Физиология обмена веществ. Терморегуляция

1.

Лекция 5: Физиология обмена
веществ. Терморегуляция
Название дисциплины: Нормальная физиология
для специальности 31.05.02 Педиатрия 2 курс
Учебный год 2020 -2021
Кафедра нормальной и патологической физиологии
Лектор: доцент Климкина Татьяна Николаевна

2.

Содержание:
Принципы и теории рационального питания
Составляющие энергетического обмена
Методы определения энергетических затрат
Типы температурной адаптации
Температурная схема тела
Виды терморегуляции

3.

Питание - средство поддержания жизни, роста и развития,
здоровья и высокой работоспособности человека
Питание человека должно меняться в различные периоды жизни, что
связано с изменениями физиологических функций и обмена веществ в
организме.
В природе не существует продуктов, которые содержали бы все
необходимые человеку компоненты ( за исключением материнского
молока для новорождённых). Поэтому только комбинация разных
продуктов лучше всего обеспечивает организму доставку с пищей
необходимых ему питательных веществ.
Питание – сложный процесс поступления, переваривания,
всасывания и усвоение организмом питательных веществ,
необходимых для покрытия энергетических трат, построение и
возобновление клеток и тканей организма и регуляции функций
организма.

4.

Основные принципы рационального питания:
Сохранение баланса энергии –
равновесие между поступлением и
расходованием энергии
Удовлетворение потребности
организма в определенных пищевых
веществах (белки, жиры, углеводы,
витамины, вода, соли, микроэлементы)
Соблюдение режима питания
(регулярность, дробность, правильное
распределение объема пищи в течение дня)

5.

Задачи физиологии:
Оценить калорийность пищи
Сбалансировать рацион питания
Выбрать режим питания
Вся необходимая энергия для жизнедеятельности человека поступает
из пищи. Использование химической энергии в организме
называется энергетическим обменом. Он служит показателем
общего состояния и физической активности организма.
Интенсивность энергетического объёма варьирует в зависимости от
индивидуальных особенностей организма( пол, возраст, масса тела,
рост, характер питания, мышечной работы, состояния эндокринных
желёз, нервной системы и т.д.), а также от условий внешней среды (
температура, влажность)

6.

Рациональное питание – ( от латинского слова
rationalis – « разумный»
Рациональное питание - это питание,
удовлетворяющее энергетическим, пластическим и
другим потребностям организма, обеспечивающее
при этом необходимый уровень обмена веществ
человека с учётом пола, возраста, характера труда,
климатических условий обитания.
Рациональное питание способствует сохранению
здоровья, сопротивляемости вредным факторам
окружающей среды, высокой физической и
умственной работоспособности, активному
долголетию.

7.

Составляющие энергетического обмена
Основной обмен – минимальные затраты энергии,
необходимые для поддержания жизни в состоянии
спокойного бодрствования (его определяют утром, через 12
часов после приёма пищи, при температуре 18 – 20 градусов.
Величина основного обмена постоянна в возрасте 20 -40 лет, затем
снижается)
Рабочая надбавка – затраты энергии на различные
виды деятельности ( мышечную деятельность)
Специфически-динамическое действие пищевых
веществ- увеличение энергетического обмена в процессе
пищеварения (смешанная пища повышает обмен на 5 -10%;
белки увеличивают обмен на 30%, жиры и углеводы – на 14-15%)

8.

ОСНОВНОЙ ОБМЕН
Основной обмен - минимальный (базисный) уровень
энерготрат, необходимый для поддержания
жизнедеятельности организма в условиях физического и
эмоционального покоя, натощак ( 12 – 16 ч без еды)при
температуре комфорта (18-20° С)
Условные нормы основного обмена:
у мужчин среднего возраста - 1 ккал/кг/час
у женщин среднего возраста - 0,9 ккал/кг/час
у детей 7 лет - 1,8 ккал/кг/час; 12 лет - 1,3 ккал/кг/час
у стариков - 0,7 ккал/кг/час
В среднем: у мужчин 1700 ккал
у женщин на 10% ниже
у детей – больше, чем у взрослых

9.

Рабочим обменом – называют совокупность основного обмена и
дополнительного расхода энергии, обеспечивающего
жизнедеятельность организма в различных условиях.
Факторами, повышающими расход энергии организмом, являются:
• Физическая и умственная нагрузка
• Эмоциональное напряжение
• Изменение температуры и других условий окружающей среды
• Специфически –динамическое действие пищи (увеличение расхода
энергии после приёма пищи)
При температуре ниже 15°С, а также выше 30°С расход энергии
увеличивается. Повышение обмена веществ при температуре ниже 15°С
предотвращает охлаждение организма.
Расход энергии организмом после приёма белковой и смешанной пищи
увеличивается на 20-30%, после приёма жиров и углеводов – увеличивается на 1012%

10.

Определения энергетических затрат в
организме
Одним из критериев соответствия питания энергетическому
принципу является сохранение у взрослого человека
стабильной массы тела. Ориентировочно должную массу
тела можно вычислить по методу Брока, вычитывая 100 из
показателя длины тела в сантиметрах.
Камера Шатерникова для человека -
метод определения энергетических затрат в организме
( камерный биокалориметр)- непосредственно
учитывает тепло, выделенное организмом. Расчет
выделенной энергии осуществляется по количеству
потреблённого О2 и усреднённому калорическому
эквиваленту О2 : 4,9 ккал

11.

Принцип работы метаболиметра:
испытуемый вдыхает кислород из колоколообразного газометра,
углекислый газ поглощается натронной известью. Перемещения колокола
, отражающие ритм дыхания, регистрируются на ленте.

12.

Непрямая калориметрия – расчёт
теплопродукции по газообмену
Определение основного обмена по количеству
использованного О2 и выделенного СО2
Дыхательный коэффициент (ДК)- отношение
выделенного СО2 к поступившему О2
ДК=СО2/О2

13.

ГРУППЫ РАБОТНИКОВ ПО ЭНЕРГОТРАТАМ:
институт питания
Российской академии медицинских наук разработал физиологически обоснованные
нормы потребителей в калориях в зависимости от характера профессиональной
деятельности. Рабочая надбавка -потребность организма в
энергии (ккал/ в сут )определяется видом трудовой деятельности.
1. Работники, преимущественно умственного труда: инженерный состав, врачи
(кроме хирургов), работники науки и искусства, литературы, руководители и т.п.
- 2500-2800 ккал/сут
2. Работники легкого физического труда: инженерно-технический состав,
работники связи, радиоэлектронной промышленности, медсестры, санитарки и
т.п. - 2800-3000 ккал/сут
3 . Работники труда средней тяжести: токари, слесари, железнодорожники,
врачи-хирурги, водители автотранспорта, продавцы продуктов - 3000 - 3200
ккал/сут
4. Работники тяжелого физического труда: строительные рабочие, металлурги и
литейщики, механизаторы, плотники, нефтяники и газовики, сельхозрабочие - 3400 3700 ккал/сут
5. Работники, особо тяжёлого труда( сталевары, шахтёры, горнорабочие,
грузчики) - 3900 – 4300ккал/сутики леса, землекопы, грузчики - 3900 - 4500
ккал/с

14.

Суточный расход энергии у детей
• 6 мес. - 1 год
- 800 ккал
• 1 – 1,5 года
- 1300 ккал
• 1,5 – 2 года
- 1500 ккал
• 3 – 4 года
- 1800 ккал
• 5 - 6 лет
- 2000 ккал
• 7 - 10 лет
- 2400 ккал
• 11 -14 лет
- 2850 ккал
• 14 – 17 лет: юноши – 3150 ккал;
девушки – 2750 ккал

15.

Исследование прихода энергии в организм
• 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 расчёта прихода энергии в организм по
количеству усвоенных белков, жиров и углеводов является закон
термодинамики Гесса : ( 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,
1 г жиров – 9,3 ккал,
1г углеводов – 4,1 ккал.

16.

Расход энергии
Расход энергии организмом определяют с помощью прямой и
непрямой калориметрии.
• Принцип прямой калориметрии
основан на
измерении количества тепла, выделенного организмом.
непосредственном
• Принцип непрямой (косвенной) калориметрии основан на расчёте
количества выделившейся энергии по данным газообмена (поглощённый О2 и
выделившийся СО2 за сутки) – точно соответствует количеству окисленных
белков, жиров, углеводов, а значит и израсходованной организмом энергии.
Для расчёта расхода энергии используют дыхательный коэффициент.
• Дыхательным коэффициентом называют отношение объёма выделенного
организмом углекислого газа к объёму потреблённого за тоже время
кислорода.
Дыхательный коэффициент для окисления белков – 0,8;
жиров – 0,7( расходуется больше О2), углеводов – 1,0.

17.

Потребность в основных питательных
веществах
Сбалансированным называется питание, в котором обеспечены
оптимальные соотношения белков, жиров и углеводов, минеральных элементов
и витаминов в зависимости от пола, возраста, характера трудовой деятельности
и общего жизненного уклада.
Соотношение белков , жиров и углеводов в
пищевом рационе 1 : 1,2 : 4,5
Дети грудного возраста:
1:3:6
в 1 год
1 : 1,5 : 3,7
после года
1: 1 : 4
после 70 лет
1 : 0,8 : 3,5
соотношение между кальцием и фосфором 1 : 1,5-1,8
между кальцием и магнием 1 : 0,6

18.

ВОДА
Вода составляет 73% от массы тела
Входит в состав клеток и тканей, является растворителем
для многих биологически – важных веществ, участвует в
экскреции их почками; обладая высоким испарением ,
участвует в поддержании терморегуляции.
Суточная потребность 21-43 мг/ кг ( 1,5 – 2 литра в сутки)
Недостаточное содержание воды может приводить к сгущению
крови, нарушению кровотока.
При недостатке воды более чем на 20%
от массы тела – гибель организма
При избыточном содержании- интоксикация
(возможна с мышечными судорогами)
- при питье 1200мл
-с пищей 900 мл
- обменные процессы
в организме 300 мл

19.

Правила режима
рационального питания:
4-разовое питание (завтрак, обед, ужин, стакан кефира перед сном);
исключение еды в промежутках между основными приемами пищи;
время между завтраком и обедом, обедом и ужином должно составлять 5—6 ч, а
интервал между ужином и началом сна 3—4 ч;
набор продуктов при каждом приеме пищи должен предусматривать оптимальное
соотношение всех необходимых питательных веществ, здоровый человек за завтраком и
обедом должен получать более 2/3 общего количества калорий суточного рациона, а за
ужином — менее 1/3;
прием пищи в строго установленные часы играет большую роль в формировании
условнорефлекторных реакций
не торопиться во время еды; так, на еду во время обеда нужно затрачивать не менее 30
мин;
тщательное, неторопливое пережевывание пищи (хорошее состояние зубов);
последний прием пищи (не позднее, чем за 1.5—2 ч до сна) запрещаются жареные
блюда, продукты, богатые жирами, грубой клетчаткой, специями, поваренной солью;

20.

Физиология терморегуляции
Это сложная регуляция физиологических
процессов, уравновешивающих величину
образования тепла в организме с величиной
отдачи тепла
Гомойотермия – способность
организма сохранять температуру тела
постоянной, несмотря на изменение
температуры внешней среды
-

21.

Особенности гомойотермных
организмов
• Высокий уровень энергетического
обмена
• Фиксированная на определенном
уровне абсолютная температура тела
ОБОЛОЧКА
• Способность поддерживать температуру
тела на постоянном уровне
ядро
<0
0
+37
Температура окружающей среды

22.

23.

ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ
ТЕРМОГЕНЕЗ (ТЕПЛОПРОДУКЦИЯ)
• БАЗИСНЫЙ
• РЕГУЛЯТОРНЫЙ:
СОКРАТИТЕЛЬНЫЙ мышечный тонус
- МЫШЕЧНАЯ ДРОЖЬ
- ПРОИЗВОЛЬНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
НЕСОКРАТИТЕЛЬНЫЙ мышечный тонус
-АКТИВАЦИЯ ОКИСЛЕНИЯ
- РАЗОБЩЕНИЕ ОКИСЛЕНИЯ И ФОСфОРИЛИРОВАНИЯ

24.

Теплопродукция зависит от:
• Индивидуальных особенностей человека (вес, рост,
пол, возраст)
• Температуры окружающей среды
• Интенсивности мышечной работы
• Характера питания
• Эмоционального состояния
• Кислородного обеспечения организма
• От степени ультрафиолетового облучения
• От интенсивности видимого света

25.

Химическая терморегуляция
Осуществляется за счет экзотермических реакций
(реакции окисления), в ходе которых образуется тепло.
Больше всего тепла образуется в мышцах – 50-60%

26.

Способы выработки
дополнительного тепла
• Произвольная активность локомоторного
аппарата
• Непроизвольная рефлекторная тоническая или
ритмическая мышечная активность (мышечная
дрожь)
• Ускорение обменных процессов, не связанных с
мышечным сокращением – несократительный
термогенез. Источник данной теплопродукции –
бурый жир

27.

ТЕПЛООТДАЧА
• ВЛАЖНАЯ (ИСПАРЕНИЕ)
-ОЩУТИМАЯ
-НЕОЩУТИМАЯ
• СУХАЯ
--ТЕПЛОИЗЛУЧЕНИЕ
--ТЕПЛОПРОВЕДЕНИЕ
--КОНВЕКЦИЯ: а)естественная,
б)форсированнная

28.

Факторы, влияющие на теплоотдачу:
• Реакция сосудов
• Дыхание
• Реакция гладких мышц кожи – «гусиная
кожа»
• Подкожно-жировая клетчатка
• Поведенческая реакция – изменение
положения тела
• Влияние одежды

29.

Регуляция
зотермии
и
Главный центр терморегуляции –
гипоталамус:
• Задний гипоталамус - центр
химической терморегуляции
(активация нервных и гуморальных
механизмов, стимулирующих
теплообразование)
• Передний гипоталамус- контролирует
теплоотдачу (участие дыхательного и
сосудодвигательного центров)

30.

ТЕРМОРЕЦЕПТОРЫ
• ПЕРИФЕРИЧЕСКИЕ В ОБОЛОЧКЕ (ТЕПЛОВЫЕ И
ХОЛОДОВЫЕ)
• ПЕРИФЕРИЧЕСКИЕ В ЯДРЕ (ТЕПЛОВЫЕ И
ХОЛОДОВЫЕ)
• ЦЕНТРАЛЬНЫЕ (ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ НЕЙРОНЫ)

31.

ЦНС
Гипоталамус
Механизмы
регуляции
Теплопродукция
Т внешней
среды
35
Теплоотдача
37
39
Терморецепторы
Т крови

32.

Спасибо за
внимание