Общее понятие об обмене веществ в организме.
2. Цель:познакомить студентов с функциональной системой, поддерживающей постоянство питательных веществ крови и дать им четкое представление о значении обмена веществ и энергии для жизнедеятельности организма.
3. Тезисы лекции:
В целостном организме пищевые вещества, всасываясь в кровь, используются в обмене веществ и частично депонируются в некоторых органах. В результате этих процессов кровь лишается ряда питательных веществ. Пополнение их происходит благодаря деятельности специальной функциональной системы, поддерживаю- щей уровень питательных веществ в организме рис. на стр. 8). Полезным приспособительным результатом этой системы является определенный уровень белков, жиров и углеводов в крови. Саморегуляторные механизмы этой системы представлены поведенческой реакцией поиска и потребления пищи (внешнее звено саморегуляции) и внутренними процессами, направленными на поддержание необходимых концентраций и состава питательных веществ, в крови (внутреннее звено саморегуляции). Отклонение уровня питательных веществ от уровня, обеспечивающего оптимальное течение обмена веществ, называется пищевой потребностью. На основе пищевой потребности формируется пищевая мотивация. Под пищевой мотивацией следует понимать вызванное исходной потребностью организма в пищевых веществах эмоциональ- но окрашенное возбуждение, избирательно объединяющее элементы различных уровней мозга и направляющее субъект на поиск пищи.
Гуморальные изменения («голодная кровь»), а также афферен- тация от механорецепторов опорожняющегося желудка активируют «центр голода», расположенный в латеральном отделе гипоталамуса. В центральной структуре пищевого возбуждения принимают участие адренергические, холинергические, дофаминергические химические механизмы, локализованные в различных структурах мозга, а также олигопептиды. Особенно активны пептиды пищеварительного тракта, среди которых в формировании пищевого «голодного» возбуждения изучена роль пептидов семейства гастрина. Пищевое возбуждение из гипоталамуса распространяется на лимбические и ретикулярные образования мозга, передние, сенсомоторные и другие отделы коры полушарий большого мозга. Все это приводит к формированию пищедобывательного поведения, заканчивающегося приемом пищи.
Восстановление нормального уровня питательных веществ в организме осуществляется на основе нейрогуморальных механизмов насыщения. На этапе приема пищи происходит так называемое сенсорное насыщение, основу которого составляют нервные механиз- мы. Афферентация от рецепторов полости рта, глотки, пищевода и желудка поступает в вентромедиальные ядра гипоталамуса, активируя «центр насыщения» и подавляя «центр голода», вследствие чего пищевое мотивационное возбуждение устраняется. Сигнальное значение для прекращения акта еды имеет также афферентация от хеморецепторов депо и сосудистого русла. Ассимиляция пищевых веществ в процессах полостного и мембранного пищеварения и всасывания, пополнение депо приводят к восстановлению оптималь- ного уровня питательных веществ в организме. Это вторичное, «обменное», насыщение.
Внутреннее звено саморегуляции, включающее механизмы перераспределения питательных веществ в организме, изменения интенсивности клеточных метаболических процессов при дефиците пищевых веществ, а также деятельность депо, обеспечивает поддержание постоянного уровня питательных веществ крови и снабжение глюкозой мозга, эритроцитов, почек даже в условиях многодневного голодания. В конечном итоге пищедобывательное поведение и пищеварение обеспечивают поддержание гомеостаза за счет переработки поступающих из внешней среды веществ, а также накопление запасов питательных веществ в организме, которые используются в периоды между приемами пищи и в экстремальных условиях голодания.
Обмен веществ и энергии является основным свойством живой материи. Жизнедеятельность возможна лишь при беспрерывном поступлении энергии в организм и использовании этой энергии. Организм получает и использует энергию за счет поступления с пищей органических веществ, богатых энергий, в процессе расщепления их до конечных продуктов.
В результате обмена веществ непрерывно образуются, обновляются и разрушаются клеточные структуры, синтезируются и разрушаются различные химически соединения.
Для возмещения энергозатрат организма, сохранения массы тела и удовлетворения потребностей роста необходимо поступление из внешней среды белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных солей и воды. Их количества, свойства и соотношение должны соответствовать состоянию организма и условиям его существования.
Белки занимают ведущее место среди органических элементов, на их долю приходится более 50% сухой массы клетки. Поступающий с пищей из внешней среды белок служит пластическим и энергетическим целям. Потребность в белках особенно велика в период интенсивного роста организма. Конечными продуктами распада белков является мочевина углекислота и Н2О. Азотистый баланс - соотношение количества азота, который поступает в орга- низм с пищей, с количеством азота, который выделяется из организма в виде конечных продуктов распада белка. Если количество N, поступившего в организм, будет равно количеству выделившегося, то такое состояние называется азотистым равновесием. Если количество азота, поступившего в организм, будет больше выделенного, то — положительный азотистый баланс. Если количество выделяемого азота больше поступившего в организм с пищей – это отрицательный азотистый баланс. Без незаменимых аминокислот синтез белка нарушается
Нейроэндокринная регуляции обмена белков осуществляется группой гормонов: соматотропным, тироксином, триодтиронином, глюкокортикоидами.
Пластическая роль липидов состоит в том, что они входят в состав клеточных мембран, энергетическая – в том , что при окислении 1 г жира выделяется 0,9 ккал тепла. Процесс жирообразования, его отложения и мобилизации регулируется нервной и эндокринной системами. Соматотропный гормон гипофиза обладает жиромобилизующим действием. Тормозят мобилизацию жира глюкокоркоиды.
Основная роль углеводов определяется их энергетической функцией. Глюкоза крови является непосредственным источником энергии в организме. Уровень глюкозы в крови 4,4-6,7 ммоль/л является гомеостатической константной организма и основным параметром регулирования углеводного обмена.
Вода у взрослого человека состоится 60% веса тела, а у новорожденного 75%. Баланс воды складывается из ее потребления и выделения. Минимальная суточная потребность составляет около 1700 мл Н2O.
В организме человека содержатся в относительно больших количествах соли Ca, Р, К, Na, Se, С1, в значительно меньших количествах – соли Мg, Fe, I.
Минеральные соли поступают в организм с пищей. Ca и P необходимы для построения новообразующих костей и для непрерывной перестройки костной ткани. Суточная потребность в Ca состоится 0,6-0,8 г, в Р - 1-2 г.
Обмен веществ и обмен энергии взаимосвязаны и рассматриваются как единый процесс. Обмен энергии определяется интенсивностью окислительно-восстановительных процессов. Энергия, освобождающаяся при окислении, превращается в организме в тепловую, механическую, лучистую энергию и в таком виде используется организмом.
Для измерения количества энергии, затрачиваемой на жизнедея- тельность организма, применяют прямую и непрямую калориметрию.
При потреблении 1 л кислорода или соответственно выделении 1 л СО2 выделяется 5,04 ккал тепла. Прямая калориметрия основана на непосредственном учете в биокалориметрах количества тепла, выде- ленного организмам. Так как в основе теплообразования в организме лежат окислительные процессы, при которых потребляется кислород и образуется углекислый газ, то это создает возможность косвенного непрямого определения теплообразования в организме по его газообмену - учету количества потребленного кислорода и выделен- ного СО2 с последующим расчетам теплопродукции организма (метод Дугласа – Холдейна).
Дыхательный коэффициент - отношение объема выделенного углекислого газа к объему поглощенного кислорода.
Количество энергии, которые расходует организм в полном покое натощак при температуре окружающей среды 18-20°С называется основным обменом. Основной обмен зависит от пола, возраста, роста и массы тела человека.
4. Иллюстрационный материал:
Функциональная система, поддерживающая постоянство питательных веществ крови.
Литература
основная:
1. Агаджанян Н.А., Смирнов В.М. Нормальная физиология: Учебник для студентов медицинских вузов. – М.: ООО «Медицинское информационное агенство», 2009.
2. Агаджанян Н.А. Практикум по нормальной физиологии. - М.: ВШ. 1986.
3. Лекции по теме.
4. Логинов А.В . Физология с основами анатомии человека. - М, 1983.
5. Коробков А.В., Чеснокова С.А. Атлас по нормальной физиологии: Пособие для студентов мед. и биол. спец. вузов/ Под ред. Н.А. Агаджаняна. - М.: ВШ, 1987.
6. Косицкий Г.И. Физиология человека. Учебник. – М.: Медицина, 1986.
7. Покровский В.М Физиология человека. 1,2 том. М.: Медицина 1998, 2001, 2003, 2005.
8. Руководство к практическим занятиям по физологии: Учеб. пособие/ Под ред. Г.И. Косицкого. М.: Медицина, 1988.
9. Руководство к практическим занятиям по физиологии с основами анатомии человека./ Румянцева М.Ф и др.; Под ред. К.В. Судакова. - М: Медицина, 1986.
10. Тель Л.З. Физиология человека. Курс лекций. 1,2 том. Алма-Ата. 1992.
11. Ткаченко Б.И. Основы физиологии человека. 1, 2 том .1994.дополнительная:
1. Адам физиологиясы. Сәтпаева Х. Д., Нілдібаева Ж.Б., Өтепбергенов А.А. Алматы «Білім», 2000.
2. Бабский Е.Б. Физиология человека. М.: Медицина, 1966.
3. Владимиров Ю.А. Биофизика. М.: ВШ, 1983.
4. Серков Ф.Н. Физиологические особенности организма детей различного возраста, Киев, 1989.
5. Судаков К.В. Избранные лекции по нормальной физиологии. М.: ЭРЦС, 1992.
6. Утепбергенов А.А. Методические мировоззренческие основы курса нормальной физиологии. Актюбинск, 1990.
7. Утепбергенов А.А. Справочник физиологических и лабораторных показателей здорового человека. Актюбинск, АО Табиб, 1995.
8. Физиология человека. Н.А.Агаджанян, Л.З.Тель, В.И.Циркин, С.А.Чеснокова. Санкт-Петербург: Sotis, 2000.
9. Шмидт P., Тевс Г. Физиология человека в 4-х томах М.: Мир, 1979.
Контрольные вопросы
1. Что такое пищевая потребность?
2. Каковы нейрофизиологические механизмы голода и насыщения?
3. Какое место занимают процессы пищеварения в функциональной системе, поддерживающей постоянство питательных веществ в крови?
4. Какую роль играют в организме белки?
5. Какую роль играют в организме жиры?
6. Какую роль играют в организме углеводы?
7. Что такое основной обмен?