Обмен веществ и энергии. Терморегуляция презентация

Понятие об обмене веществ и энергии. Роль обмена веществ в обеспечении энергетических и пластических потребностей

Обмен веществ представляет собой:
потребление питательных веществ, их расщепление, при котором организм получает энергию и строительный материал, а также выведение промежуточных (метаболитов) и конечных продуктов распада

.

В организме уравновешены процессы анаболизма (ассимиляции) – биосинтеза органических веществ и катаболизма (диссимиляции) – расщепления сложных молекул
Преобладание анаболических процессов обеспечивает рост, накопление массы тела,
Преобладание катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур, уменьшению массы тела

Уровни метаболической активности
Уровень активности – интенсивность обменных процессов в активном организме;
Уровень готовности – интенсивность процессов, обеспечивающих способность к немедленному выполнению функции;
Уровень поддержания целостности – минимальная интенсивность обмена, достаточная для сохранения структуры клеток и организма в целом.

Значение разных групп питательных веществ.
Белки:
Пластическая, энергетическая, регуляторная роль
Не могут быть заменены жирами и углеводами
Соотношение между количеством поступающего и экскретирующегося белка характеризуется азотистым балансом (соотношение поступившего с пищей и выделенного азота)

Белки обладают различным аминокислотным составом:
Неполноценными белками являются желатина, зеин (белок кукурузы), глиадин (белок пшеницы) – в них мало незаменимых аминокислот.
Наиболее ценные – белки животного происхождения, которых в составе пищи должно быть не менее 30%

Обмен белков

Углеводы
Основной энергетический материал. Глюкоза крови является непосредственным источником энергии в организме

Обмен глюкозы

Жиры и их роль
Пластическая - входят в состав клеточных мембран
Энергетическая - теплотворная способность более чем в два раза превышает таковую углеводов или белков
Хранятся в компактном (обезвоженном) виде

Обмен жиров и его связь с обменом углеводов

Связь обмена жиров и углеводов
Общее количество жира в организме человека – 10–20% от массы тела.
При отсутствии жиров в пище их синтез может происходить из углеводов.
Некоторые ненасыщенные жирные кислоты являются незаменимыми, с жирами поступают растворимые в них витамины.

В пище должны быть:
Микроэлементы: медь, цинк, кальций, магний, железо, йод и др. Витамины (жиро- и водорастворимые)

Обмен энергии и методы его определения

Типы энергии
потенциальная
кинетическая

Виды энергии в в организме:
потенциальная энергия органических соединений пищи превращается:
В электрическую – биопотенциалы;
В механическую – сокращения сердца, скелетных мышц;
В химическую – ATФ.
Все 3 трансформируются в тепло.

Единица энергии (тепла) – калория – количество энергии, необходимое для повышения температуры 1 г воды на 1° С .
1 калория ~ 4,19 Дж

Энергетический баланс
положительный
отрицательный
равновесие

Виды энергетического обмена:
1. Валовой обмен - количество вырабатываемой в организме энергии; является суммой внешней работы, потерь тепла и запасенной энергии.

2. Основной обмен (ОО) – количество энергии , расходующееся на поддержание деятельности систем организма в условиях полного физиологического покоя.

Условия, при которых определяют основной обмен:
Умственный и физический покой.
Комфортная температура (18-20˚C),
Натощак

Основной обмен составляет:
у мужчин – 1 ккал/кг веса тела в час или 1700 ккал в сутки;
у женщин – 1500 ккал (на 10% ниже);
у детей, в пересчете на 1 кг веса, ОО значительно выше, чем у взрослых.

Зависимость интенсивности основного обмена от возраста

Согласно правилу поверхности Рубнера, затраты энергии пропорциональны величине поверхности тела, поэтому северные народы обычно имеют пикническое телосложение

3. Исходный обмен:
ОО + 20% .
4. Рабочий обмен (РО): энергия, расходующаяся при выполнении работы.
5. Рабочая прибавка – разность между РО и ИО.

Валовые обмены при различных видах труда (ккал/сутки)
1 группа (умственная работа): 2800 (♂), 2400 (♀);
2 группа (легкая физическая работа): 3000 (♂), 2500 (♀);
3 группа (средней тяжести физ.работа): 2700 (♀); 3200 (♂);
4 группа (тяжелая физ. работа): 3200 (♀); 3700 (♂);
5 группа (очень тяжелая физ.работа): 4300 (♂)

Исследование валового обмена

Методы исследования энергетического обмена:
1. Прямая калориметрия – непосредственное измерение количества выделяющегося тепла

2. Непрямая калориметрия
Определение энерготрат по количеству использованного организмом кислорода (т.к. более чем 95% энергии организм получает в результате окислительных реакций).

Схема работы аппарата для непрямой калориметрии

Зная потребленное количество О2 и вид окисленных питательных веществ можно вычислить энергетические затраты организма

Дыхательный коэффициент (ДК)
ДК – отношение выделенного углекислого газа к поглощенному кислороду. Для глюкозы = 1, т.к.:
С6Н12О6 + 6О2 = 6Н2О+ 6СО2 +Q

Для углеводов ДК – 1,0;
Для белков – 0,8
Для жиров – 0,7;
Для смешанной пищи – 0,85, при этом на 1 л кислорода высвобождается 4,862 ккал – калорический эквивалент кислорода.

Правила рационального питания
Энергетический баланс (кол-во поступающей с пищей энергии равно количеству энерготрат организма)
Качественный баланс состава пищи: белки : жиры : углеводы = 1:1:4.
3-4 приема пищи в день.
Витамины и микроэлементы
Пища должна быть безопасной

Питание человека до эпохи индустриализации и сейчас

Пищевая пирамида

Температура тела и терморегуляция
Свойство организма человека поддерживать tº тела на относительно постоянном уровне, несмотря на колебания окружающей среды, называется изотермией.

Пойкилотермные животные – температура тела которых изменяется в зависимости от температуры окружающей среды (рыбы, амфибии, рептилии).
Гомойотермные животные – способны к изотермии (птицы, млекопитающие)

Температура в печени – 38° C. Ниже – температура кожи: пальцы рук ~ 28,5° C, пальцы ног ~ 24,4° C.

Осевой и радиальный градиенты температуры тела

Температура «ядра» и «оболочки» тела в разных условиях

Температура тела в разное время суток

Изотермия обеспечивается терморегуляцией
1. Химическая терморегуляция - усиление или ослабление интенсивности катаболических реакций.

Теплопродуцирующие органы:

Теплопродукция обеспечивается следующими процессами:
Произвольные мышечные сокращения
Непроизвольные мышечные сокращения (дрожь) – сократительный термогенез.
Несократительный термогенез (бурый жир).
Теплообразование во внутренних органах

Бурый жир и обычный жир

2. Физическая терморегуляция
осуществляется изменением интенсивности отдачи тепла, прежде всего, в условиях повышенной температуры окружающей среды следующими путями:

а) теплоизлучение (60% при нормальной комнатной температуре) – в форме инфракрасных лучей б) конвекция (15% ) – нагревание воздуха.

в) теплопроведение (3%) – нагревание плотных предметов при контакте с ними г) испарение воды с поверхности кожи (22%). Каждый мл испаряющейся жидкости приводит к потере 0,58 ккал.

Теплоотдающие органы:

Обмен тепла с окружающей средой

Терморегуляция обеспечивается следующими элементами:
Рецепторы кожи – тепловые, холодовые
Центр терморегуляции в гипоталамусе
Задний гипоталамус – центр теплопродукции
Передний – центр теплоотдачи
Сосуды кожи, изменение теплопродукции

Система терморегуляции человека

При низкой температуре среды:
Вазоконстрикция сосудов кожи
Увеличение теплопродукции
Уменьшение теплоотдачи При высокой температуре – обратные реакции

Регуляция теплоотдачи через поверхность тела

При невозможности поддержания температуры:
Гипотермия - ниже 35˚C.
Гипертермия – выше 37˚C.