Обмен веществ и энергии. Терморегуляция

1.

Лекции по предмету
Анатомия и физиология

2. Обмен веществ и энергии.

Терморегуляция.

3.

Обмен веществ и энергии, или метаболизм— совокупность
химических и физических превращений веществ и энергии,
происходящих в живом организме и обеспечивающих его
жизнедеятельность. Обмен веществ и энергии составляет
единое целое и подчиняется закону сохранения материи и
энергии.

4.

Анаболизм (ассимиляция) - химические процессы, при которых
более
простые
образованием
вещества
более
соединяются
сложных
веществ,
между
что
собой
с
приводит
к
накоплению энергии, построению новой протоплазмы и росту.
Катаболизм (диссимиляция) - расщепление этих сложных
веществ, приводящее к освобождению энергии. При этом
происходит
разрушение
составляющих ее веществ.
протоплазмы
и
расходование

5.

Сущность обмена веществ заключается:
1) в поступлении в организм из внешней среды различных питательных веществ;
2) в усвоении и использовании их в процессе жизнедеятельности как источников
энергии и материала для построения тканей;
3) в выделении образующихся продуктов обмена во внешнюю среду.

6.

Т.О. специфические
функции обмена веществ:
1) извлечение энергии из окружающей среды в форме химической энергии
органических веществ;
2) превращение
экзогенных
веществ
в
строительные
блоки,
т.е.
предшественники макромолекулярных компонентов клетки;
3) сборка белков, нуклеиновых кислот и других клеточных компонентов из
этих строительных блоков;
4) синтез и разрушение тех биомолекул, которые необходимы для
выполнения различных специфических функций данной клетки.

7.

8.

Обмен белков –
это совокупность пластических и энергетических процессов превращения
белков в организме, включая обмен аминокислот и продуктов их распада.
Виды белков:
• простые белки-протеины (в их составе только аминокислоты)
• сложные-протеиды ( в их составе аминокислоты и и небелковая часть:
нуклеопротеиды(белок+нуклеиноваякислота),
липопротеиды(белок+жир),
гликопротеиды(белок+углевод),
фосфопротеиды(белок+фосфорные кислоты)
хромопротеиды(белок+пигмент).
Белки составляют основу всех клеточных структур и являются
материальными носителями жизни.

9.

Функции белка :
1.Пластическая.
2.Каталитическая
(ферменты имеют белковую природу.)
3.Энергетическая (1 грамм белка при распаде дает 4,1 ккал.)
4.Транспортная (гемоглобин, в составе которого белок, переносит О2 и СО2,
липопротеиды- жиры, жирорастворимые витамины).
5.Передача
наследственных
свойств
(обеспечивается
нуклеопротеидов- сложных белков, в составе которых ДНК,РНК)
участием
6.Защитная (антитела имеют белковую природу, кроме того, белки связывают
токсины, участвуют в процессе свертывания крови.)
7.Регуляторная (поддержание биологических констант, многие гормоны являются
белками или полипептидами.)

10.

Суточная потребность в белках (белковый оптимум) для взрослого
человека в среднем составляет 100-120 г (при трате энергии 3000
ккал/сутки).
Источником получения белка является только пища. Он не может
синтезироваться их других органических веществ.
Белки пищи:
• биологически полноценные (содержат все незаменимые
аминокислоты)
• неполноценные ((содержат не все незаменимые аминокислоты).
В рационе питания человека должно быть не менее 30%
полноценных белков.

11.

Основные этапы обмена белков :
1) ферментативное расщепление белков пищи до аминокислот и всасывание их;
2) превращения аминокислот;
3) биосинтез белков;
4) расщепление белков;
5) образование конечных продуктов распада аминокислот
(СО2, Н2О, азотистые соединения, например, аммиак.)
Белки в депо не откладываются.
При избыточном поступлении белка с пищей или неполном их переваривании идет
процесс гниения белка в толстой кишке с образованием токсичных веществ: индол,
крезол, скатол, кадаверин и др

12.

О белковом обмене судят по азотистому балансу. (белки единственные органические
вещества, содержащие азот)
Азотистый баланс- соотношение количества азота, поступившего в организм с
пищей и выделенного из него.
Азотистое равновесие- количество введенного в организм азота равно количеству
азота, выведенного из организма .
Положительный азотистый баланс - поступление азота превышает его выделение.
При этом происходит задержка азота в организме. Наблюдается в период роста
организма, во время беременности, при выздоровлении после тяжелых заболеваний.
Отрицательный азотистый баланс- количество выведенного из организма азота
превышает количество поступившего азота. Он отмечается при значительном
снижении содержания белка в пище (белковом голодании).

13.

Обмен жиров - это совокупность процессов превращения липидов (жиров) в
организме.
Функции жиров:
• энергетическая
• пластическая
Жир входит в состав оболочки и цитоплазмы клеток, часть жира - в виде
запасов.
Источники получения жира:
• Пища
• Синтез из углеводов

14.

Виды жиров:
• простые липиды (триглицериды высших жирных кислот),
• cложные (фосфолипиды, гликолипиды, липопротеиды),
• липоиды (жироподобные вещества.)
Суточная потребность в жирах для взрослого человека в среднем составляет 70-100 г.

15.

Основные этапы жирового обмена :
1) ферментативное расщепление жира в ж.к.т. до глицерина и жирных кислот и
всасывание;
2) образование липопротеидов в слизистой оболочке кишечника и в печени и транспорт
их кровью;
3) гидролиз этих соединений на поверхности клеточных мембран и всасывание жирных
кислот и глицерина в клетки, где они используются для синтеза собственных липидов.
После синтеза липиды могут подвергаться окислению, выделяя энергию, и превращаться
в конечном итоге в углекислый газ и воду .
Жир может трансформироваться в углеводы (гликоген).
При избытке жир откладывается в виде запасов в подкожной клетчатке, большом
сальнике, вокруг некоторых внутренних органов.
Жир может синтезироваться из других органических веществ, например, из углеводов.

16.

Обмен углеводов - это совокупность процессов превращения углеводов в организме.
Функция:
• энергетическая
• пластическая (в составе сложных соединений (нуклеопротеиды, гликопротеиды),
используемых для построения клеточных структур.
Суточная потребность в углеводах взрослого человека в среднем составляет
400-500 г.
Источники:
• Пища
• Синтезированные из других органических веществ
• Депонированные

17.

Основные этапы углеводного обмена :
1)
расщепление углеводов пищи в желудочно-кишечном тракте и всасывание
моносахаридов в тонкой кишке;
2) депонирование глюкозы в виде гликогена в печени и мышцах или
непосредственное ее использование в энергетических целях;
3) расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь по мере ее
убыли в крови (мобилизация гликогена);
4) окисление глюкозы с образованием углекислого газа и воды
Глюкоза может синтезироваться
из других органических веществ (б.ж.)
При избыточном поступлении депонируется, и может превратиться в жиры.

18.

Гликогенез - процесс синтеза гликогена из глюкозы .
Гликогенолиз-процесс распада гликогена до глюкозы .
Гликонеогенез -процесс биосинтеза углеводов из других органических веществ

19.

Водно-солевой обмен - это совокупность процессов распределения воды и
минеральных веществ между
вне- и
внутриклеточным
пространствами
организма, а также между организмом и внешней средой.
Вода: внутриклеточная, интрацеллюлярную (72%)
внеклеточная, экстрацеллюлярную (28%). Внеклеточная вода размещена
внутри сосудистого русла (в составе крови, лимфы, цереброспинальной
жидкости) и в межклеточном пространс
Функции воды:
1)
является обязательной составной частью протоплазмы клеток, тканей и
органов; тело взрослого человека на 50-60% состоит из воды, т.е. она достигает
40-45 л;

20.

2) является растворителем и переносчиком минеральных и питательных веществ,
продуктов обмена;
3)
принимает
участие во
реакциях обмена (гидролиз, набухание коллоидов,
окисление белков, жиров, углеводов);
4) ослабляет трение между соприкасающимися поверхностями в теле человека;
5) является основным компонентом водно-электролитного гомеостаза, входя в
состав плазмы, лимфы и тканевой жидкости;
6) участвует в регуляции температуры тела человека;
7) обеспечивает гибкость и эластичность тканей;
8) входит вместе с минеральными солями в состав пищеварительных соков.

21.

Суточная потребность взрослого человека в воде в состоянии покоя 35-40 мл на
каждый килограмм массы тела, т.е. при массе 70 кг - в среднем около 2,5 л.
Источники:
1) экзогенная вода- вода, потребляемая в виде питья (1-1,1 л) и вместе с пищей (1-1,1 л)
2) эндогенная вода - вода, которая образуется в организме в результате химических
превращений питательных веществ (0,3-0,35 л).

22.

Функции минеральных солей:
1) являются биологическими константами гомеостаза;
2) создают и поддерживают осмотическое давление в крови и тканях ;
3) поддерживают постоянство реакции крови (рН=7,36-7,42);
4) участвуют в ферментативных реакциях;
5) участвуют в водно-солевом обмене;
6) ионы натрия, калия, кальция, хлора участвуют в процессах возбуждения и
торможения, мышечного сокращения, свертывания крови;
7) являются составной
частью
костей (фосфор,
кальций),
гемоглобина
(железо), гормона тироксина (йод), желудочного сока (соляная кислота) и т.д.;
8) являются составными компонентами всех пищеварительных соков.

23.

Витамины (лат. vita - жизнь + амины) - поступающие с пищей незаменимые
вещества, необходимые для поддержания жизненных функций организма.
Основоположником
учения
о
витаминах
является
отечественный
ученый
Н.И.Лунин (1880), а термин "витамин" был предложен К.Функом в 1911 г.
Функции витаминов :
1) они являются биологическими катализаторами
2) являются коферментами, т.е. низкомолекулярными компонентами ферментов;
3) участвуют в регуляции процесса обмена веществ в виде ингибиторов или
активаторов;
4) участвуют в образовании гормонов и медиаторов;
5)
снижают
воспалительные
поврежденной ткани;
явления
и
способствуют
восстановлению

24.

6) способствуют росту, улучшению минерального обмена, сопротивляемости к
инфекциям, предохраняют от малокровия, повышенной кровоточивости;
7) обеспечивают высокую работоспособность
8) повышают устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды. И др
Гиповитаминозы - состояния, возникающие при недостаточности поступления
витаминов. Дефицит их в пище или нарушения всасывания витаминов.
Авитаминозы - заболевания, которые развиваются при отсутствии поступления
витаминов.
Гипервитаминозы – состояния , вызываемые избыточным поступлением
витаминов.

25.

Обмен энергии
Энергия:
химическая, механическая, электрическая и тепловая.
Центральное место из этих форм принадлежит химической энергии (АТФ), которая
может необратимо превращаться во все другие виды энергии.
Т.о. обмен энергии - это совокупность процессов превращения различных форм
энергии между собой, а также накопление и использование макроэргических
соединений.
Энергия расходуется на процессы синтеза клеток, на осуществление различных
физиологических функций, на внешнюю работу, поддержав температуры тела и т.д.
Продолжение жизни возможно лишь при постоянном пополнении запасов энергии, что
и происходит благодаря приему пищи.
При окислении 1 г жира в организме освобождается 9,3 ккал, 1 г белка и углеводов соответственно по 4,1 ккал.

26.

27.

Обмен энергии человека, или так называемый общий обмен, складывается из
основного обмена и рабочей прибавки.
Основной обмен - это минимальный уровень обмена веществ и энергетических
затрат бодрствующего человека в состоянии мышечного и психического покоя,
натощак и при температуре окружающей среды 18-20°С.
В условиях основного обмена энергия расходуется на работу внутренних органов
(сердце, почки, органы дыхания и др. органы “жизнеобеспечения”), поддержание
температуры тела.
Основной обмен зависит от возраста, роста, массы тела, пола.

28.

Рабочая прибавка - это увеличение энергетических затрат организма сверх основного
обмена.
Энергия тратится на осуществление трудовой деятельности, а также работу органов в
этих условиях, поддержание температуры тела, деятельность о. пищеварения и т.п.
Величина Р.П. зависит от вида трудовой деятельности.

29.

Регуляция обмена веществ и энергии осуществляется нервной и
эндокринной системами, которые обеспечивают приспособление
организма к меняющимся условиям его обитания.

30.

Температура тела непрерывно поддерживается на относительно постоянном
уровне.
Изотермии (греч. isos - равный, одинаковый; therme - теплота) постоянство
температуры тела
Изотермия свойственна только теплокровным животным-гомойотермным.
Стабильная температура тела - одна из важнейших биологических констант.

31.

В организме человека две температурные зоны "ядро" и - "оболочка".
"Ядро" (мозг, органы грудной клетки, брюшной полости, малого таза)
характеризуется относительно стабильной температурой от 37 до 38,5°С.
"Оболочка" (кожа, большая часть скелетной мускулатуры и костной системы)
имеет более низкую температуру в диапазоне 25-34°С и призвана
поддерживать изотермию "ядра".
Температура внутренних органов зависит от интенсивности обменных
процессов. Наиболее интенсивно обменные процессы протекают в печени,
которая является самым "горячим" органом тела: температура в ней равна 3838,5°С. В обычных условиях кровь, проходя по сосудам "ядра", нагревается в
активных тканях (тем самым охлаждая их), а проходя по сосудам "оболочки",
отдает тепло тканям кожи и охлаждается (одновременно согревая их).

32.

Широко используемый термин "температура тела", как правило, относится к
температуре внутренних областей тела, т.е. "ядра".
У взрослого человека принято измерять температуру тела в подмышечной
впадине. В норме температура находится в диапазоне 36-37°С. В клинике часто
(особенно у грудных детей) измеряют температуру в прямой кишке, где она
выше, чем в подмышечной впадине - 37,2-37,6°С.

33.

Химическая терморегуляци- процесс образования тепла в организме.
Физическая терморегуляция - процесс, обеспечивающий удаление тепла из
организма.
Образование тепла происходит в результате окислительных экзотермических
реакций в различных тканях и органах (в мышцах - 60%, печени -30%, почках,
легких, желудке - 10%). Главную роль в теплопродукции у человека играют
мышцы и печень.

34.

Физическая терморегуляция (т.е. теплоотдача) :
1) конвекция, отдачей тепла воздуху;
2) теплопроведение, отдачей
тепла .е. веществам,
непосредственно
соприкасающимся с поверхностью тела;
3) радиация, теплоизлучение
4) испарение воды с поверхности кожи и легких.
Теплоотдача у человека осуществляется преимущественно через кожу.

35.

Пути повышения теплопродукции (на холоде) :
1) Усиление
мышечной деятельности : произвольное и
непроизвольное
сокращение мышц (движение, холодовая дрожь (озноб)
2) повышение интенсивности обменных процессов в мышечной ткани без ее
сокращения, печени и др.
При повышении температуры окружающей среды теплообразование в организме
уменьшается вследствие рефлекторного снижения обмена веществ.

36.

При высокой температуре наружного воздуха (от 22 до 35°С) сосуды внутренних
органов суживаются, кожные сосуды расширяются, теплоотдача повышается.
В условиях более низкой температуры внешней среды (менее 18°С) сосуды
внутренних органов расширяются, а кожные сосуды суживаются. Теплоотдача
уменьшается, т.е. происходит накопление тепла.
В целом при повышении температуры внешней среды в организме человека
теплопродукция
уменьшается,
теплоотдача
увеличивается,
при
понижении
температуры - наоборот: теплопродукция увеличивается, теплоотдача уменьшается.
При температуре наружного воздуха, равной или выше температуры тела человека,
для сохранения изотермии происходит интенсивное испарение пота.

37.

Таким образом, постоянство температуры тела человека поддерживается
путем совместного действия, с одной стороны, механизмов, регулирующих
интенсивность обмена веществ и теплообразования (химическая регуляция
тепла), а с другой - механизмов, регулирующих теплоотдачу (физическая
регуляция тепла).
Регуляция процессов теплообмена, обмена веществ и энергий осуществляется
двумя механизмами:
1) рефлекторно - по механизму безусловных и условных рефлексов;
2) гуморально.
Центр регуляции – в гипоталямусе