1. Який процес забезпечує визволення енергії в організмі? У чому його суть?

Дисиміляція (катаболізм), тобто розпад клітинних структур та сполук організму з виділенням енергії та продуктів розпаду.

2. Які поживні речовини є джерелом енергії в організмі?

Вуглеводи, жири та білки.

3. Назвіть основні методи визначення кількості енергії у навішуванні продукту.

Фізична калориметрія; фізико-хімічні методики визначення кількості поживних речовин у навішуванні з подальшим розрахунком енергії, що міститься в ній; за таблицями.

4. Опишіть сутність методу фізичної калориметрії.

У калориметрі спалюють навішення продукту, а потім за ступенем нагрівання води і матеріалу калориметра розраховують енергію, що виділилася.

5. Напишіть формулу розрахунку кількості тепла, що виділилося під час згоряння продукту в калориметрі. Розшифруйте її позначення.

Q = MвСв (t 2 - t 1) + MкСк (t 2 - t 1) - Qо,

де Q - кількість тепла, М - маса (в - води, до - калориметра), (t 2 - t 1) - різниця температур води і калориметра після і до спалювання навішування, С - питома теплоємність, Qо -кількість тепла, що утворюється окислювачем .

6. Що називають фізичним та фізіологічним калоричними коефіцієнтами поживної речовини?

Кількість тепла, що звільняється при згорянні 1 г речовини в калориметрі та в організмі відповідно.

7. Скільки тепла звільняється при згоранні в калориметрі 1 г білків, жирів та вуглеводів?

1г білків – 5, 85 ккал (24, 6 кДж), 1г жирів – 9, 3 ккал (38, 9 кДж), 1г вуглеводів – 4, 1 ккал (17, 2 кДж).

8. Сформулюйте закон термодинаміки Гесса, на підставі якого розраховують надходження енергії в організм за кількістю засвоєних білків, жирів та вуглеводів.

Термодинамічний ефект залежить тільки від вмісту початкових і кінцевих продуктів реакції і не залежить від проміжних перетворень цих речовин.

9. Скільки тепла звільняється при окисленні в організмі 1 г білків, 1 г жирів та 1 г вуглеводів?

1 г білків – 4, 1 ккал (17, 2 кДж), 1 г жирів – 9, 3 ккал (38, 9 кДж), 1 г вуглеводів – 4, 1 ккал (17, 2 кДж).

10. Поясніть причину відмінності фізичного та фізіологічного калорійних коефіцієнтів для білків. У якому разі він більший?

У калориметрі (фізичний коефіцієнт) білок розпадається до кінцевих продуктів – СО 2 , Н 2 Про і NН 3 зі звільненням усієї ув'язненої в них енергії. В організмі (фізіологічний коефіцієнт) білки розпадаються до СО 2 , Н 2 О, сечовини та ін речовин білкового обміну, які містять енергію і виводяться із сечею.

Визначають вміст білків, жирів і вуглеводів у продуктах харчування, множать їх кількість на відповідні фізіологічні калоричні коефіцієнти, підсумовують і від суми віднімають 10%, що не засвоюється в травному тракті (втрати з калом).

12. Розрахуйте (в ккал та кДж) прихід енергії при надходженні в організм з їжею по 10 г білків, жирів та вуглеводів.

Q = 4,110 + 9,310 + 4,110 = 175 ккал. (175 ккал - 17,5 ккал) х 4,2 кДж, де 17,5 ккал - енергія незасвоєних поживних речовин (втрати з калом - близько 10%). Разом: 157,5 ккал (661,5 кДж).

Калориметрія: пряма (метод Етуотера – Бенедикта); непряма, чи непряма (методи Крога, Шатернікова, Дугласа – Холдена).

14. На чому ґрунтується принцип прямої калориметрії?

На безпосередньому вимірі кількості тепла, виділеного організмом.

15. Опишіть коротко пристрій та принцип роботи камери Етуотера – Бенедикта.

Камера, в яку поміщають випробуваного, термічно ізольована від навколишнього середовища, її стінки не поглинають тепло, всередині них знаходяться радіатори, якими тече вода. За рівнем нагріву певної маси води розраховують кількість тепла, витраченого організмом.

16. На чому ґрунтується принцип непрямої (непрямої) калориметрії?

На розрахунку кількості енергії, що виділилася за даними газообміну (поглинений О 2 і що виділився СО 2 за добу).

17. Чому кількість енергії, що виділяється організмом, можна розрахувати за показниками газообміну?

Тому що кількість спожитого організмом Про 2 і виділеного СО 2 точно відповідає кількості окислених білків, жирів та вуглеводів, а отже, і витраченої організмом енергії.

18. Які коефіцієнти використовуються для розрахунку витрати енергії методом непрямої калориметрії?

Дихальний коефіцієнт та калоричний еквівалент кисню.

19. Що називають дихальним коефіцієнтом?

Відношення обсягу виділеного організмом вуглекислого газу до обсягу спожитого за цей час кисню.

20. Розрахуйте дихальний коефіцієнт (ДК), якщо відомо, що у повітрі, що вдихається, міститься 17% кисню і 4% вуглекислого газу.

Так як в атмосферному повітрі міститься 21% 2, відсоток поглиненого кисню становить 21% - 17%, тобто 4%. 2 у видихуваному повітрі також становить 4%. Звідси

21. Від чого залежить величина дихального коефіцієнта?

22. Чому дорівнює дихальний коефіцієнт при окисленні в організмі до кінцевих продуктів білків, жирів та вуглеводів?

При окисненні білків – 0,8, жирів – 0,7, вуглеводів – 1,0.

23. Чому дихальний коефіцієнт для жирів та білків нижчий, ніж для вуглеводів?

На окиснення білків і жирів витрачається більше Про 2, оскільки вони містять менше внутрішньомолекулярного кисню, ніж вуглеводи.

24. До якої величини наближається дихальний коефіцієнт у людини на початку інтенсивної фізичної роботи? Чому?

До одиниці, оскільки джерелом енергії у разі є переважно вуглеводи.

25. Чому в перші хвилини після інтенсивної та тривалої фізичної роботи дихальний коефіцієнт у людини більше одиниці?

Тому що 2 виділяється більше, ніж споживається О 2, так як молочна кислота, що накопичилася в м'язах, надходить в кров і витісняє 2 з бікарбонатів.

26. Що називають калоричним еквівалентом кисню?

Кількість тепла, що звільняється організмом при споживанні 1л 2 .

27. Від чого залежить величина калоричного еквівалента кисню?

Від співвідношення білків, жирів та вуглеводів, що окислюються в організмі.

28. Чому дорівнює калоричний еквівалент кисню при окисленні в організмі (у процесі дисиміляції) білків, жирів та вуглеводів?

Для білків – 4, 48 ккал (18, 8 кДж), для жирів – 4, 69 ккал (19, 6 кДж), для вуглеводів – 5, 05 ккал (21, 1 кДж).

29. Опишіть коротко хід визначення витрати енергії за способом Дугласа – Холден (повний газовий аналіз).

Протягом декількох хвилин випробуваний вдихає атмосферне повітря, а повітря, що видихається, збирають у спеціальний мішок, вимірюють його кількість і проводять аналіз газів з метою визначення обсягу спожитого кисню і виділився СО 2 . Розраховують дихальний коефіцієнт, за допомогою якого по таблиці знаходять відповідний калоричний еквівалент О 2 який потім множать на об'єм О 2 спожитого за даний проміжок часу.

30. Опишіть коротко метод М. Н. Шатернікова визначення витрати енергії у тварин в експерименті.

Тварину поміщають у камеру, яку надходить кисень у міру його витрати. Виділяється при диханні 2 поглинається лугом. Розрахунок виділеної енергії здійснюється за кількістю спожитого О 2 та усередненого калоричного еквіваленту О 2: 4,9 ккал (20,6 кДж).

31. Розрахуйте витрату енергії за 1 хвилину, якщо відомо, що випробуваний споживав 300 мл 2 . Дихальний коефіцієнт дорівнює 1,0.

ДК=1,0 йому відповідає калоричний еквівалент кисню, рівний 5,05 ккал (21,12 кДж). Отже витрата енергії за хвилину = 5,05 ккал х 0,3 = 1,5 ккал (6,3 кДж).

32. Опишіть коротко хід визначення витрати енергії за способом Крога у людини (неповний газовий аналіз).

Випробуваний вдихає кисень з мішка метаболіметра, повітря, що видихається, повертається в той же мішок, попередньо пройшовши через поглинач СО 2 . За показаннями метаболіметра визначають витрату 2 і множать на калоричний еквівалент кисню 4,86 ​​ккал (20,36 кДж).

33. Назвіть основні відмінності у розрахунку витрати енергії за способами Дугласа – Холдена та Крога.

Метод Дугласа – Холден передбачає розрахунок витрати енергії за даними повного газового аналізу; метод Крога – лише за обсягом спожитого кисню з допомогою калоричного еквівалента кисню, властивого умов основного обміну.

34. Що називають основним обміном?

Мінімальна витрата енергії, що забезпечує гомеостазис у стандартних умовах: при неспанні, максимальному м'язовому та емоційному спокої, натще (12 – 16 годин без їжі), при температурі комфорту (18 – 20С).

35. Чому основний обмін визначають у стандартних умовах: максимального м'язового та емоційного спокою, натщесерце, при температурі комфорту?

Тому що фізичне навантаження, емоційна напруга, прийом їжі та зміна температури навколишнього середовища збільшують інтенсивність метаболічних процесів в організмі (витрата енергії).

36. На які процеси витрачається енергія основного обміну організмі?

На забезпечення життєдіяльності всіх органів прокуратури та тканин організму, клітинний синтез, підтримки температури тіла.

37. Які фактори визначають величину належного (середньостатистичного) основного обміну здорової людини?

Підлога, вік, ріст та маса тіла (вага).

38. Які чинники, крім статі, ваги, зростання та віку, визначають величину істинного (реального) основного обміну здорової людини?

Умови життєдіяльності, до яких організм адаптований: постійне проживання у холодній кліматичній зоні збільшує основний обмін; тривале вегетаріанське харчування – зменшує.

39. Перерахуйте способи визначення величини належного обміну в людини. Який метод використовують визначення величини істинного основного обміну в людини у практичній медицині?

За таблицями, за формулами, за номограмами. Метод Крога (неповний газовий аналіз).

40. Чому дорівнює величина основного обміну у чоловіків та жінок на добу, а також у розрахунку на 1 кг маси на добу?

У чоловіків 1500 – 1700 ккал (6300 – 7140 кДж), або 21 – 24 ккал (88 – 101 кДж)/кг/добу. У жінок приблизно на 10% менше цієї величини.

41. Чи однакова у теплокровних тварин і людини величина основного обміну, розрахована на 1 м 2 поверхні тіла та на 1 кг маси тіла?

При розрахунку на 1м 2 поверхні тіла у теплокровних тварин різних видів та людини показники приблизно рівні, при розрахунку на 1 кг маси сильно відрізняються.

42. Що називають робочим обміном?

Сукупність основного обміну та додаткової витрати енергії, що забезпечують життєдіяльність організму у різних умовах.

43. Перерахуйте чинники, що підвищують витрати енергії організмом. Що називають специфічно-динамічною дією їжі?

Фізичне та розумове навантаження, емоційна напруга, зміна температури та інших умов навколишнього середовища, специфічно-динамічна дія їжі (збільшення витрати енергії після їди).

44. На скільки відсотків збільшується витрата енергії організмом після прийому білкової та змішаної їжі, жирів та вуглеводів?

Після прийому білкової їжі – на 20 – 30%, змішаної їжі – на 10 – 12%.

45. Як впливає температура довкілля на витрату енергії організмом?

Зміна температури в інтервалі 15 – 30С не позначається на енерговитратах організму. При температурі нижче 15С, а також вище 30С витрата енергії збільшується.

46. ​​Як змінюється обмін речовин за температури навколишнього середовища нижче 15? Яке це має значення?

Збільшується. Це запобігає охолодженню організму.

47. Що називають коефіцієнтом корисної дії організму під час м'язової роботи?

Виражене у відсотках ставлення енергії, еквівалентної корисної механічної роботи, до всієї енергії, витраченої виконання цієї работы.

48. Наведіть формулу для розрахунку коефіцієнта корисної дії (ККД) у людини при м'язовій роботі, вкажіть середню її величину, розшифруйте елементи формули.

де А – енергія, еквівалентна корисній роботі, С – загальна витрата енергії, е – витрата енергії за такий самий проміжок часу у стані спокою. ККД дорівнює 20%.

Пойкілотермні тварини (холоднокровні) – з непостійною температурою тіла, яка залежить від температури навколишнього середовища; гомойотермні (теплокровні) - тварини з постійною температурою тіла, яка не залежить від температури навколишнього середовища.

50. Яке значення для організму має сталість температури тіла? У яких органах найінтенсивніше йде процес теплоутворення?

Забезпечує високий рівень життєдіяльності незалежно від температури навколишнього середовища. У м'язах, легенях, печінці, нирках.

51. Назвіть типи терморегуляції. Сформулюйте суть кожного їх.

Хімічна терморегуляція – регуляція температури тіла за допомогою зміни інтенсивності теплопродукції; фізична терморегуляція – за допомогою зміни інтенсивності тепловіддачі.

52. Які процеси забезпечують тепловіддачу?

Тепловипромінювання (радіація), тепловипаровування, теплопроведення, конвекція.

53. Як змінюється просвіт судин шкіри при зниженні та при підвищенні температури навколишнього середовища? У чому біологічне значення цього явища?

При зниженні температури судини шкіри звужуються. У разі підвищення температури навколишнього середовища судини шкіри розширюються. У тому, що зміна ширини просвіту судин, регулюючи тепловіддачу, сприяє підтримці постійної температури тіла.

54. Як і чому зміниться теплопродукція та тепловіддача при сильному збудженні симпатоадреналової системи?

Теплопродукція збільшиться внаслідок стимуляції окислювальних процесів, а тепловіддача зменшиться внаслідок звуження шкірних судин.

55. Перерахуйте області локалізації терморецепторів.

Шкіра, шкірні та підшкірні судини, внутрішні органи, ЦНС.

56. У яких відділах та структурах ЦНС знаходяться терморецептори?

У гіпоталамусі, ретикулярній формації середнього мозку, у спинному мозку.

57. У яких відділах ЦНС розташовані центри терморегуляції? Яка структура ЦНС є найвищим центром терморегуляції?

У гіпоталамусі та спинному мозку. Гіпоталамус.

58. Які зміни виникнуть в організмі за тривалої відсутності в харчовому раціоні жирів та вуглеводів, але при оптимальному надходженні білка з їжею (80 – 100 г на добу)? Чому?

Спостерігатиметься перевищення витрати азоту організмом над приходом, втрата ваги, оскільки енерговитрати покриватимуться в основному за рахунок білків та запасів жиру, які не поповнюються.

59. У якій кількості та у якому співвідношенні повинні міститися білки, жири та вуглеводи у харчовому раціоні дорослої людини (усереднений варіант)?

Білки – 90 г, жири – 110 г, вуглеводи – 410 г. Співвідношення 1: 1, 2: 4, 6.

60. Як змінюється стан організму при надмірному надходженні жирів?

Розвивається ожиріння, атеросклероз (передчасно). Ожиріння є фактором ризику розвитку серцево-судинних захворювань та їх ускладнень (інфаркт міокарда, інсульт та ін.), Зниження тривалості життя.

1. Яке співвідношення величин основного обміну в дітей віком перших 3 – 4 років життя, період статевого дозрівання, у віці 18 – 20 років і дорослих (ккал/кг/сутки)?

До 3 - 4 років у дітей приблизно в 2 рази більше, у період статевого дозрівання - в 1,5 рази більше, ніж у дорослих. У 18 – 20 років – відповідає нормі дорослих.

2. Намалюйте графік зміни основного обміну у хлопчиків з віком (у дівчаток основний обмін на 5% нижче).

3. Чим пояснюється висока інтенсивність окислювальних процесів у дитини?

Більш високим рівнем метаболізму молодих тканин відносно великою поверхнею тіла і, природно, великими витратами енергії для підтримки сталості температури тіла, підвищеною секрецією гормонів щитовидної залози і норадреналіну.

4. Як змінюються енергетичні витрати на зростання залежно від віку дитини: до 3 місяців життя, до початку статевого дозрівання, в період статевого дозрівання?

Збільшуються в перші 3 місяці після народження, потім поступово зменшуються, а період статевого дозрівання знову наростають.

5. З чого складається та як розподіляється у відсотках загальна витрата енергії у дитини у віці 1 року порівняно з дорослою людиною?

У дитини: 70% припадає на основний обмін, 20% – на рухи та підтримку м'язового тонусу, 10% на специфічно-динамічний вплив їжі. У дорослого: 50 – 40 – 10% відповідно.

6. Дорослі або діти 3 – 5-річного віку витрачають більше енергії при виконанні м'язової роботи для досягнення того самого корисного результату, у скільки разів і чому?

Діти, в 3 – 5 разів, оскільки вони менш досконала координація, що призводить до надлишкових рухів, у результаті корисна робота в дітей віком значно менше.

7. Як змінюється витрата енергії при крику дитини, скільки відсотків, внаслідок чого?

Збільшується на 100 – 200% внаслідок збільшення теплопродукції внаслідок емоційного збудження та збільшення м'язової активності.

8. Яка частина (у відсотках) енерговитрат дитини грудного віку забезпечується за рахунок білків, жирів, вуглеводів? (порівняйте з нормою дорослого).

За рахунок білків – 10%, за рахунок жирів – 50%, за рахунок вуглеводів – 40%. У дорослих – 20 – 30 – 50% відповідно.

9. Чому діти, особливо у грудному віці, швидко перегріваються у разі підвищення температури навколишнього середовища? Підвищення чи зниження температури довкілля діти переносять легше?

Тому що у дітей підвищено теплопродукцію, недостатньо потовиділення і, отже, тепловипаровування, незрілий центр терморегуляції. Зниження.

10. Назвіть безпосередню причину та поясніть механізм швидкого охолодження дітей (особливо грудного віку) у разі зниження температури навколишнього середовища.

Підвищена тепловіддача у дітей внаслідок відносно великої поверхні тіла, рясного кровопостачання шкіри, недостатньої теплоізоляції (тонка шкіра, відсутність підшкірної жирової клітковини) та незрілості центру терморегуляції; недостатнє звуження судин.

11. У якому віці у дитини з'являються добові коливання температури, чим вони відрізняються від дорослих, у якому віці вони досягають норми дорослого?

Наприкінці 1 місяця життя; вони незначні та досягають норми дорослої людини до п'яти років.

12. Що таке температурна "зона комфорту" дитини, в межах якої температури вона знаходиться, чому дорівнює цей показник у дорослих?

Температура довкілля, коли він індивідуальні коливання температури шкіри дитини найменш виражені, перебуває у межах 21 – 22 про З, дорослого – 18 – 20 про З.

13. Які механізми терморегуляції найбільше готові до функціонування до моменту народження? В яких умовах можуть включатися механізми тремтіння термогенезу у новонароджених дітей?

Посилене теплоутворення переважно тремтливого походження (високий обмін речовин), потовиділення. У разі граничного холодового впливу.

14. У якому співвідношенні повинні міститися білки, жири та вуглеводи у харчовому раціоні дітей у віці трьох та шести місяців, 1 року, старше одного року та у дорослих?

До 3 місяців - 1: 3: 6; у 6 місяців - 1: 2: 4. У віці 1 рік і старше - 1: 1, 2: 4, 6, тобто як і у дорослих.

15. Назвіть особливості обміну мінеральних солей у дітей. З чим це пов'язано?

Спостерігається ретенція солей в організмі, особливо підвищена потреба у кальції, фосфорі та залозі, що пов'язано зі зростанням організму.

11 Обмін енергії

Неодмінною умовою підтримки життя є отримання організмами енергії із зовнішнього середовища, і хоча першоджерело енергії для всього живого – Сонце, безпосередньо використовувати його випромінювання здатні лише рослини. За допомогою фотосинтезу вони перетворюють енергію сонячних променів на енергію хімічних зв'язків. Тварини та людина одержують необхідну їм енергію, поїдаючи рослинну їжу. (Для хижих і частково для всеїдних джерелом енергії служать інші тварини - рослиноїдні.)

Пряме отримання енергії сонячних променів тваринами також можливе, наприклад, пойкілотермні таким чином підтримують температуру свого тіла. Однак тепло (одержуване із зовнішнього середовища і що утворюється в самому організмі) не може бути перетворене в будь-який інший вид енергії. Живі організми, на відміну технічних приладів, принципово нездатні до цього. Машина, що використовує енергію хімічних зв'язків, (наприклад, двигун внутрішнього згоряння), спочатку перетворює її на тепло і тільки потім - на роботу: хімічна енергія палива → тепло → робота (розширення газу в циліндрі та рух поршня). У живих організмах можлива лише така схема: хімічна енергія → робота.

Отже, енергія хімічних зв'язків у молекулах харчових речовин - практично єдине джерело енергії для тваринного організму, а теплова енергія може бути використана лише для підтримки температури свого тіла. Крім того, тепло через швидке розсіювання в навколишньому середовищі не може бути запасене в організмі на тривалий термін. Якщо виникає надлишок тепла в тілі, то для гомойотермних тварин це стає серйозною проблемою і іноді навіть загрожує їхньому життю (див. 11.3).

11.1. Джерела енергії та шляхи її перетворення в організмі

Живий організм - відкрита енергетична система: він отримує з навколишнього середовища енергію (майже виключно у вигляді хімічних зв'язків), перетворює її на тепло або роботу і в такому вигляді повертає її на навколишнє середовище.

Компоненти харчових речовин, що надходять із шлунково-кишкового тракту в кров (наприклад, глюкоза, жирні кислоти або амінокислоти), самі по собі не здатні безпосередньо передавати енергію своїх хімічних зв'язків її споживачам, наприклад калій-натрієвому насосу або актину і міозину м'язів. Між харчовими «енергоносіями» та «споживачами» енергії є універсальний посередник аденозинтрифосфат (АТФ).Саме він є безпосереднім джереломенергії для будь-яких процесів у живому

організм. Молекула АТФ є сполукою аденіну, рибози та трьох фосфатних груп (рис. 11.1).

Зв'язки між кислотними залишками (фосфатами) містять у собі значну кількість енергії. Відщеплюючи під дією ферменту АТФази кінцевий фосфат, АТФ перетворюється на аденозиндифосфат (АДФ). При цьому вивільняється 7,3 ккал/моль енергії. Енергія хімічних зв'язків у молекулах харчових речовин використовується для ресинтезу АТФ із АДФ. Розглянемо цей процес з прикладу глюкози (рис. 11.2).

Перший етап утилізації глюкози гліколіз.У ході його молекула глюкози спочатку перетворюється на піровиноградну кислоту (піру ват),даючи у своїй енергію для ресинтезу АТФ. Потім піруват перетворюється на ацетилкоензим А -вихідний продукт для наступного етапу утилізації - циклу Кребса.Багаторазові перетворення речовин, що становлять суть цього циклу, дають додаткову енергію для ресинтезу АТФ та закінчуються вивільненням іонів водню. З передачі цих іонів у дихальний ланцюг починається третій етап. окисне фосфорилювання,внаслідок якого також утворюється АТФ.

У сукупності всі три етапи утилізації (гліколіз, цикл Кребса та окисне фосфорилювання) складають процес тканинного дихання.Принципово важливо, перший етап (гліколіз) проходить без використання кисню (Анаеробне дихання)та призводить до утворення лише двох молекул АТФ. Два наступні етапи (цикл Кребса та окисне фосфорилювання) можуть відбуватися тільки в кисневому середовищі (Аеробне дихання).Повна утилізація однієї молекули глюкози приводить до появи 38 молекул АТФ.

Існують організми, які не тільки не потребують кисню, але й гинуть у кисневому (або повітряному) середовищі. облігатні анаероби.До них, наприклад, належать бактерії - збудники газової гангрени (Clostridium perfringes), правця (С. tetani), ботулізму (С. botulinum) та ін.

У тварин анаеробні процеси є допоміжним видом дихання. Наприклад, при інтенсивних та частих скороченнях м'язів (або при статичному їх скороченні) доставка кисню кров'ю відстає від потреб м'язових клітин. У цей час освіта АТФ відбувається анаеробним шляхом з накопиченням пірувату, який перетворюється на молочну кислоту (лактат).Наростає кисневий борг.Припинення або ослаблення м'язової роботи усуває невідповідність між потребою тканини в кисні і можливостями його доставки, лактат перетворюється на піруват, останній або через стадію ацетилкоензиму А окислюється в циклі Кребса до двоокису вуглецю або шляхом глюконеогенезу переходить в глюкозу.

Згідно з другим початком термодинаміки всяке перетворення енергії з одного виду в інший відбувається з обов'язковим утворенням значної кількості тепла, яке потім розсіюється в навколишньому просторі. Тому синтез АТФ та передача енергії від АТФ до власне «споживачів енергії» відбуваються із втратою приблизно половини її у вигляді тепла. Спрощуючи, можна уявити ці процеси в такий спосіб (рис. 11.3).

Приблизно половина хімічної енергії, що міститься в їжі, відразу ж перетворюється на тепло і розсіюється у просторі, інша половина йде на утворення АТФ. При подальшому розщепленні АТФ половина енергії, що вивільнилася, знову-таки перетворюється на тепло. У результаті виконання зовнішньої роботи (наприклад, біг чи переміщення будь-яких предметів у просторі) тварина і людина можуть витратити трохи більше 1/4 всієї спожитої як їжі енергії. Таким чином, коефіцієнт корисної дії вищих тварин і людини (близько 25%) у кілька разів вищий, ніж, наприклад, коефіцієнт корисної дії (ККД) парової машини.

Вся внутрішня робота (крім процесів росту та накопичення жиру) швидко перетворюється на тепло. Приклади: (а) енергія, що виробляється серцем, перетворюється на тепло завдяки опору судин струму крові; (б) шлунок виконує роботу з секреції соляної кислоти, підшлункова залоза секретує гідрокарбонат-іони, в тонкій кишці ці речовини взаємодіють, і закладена в них енергія перетворюється на тепло.

Результати зовнішньої (корисної) роботи, виробленої твариною або людиною, також зрештою перетворюються на тепло: переміщення тіл у просторі зігріває повітря, зведені споруди руйнуються, віддаючи закладену в них енергію землі та повітрю у вигляді тепла. Єгипетські піраміди - рідкісний приклад того, як енергія м'язового скорочення, витрачена майже 5000 років тому, все ще чекає на неминуче перетворення на тепло.

Рівняння енергетичного балансу:

Е = А + Н + S,

де Е -загальна кількість енергії, одержуваної організмом із їжею; А – зовнішня (корисна) робота; Н -тепловіддача; S -запасена енергія.

Втрати енергії із сечею, шкірним салом та ін. виділеннями вкрай малі, і їх можна знехтувати.

Дихальний коефіцієнт становить 18,10:24,70 = 0,73.

Дихальний коефіцієнт при нормальному дозріванні плодів залишається постійним. У предклимакте-рической стадії він дорівнює приблизно 1 і в міру дозрівання досягає значень 1,2 ... 1,5. При відхиленнях на ±0,25 від одиниці в плодах ще не спостерігаються аномалії в обміні речовин, і лише за великих відхилень можна припускати фізіологічні розлади. Інтенсивність дихання окремих шарів тканин будь-якого плоду неоднакова. Відповідно до більшої активності ферментів у шкірці у ній відзначається у багато разів більша інтенсивність дихання, ніж в паренхімної тканини (Хулме і Родс, 1939). При зниженні вмісту кисню та збільшенні концентрації двоокису вуглецю в паренхімних клітинах у міру віддалення від шкірки до серцевини плода інтенсивність дихання падає.

Прилад для визначення дихального коефіцієнта, пінцети, смужки фільтрувального паперу, пісочний годинник па 2 хв, скляні чашки, піпетки, скляні палички, конічні колби на 250 мл.

Прилад для визначення дихального коефіцієнта складається з великої пробірки з щільно пригнаною пробкою каучукової, в яку вставлена ​​вигнута під прямим кутом вимірювальна трубка зі шкалою з міліметрового паперу.

Споживання кисню та коефіцієнт його утилізації були постійними при зниженні р02 до 60 та 20% вихідного (залежно від швидкості струму). При концентрації кисню, що трохи перевищує критичну, тривалий час підтримувався максимальний обсяг вентиляції (протягом декількох годин). Обсяг вентиляції зростав у 5,5 разу, але на відміну коропів він знижувався починаючи з 22% рівня насичення води киснем. Автори вважають, що зниження обсягу вентиляції у риб при екстремальній гіпоксії – наслідок кисневої недостатності дихальної мускулатури. Співвідношення частоти дихання і серцебиття дорівнювали 1,4 в нормі і 4,2 ​​при дефіциті кисню.

Вступні пояснення. Переваги методу: висока чутливість, що дозволяє працювати з малими наважками дослідного матеріалу; можливість спостерігати за динамікою газообміну та одночасно враховувати газообмін 02 та С02, що дозволяє встановити дихальний коефіцієнт.

Тому значення pH в окситеїці знижується майже до 6,0, в той час як в аеротенці рН>7Д. аератора (рис. 26.9), повинна бути меншою, ніж потужність аератора для аеротенка. Це пояснюється високою концентрацією кисню (понад 60%) на всіх щаблях окситенку.

Динаміка виділення вуглекислого газу (С?Со2), поглинання кисню ([...]

Морські та прісноводні риби в умовах досвіду мали приблизно однаковий дихальний коефіцієнт (ДК). Недоліком цих даних є те, що автор взяв для порівняння золоту рибку, яка взагалі мало споживає кисню і навряд чи може бути еталоном порівняння.

Що стосується газообміну комах, що у зимової сплячці, слід зазначити, як і дихальний коефіцієнт у своїй знижується1. Так, наприклад, Драйєр (1932) виявив, що у мурашки Formica ulkei Emery в активному стані дихальний коефіцієнт дорівнював 0,874; коли ж мурахи перед зимовою сплячкою стали малорухливими, дихальний коефіцієнт знизився до 0,782, і період сплячки зниження досягло 0,509-0,504. У колорадського картопляного жука Leptinotarsa ​​decemlineata Say. у період зимівлі дихальний коефіцієнт знижується до 0,492-0,596, тоді як у літній час він дорівнює 0,819-0,822 (Ушатинська, 1957). Це пояснюється тим, що в активному стані комахи живуть переважно за рахунок білкової та вуглеводної їжі, а в сплячці ж витрачається головним чином жир, що вимагає для окислення меншої кількості кисню.

У герметичних резервуарах, розрахованих на тиск у ДП РК. д = 1962 Па (200 мм. вод. ст), при високих коефіцієнтах оборотності тривалість простоювання резервуара з «мертвим» залишком до початку заповнення може бути така мала, що дихальний клапан не встигне відкритися для «видиху». Тоді втрати від «зворотного видиху» відсутні.

Для розуміння біохімічних процесів, які у організмі, велике значення має величина дихального коефіцієнта. Дихальний коефіцієнт (ДК) - відношення вугільної кислоти, що видихається, до споживаного кисню.

Для міркування вплив температури на будь-який процес зазвичай оперують величиною температурного коефіцієнта. Температурний коефіцієнт (£>ю) процесу дихання залежить від типу рослин та від градацій температури. Так, при підвищенні температури від 5 до 15 ° С 0 ю може зростати до 3, тоді як підвищення температури від 30 до 40 ° С збільшує інтенсивність дихання менш значно (Фю близько 1,5). Велике значення має фаза розвитку рослин. За даними Б, А. Рубіна, на кожній фазі розвитку рослин для процесу дихання найбільш сприятливі ті температури, на тлі яких зазвичай проходить ця фаза. шляхи дихального обміну. Тим часом для різних ферментних систем найбільш сприятливими є різні температури. У зв'язку з цим цікаво, що у пізніші фази розвитку рослин спостерігаються випадки, коли флавинові дегідрогенази виступають у ролі кінцевих оксидаз, передаючи водень безпосередньо кисню повітря.

Усі досліджені риби в неволі споживають кисню менше, ніж у природних умовах. Слабке збільшення дихального коефіцієнта у риб, які у акваріумах, свідчить про зміну якісної боку обміну убік більшої участі у ньому вуглеводів і білків. Автор пояснює це найгіршим кисневим режимом акваріума порівняно з природними умовами; крім того, в акваріумі риби малорухливі.

Для зниження викиду парів шкідливих речовин застосовуються диски-відбивачі, що встановлюються під монтажним патрубком дихального клапана. При високому коефіцієнті оборотності атмосферних резервуарів ефективність дисків-відбивачів може становити 20-30%.[ ...]

Донасичення ГП може відбуватися після заповнення, якщо газовий простір був не зовсім насичений парами. В цьому випадку дихальний клапан після заповнення ємності не закривається і одразу починається додатковий видих. Таке явище зустрічається в резервуарах, що мають високий коефіцієнт оборотності або частково заповнюються, не до граничної висоти зливу, а також в резервуарах з уповільненими процесами насичення ГП (резервуари з понтонами і заглиблені). Донасичення ДП особливо притаманно резервуарів, вперше заповнених після зачистки і провітрювання. Такий вид втрат іноді називають втратами від насичення або донасичення ДП.

При відомих та і0 Аcjcs можна також визначати за графіками, аналогічними наведеному на рис. 14. У методиках розрахунку втрат наведено подібні графіки для типових резервуарів РВС, різних типів дихальних клапанів та їх кількості. Величина Аc/cs означає приріст концентрації в ДП за сумарний час простою (тп) та заповнення резервуара (те), тобто т = т„ + т3; її визначають приблизно за графіками (див. рис. 3). При використанні формули (!9) необхідно мати на увазі, що при повному насиченні ДП ccp/cs = 1 і що час повного насичення ДП наземних резервуарів обмежено 2-4 дібами (залежно від стану погоди та інших умов), а графік на " рис. ..]

Оцінимо кількісні зв'язки між цими двома потоками газів. По-перше» відношення обсягу виділеного вуглекислого газу до обсягу спожитого кисню (дихальний коефіцієнт) для більшості стічних вод та активних мулів менше одиниці. По-друге, об'ємні коефіцієнти масопередачі для кисню та вуглекислого газу близькі один до одного. По-третє, константа фазової рівноваги вуглекислого газу майже в 30 разів менша від кисневої. По-четверте, вуглекислий газ не тільки присутній в муловій суміші в розчиненому стані, але й вступає з водою в хімічну взаємодію.

При порівнянні обох типів дихання впадає в око неоднакове відношення поглинання кисню до виділення двоокису вуглецю. Відношення СО2/О2 позначається як дихальний коефіцієнт КО.

Якщо в процесі дихання окислюються органічні речовини з відносно вищим вмістом кисню, ніж у вуглеводах, наприклад органічні кислоти - щавлева, винна та їх солі, то дихальний коефіцієнт буде значно більше 1. Він також буде більше 1 у тому випадку, коли частина кисню, що використовується для дихання мікробів, береться з вуглеводів; або при диханні тих дріжджів, у яких одночасно з аеробним диханням відбувається спиртове бродіння. Якщо ж поряд з аеробним диханням протікають інші процеси, при яких використовується додатковий кисень, то дихальний коефіцієнт буде менше 1. Він буде менше 1 і тоді, коли в процесі дихання окислюються речовини з відносно невеликим вмістом кисню, наприклад, білки, вуглеводні та ін. знаючи значення дихального коефіцієнта, можна визначити, які речовини окислюються в процесі дихання.

Найбільш загальний показник швидкості окислення-інтенсивність дихання, про яку можна судити з поглинання кисню, виділення діоксиду вуглецю та окислення органічної речовини. Інші показники дихального метаболізму: величина дихального коефіцієнта, співвідношення гліколітичного та пенто-зофосфатного шляхів розпаду цукрів, активність окисно-відновних ферментів. Про енергетичну ефективність дихання можна судити з інтенсивності окислювального фосфорилювання мітохондрій.

Показані на яблуках сорти Кокс оранж тенденції щодо впливу концентрацій кисню та двоокису вуглецю в повітрі камери дійсні для всіх інших сортів яблук, за винятком випадків сильнішого збільшення дихального коефіцієнта при зниженні температури.

Розмір ДК залежить і з інших причин. У деяких тканинах через утруднений доступ кисню поряд з аеробним відбувається анаеробне дихання, що не супроводжується поглинанням кисню, що призводить до підвищення значення ДК. Величина коефіцієнта обумовлена ​​також повнотою окиснення дихального субстрату. Якщо, крім кінцевих продуктів, у тканинах накопичуються менш окислені сполуки (органічні кислоти), то ДК[...]

Кількісні визначення залежності газообміну риб від температури були проведені багатьма дослідниками. У більшості випадків вивчення цього питання обмежувалося переважно кількісною стороною дихання - величиною дихального ритму, величиною споживання кисню і потім обчисленням температурних коефіцієнтів за різних температур.

Для зниження втрат в результаті випаровування та забруднення повітряного середовища резервуари для бензину оснащують газовою обв'язкою, що з'єднує повітряні простори резервуарів, в яких зберігається продукція однієї марки, а також встановлюють загальний дихальний клапан. Описані вище «великі та малі дихання», вентиляція газового простору, також є причиною забруднення повітряного середовища при зберіганні нафтопродуктів на сільськогосподарських об'єктах, оскільки при коефіцієнті оборотності резервуарного парку 4-6 коефіцієнт оборотності запасів палива становить 10-20, а це означає зниження коефіцієнта використання резервуарів 04-06. З метою запобігання забруднення атмосфери на нафтоскладах передбачають очисні пристрої та бензомаслоуловлювачі.

Отримані дані дані показують, що екстремальні температури викликають придушення діяльності фізіологічної системи, зокрема транспорту газів у риб. При цьому розвивається брадикардія, наростає аритмія, знижуються споживання кисню та коефіцієнт його утилізації. Слідом за цими змінами роботи кардіореспіраторного апарату поступово припиняється вентиляція зябер і в останню чергу перестає функціонувати міокард. Очевидно, аноксия дихальної мускулатури і загальна киснева недостатність одна з причин загибелі риб під час перегріву. Підвищення температури призводить до прискорення утилізації кисню і, як наслідок, до падіння його напруги в дорзальній аорті, що, у свою чергу, служить сигналом для посилення вентиляції зябер.

Перед застосуванням моделі слід перевірити її кінетичні параметри. Перевірка моделі системи з чистим киснем для очищення побутових та промислових стічних вод була зроблена Мюллером та ін.(1) При перевірці моделей для очищення побутових стічних вод використовували дихальний коефіцієнт Я.С, рівний 1,0, тоді як для промислових стічних вод він складає 0,85 і навіть 0,60. Додаткова перевірка хімічних взаємодій була зроблена недавно при вивченні стічних вод целюлозно-паперової фабрики (рис.26.6). азоту було не так багато, була відзначена нижча потреба в ньому для зростання мікроорганізмів, ніж це традиційно спостерігалося в біологічних системах.

Для вирішення питання про сутність впливу температури на обмін речовин риби потрібно знати не тільки ступінь збільшення або зменшення обміну зі зміною температури, а й якісні зміни в окремих ланках, що становлять обмін речовин. Якісну сторону обміну певною мірою можуть характеризувати такі коефіцієнти, як дихальний та аміачний (ставлення виділеного аміаку як кінцевого продукту азотистого обміну до спожитого кисню) (рис. 89).

З наведеного вище рівняння (4) випливає, що відношення констант для 02 і С02 дорівнює 1,15 тобто використання С02-техніки вимірювання балансу, здавалося б, дозволяє проводити спостереження при дещо більш високих значеннях 2 і відповідно більших швидкостях течії. Але це здається перевага зникає, якщо прийняти, що дихальний коефіцієнт менше 1. Крім того, як показав Таллінг 32], точність визначення С02 в природних водах не може бути краще ніж ± 1 мкмоль/л (0,044 мг/л), а кисню - ±0,3 мкмоль/л (0,01 мг/л). Отже, навіть якщо прийняти дихальний коефіцієнт рівним 1, точність балансового методу, заснованого на обліку балансу кисню, виявляється принаймні втричі вищою, ніж при визначенні вуглекислоти.

Морфо-фізіологічний метод застосовувався у наших дослідженнях із деякими доповненнями. Це дозволило визначати з достатньою точністю (±3,5%) кількості поглиненого кисню, виділеної вуглекислоти та дихальний коефіцієнт (ДК) на цілих проростках 10 -12 денного віку та листі рослин з польових дослідів. Принцип цієї методики полягає в тому, що рослини, поміщені в замкнуту посудину (газова піпетка спеціальної конструкції) з атмосферним повітрям, внаслідок дихання змінюють склад повітря. Таким чином, знаючи обсяг судини та визначивши відсотковий склад повітря на початку та в кінці досвіду, неважко розрахувати кількість поглиненого 02:і виділеної СОг рослинами.

Різні органи та тканини рослини сильно різняться за умов постачання їх киснем. У листі кисень вільно надходить практично до кожної клітини. Соковиті плоди, коренеплоди, бульби дуже погано вентилюються; вони слабко проникні для газів, як для кисню, а й у вуглекислого газу. Звісно, ​​у цих органах процес дихання зрушується в анаеробну сторону, дихальний коефіцієнт зростає. Зростання дихального коефіцієнта та зсув процесу дихання в анаеробну сторону спостерігаються у меристематичних тканинах. Отже, різні органи характеризуються як різної інтенсивністю, а й неоднаковим якістю дихального процесса.[ ...]

Питання про речовини, що використовуються в процесі дихання, давно єаніман фізіологів. Ще роботах І. П. Бородіна було показано, що інтенсивність процесу дихання прямо пропорційна вмісту в тканинах рослин вуглеводів. Це дало підставу припустити, що саме вуглеводи неїляються основною речовиною, що споживається при диханні. У з'ясуванні цього питання велике значення має визначення дихального коефіцієнта. Дихальний коефіцієнт - це об'ємне або молярне відношення СОг, що виділився в процесі дихання, до поглиненого за цей же проміжок часу Ог- При нормальному доступі кисню величина дихального коефіцієнта залежить від субстрату дихання. Якщо в процесі дихання використовуються вуглеводи, то процес йде згідно з рівнянням СеН) 2О5+6О2=6СО2+6Н2О, у цьому випадку дихальний коефіцієнт дорівнює одиниці!=1. Однак, якщо розкладу в процесі дихання піддаються більш окислені сполуки, наприклад, органічні кислоти, поглинання кисню зменшується, дихальний коефіцієнт стає більше одиниці. При окисленні в процесі дихання більш відновлених сполук, таких як жири або білки, потрібно більше кисню і дихальний коефіцієнт стає менше одиниці.

Отже, найпростіший процес аеробного дихання представляється у такому вигляді. Молекулярний кисень, що споживається в процесі дихання, використовується в основному для зв'язування водню, що утворюється під час окислення субстрату. Водень від субстрату передається до кисню через низку проміжних реакцій, що проходять послідовно за участю ферментів та переносників. Певне уявлення про характері процесу дихання дає так званий дихальний коефіцієнт. Під цим розуміють відношення обсягу вуглекислого газу, що виділився, до обсягу кисню, поглиненого в процесі дихання (С02:02).

Ефективність роботи кардіореспіраторного апарату риб, його резервні можливості, лабільність частотних та амплітудних показників залежать від видової приналежності та екологічних особливостей риб. При підвищенні температури на одну і ту ж величину (з 5 до 20 ° С) частота дихання у судака збільшилася з 25 до 50 за хвилину, у щуки з 46 до 75, у язя з 63 до 112 за хвилину. Споживання кисню збільшується паралельно зі збільшенням частоти, але з глибини дихання. Найбільше дихальних рухів для прокачування одиниці об'єму води виробляє рухливий язь, а найменше - менш активний оксифільний судак, що позитивно корелює з інтенсивністю газообміну у досліджених видів. На думку авторів, співвідношення максимального обсягу вентиляції та відповідного йому коефіцієнта утилізації кисню визначає максимальні енергетичні можливості організму. У спокої найбільші інтенсивність газообміну та обсяг вентиляції були у оксифільного судака, а при функціональному навантаженні (рухова активність, гіпоксія) – у язя. При низькій температурі приріст обсягу вентиляції у в'язя у відповідь на гіпоксію був більший, ніж при високій, а саме: 20-кратний при 5°С і 8-кратний при 20°С. У ОггІоЬоп тюго1ер1с1оги5 при гіпоксії (40% насичення) об'єм води, що прокачується через зябра, змінюється меншою мірою: при 12°С збільшується в 5 разів, а при 28°С - у 4,3 рази.

Значно менш повно досліджено показники вуглеводного обміну при адаптивній екзогенній гіпоксії, тобто при легкому та помірному дефіциті кисню у навколишньому середовищі. Однак наявні нечисленні експериментальні дані показують, що і в цьому випадку відбувається посилене використання глікогену в м'язах, підвищення вмісту молочної кислоти і цукру в крові. Як і слід було очікувати, рівень насичення води киснем, у якому відзначаються ці зрушення, неоднаковий щодо різних видів. Наприклад, у міноги відзначена гіперглікемія при зниженні вмісту кисню всього лише на 20% від вихідного і у 1 аЬео сарепвк концентрація цукру в крові залишалася постійно низькою навіть при 40% насичення води киснем і тільки подальше зниження насичення призводило до швидкого збільшення рівня цукру в крові. Підвищення цукру в крові та молочної кислоти відмічено при гіпоксії у линя. Аналогічна реакція на гіпоксію відзначена і у канального соміка. У першій з цих робіт при 50% насиченні води киснем у риб виявлено підвищення вмісту молочної кислоти, яке тривало і в першу годину нормоксії, тобто після повернення риб у нормальні кисневі умови. Відновлення біохімічних показників до норми відбувалося протягом 2-6 годин, а збільшення вмісту лактату та дихального коефіцієнта з 0,8 до 2,0 свідчило про збільшення анаеробного гліколізу.

Дихальний коефіцієнт (ДК) є відношенням обсягу виділеного вуглекислого газу до обсягу поглиненого кисню за певний час. Якщо в процесі обміну в організмі окислюються тільки вуглеводи, то дихальний коефіцієнт дорівнюватиме 1. Це видно з наступної формули:

Отже, для утворення однієї молекули 2 при обміні вуглеводів знадобиться одна молекула 2 . Оскільки за законом Авогадро-Жерара рівні кількості молекул за однакової температури і тиску займають рівні обсяги. Отже, дихальний коефіцієнт при окисленні вуглеводів дорівнюватиме 1:

Для жирів він буде:

На окислення однієї молекули жиру необхідно 81,5 молекули кисню, але в окислення 1 грам-молекули жиру потрібно 81,5 x 22,4 л кисню, тобто 1825,6 л О 2 , де 22,4 – обсяг однієї грам-молекули у літрах. Грам-молекула жиру дорівнює 890 г, тоді 1 л кисню окислює 487 г жиру. 1 г жиру при повному окисненні виділяє 38,945 кДж (9,3 ккал)*, а 0,487 дає 18,551 кДж. Отже, калоричний еквівалент 1 л кисню при дихальному коефіцієнті 0,7 дорівнюватиме 18,551 кДж. У нормальних умовах дихальний до

Визначення дихального коефіцієнта (ДК) рослин.

Дихальний коефіцієнт рослин - це відношення кількості виділеного при диханні вуглекислого газу до кількості поглиненого за цей час кисню.

Величина ДК залежить від хімічної природи дихального субстрату, біологічних особливостей рослин, умов постачання кисню та інших причин.

У роботі розглядається величина ДК залежно від дихального субстрату. Якщо субстратом є вуглеводи, ДК=1; якщо субстратом служать більш багаті воднем жири або деякі білки, ДК менше 1 і зазвичай дорівнює 0,3-0,7; коли субстрати – органічні кислоти, ДК більше 1.

Хід роботи.

Пробірку заповнюють до половини пророслим насінням, закривають пробкою, в яку вставлена ​​вигнута під прямим кутом тонка скляна трубка. Горизонтальне коліно трубки має бути градуйовано, або до нього слід прикріпити смужку міліметрового паперу. У трубку ввести краплю вазелінового масла чи води.

Прилад ставлять у склянку з ватою (щоб він не нагрівся від рук). Спостерігають за рухом меніска у скляній трубці. Якщо ДК=1, крапля залишається у трубці нерухомою. Якщо ДК більше або менше 1, крапля у трубці зміщуватиметься. Необхідно тричі визначити зміщення краплі за 5 хвилин та знайти середнє значення (А).

А - це різниця між обсягами поглинається Ог і СО2, що виділяється.

Вийняти пробку, провітрити пробірку, у верхню частину пробірки вкласти диск з фільтрувального паперу, змоченого 20% розчином КОН. Закрити пробку, ввести краплю олії, визначити пересування краплі за три п'ятихвилинні інтервали, обчислити середнє значення (В). Луг поглинає виділений при диханні СО2. Пересування краплі тепер відповідає поглинання О2.

Розрахунки можна зробити за такою формулою:

Обладнання та реактиви:

Широка плоскодонна пробірка з пробкою, в яку вставлена ​​капілярна відвідна трубка, широка склянка з ватою, пісочний годинник на 5 хвилин, пінцети, кружечки фільтрувального паперу, вазелінове масло, 20%-ний розчин КОН, проросле насіння (пшениці, соняшнику, рицини , ін.).

Запитання для повторення:

Терміни.

Амілаза- Ферменти класу гідролаз, що каталізують гідроліз резервних полісахаридів (крохмалю, глікогену). Амілази виявлені у тварин (сік підшлункової залози), у вищих рослин (проросле насіння) та в мікроорганізмах. Залежно від характеру дії розрізняють а-амілази (розщеплюють а-1,4-зв'язки в молекулі полісахариду), (З-амілази (послідовно відщеплюють мальтози від нередукуючих кінців полімерних ланцюгів) і глюкоамілази (розщеплюють полісахарид з утворенням вільної глюкози).

Гліколіз- шлях Ембден-Мейергоф-Парнаеа, ферментативний анаеробний процес негідролітичного розпаду вуглеводів до ПВК. Це філогенетично найдавніший шлях, широко поширений у природі, відіграє важливу роль в обміні речовин живих організмів. Забезпечує клітину енергією за умов недостатнього постачання киснем.

Дегідрогеназа- ферменти класу оксидоредуктаз, що каталізують реакції відщеплення водню від одного субстрату та переносять його на інший. Беруть участь у катаболізмі всіх типів поживних речовин. Ко- ферментами дегідрогеназ служать зазвичай НАД, НАДР, | ФАД, ФМН. Реакції за участю дегідрогеназу лежать в основі біологічного окислення, тісно пов'язаного із забезпеченням клітин енергією.

Дегідрогенази анаеробні- двокомпонентні ферменти, коферментом яких може бути NAD+ та NADP+. При окисленні субстрату NAD+ перетворюються на відновлену форму NADH. Анаеробні дегідрогенази передають водень, тобто електрони і протони, різним проміжним переносникам і аеробним дегідрогеназам. Субстратна специфічність ферменту залежить від його білкової частини. Багато дегідрогенази містять іони двовалентних металів, наприклад Zn.

Дегідрогенази аеробні- Двокомпонентні ферменти, звані ще флавопротеїни. Крім білків мають у складі простетичну групу – рибофлавін (вітамін Вг). Донорами електронів аеробних дегідрогеназ служать анаеробні дегідрогенази, а акцепторами - хінони, цитохінони, кисень.

Дихання- властиво всім органам, тканинам та клітинам рослин; здійснюється з допомогою вуглеводів. Інтенсивність дихання визначається за кількістю поглиненого О2 або виділеного ССЬ та залежить від онтогенезу, морфологічних особливостей, температури тощо.

Дихательний коефіцієнт- Відношення обсягу С02, що виділяється з організму при диханні, до обсягу поглинається за той же час О2; характеризує особливості газообміну та обміну речовин у живих організмах. Дихальний коефіцієнт залежить від хімічної природи дихального субстрату, вмісту СО2 і 02 в атмосфері та ін.

Каталаза- фермент класу оксидоредуктаз, що каталізує реакцію розкладання токсичного для організму перок-сиду водню (Н202) з утворенням Н20 і 02. Широко поширений фермент міститься в спеціалізованих органоїдах - пероксисомах і гліоксисомах. Простетична група каталази - гем, до складу якого входить атом заліза. Молекулярна маса 250 000.

Оксидази- ферменти класу оксидоредуктаз, що каталізують окиснювально-відновні реакції, акцепторами водню в яких служить кисень повітря. При цьому утворюється вода або Н202. Коферментом багатьох оксидаз є похідні вітаміну В2 – ФАД або ФМН. Оксидази широко поширені в природі та відіграють важливу роль у катаболізмі та детоксикації різних речовин.

Окисне фосфорилювання- Процес синтезу молекул АТР з АДР та неорганічного фосфату за рахунок енергії окислення молекул органічних речовин. Відбувається лише у живих системах. Відкритий цей процес у 1930 році В. А. Енгельгардом і пов'язаний з перенесенням електронів по електронно-транспортному ланцюзі, вбудованому у внутрішню мембрану мітохондрій.

Відношення обсягу виділеного двоокису вуглецю до обсягу поглиненого кисню називається дихальним коефіцієнтом.

ДК = 2 (л)/О 2 (л)

Дихальний коефіцієнт характеризує тип поживних речовин, що переважно окислюються в організмі на момент його визначення. Його розраховують, виходячи з формул хімічних окисних реакцій.

Для вуглеводів:

З 6 Н 12 Про 2 + 6О 2 про - 6СО 2 + 6Н 2 Про;

ДК = (6 обсягів СО 2)/(6 обсягів ПРО 2) = 1

Для жирів:

2С 15 Н48, Про 6 + 145О 2 про - 102СО 2 + 98Н 2 Про;

ДК = (102 обсяги СО 2)/(145 обсягів ПРО 2) = 0,703

Для білків розрахунок представляє певну складність, оскільки білки в організмі окислюються в повному обсязі. Деяка кількість азоту у складі сечовини (NH 2) 2 CO 2 виводиться з організму із сечею, потім та фекаліями. Тому для розрахунку ДК при окисленні білка слід знати кількість білка, що надійшов з їжею, і кількість екскретованих азотовмісних «шлаків». Встановлено, що для окислення вуглецю та водню при катаболізмі білка та утворення 77,5 об'єму двоокису вуглецю необхідно 96,7 об'єму кисню. Отже, для білків:

ДК = (77,5 обсягу СО 2)/(96,7 обсягу ПРО 2) = 0,80

При змішаній їжідихальний коефіцієнт становить 08-09.

Дихальний коефіцієнт при м'язовій роботі.Головним джерелом енергії за інтенсивної м'язової роботи є вуглеводи. Тому під час роботиПК наближається до одиниці.

Відразу після закінчення роботи ПК може різко підвищитися. Це явище відбиває компенсаторні процеси, створені задля видалення з організму надлишку двоокису вуглецю, джерелом якого є звані нелетючі кислоти.

Через деякий часпісля завершення роботиДК може різко знизитися проти нормою. Це пов'язано із зменшенням виділення двоокису вуглецю легкими внаслідок компенсаторної затримки його буферними системами крові, що запобігають зсуву рН в основний бік.

Приблизно через годину після завершення роботи ПК стає нормальним.

Калорійний еквівалент кисню.Певному дихальному коефіцієнту відповідає певний калоричний еквівалент кисню, тобто. кількість тепла, що звільняється при повному окисленні 1г поживної речовини (до кінцевих продуктів) у присутності 1л кисню.

Калоричний еквівалент кисню при окисленні білків дорівнює 4,8 ккал (20,1 кДж), жирів – 4,7 ккал (19,619 кДж), вуглеводів – 5,05 ккал (21,2 кДж).

Спочатку газообмін у людини та тварин визначали методом Крога у спеціальних камерах закритого типу (респіраторна камера М.М. Шатернікова).

В даний час повний газовий аналіз проводять відкритим респіраторним методом Дуглас-Холдейна. Метод заснований на збиранні повітря, що видихається в спеціальний приймач (повітрянопроникний мішок) з подальшим визначенням загальної його кількості та вмісту в ньому кисню і двоокису вуглецю за допомогою газоаналізаторів.

№ 51 Основний обмін та методи його визначення. Умови визначення основного обміну та фактори, що впливають на його величину. Специфічна динамічна дія їжі. Закон поверхні М. Рубнера.

Основний обмін- Мінімальна кількість енергії, необхідна для забезпечення нормальної життєдіяльності в умовах відносного фізичного та психічного спокою. Ця енергія витрачається на процеси клітинного метаболізму, кровообіг, дихання, виділення, підтримання температури тіла, функціонування життєво важливих нервових центрів мозку, постійну секрецію ендокринних залоз.

Печінка споживає 27% енергії основного обміну, мозок - 19%, м'язи - 18%, нирки - 10%, серце - 7%, решта органів і тканин - 19%.

Методи визначення основного обміну.

Розрахунок основного обміну за таблицями. Спеціальні таблиці дають можливість за зростанням, віком та масою тіла визначити середній рівень основного обміну людини. При зіставленні цих величин з результатами, отриманими щодо робочого обміну з допомогою приладів, можна обчислити різницю, еквівалентну витратам енергії до виконання роботи.

Обчислення основного обміну за гемодинамічними показниками (формула Ріда).Розрахунок заснований на взаємозв'язку між артеріальним тиском, частотою пульсу та теплопродукцією організму. Формула дозволяє обчислити відсоток відхилення величини основного обміну від норми. Допустимим вважається відхилення ±10 %.

ПЗ = 0,75 (ЧСС + ПД 0,74) - 72,

де ПЗ - відсоток відхилень; ЧСС – частота серцевих скорочень

(пульс); ПД – пульсовий тиск.

Для визначення відповідності основного обміну нормативним даним за гемодинамічними показниками існують спеціальні номограми.

Витрата енергії у стані спокою різними тканинами організму неоднакова. Більш активно витрачають енергію внутрішні органи, менш активно – м'язова тканина. Інтенсивність основного обміну в жировій тканині в 3 рази нижче, ніж у решті клітинної маси організму. Люди з низькою масою тіла виробляють більше тепла на 1 кг маси тіла, ніж із високою. Якщо розрахувати енеговиділення на 1 м 2 поверхні тіла, то ця різниця майже зникає. Згідно з ще одним правилу Рубнера,основний обмін приблизно пропорційний поверхні тіла для різних видів тварин та людини.

Відзначено сезонні коливання величини основного обміну – підвищення його навесні та зниження взимку. На величину основного обміну впливають попередня м'язова робота, стан залоз внутрішньої секреції.

Умови визначення основного обміну.

Будь-яка робота - фізична або розумова, а також прийом їжі, коливання температури навколишнього середовища та інші зовнішні та внутрішні фактори, що змінюють рівень обмінних процесів, спричиняють збільшення енерговитрат.

Тому основний обмін визначають у строго контрольованих, штучно створюваних умовах: вранці, натщесерце (через 12-14 год після останнього прийому їжі), у положенні лежачи на спині, при повному розслабленні м'язів, в стані спокійного неспання, в умовах температурного комфорту (18- 20 ° С). За 3 добу до дослідження з раціону виключають білкову їжу. Виражається основний обмін кількістю енерговитрат із розрахунку 1 ккал на 1 кг маси тіла на годину.

Чинники, що визначають величину основного обміну.Основний обмін залежить від віку, зростання, маси тіла, статі людини. Найінтенсивніший основний обмін у розрахунку на 1 кг маси тіла відзначається у дітей (у новонароджених – 53 ккал/кг на добу, у дітей першого року життя – 42 ккал/кг). Середні величини основного обміну у дорослих здорових чоловіків становлять 1300-1600 ккал/добу; у жінок ці величини на 10% нижчі. Це пов'язано з тим, що у жінок менша маса та поверхня тіла.

Специфічна динамічна дія їжі- підвищення енерговитрат організму, обумовлене прийомом, перетравленням та засвоєнням їжі. Специфічна динамічна дія їжі полягає в тому, що на перетравлення їжі, навіть без м'язової активності, також витрачається енергія. При цьому найбільша витрата викликає перетравлення білків. Білки мають максимально посилюючу дію на обмін речовин, вони збільшують його на 40%, вуглеводи і жири збільшують його всього на 5%. При звичайному харчуванні добова витрата на специфічну динамічну дію їжі у дорослої людини становить близько 200 калорій.

Закон поверхні тіла Рубнера.Залежність інтенсивності основного обміну від площі поверхні тіла була показана німецьким фізіологом Рубнер для різних тварин. Відповідно до цього правила, інтенсивність основного обміну тісно пов'язана з розмірами поверхні тіла: у теплокровних організмів, що мають різні розміри тіла, з 1 м 2 поверхні розсіюється однакова кількість тепла.

Отже, закон поверхні тіла свідчить: енергетичні витрати теплокровного організму пропорційні площі поверхні тіла.

З віком величина основного обміну неухильно знижується. Середня величина основного обміну у здорової людини дорівнює приблизно 1 ккал/(кг-год).

№52 Робочий обмін енергії. Енергетичні витрати організму за різних видів праці. Методи визначення робочого обміну.

Загальна витрата енергії людиною залежить від стану організму та м'язової діяльності.

М'язова робота пов'язана із значними витратами енергії ( робочий обмін енергії), з одного боку, та збільшенням теплопродукції - з іншого. У людини, що спокійно лежить, теплопродукція становить 35 ккал/(гм 2). Якщо досліджуваний приймає сидяче положення, - на 42%; у положенні стоячи - на 70%, а при спокійній неквапливій ходьбі теплопродукція збільшується на 180%. При м'язових навантаженнях середньої інтенсивності ККД роботи м'язів становить близько 24%. З усієї кількості енергії, що витрачається працюючими м'язами, 43% витрачається на активацію скорочення, і вся ця енергія перетворюється на тепло. Тільки 57% із загальної кількості енергії йде на робоче скорочення.

Різниця між енерговитратами при фізичному навантаженні та енерговитратами основного обміну становить робочу надбавку, яка тим більше, чим інтенсивніша робота. Робоча надбавка - це решта енергія, яку витрачає організм протягом доби на фізичну і розумову активність.

Сума основного обміну та робочого надбавки становить валовий обмін. Сума валового обміну та специфічної динамічної дії їжі називається загальним обміном. Гранично допустима за тяжкістю робота для даної людини, яка постійно виконується нею протягом тривалого часу, не повинна перевищувати за енерговитратами рівень основного обміну більш ніж у 3 рази. При короткочасних навантаженнях енергія виділяється з допомогою окислення вуглеводів.

При тривалих навантаженнях м'язів в організмі розщеплюються переважно жири, забезпечуючи 80 % потрібної енергії. У тренованих спортсменів енергія м'язових скорочень забезпечується винятково за рахунок окислення жирів. У людини, яка займається фізичною працею, енергетичні витрати зростають пропорційно до інтенсивності праці.

За енергетичними витратами всі професії поділено на кілька груп, кожна з яких характеризується своєю добовою витратою енергії.

Коефіцієнт фізичної активності.Об'єктивним фізичним критерієм, визначальним адекватну кількість витрачання енергії для конкретних професійних груп людей, є коефіцієнт фізичної активності (ставлення загальних енерговитрат на всі види життєдіяльності до величини основного обміну, тобто витрати енергії у стані спокою). Величини коефіцієнта фізичної активності однакові для чоловіків і жінок, але у зв'язку з меншою величиною маси тіла у жінок і відповідно основного обміну енерговитрати чоловіків і жінок у групах з одним і тим самим коефіцієнтом фізичної активності різні.

Група I- працівники переважно розумової праці: науковці, студенти гуманітарних спеціальностей. Дуже легка фізична активність; коефіцієнт фізичної активності 14; витрата енергії 1800-2450 ккал/добу.

Група II- працівники, зайняті легкою фізичною працею: водії трамваїв, тролейбусів, працівники сфери обслуговування, медичні сестри, санітарки. Легка фізична активність; коефіцієнт фізичної активності 1,6; витрата енергії 2100-2800 ккал/добу.

Група III- працівники середньої тяжкості праці: слюсарі, налаштовувачі, водії автобусів, лікарі-хірурги. Середня фізична активність; коефіцієнт фізичної активності 1,9; витрата енергії 2500-3300 ккал/добу.

Група IV- Працівники важкої фізичної праці: будівельні робітники, металурги. Висока фізична активність; коефіцієнт фізичної активності 2,2; витрата енергії 2850-3850 ккал/добу.

Група V- працівники особливо важкої праці, тільки чоловіки: механізатори, сільськогосподарські робітники у посівний та збиральний періоди, гірники, вальщики лісу, бетонники, муляри, землекопи, вантажники немеханізованої праці, оленярі та ін. Дуже висока фізична активність; коефіцієнт фізичної активності 2,5; витрата енергії 3750-4200 ккал/добу.

Для кожної групи праці визначено середні величини збалансованої потреби здорової людини в енергії та харчових речовин, які дещо різняться для чоловіків та жінок.

№ 53 Температура тіла людини та її добові коливання. Тепловий баланс гомойотермного організму. Температурна схема тіла людини. Методи виміру температури тіла людини.

Гомойотермія.У процесі еволюції у вищих тварин і людини виробилися механізми, здатні підтримувати температуру тіла постійно незалежно незалежно від температури довкілля. Температура внутрішніх органів у них коливається в межах 36-38 °С, сприяючи оптимальному перебігу метаболічних процесів, каталізуючи більшість ферментативних реакцій та впливаючи у певних межах на їхню швидкість.

Постійна температура необхідна і для підтримки нормальних фізико-хімічних показників - в'язкості крові, її поверхневого натягу, колоїдно-осмотичного тиску та ін. Температура впливає і на процеси збудження, швидкість та інтенсивність скорочення м'язів, процеси секреції, всмоктування та захисні реакції клітин та тканин.

Гомойотермні організми виробили регуляторні механізми, які їх менш залежними від навколишніх умов. Вони здатні уникати перегрівання за дуже високої і переохолодження за дуже низької температури повітря.

Оптимальна температура тіла у людини становить 37 ° С; верхня летальна температура – ​​43,4 °С. При вищій температурі починається внутрішньоклітинна денатурація білка та незворотна загибель; нижня летальна температура становить 24 °С. В екстремальних умовах різких змін навколишньої температури гомойотермні тварини реагують реакцією стресу (температурний – тепловий або холодовий – стрес). З допомогою цих реакцій такі тварини підтримують оптимальний рівень температури тіла. Гомойотермія у людини виробляється протягом життя.

Температура тіла людини, а також вищих тварин схильна до більш-менш правильного добовим коливаннямнавіть за тих самих умов харчування та фізичної активності.

Температура тіла вдень вища, ніж уночі, і протягом доби коливається в межах 0,5-3 °С, знижуючись до мінімального рівня о 3-4 годині ранку і досягаючи максимуму до 16-18 годин вечора. Добовий ритм температурної кривої не пов'язаний безпосередньо зі зміною періодів активності та спокою, оскільки він зберігається й у тому випадку, якщо людина постійно перебуває у повному спокої. Цей ритм підтримується без зовнішніх регулюючих факторів; він притаманний самому організму і є істинно ендогенним ритмом.

У жінок виражені місячні цикли коливань температури тіла. температура підвищується після прийому пиши (специфічна динамічна дія їжі), при м'язовій роботі, нервовій напрузі.

Температурна схема тіла, яка визначається різним рівнем обміну речовин у різних органах. Температура тіла в пахвовій западині – 36,8 °С, на долонних поверхнях руки – 25-34 °С, у прямій кишці – 37,2-37,5 °С, у ротовій порожнині – 36,9 °С. Найнижча температура відзначається у пальцях нижніх кінцівок, а найвища – у печінці.

Разом про те навіть у тому самому органі існують значні температурні градієнти, та її коливання становлять від 0,2 до 1,2 °З. Так, у печінці температура дорівнює 37,8-38 °С, а в мозку - 36,9-37,8 °С. Значні температурні коливання спостерігаються при м'язовому навантаженні. У людини інтенсивна м'язова робота призводить до підвищення температури м'язів, що скорочуються - на 7 °С.

При купанні людини у холодній воді температура стопи падає до 16 ° С без будь-яких неприємних відчуттів.

Індивідуальні особливості температурної схеми тіла:

Здорова людина має постійну температурну схему тіла;

Особливості температурної схеми генетично детерміновані насамперед індивідуальною інтенсивністю метаболічних процесів;

Індивідуальні особливості температурної схеми тіла визначаються впливами гуморальних (гормональних) факторів та тонусом вегетативної нервової системи;

Температурна схема тіла вдосконалюється у процесі виховання, визначається способом життя та особливо загартовуванням. Водночас вона динамічна у певних межах, залежить від особливостей професії, екологічних умов, характеру та інших факторів.

№54 Механізми теплопродукції. Обмін речовин як джерело утворення тепла. Роль окремих органів у теплопродукції та регулювання цього процесу.

Центри теплоутворення.В області латерально-дорсального гіпоталамусу виявлено центри теплоутворення. Їхнє руйнування призводить до того, що тварини втрачають здатність підтримувати сталість температури тіла в умовах зниженої температури навколишнього середовища. Температура їх тіла за цих умов починає падати, і тварини переходять у стан гіпотермії. Електричне роздратування відповідних центрів гіпоталамуса викликає у тварин наступний синдром: 1) звуження поверхневих судин шкіри. Вазоконстрикція досягається активацією симпатичних центрів заднього гіпоталамуса.; 2) пілоерекцію-реакція випрямлення волосся тіла.; 3) м'язове тремтіння - збільшує величину теплопродукції в 4-5 п'ять разів. Двигун центр тремтіння розташовується в дорсомедіальної частини заднього гіпоталамуса. Він гальмується підвищеною зовнішньою температурою і збуджується за її зниження. Імпульси з центру тремтіння викликають генералізоване підвищення м'язового тонусу. Підвищений м'язовий тонус призводить до виникнення ритмічних рефлексів з м'язових веретен, що викликає тремтіння; 4) збільшення секреції надниркових залоз.

Взаємодія центрів терморегуляції.Між центрами тепловіддачі переднього гіпоталамуса та центрами теплопродукції заднього гіпоталамуса існують реципрокні взаємини.При посиленні активності центрів теплопродукції гальмується діяльність центрів тепловіддачі та навпаки. При зниженні температури тіла включається активність нейронів заднього гіпоталамусу; при підвищенні температури тіла активуються нейрони переднього гіпоталамуса.

Механізми теплопродукції.При зниженні температури довкілля еферентна імпульсація від нейронів заднього відділу гіпоталамуса поширюється на α-мотонейрони спинного мозку. Ці впливи призводять до скорочення кістякових м'язів. При скороченні м'язів зростає гідроліз АТФ. Внаслідок цього збільшується довільна м'язова активність.

Одночасно при охолодженні зростає так званий терморегуляційний тонус м'язівТерморегуляційний тонус є своєрідною мікровібрацією м'язових волокон. Через війну теплопродукція зростає 20-45 % від вихідного рівня. При більш значному охолодженні терморегуляційний тонус перетворюється на м'язове холодове тремтіння.Холодове м'язове тремтіння є мимовільною ритмічною активністю поверхнево розташованих м'язів. Через війну теплопродукція зростає у 2-3 разу проти вихідним рівнем.

Механізми м'язового тремтіння пов'язані з поширенням збудження з гіпоталамуса через покришку середнього мозку і через червоне ядро ​​до α-мотонейронів спинного мозку і від них - до відповідних м'язів.

Одночасно при охолодженні в скелетних м'язах, печінці та бурому жирі активуються процеси окислення та знижується ефективність окисного фосфорилювання. За рахунок цих процесів, так званого не скорочувального термогенезу, теплопродукція може зрости втричі.

Регуляція нескоротливого термогенезу здійснюється активацією симпатичної нервової системи, гормонами щитовидної залози та мозкового шару надниркових залоз.

№55 Механізми тепловіддачі. Методи віддачі тепла організмом. Фізіологічні механізми тепловіддачі

Підтримка температури тіла на оптимальному для метаболізму рівні здійснюється за рахунок регулюючого впливу ЦНС. За рахунок нервових і прямих гуморальних впливів, в яких бере участь ряд олігопептидів, наприклад бомбезин, в функціональній системі, що розглядається, формуються процеси, спрямовані на відновлення сформованих змін температурної схеми тіла. Ці процеси включають механізми теплопродукції та тепловіддачі.

Центри тепловіддачі.У сфері передніх ядер гіпоталамуса виявлено центри тепловіддачі. Руйнування цих структур призводить до того, що тварини втрачають здатність підтримувати сталість температури тіла за умов високої температури навколишнього середовища. Температура їх тіла при цьому починає зростати, тварини переходять у стан гіпертермії, причому гіпертермія може розвинутись навіть за кімнатної температури. Роздратування цих структур через вживлені електроди електричним струмом викликає у тварин характерний синдром: задишку, розширення поверхневих судин шкіри, зниження температури тіла. Викликане попереднім охолодженням м'язове тремтіння у них припиняється.

Тепловіддачу(фізичну терморегуляцію) визначають фізичні процеси:

Переміщення теплого повітря з поверхні тіла шляхом контактної чи дистантної конвекції;

Тепловипромінювання (радіація);

Випаровування рідини з поверхні шкіри та верхніх дихальних

Виділення сечі та калу.

Фізична терморегуляція здійснюється такими шляхами.

Контактна конвекція- Прямий обмін тепла між двома об'єктами з різною температурою, що знаходяться в прямому контакті один з одним.

Дистантна конвекція- перехід тепла в потік повітря, що рухається біля поверхні тіла і, нагріваючись, замінюється новим, холоднішим.

Радіація- віддача тепла шляхом випромінювання електромагнітної енергії

у вигляді інфрачервоних променів.

Регулювання тепловіддачі.Конвекція, тепловипромінюванняі випаровуваннятепла прямо пропорційні теплоємності навколишнього середовища.

Тепловіддачазалежить від об'єму поверхні тіла. Відомо, що багато тварин на холоді згортаються в клубок, займаючи менший обсяг. Процеси конвекції, випромінювання та випаровування тепла залежать від властивостей шкірного покриву. Вовняний покрив шкіри у тварин перешкоджає тепловіддачі.

Судинні реакції при перегріванні.В основі всіх фізичних процесів тепловіддачі у людини лежать фізіологічні процеси, пов'язані із зміною під впливом навколишньої температури просвіту поверхневих судин шкіри. За дії високої температури судини розширюються, за дії низької - звужуються. Ці реакції здійснюються за рахунок активації вегетативної нервової системи – парасимпатичного відділу у першому випадку та симпатичного – у другому.

У механізмах розширення судин шкіри бере участь брадикінін, який продукується потовими залозами через симпатичні холінергічні волокна.

Тепловіддача у водному середовищі.Процеси тепловіддачі залежить від фізичних властивостей довкілля. Найбільш складно змінюються процеси тепловіддачі, так само як і теплопродукції у водному середовищі. Прохолодна вода має найбільшу теплоємність. У воді виключається випаровування. Водночас вода чинить фізичний тиск на покриви тіла, відбувається перерозподіл маси тіла. Температура води має подразнюючу дію на рецептори шкіри та інтерорецептори.

Потовиділення.Найбільш суттєвим механізмом тепловіддачі є потовиділення. З 1 г пари організм втрачає близько 600 кал тепла. Потовиділення має важливе значення для підтримки оптимального рівня температури тіла в умовах підвищеної температури навколишнього середовища, особливо в спекотних країнах. Встановлено, що не всі люди однаково мають здатність до посиленого потовиділення в умовах підвищеної температури.

№ 56 Функціональна система, що підтримує оптимальну для метаболізму температуру крові. Характеристика її вузлових механізмів.

Функціональна система, що визначає оптимальну для метаболізму температуру тіла, поєднує дві підсистеми: внутрішньої ендогенної саморегуляції та цілеспрямованої поведінки. Ендогенні механізми саморегуляції за рахунок процесів теплопродукції та тепловиділення визначають підтримку необхідної для метаболізму температури тіла. Функціональна система:

Корисний пристосувальний результат

Показник, заради якого працює ця функціональна система, - температура крові. З одного боку, вона забезпечує нормальний перебіг процесів метаболізму, з другого - сама визначається їх інтенсивністю.

Для нормального перебігу метаболічних процесів гомойотермні тварини, зокрема й людина, змушені підтримувати температуру тіла щодо постійному рівні. Однак це сталість умовна. Температура різних органів схильна до коливань, межі яких залежать від часу доби, функціонального стану організму, теплоізоляційних властивостей одягу та ін.