороза, обеспечивает защиту зубов от кариеса.
Роль воды в организме.
Вода конституционная – компонент клеток и тканей.
Наилучший растворитель для многих биологически важных веществ, во многих случаях основной участник биохимических реакций (свободная вода)
Способствует гидратации макромолекул, участвует в их активации (связанная вода)
Растворяя конечные продукты обмена веществ, способствует их экскреции почками и другими органами
Обладая высокой теплотой испарения, обеспечивает приспособление организма к высокой температуре окружающей среды.
Недостаточное содержание в организме воды (дегидратация) может приводить к сгущению крови, нарушению кровотока. При снижении количества воды на 20 % наступает смерть. Избыток воды может приводить к водной интоксикации, проявляющейся в набухании клеток, снижении осмотического давления.
Взрослый человек употребляет в среднем 2,5 л, дополнительно используется 300 мл метаболической воды.
Регуляция водно – солевого обмена.
Существуют две функционально связанные системы, регулирующие водно-солевой гомеостаз, - антидиуретическая и антинатрийуретическая. Первая направлена на сохранение в организме воды, вторая обеспечивает постоянство содержания натрия. Эфферентным звеном каждой из этих систем являются главным образом почки, афферентная же часть включает в себе осморецепторы и волюморецепторы сосудистой системы, воспринимающие объём циркулирующей жидкости.
При повышении осмотического давления крови (из-за потери воды или избыточного поступления соли) происходит возбуждение осморецепторов, повышается выход антидиуретического гормона, усиливается реабсорбция воды почечными канальцами и снижается диурез. Одновременно возбуждаются нервные механизмы, обуславливающие возникновения жажды. При избыточном поступлении в организм воды образование и выделение антидиуретического гормона резко снижается, что приводит к уменьшению обратного всасывания воды в почках.
Регуляция выделения и реабсорбции воды и натрия в значительной мере зависит так же от общего объёма циркулирующей крови и степени возбуждения волюморецепторов, существование которых доказано для левого и правого предсердия, для устья лёгочных вен и некоторых артериальных стволов. Импульсы от волюморецепторов поступают в головной мозг, который вызывает соответственное поведение человека - он начинает или больше пить воды или наоборот организм больше выделяет воды через почки, кожу и другие выделительные системы.
Важнейшее значение в регуляции водно-солевого обмена имеют внепочечные механизмы, включающее в себя органы пищеварения и дыхания, печень, селезёнку, а также различные отделы центральной нервной системы и эндокринные железы.
Внимание исследователей привлекает проблема так называемого солевого выбора: при недостаточном поступлении в организм тех или иных элементов человек начинает предпочитать пищу, содержащую эти недостающие элементы, и, наоборот, при избыточном поступлении в организм определённого элемента отмечается понижение аппетита к пище, содержащей его. По-видимому, в этих случаях важную роль играет специфические рецепторы внутренних органов.
Обмен энергии в организме: источник энергии, значение энергии, понятие об основном и рабочем обмене, их показатели, факторы, на них влияющие.
Жизнедеятельность организма обеспечивается рядом активных процессов, протекающих с использование химической энергии. Эту энергию организм получает из белков, жиров и углеводов пищи путем перехода ее в форму, доступную для использования в организме.
Основной обмен – минимальный расход энергии, обеспечивающий гомеостазис организма в стандартных условиях. Измеряется у бодрствующего человека утром в условиях полного эмоционального и физического покоя, при температуре комфорта, натощак, в горизонтальном положении тела. Энергия основного обмена затрачивается на синтез клеточных структур, поддержание постоянной температуры тела, деятельности внутренних органов, тонуса скелетных мышц и сокращения дыхательной мускулатуры. Интенсивность основного обмена зависит от возраста, пола, длины и массы тела. Он напрямую зависит от следующих факторов:
от состояния наших внутренних органов (различные заболевания, нарушения функций эндокринной системы и т.п.)
от внешних воздействий на наш организм (недостаток или избыток питания, увеличение или снижение физических нагрузок, воздействие климатических изменений и т.п.)
от возраста и пола человека
от пищевого поведения (количество и качество еды)
Общий обмен – совокупность основного обмена и энергетических трат организма, обеспечивающих его жизнедеятельность в условиях термолягуляторной, эмоциональной, пищевой и рабочей нагрузке.
Терморегуляторное повышение интенсивности обмена веществ и энергии развивается в условиях охлаждения и у человека может достигать 300 %.
При эмоциях увеличение расхода энергии составляет обычно 40 – 90 % от уровня основного обмена и связано с вовлечением фазных и тонических реакций.
Специфически динамическое действие пищи представляет собой повышение расхода энергии, связанное с превращением пищевых веществ, главным образом после их всасывания из пищеварительного тракта.
Принципы исследования прихода энергии в организм по приходу питательных веществ в эксперименте и по таблицам, физический и физиологический калорический коэффициенты питательных веществ.
Основными методами определения количества энергии в навеске продукта являются: физическая калориметрия; физико-химические методики определения количества белков, жиров и углеводов в навеске с последующим расчетом содержащихся в них энергий по таблицам.
Сущность способа физической калориметрии заключается в следующем: в калориметре сжигают навеску продукта, а затем по степени нагревания воды и материала калориметра рассчитывают выделившуюся энергию.
Количество тепла, освобождаемое при сгорании 1 г вещества в калориметре, называют физическим калорическим коэффициентом, при окислении 1 г вещества в организме - физиологическим калорическим коэффициентом. Основанием для расчета прихода энергии в организм по количеству усвоенных белков, жиров и углеводов является закон термодинамики Гесса, который гласит: термодинамический эффект зависит только от теплосодержания начальных и конечных продуктов реакции и не зависит от промежуточных превращений этих веществ. При окислении в организме 1 г белков освобождается 4, 1 ккал(17, 2кДж), 1 г жиров -9, 3 ккал (38, 9 кДж), 1 г углеводов - 4, 1 ккал (17, 2 кДж). При сгорании в калориметре жиров и углеводов выделяется столько же тепла, сколько в организме. При сгорании белка в калориметре энергии выделяется несколько больше, чем в организме, так как часть энергии белка при окислении в организме теряется с мочевиной и другими веществами белкового обмена, которые содержат энергию и выводятся с мочой. Чтобы рассчитать приход энергии в организм с пищей, химическим путем определяют содержание белков, жиров и углеводов в продуктах питания, умножают их количество на соответствующие физиологические калорические коэффициенты, суммируют и из суммы вычитают 10% - что не усваивается в пищеварительном тракте (потери с калом).
Принципы исследования расхода энергии организмом (два основных способа и их обоснование). Значение показателей газообмена, дыхательного коэффициента и калорического эквивалента кислорода, принцип расчета расхода энергии по этим показателям.
Существуют прямой и непрямой способы определения расхода энергии, которые рассматриваются как разновидности физиологической калориметрии.
Прямая калориметрия по количеству тепла, выделяемого с поверхности тела в процессе жизнедеятельности.
Непрямая калориметрия основана на измерении объемов дыхательных газов – потребляемого кислорода и выделяемого углекислого газа. Наиболее простой вариант основан только на определении поступающего в организм кислорода – неполный газоанализ. В ряде случаев измеряют как объем потребленного кислорода, так и выделившегося углекислого газа – полный газоанализ. В первом случае расчет производят по калорическому эквиваленту кислорода, во втором по дыхательному коэффициенту.
Калорический эквивалент кислорода – количество энергии, вырабатываемой организмом при потреблении 1 л кислорода.
Для оценки интенсивности газообмена используют закрытые и открытые системы. В приборах закрытых систем предусмотрено вдыхание испытуемым из замкнутого пространства воздуха или кислорода, выдыхаемый воздух направлен в это же пространство. Исследования проводят с помощью спирографа. При использовании открытого способа для сбора выдыхаемого воздуха обычно используется мешок Дугласа, изготовленный из газонепроницаемого материала.
Питание: физиологические нормы питания различных профессиональных групп, основные требования к составлению пищевого рациона и режиму приема пищи, усвояемость пищи. Общебиологическая характеристика витаминов.
Оптимальное питание должно способствовать поддержанию хорошего самочувствия, преодолению трудных для организма ситуаций, сохранению здоровья и обеспечению максимальной продолжительности жизни.
Основными физиологическими требованиями адекватного питания являются следующие:
Пища должна обеспечивать достаточное поступление в организм энергии с учетом возраста, пола, физиологического состояния и вида труда.
Пища должна содержать оптимальное количество и соотношение различных компонентов для процессов синтеза в организме
Пищеварительный рацион должен быть адекватно распределен в течение суток.
Оптимальное соотношение белков, жиров и углеводов: 1:1,2:4,6.
Снижение поступления белка в организм и нарушения всасывания железа приводит к угнетению кроветворения и синтеза иммуноглобулинов, развитию анемии и иммунодефицита, расстройству репродуктивной функции. Снижаются масса мышечной ткани и печени, нарушается секреция гормонов.
Углеводы не принадлежат к числу незаменимых факторов питания и могут синтезироваться в организме из аминокислот и жира.
Человек должен употреблять необходимое количество воды, минеральных солей и витаминов.
Оптимальное разделение приемов пищи на 3 – 5 с перерывами между ними 4 – 5 ч. 25 % первый завтрак, 15 % второй завтрак, 35 % обед, 25 % ужин. Ужин должен предшествовать сну не менее чем на 3 часа.
Прием пищи должен быть не менее 20 минут.
Витамины – БАВ, поступающие с пищей и необходимые для регуляции биохимических процессов.
Витамины делят на две группы водо и жирорастворимые. В продуктах витамины содержаться либо в активной, либо в неактивной форме.
Витамины участвуют в регуляции метаболизма и клеточного дыхания (витамины группы В и никотиновая кислота), синтезе жирных кислот, гормонов стероидной природы (пантотеновая кислота), нуклеиновых кислот (фолиевая кислота), в регуляции процессов обмена кальция и фосфата (кальциферолы), во многих окислительно – восстановительных процессах (аскорбиновая кислота), в гемопоэзе, синтезе факторов свертывания (филохиноны), а также обеспечивают антиоксидантное действие на мембраны (А, С, Е).
Терморегуляция: значение постоянства температуры внутренней среды организма, температура различных участков кожных покровов и внутренних органов человека, виды терморегуляции, нейрогуморальные механизмы терморегуляции.