Все! Спасибо за работу! Занятие 9 (6.3) Обмен веществ и энергии. Терморегуляция

? Экзаменационные вопросы по теме занятия

1. Пластическая и энергетическая роль углеводов, жиров и белков. Значение минеральных веществ, микроэлементов и витаминов в организме.

2. Энергообмен, факторы определяющие интенсивность энергообмена. Виды энергообмена. Основной обмен, его характеристика, условия определения, понятие о должном основном обмене. Рабочий обмен. Энергетические затраты организма при различных видах труда. Методы измерения и оценки энергообмена. Прямая и непрямая калориметрия.

3. Тепловой обмен. Теплопродукция и теплоотдача. Факторы, определяющие интенсивность теплообразования. Основные механизмы теплообразования. Механизмы теплоотдачи, их характеристика. Температура тела. Постоянство температуры внутренней среды организма, понятие о “гомойотермном ядре” и “пойкилотермной оболочке”. Терморегуляция, основные механизмы терморегуляции.

Материалы для самостоятельной подготовки

Основная литература:

• Физиология человека: Учебник / В двух томах. Т. 2 / В.М. Покровский, Г.Ф. Коротько, Ю.В. Наточин и др./ Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько. – М.: Медицина, 2001. – Главы 10, 11, С. 94-140; глава 15, п/раздел 15.9.1. – С. 313-314; раздел 15.10. – С. 319-325.

Дополнительная литература:

• Физиология человека / под. ред. Г.И. Косицкого. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Медицина, 1985. – С. 374-403, 5-18.

• Орлов Р.С., Ноздрачев А.Д. Нормальная физиология: учебник. – ГЭОТАР-Медиа, 2005. – С. 414-442.

• Коробков А.В., Чеснокова С.А. Атлас по нормальной физиологии: пособие для студ. мед. и биол. спец. вузов / под ред. Н.А. Агаджаняна. – М.: Высш. шк., 1987. – С. 157-179.

• Киселев В.И. Физиология висцеральных систем (Физиология дыхания. Физиология пищеварения. Энергетический обмен, тепловой обмен, терморегуляция. Физиология выделения): учебное пособие. – Барнаул: Параграф, 2007. – С. 131-156.

• Киселев В.И. Общая и частная физиология: учебное пособие. – Барнаул: Параграф, 2007. – Глава 4, раздел 3, С. 273-290.

• Основы оценки функций организма человека / Киселев В.И., Шахматов И.И., Шарапова П.Х. и др. // учебное пособие под ред. В.И. Киселёва. – Барнаул: Параграф, 2006. – С. 331-347.

• Шарапова П.Х., Лобанов Ю.Ф., Шахматов И.И., Киселев В.И. Физиологические особенности детей разного возраста: учебное пособие для студентов педиатрического факультета. – Барнаул: Изд-во ГОУ ВПО АГМУ, 2008. – С. 84-86, 104-105.

• Конспекты лекциий «Обмен веществ. Тепловой обмен. Терморегуляция», «Энергообмен. Методы оценки энергозатрат».

Практические работы

Внимание! Экзаменационный навык

Работа 1. Определение величины основного обмена у испытуемого в сравнении с величиной должного основного обмена методом оксиспирографии

Ход работы. На оксиспирограмме, записанной с помощью оксиспирографа, у пациента в состоянии покоя, по высоте подъема кривой вычисляют количество кислорода (в литрах), потребленное за 1 минуту (порядок определения – см. раздел «Дыхание» настоящего пособия, занятие 5.2., работа 3). Полученную цифру умножают на 1440 (количество минут в сутках), затем умножают на 4,86 (ккал) – усредненное значение (при питании сбалансированной по содержанию белков, жиров и углеводов пищей) калорического эквивалента кислорода, т. е. количества энергии, выделяемой организмом при потреблении 1 л кислорода, по формуле:

где ОО (ккал/сутки) – основной обмен – количество энергии, выделяемое пациентом в покое за 1 сутки,

–объем кислорода, потребленного организмом за 1 минуту, 1440 – количество минут в сутках, 4,86 (ккал) – калорический эквивалент кислорода.

По таблицам (см. «Основы оценки функций организма человека», С. 334-342) вычисляют величину должного основного обмена (ДОО). Для этого в части «А» таблицы, соответствующей полу исследуемого, в графе «вес» находят соответствующее весу исследуемого число, и против него считывают найденное число – первую составляющую ДОО. К этому числу прибавляют вторую составляющую, которую находят на пересечении граф «рост» и «возраст» в части «Б» таблицы. Найденную сумму (величина ДОО) принимают за 100 %. Затем определяют процент отклонения ОО от ДОО. В норме это отклонение не должно превышать 15 %.

Вывод. Указывают процент отклонения величины ОО от ДОО и оценивают состояние основного обмена, регистрируя при этом его повышение, понижение, либо соответствие нормальному уровню.

Работа 2. Расчет уровня энергозатрат методом полного газового анализа (метод Дугласа-Холдена)

Ход работы. С помощью мешка Дугласа и газовых часов определяют минутную легочную вентиляцию (МОД). С помощью газоанализатора Холдена определяют содержание кислорода и углекислого газа в выдохнутом воздухе (эти данные указаны в условиях задачи). Содержание кислорода и углекислого газа во вдыхаемом (атмосферном) воздухе принимают в следующих пропорциях: О₂ – 21 %, СО₂ – 0,03 %.

Расчет энергозатрат ведется следующим образом.

I этап: рассчитывается минутное потребление О₂ и, аналогично – минутное выделение СО₂ (см. раздел «Физиология дыхания» данных «Методических рекомендаций…» – Занятие 5.2. Работа 4).

Рассчитывается дыхательный коэффициент:

- определяется соответствующий найденному ДК калорический эквивалент кислорода (КЭО₂).

- рассчитывается величина энергозатрат (КЭО₂ х суточное потребление О₂).

II этап. По таблицам (см. «Основы оценки функций организма человека», с. 334-342) вычисляют величину должного основного обмена (ДОО) данного пациента (по его полу, росту, весу, возрасту). Найденную величину ДОО принимают за 100 %. Определяют процент отклонения ОО, найденного по методу Дугласа-Холдена пациента, от должной величины (ДОО). В норме это отклонение не должно превышать 15 %.

Вывод. Указывают процент отклонения величины ОО от ДОО и оценивают состояние основного обмена пациента, отмечая при этом его повышение, понижение, либо соответствие нормальному уровню.

Работа 3. Составление пищевых рационов

Качественный и количественный состав пищевых рационов должен обеспечивать потребность организма в веществах, из которых в его клетках и тканях могут синтезироваться собственные структуры, необходимые для процессов жизнедеятельности, приспособительных и защитных реакций.

Исходным материалом для создания живой ткани и ее постоянного обновления, а также единственным источником энергии для человека и животных являются органические и неорганические вещества, поступающие в организм вместе с пищей.

Энергетический эквивалент пищи

Животная и растительная пища содержит готовые питательные вещества – белки, жиры, углеводы, минеральные элементы, воду и витамины. Количество энергии, выделяемой при окислении какого-либо соединения, не зависит от количества промежуточных этапов его распада. Запас энергии в пище определяется в калориметрической бомбе – замкнутой камере, погруженной в водяную баню. Точно взвешенную пробу помещают в эту камеру, наполненную чистым кислородом и поджигают. Количество выделившейся энергии определяется по изменению температуры воды, окружающей камеру. При окислении:

1 г углеводов выделяется 17,17 кДж (4,1 ккал);

1 г жира выделяется 38,96 кДж (9,3 ккал);

1 г белка выделяется 17,17 кДж (4,1 ккал).

Для поддержания процессов жизнедеятельности, приспособительных и защитных реакций питание должно обеспечивать не только энергетические, но и пластические потребности организма.

Помимо качественного состава, важное значение имеют такие свойства питательных веществ, как их перевариваемость и усвояемость. Потребность организма в пластических веществах может быть удовлетворена тем минимальным уровнем их потребления с пищей, который будет уравновешивать потери структурных белков, липидов и углеводов при поддержании энергетического баланса. Эти потребности индивидуальны и зависят от таких факторов, как возраст человека, состояние здоровья, интенсивность и виды труда.

Принципы составления пищевых рационов

Исходя из концепции рационального сбалансированного питания, разработанной А.А. Покровским и другими учеными при составлении пищевого рациона (т.е. количества и состава продуктов питания, необходимых человеку в сутки) следует соблюдать ряд принципов:

1. Калорийность пищевого рациона должна соответствовать энергетическим затратам организма на все виды жизнедеятельности.

2. Необходимо учитывать питательную ценность пищевых рационов. В пищевом рационе должно содержаться оптимальное для данного индивидуума или профессиональной группы количество белков, жиров и углеводов, минеральных веществ, витаминов и воды.

3. Требуется соблюдать сбалансированность в пищевом рационе количества белков, жиров, углеводов и минеральных веществ.

4. Важно правильное распределение калорийности рациона по отдельным приемам пищи в течение суток в соответствии с биоритмами, режимом и характером труда и иных видов деятельности.

5. Применение методов технологической обработки, обеспечивающей удаление вредных веществ, не вызывающих уменьшение биологической ценности пищи, а также не допускающей образования токсических продуктов.

6. Обеспечение органолептических достоинств пищи, способствующих ее перевариванию и усвоению.

7. Наличие в пищевом рационе пищевых волокон, способствующих выведению токсических продуктов распада из организма.

Несоблюдение принципов рационального питания приводит к различным нарушениям обмена веществ организма, его устойчивости к повреждающим воздействиям.

Применяемая пища должна с учетом ее усвояемости восполнять энергетические затраты человека на основной обмен, на специфическое динамическое действие пищи и расхода на выполняемую работу.

Калорийность пищевого рациона = Общим энерготратам за сутки + 10% на неполное усвоение пищевых веществ.

Потребность в основных пищевых веществах и энергии для взрослого (18-60 лет) трудоспособного населения зависит от характера труда, возраста, пола, групп населения.

По степени энергозатрат выделено 5 групп интенсивности труда (см. таблицы).

При составлении пищевого рациона нормы питания являются рекомендациями величины потребления основных пищевых веществ и энергии для различных контингентов населения нашей страны. Они дают научную базу для оценки фактического питания, являются основой построения рационального питания (см. таблицы).

У женщин всех профессиональных и возрастных групп потребность в пищевых веществах (кроме железа) и энергии в среднем на 15 % ниже, чем у мужчин.

Важнейшим принципом сбалансированного питания является определение правильного и обоснованного соотношения основных пищевых и биологически активных веществ – белков, жиров, углеводов, витаминов и минеральных элементов в зависимости от пола, возраста, характера трудовой деятельности и общего жизненного уклада (см. таблицы).

Желательно принимать пищу четырехкратно и в одно и то же время суток в зависимости от режима дня. Это позволяет вырабатывать условные рефлексы на время, что в свою очередь, обеспечивает готовность организма к приему пищи. Интервал между завтраком и обедом, обедом и ужином должен составлять не более 5-6 часов, а между ужином и временем отхода ко сну – не менее 1,5-2 часов.

Первый завтрак должен содержать около 15-20 % всего суточного рациона, быть преимущественно углеводным, легко усвояемым.

Через 3-3,5 часа: второй – 25-30%, белково-углеводный, примерно половина суточных жиров.

Через 4-4,5 часа: обед – 35-40%, белково-углеводный и оставшаяся часть жиров.

Через 2-3 часа: ужин – 15-20%, наиболее усвояемые источники белков и углеводов (кисло-молочные продукты, злаковые).

Поскольку условия жизни могут меняться, то можно вносить коррективы в режим питания, однако эти изменения не должны быть слишком резкими и выходить за границы адаптационных возможностей организма.

Работа 4. Термометрия

Температура тела человека постоянно поддерживается на определенном уровне, и ее изменение часто является важным показателем состояния здоровья человека. Измерение температуры тела человека проводят в различных точках. Обычно ее измеряют в подмышечной впадине, ротовой полости и ректально ртутным медицинским термометром. Его показания зависят от времени измерения температуры.

Для работы необходимы: ртутные медицинские термометры и электротермометры, антисептические растворы для дезинфекции медицинских термометров и датчиков электротермометра, секундомер.

Ход работы. Медицинский термометр встряхивают и помещают в подмышечную впадину на 30 сек. Записывают показания и встряхивают снова. Продолжают регистрацию температуры таким же образом через 1; 1,5; 2; 2,5 мин и так далее до тех пор, пока показания термометра не будут постоянны.

Определив необходимое время измерения температуры в подмышечной впадине, дезинфицируют термометр в антисептическом растворе и измеряют температуру в ротовой полости. Для этого конец термометра, заполненный ртутью, помещают под язык и закрывают рот. После этого несколько раз (3-4 раза) прополаскивают рот холодной водой и повторяют измерение температуры в ротовой полости.

Закончив работу с ртутным термометром, переходят к измерению температуры электротермометром. Поместив датчик электротермометра в подмышечную впадину, регистрируют показания термометра через каждые 10 сек до тех пор, пока не будут получены постоянные результаты.

Результаты: По результатам опыта строится график показаний ртутного термометра в зависимости от времени измерения. Сравнивается время измерения температуры ртутным термометром и электрическим.

Пакет заданий

1. Что такое обмен веществ? Какие вещества подвергаются метаболизму в организме?

2. Дайте понятие ассимиляции и диссимиляции веществ в организме, покажите их роль в поддержании гомеостаза.

3. Опишите пластическую и энергетическую роль питательных веществ.

4. Укажите энергетическую роль углеводов и жиров.

5. Каким превращениям подвергаются белки в организме? Укажите их роль.

6. Каким превращениям подвергаются в организме углеводы?

7. Каким превращениям подвергаются в организме жиры?

8. Какие биологически активные вещества обладают трофотропным действием?

9. От каких индивидуальных особенностей организма зависит интенсивность окислительных процессов и превращение энергии?

10. Укажите роль минеральных солей и микроэлементов в организме.

11. Объясните, в чем заключается роль витаминов в обмене веществ.

12. Дайте определение понятию «основной обмен».

13. Укажите условия определения основного обмена.

14. Что такое «зона комфорта» (температура, влажность, скорость ветра)?

15. Почему основной обмен определяют натощак? Что такое специфически динамическое действие пищи?

16. От каких факторов зависит основной обмен (рост, вес, возраст, пол, гормональный фон, тонус ВНС)?

17. Укажите особенности изменения основного обмена у людей в пожилом возрасте и у детей.

18. Назовите методы определения основного обмена (прямая калориметрия, непрямая калориметрия).

19. В чем особенности методов непрямой калориметрии? Укажите их значение для клиники.

20. Можно ли считать газообмен показателем энергетического обмена у человека?

21. Что такое «рабочий обмен»?

22. В чем заключается особенность определения рабочего обмена?

23. На какие группы делится население по энергетическим затратам в зависимости от особенностей профессии?

24. Опишите значение температурного гомеостаза для протекания метаболических процессов в организме.

25. Что такое гомойотермный и пойкилотермный организм?

26. Где находятся высшие центры терморегуляции?

27. Назовите виды терморегуляции.

28. В чем заключается процесс теплообразования?

29. Раскройте механизмы теплоотдачи (теплопроведение, теплоизлучение, конвекция, испарение).

30. Как происходит регуляция процессов теплопродукции и теплоотдачи?

31. Назовите нервные и гуморальные механизмы терморегуляции.

Решение ситуационных задач

(они представлены в отдельном Сборнике).