Канунникова Н.П., Башун Н.З. Основы анатомии и физиологии человека

Подождите немного. Документ загружается.

111

ные кислоты, все минеральные вещества и вит амины должны по-

ступать с пищей.

Белки находятся в состоянии непрерывного обмена и обнов-

ления. Количество белка, распавшегося за сутки в организме взрос-

лого здорового человека, равно количеству образовавшего ся. Жи-

вотные существа могут усваивать азот только в составе аминокис-

лот, поступающих в организм с белками пищи.

В состав белков входят более 20 аминокислот. Незаменимые

аминокислоты – это те, которые не могут синтезироваться в орга-

низме: валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, триптофан, тре-

онин, фенилаланин, аргинин и гистидин.

Энергетическая ценность белков невелика. Пластическая роль

белков заключается в том, что из аминокислот происходит синтез

структурных белковых молекул клетки, пептидных гормонов, фер-

ментов, которые нужны организму. Скорость распада и обновле-

ния белков различна. Период полураспада белков-гормонов равен

минутам или часам, тогда как белки мышц обновляются в течение

примерно 180 суток. В среднем белки организма обновляются за

80 суток.

В белке содержится около 16 % азота, следовательно, выделе-

ние организмом 1 г азота соответствует распаду 6,25 г белка. За

сутки из организма выделяется 3,7 г азота, т.е. распадается пример-

но 23 г белка.

При азотистом равновесии количество по ступившего с пи-

щей аз ота равно количеству азота, выведенному из организма. По-

ложительный азотистый баланс (задержка азота) наблюдается при

увеличении массы мышечной ткани, в период рост а организма,

беременности, выздоровления после тяжелого заболевания. От-

рицательный азотистый баланс может быть при пит ании непол-

ноценными белками (например, в растительных белках не хвата-

ет лизина для полноценного синтеза животных белков), при бел-

ковом голодании и т.д.

Нормы потреб ления бе л ков. Белки состав ляют 20 % сухой мас-

сы клеток, не откладываются про запас. Белки животного проис-

хождения усваивают ся примерно на 90 %, белки растительного

происхождения – на 50 – 60 %, поэтому 55 % белков в сутки долж-

но потребляться из пищи животного происхождения. ВОЗ рекомен-

дует употреблять в сутки не менее 0,75 г/кг или при массе 70 кг

примерно 52,5 г белк а/с утки. Всего в суточном рационе должно быть

55 – 60 г белка, а желательно – 85 – 90 г (не менее 1 г /кг в сутки). У

детей потребность в белках сост авляет 1,5 – 4 г /кг/сутки, у бере-

менных женщин может достигать 3 – 4 г/кг/сутки.

112

Углеводы организм получает, главным образом, в виде расти-

тельного полисахарида крахмала и немного в виде животного по-

лисахарида гликогена. В желудочно-кишечном тракте они расщеп-

ляются до моносахаридов. Основной из них – глюкоза. При повы-

шении ее содержания в крови происходит усиление превращения

ее в гликоген печени. У взрослого человека запасы гликогена со-

ставляют 150 – 200 г. По мере уменьшения содержания глюкозы в

крови происходит увеличение распада гликогена, а также активи-

руется глюконеогенез – образование глюкозы из молочной кисло-

ты и аминокислот.

Глюкоза является источником энергии для большинства кле-

ток организма, а для клеток головного мозга это единственный ис-

точник энергии.

Нормы потребления углеводов. 55 % суточной энергии обра-

зуется при катаболизме углеводов. Основной источник углеводов –

растения, которые содержат до 80 – 90 % углеводов (крахмал, клет-

чатка). В сутки человеку необходимо потреблять 400 – 500 г угле-

водов, в том числе крахмала – 350 – 400 г, моно- и дис ахаридов –

50 –70 г, балластных веществ – 25 г.

Липиды – в организме человека это, главным образом, нейт-

ральные сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот. Выс-

шие жирные кислоты, входящие в состав липидов, бывают насы-

щенные и ненасыщенные. Липиды играют в организме энергети-

ческую и пластиче скую роль. При окислении липидов образуется

больше АТФ и тепла, чем при окислении белков и углеводов. За

счет окисления жиров обеспечивается более 30 % всей потребнос-

ти в энергии. Жиры могут откладываться в жировых депо, состав-

ляя 10 – 20 % массы тела. Основным источником синте за жиров в

организме являются углеводы. Жировые депо находятся в подкож-

но-жировой клетчатке, в большом сальнике, околопочечной клет-

чатке. При действии на организм холода, в состоянии голода, при

физической или психоэмоциональной нагрузке происходит интен-

сивное расходование жиров (липолиз).

Особый вид жира – бурый жир, находится в межлопаточной

области, вдоль крупных сосудов грудной и брюшной полостей, в

затылочной области шеи. У взрослого человека масса бурой жиро-

вой ткани достигает 0,1 % массы тела. В митохондриях бурой жи-

ровой ткани имеется специальный механизм, благодаря которо му в

ходе метаболизма образующаяся энергия в меньшей степени за-

пасается в виде АТФ, а в большей – выделяется в виде тепла.

В плазме крови липиды содержатся в виде особых частиц –

липопротеидов. У них снаружи находятся белковые и фосфолипид-

113

ные окончания, которые образуют полярную, гидрофильную по-

верхность, а внутри «запрятаны» нейтральные молекулы тригли-

церидов и холестерина.

Все липиды и их компоненты могут синтезироваться в орга-

низме, кроме полиненасыщенных жирных кислот (линолевой, ли-

ноленовой, арахидоновой), поэтому они являются незаменимыми.

Из них образуются такие биологически активные вещества, как

простагландины, простациклины и др. Недост аток незаменимых

жирных кислот может приводить к задержке ро ста, нарушению

функции почек, заболеваниям кожи.

Нормы потребления жиров. Жиры должны обеспечивать не

более 30 % суточной потребности в энергии. Избыточное питание,

гиподинамия, снижение функции половых желез и щитовидной

железы способствуют отложению жиров. Пищевой жир раститель-

ного происхождения содержит ненасыщенные жирные кислоты, а

также фосфатиды, которые необходимы для нормальной функции

ЦНС. При недостатке фосфатидов происходит откладывание нейт-

ральных жиров в клетках печени, что ведет к ее жировому пере-

рождению. Они содержатся в нерафинированных растительных

маслах. Нормы потребления жиров: всего 80 – 100 г в сутки, из них

25 – 30 г составляют растительные масла , 30 – 35 г – сливо чное масло.

При ожирении повышается риск заболевания ишемической

болезнью сердца, развития нарушений липидного обмена и гормо-

нального статуса.

6.7. Т ерморегуляция

Внутренняя, или центральная, температура тела остается от-

носительно постоянной, несмотря на значительные колебания тем-

пературы окружающей среды. Как правило, в среднем нормальная

температуры тела равна 37

С с колебаниями от 36,1

С до 37,2

С,

т.е. внутренняя температура организма контролируется в пределах

0,6

С. Подобно колебаниям содержания кислорода и рН, измене-

ние внутриклеточной температуры значительно модулирует мета-

болизм в клетках. Многие жизненно важные ферменты функцио-

нируют в узком температурном диапазоне, что треб ует соответству-

ющих механизмов для поддержания теплового баланса.

Тепло образуется в процессе метаболизма. Любое усиление

клеточного метаболизма (в результате увеличения уровня тиреоид-

ных гормонов, адреналина или норадрена лина в крови, увеличения

скорости основного обмена или при физических нагрузках) повы-

шает выработку тепла.

114

В среднем человек массой 70 кг в условиях покоя выделяет

около 72 ккал/час, а чтобы повысить его температуру на 1

С, надо

затратить примерно 58 ккал.

Тепловой ба ланс – это соотношение процессов теплопродук-

ции, теплоудержания и теплоотдачи, т.е. баланс между системами,

продуцирующими тепло, и системами, в которых это тепло теряет-

ся (рис. 6). Правило Вант-Гоффа – Аррениуса: скорость протека-

ния химической реакции прямо пропорциональна температуре сре-

ды. При повышении температуры на 10

С скорость химической

реакции увеличивается в 2 – 3 раза, при понижении – соответственно

замедляется.

Термопреферендум – это направленный поиск оптимальных

условий среды для поддержания температурного гомеост азиса. В

организме человека 60 % всего тепла образуется в мышцах, 30 % –

в печени, 10 % – в прочих органах.

Теплопродукция в основном является результатом биохими-

ческих процессов, теплоотдача и теплоудержание – преимуще-

ственно результат физических процессов.

Мех анизмы теплопродукции. Основное количество тепла в

организме образуется при окислении белков, жиров и углеводов, а

также в результате гидролиза АТФ. В условиях низкой температу-

ры среды в организме включаются дополнительные механизмы

образования тепла:

1. Сократительный термогенез (образование тепла вследствие

сокращения скелетных мышц):

а) произвольная двигательная активность;

б) холодовая мышечная дрожь;

в) холодовой мышечный тонус (прирост мышечного тонуса на

холоде).

2. Несократительный термогенез (образование тепла в резуль-

тате активации процессов катаболизма – гликолиза, гликогенолиза,

липолиза). Он может наблюдаться в скелетных мышцах, печени,

буром жире (за счет специфиче ского динамиче ского действия

пищи).

Механизмы теплоотдачи. Отдача тепла организмом в окру-

жающую среду осуществляется следующими путями:

1) испарение – отдача тепла за счет испарения воды;

2) теплопроведение – отдача тепла путем непосредственного

контакта с холодным воздух о м окружающей среды (уменьшается

при наличии одежды и подкожного жирового слоя);

3) теплоизлучение – отдача тепла с участков кожи, не прикры-

тых одеждой;

115

4) конвекция – отдача тепла за счет нагревания прилежащих

слоев воздуха, поднимания этих нагретых слоев и их замены хо-

лодными порциями воздуха.

В условиях температурного комфорта (20 – 22

С) основное

количество тепла отдается благодаря теплопроведению, теплоиз-

лучению и конвекции, и лишь 20 % теряется с помощью испаре-

ния. При высокой температуре окружающей среды путем испаре-

ния теряется до 80 – 90 % тепла.

Рис. 6. Составляющие теплового баланса человека (Рафф, 2001, см. 9)

Теплоудержание обеспечивается подкожным жировым слоем,

волосяным покровом, одеждой и поддержанием позы, при которой

поверхность тела и процессы теплоотдачи минимальны. У тепло-

кровных животных температура поддерживается на постоянном

уровне. При этом можно выделить 2 зоны поддержания температу-

ры тела: гомойотермная «сердцевина», или «ядро», где температу-

ра действительно поддерживается постоянно, и пойкилотермная

«оболочка» – все ткани, расположенные не глубже 3 см от поверх-

ности тела (кожа, подкожная клетчатка и т.д.), температура кото-

116

рых во многом зависит от температуры окружающей среды. Для

определения средней температуры тела используют формулу Бар-

тона: Т

тела

= 2/3 Т

ядра

+ 1/3 Т

оболочки

У человека средняя температура мозга, крови, внутренних ор-

ганов приближается к 37

С. Физиологический предел ее колеба-

ний составляет 1,5

С. Температура тела более 43

С практически

несовместима с жизнью человека.

Существуют циркадианные, т.е. околос уточные колебания тем-

пературы тела в пределах 1 °С. Минимальная температура отмеча-

ется в предутренние часы, максимальная – во второй половине дня.

При комфортной температуре (20 – 22

С) окружающей среды

существует определенный баланс между теплопродукцией и теп-

лоотдачей. При температуре окружающей среды ниже 12

С возра-

стает теплоудержание и, соответственно, теплопродукция, при тем-

пературе окружающей среды выше 22

С преобладают процессы

теплоотдачи и снижается теплопродукция.

Центры терморегуляции находятся в гипоталамусе. В перед-

нем гипоталамусе – центры теплоотдачи, в заднем – центры тепло-

продукции.

Терморецепторы располагаются в коже, во внутренних орга-

нах, дыхательных путях, скелетных мышцах и ЦНС. Больше всего

терморецепторов в коже головы и шеи. Есть холодовые и тепловые

терморецепторы. Симпатическая нервная система регулирует про-

цессы теплопродукции (гликогенолиз, липолиз) и теплоотдачи (по-

тоотделение, изменение тонуса кожных сосудов и т.д.). Соматичес-

кая система регулирует тоническое напряжение, произвольную и

непроизвольную активность скелетных мышц, т.е. процессы сокра-

тительного термогенеза.

! – Задание № 6

Расшифровать термины: диссимиляция, ассимиляция, первич-

ная теплота, вторичная теплота, калорический эквивалент кис-

лорода, дыхательный ко эффициент, прямая и непрямая калоримет-

рии, основной обмен, должный основной обмен, рабочая прибавка,

витамины, азотистое равновесие, тепловой баланс, теплопродук-

ция, теплоудержание.

Выполнить конт рольную работу № 6.

Проанализировать схему 4 и рисунок 6.

 – Проанализировать т аблицы 11, 12 и 13.

Выполнить лабораторную работу № 4.

Выполнить лабораторную работу № 5.

117

? – Вопросы для самоконтроля

◊ Что включают в себя процессы ассимиляции и диссимиляции?

◊ Как регулируется обмен веществ в организме?

◊ Каким образом белки одновременно участвуют в процессах асси-

миляции и диссимиляции?

◊ Какие вещества образуются в процессе расщепления углеводов,

белков, жиров?

◊ Могут ли жиры и углеводы взаимно компенсировать недостаток

друг друга?

◊ Что такое незаменимые аминокислоты?

◊ Что такое прямая и непрямая калориметрии?

◊ Перечислите этапы высвобождения свобо дной энергии в организме.

◊ Что характеризуют калорический эквивалент кислорода (КЭК) и

дыхательный коэффициент (ДК)?

◊ Когда обычно измеряется уровень о сновного обмена?

◊ Что такое должный основной обмен?

◊ Отчего зависит рабочая прибавка различных групп населения?

◊ Какие теории питания вы знаете?

◊ Что такое бурый жир?

◊ Какие вещества о тносятся к нутриентам?

◊ Зачем организму необходимы непищевые вещества?

◊ Что такое авитаминоз?

◊ В какое время года наиболее вероятен недостаток витаминов?

◊ Что является более распространенным: гиповитаминоз или гипер-

витаминоз и почему?

◊ Что означает понятие «усво ение пищи»?

◊ Что такое тепловой баланс?

◊ Где находятся центры терморегуляции?

◊ Что относится к источникам тепла в теле теплокровного существа?

◊ Где располагаются терморецепторы?

◊ Какова роль сосудов кожи в терморегуляции?

?? – Контрольная работа № 6

1. Обмен веществ – это:

а) процессы синтеза, в ходе которых в клетках создаются но-

вые для данного организма соединения и структуры ;

б) единство процессов диссимиляции и ассимиляции от мо-

мента их поступления в организм до образования конечных про-

дуктов распада, выделяемых из организма;

в) превращения энергии, в ходе которых в результате процес-

сов распада сложных молекул разрываются химические связи и

высвобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности;

118

г) процесс биологического окисления органических веществ

до конечных продуктов обмена с освобождением энергии.

2. Незаменимые аминокислоты:

а) синтезируются в самом организме в проце ссе обмена ве-

ществ;

б) не синтезируются в организме и поступают только с белко-

вой пищей;

в) образуются из жирных кислот и глицерина;

г) образуются в результате расщепления углеводов.

3. Неполноценными белками называются:

а) белки, не содержащие весь набор аминокислот, необходи-

мый синтеза белков в организме;

б) белки, содержащие всех необходимых для построения бел-

ке организма аминокислот;

в) растительные белки;

г) животные и растительные белки.

4. Наибольшее количество углеводов содержится в:

а) растительной пище;

б) животной пище;

в) молочной пище;

г) растительной и животной пище.

5. При повышенном содержании сахара в крови он откладыва-

ется в виде:

а) глюкагона; в) холестерина;

б) бурого жира; г) гликогена.

6. При распаде 1 г как ого вещества в организме высвобожда-

ется больше энергии?

а) белков; в) углеводов;

б) жиров; г) витаминов.

7. Витамины открыл:

а) Н. Лунин; в) И. Павлов;

б) И. Мечников; г) У.Гарвей.

8. Гиповитаминоз – это:

а) достаточное содержание витаминов в пище, но плохое ус-

воение их органами пищеварения;

б) избыток витаминов в организме;

в) недостаток витаминов в организме;

г) отсутствие витаминов в организме.

9. Гипервитаминоз – это:

а) достаточное содержание витаминов в пище, но плохое ус-

воение их органами пищеварения;

119

б) избыток витаминов в организме;

в) недостаток витаминов в организме;

г) отсутствие витаминов в организме.

10. Все витамины делятся на:

а) твердые и жидкие;

б) водорастворимые и жирорастворимые;

в) легкоусвояемые и трудноусвояемые;

г) простые и сложные.

11. Физиологическая роль витамина B

заключается в том, что

он участвует в:

а) работе сердца и пищеварении;

б) процессах дыхания и обмена белков ;

в) процессах клеточного дыхания и пищеварения;

г) синтезе жиров, гормонов и других со единений.

12. Признаки недостаточности витамина С:

а) заболевание «куриная слепота»;

б) заболевание «бери-бери»;

в) воспаление кожи, нарушение пищеварения и нервные рас-

стройства;

г) цинга, анемия, поражение стенок кровеносных сосудов.

13. Источники витамина D – это:

а) морковь, томаты, красный перец, салат;

б) рыбий жир, печень, яичный желток;

в) растительные масла, зеленые листья овощей;

г) синтезируется микрофлорой кишечника.

14. Что из нижеперечисленного не является адаптивной реак-

цией на высокую температуру?

а) более раннее начало потообразования;

б) более выраженное потообразование при данной нагрузке;

в) более высокая частота сердечных сокращений (ЧСС) при

данной нагрузке;

г) увеличение объема плазмы.

15. Сложная цепь превращений веществ в организме, начиная

с момента их по ступления из внешней среды и заканчивая удале-

нием продуктов распада, получила название...

16. Подсчет энергозатрат организма, заключающийся в пря-

мом измерении количества тепла, непосредственно выделенного

организмом в теплоизолированной камере, но сит название ...

17. Направленный поиск оптимальных условий среды для под-

держания температурного гомеостазиса, носит название ...

120

18. Отношение объема выделенного углекислого газа к объе-

му поглощенного кислорода носит название ...

19. Центры терморегуляции находятся в ...

20. Соотношение процессов теплопро дукции, теплоудержания

и теплоотдачи, т.е. баланс между системами, продуцирующими теп-

ло, и системами, в которых тепло теряется, носит название ...

– Лабораторная работа № 4

по теме:

«ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ»

Обмен веществ и энергии между организмом и внешней сре-

дой – неотъемлемое свойство любого организма. Энергия, осво-

бождающаяся при диссимиляции, обе спечивает все жизненные

проце ссы организма (кровообращение, дыхание, сокращение

мышц и т.д.).

Всю энергию, образующуюся в организма, можно принять за

тепловую, так как другие виды энергии выделяются в очень малых

количествах. Поэтому об интенсивности обмена веществ в орга-

низме можно судить по количеству тепла, выделяемого им в едини-

цу времени. Единица измерения тепла в физике – Джоуль (Дж),

однако в физиологии и медицине обычно используют внесистем-

ные единицы – калорию или килокалорию (1ккал = 4,19 кДж). Из-

мерение энергетических затрат организма широко использу ют в

физиологии труда, в спортивной медицине.

Работа № 1

Тема: Составление пищевого рациона

Цель: познакомиться с принципами составления пищевого ра-

циона для различных групп населения, научиться грамотно состав-

лять суточный рацион человека, подсчитать энергетическую цен-

ность (калорийность) пищевого рациона.

Объект исследования: человек.

Материалы и оборудование: т аблицы химического со става

пищевых продуктов и их калорийности (таблицы «Состав пище-

вых продуктов и их энергетическая ценность» (приложение 1), «Хи-

мический состав и питательная ценность некоторых блюд» (при-

ложение 2)), ка лькулятор.

При составлении пищевого рациона человека след ует придер-

живаться следующих правил (принципов):