Лем общего состояния и физиологической активности орга
низма.
Обменные (метаболические) процессы, при которых спе
цифические элементы организма синтезируются из пищевых
продуктов, называют анаболизмом (ассимиляцией), а те мета
болические процессы, при которых происходит распад струк
турных элементов организма или усвоение пищевых продук
тов, — катаболизмом (диссимиляцией). В обмене веществ вы
деляют три этапа:
1) поступление питательных веществ в пищеварительный
канал до всасывания продуктов расщепления в кровь и
лимфу;
2) транспорт питательных веществ в клетки организма
кровью и лимфой;
3) выделение конечных продуктов распада органами вы
деления — легкими, кишечником, почками, потовыми
и сальными железами.
37 Обмен белков, азотистый баланс
Известно, что белок состоит из аминокислот. В свою оче
редь, аминокислоты являются не только источником синтеза
новых структурных белков, ферментов, веществ гормональ
ной, белковой, пептидной природы и других, но и источни
ком энергии. Характеристика белков, входящих в состав пищи,
зависит как от энергетической ценности, так и от спектра ами
нокислот.
Средний период распада белка неодинаков в разных жи
вых организмах. Так, у человека он составляет 80 суток. При
этом многие белки у одного и того же организма обновляются
с разной скоростью. Намного медленнее обновляются мышеч
ные белки. Белки плазмы крови у человека имеют период по
лураспада около 10 суток, а гормоны белково пептидной при
роды живут всего несколько минут. У человека за сутки под
вергаются разрушению и синтезу около 400 г белка. Причем
около 70% образовавшихся свободных аминокислот снова идет
на синтез нового белка, около 30% превращается в энергию и
должно пополняться экзогенными аминокислотами из пищи.
белка возрастает до 150 г. О количестве расщепленного в орга
низме белка судят по количеству выделяемого из организма
азота (с мочой, потом). Это положение основано на том, что
азот входит только в состав белков (аминокислот). Состояние,
при котором количество поступившего азота равно количеству
выведенного из организма, называется азотистым равновеси
ем. Известно, что 1 г азота соответствует 6,25 г белка.
Так, при расчете азотистого баланса исходят из того, что в
белке содержится примерно 16% азота. Состояние, при кото
ром в организм с пищей поступает меньше азота, а больше его
выводится, получило название отрицательного азотистого ба
ланса. В данном случае разрушение белка преобладает над его
синтезом. Это наблюдается при белковом голодании, лихора
дочных состояниях, нарушениях нейроэндокринной регуля
ции белкового обмена. Положительный азотистый баланс —
это состояние, при котором количество выведенного из организ
ма азота значительно меньше, чем его содержится в пище (на
блюдается накопление его в организме). Положительный азо
тистый баланс отмечается у беременных, у детей в связи с их
ростом, при выздоровлении после тяжелых заболеваний и др.
Белки в организме выполняют в основном пластическую
функцию. Они входят в состав ферментов, гормонов, регу
лируют различные процессы в организме, осуществляют за
щитные функции, определяют видовую и индивидуальную
особенности организма. Кроме того, белки используются в
качестве энергетического материала, недостаточное обеспе
чение ими приводит к потере внутренних белков. Источни
ком свободных аминокислот в первую очередь являются бел
ки плазмы, ферментные белки, белки печени, слизистой обо
лочки кишечника и мышц, что позволяет длительное время
поддерживать без потерь обновление белков мозга и сердца.
На регуляцию белкового обмена влияют нервная система,
гормоны гипофиза (соматотропный гормон), щитовидной
железы (тироксин), надпочечников (глюкокортикоиды).
38 Обмен липидов
Липиды — сложные органические вещества, к которым
относятся нейтральные жиры, состоящие из глицерина и жир
ных кислот липоидов (лицетин, холестерин). Кроме жирных
кислот, в состав липоидов входят многоатомные спирты, фос
фаты и азотистые соединения.
Липиды играют важную роль в жизнедеятельности организ
ма. Некоторые из них (фосфолипиды) составляют основной
компонент клеточных мембран или являются источником син
теза стероидных гормонов (холестерин). Часть жира накапли
вается в клетках жировой ткани как нейтральный запасной
жир, количество которого составляет 10–30% массы тела, а при
нарушениях обмена веществ и больше. Мобилизация жира на
энергетические потребности организма заключается в гидроли
зе триглицеридов и образовании свободных жирных кислот. В
энергетическом отношении окисление жирных кислот даст в
2 раза больше энергии, чем белки и углеводы (1 г — 9,3 ккал).
Взрослому человеку ежедневно необходимо 70–80 г жира.
Жиры имеют не только энергетическое значение. Они раство
ряют и выводят из организма так называемые незаменимые
жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидиновая),
которые условно объединяют в группу витамина F, а также жи
рорастворимые витамины (витамины A, D, Е, К). Обмен ли
пидов тесно связан с обменом белков и углеводов. При увели
чении поступления в организм белки и углеводы могут пре
вращаться в жиры. В регуляции липидного обмена значительную роль играют
центральная нервная система, а также многие железы внут
ренней секреции (половые, щитовидная железы, гипофиз,
надпочечники).
39 обмен углеводов
В организме человека до 60% энергии удовлетворяется за
счет углеводов. Вследствие этого энергообмен мозга почти
исключительно осуществляется глюкозой. Углеводы выполня
ют и пластическую функцию. Они входят в состав сложных
клеточных структур (гликопептиды, гликопротеины, гликоли
пиды, липополисахариды и др.). Углеводы делятся на простые
и сложные. Последние при расщеплении в пищеварительном
тракте образуют простые моносахариды, которые затем из
кишечника поступают в кровь. В организм углеводы поступа
ют главным образом с растительной пищей (хлеб, овощи, кру
пы, фрукты) и откладываются в основном в виде гликогена в
печени, мышцах. Количество гликогена в организме взросло
го человека составляет около 400 г. Однако эти запасы легко
истощаются и используются главным образом для неотлож
ных потребностей энергообмена.
Процесс образования и накопления гликогена регулирует
ся гормоном поджелудочной железы — инсулином. Процесс
расщепления гликогена до глюкозы происходит под влияни
ем другого гормона поджелудочной железы — глюкагона.
Содержание глюкозы в крови, а также запасы гликогена
регулируются и центральной нервной системой. Нервное воз
действие от центров углеводного обмена поступает к орга
нам по вегетативной нервной системе. В частности, импуль
сы, идущие от центров по симпатическим нервам, непосред
ственно усиливают расщепление гликогена в печени и мыш
цах, а также выделение из надпочечников адреналина.
Последний способствует преобразованию гликогена в глю
козу и усиливает окислительные процессы в клетках. В регу
ляции углеводного обмена также принимают участие гормо
ны коры надпочечников, средней доли гипофиза и щитовид
ной железы.
40 Обмен минеральных солей и воды.
Вода является важной составной частью любой клетки,
жидкой основы крови и лимфы. У человека содержание воды
в разных тканях неодинаково. Так, в жировой ткани ее около
10%, в костях — 20, в почках — 83, головном мозге — 85, в кро
ви — 90%, что в среднем составляет 70% массы тела.
Вода в организме выполняет ряд важных функций. В ней
растворено много химических веществ, она активно участвует
в процессах обмена, с ней выделяются продукты обмена из
организма. Вода обладает большой теплоемкостью и теплопро
водностью, что способствует процессам терморегуляции.
Основная масса воды содержится внутри клеток, в плазме
крови и межклеточном пространстве.
Взрослый человек в обычных условиях употребляет около
2,5 л воды в сутки. Кроме того, в организме образуется около
300 мл метаболической воды, как одного из конечных продук
тов энергообмена. В соответствии с потребностями человек в
течение суток теряет около 1,5 л воды в виде мочи, 0,9 л путем
испарения через легкие и кожу (без потоотделения) и прибли
зительно 0,1 л с калом. Таким образом, обмен воды в обычных
условиях не превышает 5% массы тела в сутки. Повышение тем
пературы тела и высококалорийная пища способствуют выде
лению воды через кожу и легкие, увеличивают ее потребление.
Регуляция водного обмена в основном контролируется гор
монами гипоталамуса, гипофиза и надпочечников.
Минеральные вещества поступают в организм с продукта
ми питания и водой. Потребность организма в минеральных
солях различная. В основную группу входит семь элементов:
кальций, фосфор, натрий, сера, калий, хлор и магний. Это так
называемые макроэлементы. Они необходимы для формиро
вания скелета (кальций, фосфор) и для осмотического давле
ния биологических жидкостей (натрий). Эти ионы влияют на
физико химическое состояние белков, нормальное функцио
нирование возбудительных структур (К + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ , Сl – ),
мышечное сокращение (Са , Mg ), аккумулирование энер
гии (Р 5+ ).
Витамины — это органические вещества, которым свой
ственна интенсивная биологическая активность. Они отлича
ются по своей структуре. Не синтезируются организмом или
синтезируются недостаточно, поэтому должны поступать с
пищей.
Витамины относятся к разным видам соединений и выпол
няют катализирующую роль в обмене веществ, чаще являют
ся составной частью ферментных систем. Таким образом, ви
тамины — это регуляторные вещества.
Источником витаминов служат пищевые продукты расти
тельного и животного происхождения. В пищевых продуктах
они могут находиться в активной или неактивной форме (про
витамины). В последнем случае они в организме переходят в
активное состояние. Некоторые витамины могут синтезиро
ваться микрофлорой кишечника.
41 РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ
Жизнедеятельность организма поддерживается благодаря
постоянному поступлению энергии в процессе окисления слож
ных органических молекул при разрыве химических связей.
Молекулы распадаются до трехуглеродных соединений,
которые включаются в цикл Кребса (лимонная кислота), окис
ляясь далее до СО и Н О. Все энергетические процессы, про
текающие с участием кислорода, образуют систему аэробного
обмена. Выделение энергии без кислорода называется анаэ
робным обменом. Накопление энергии происходит главным
образом в высокоэнергетических фосфатных связях аденозин
трифосфата (АТФ). АТФ служит также средством переноса
энергии, поскольку диффундирует в те места, где необходима
энергия. В свою очередь, образование и распад АТФ связаны с
процессами, на которые необходимо затратить энергию. При
необходимости в энергии путем гидролиза разрывается связь
фосфатной группы и высвобождается находящаяся в ней хи
мическая энергия. Полученная потенциальная энергия затем
превращается в кинетическую — механическую, химическую,
осмотическую и электрическую работу. Часть энергии исполь
зуется для поддержания постоянства внутреннего состояния
организма, синтеза новых веществ, обновления и строения
клеток, сокращения мышц, проведения нервных импульсов.
42 Теоритические основы и нормы питания
Под рациональным питанием понимают достаточное в ко
личественном и полноценное в качественном отношении пи
тание. Основа рационального питания — сбалансированность,
оптимальные соотношения компонентов пищи (аминокислот,
полиненасыщенных жировых кислот, фосфатидов, стеринов,
жиров, сахаров, витаминов, минеральных солей, органических
кислот и др.). Насчитывается около 60 пищевых веществ, тре
бующих сбалансированности. Рациональное питание обеспе
чивается оптимальным поступлением энергетических, пласти
ческих и регуляторных веществ, необходимых для нормальной
жизнедеятельности организма. Однообразное питание, при ко
тором исключаются отдельные компоненты сбалансированно
го пищевого рациона, вызывает нарушение обмена веществ. Для
человека сбалансированное питание включает белки, жиры и
углеводы в массовых соотношениях 1:1:4. Это дает возможность
проводить нормирование суточной калорийности пищевого
рациона за счет белков: 15% суточной калорийности (половина
животного происхождения). Жиры должны составлять пример
но 30% суточной калорийности (70–80% животный жир). Энер
гетическая доля углеводов при таких соотношениях должна быть
55%. Если необходимо снизить массу тела, то следует ограни
чить количество употребляемых углеводов. При тяжелой мы
шечной работе разрушается много белков, поэтому необходи
мо увеличить их поступление с пищей в организм человека.
43 терморегуляция
Терморегуляция (теплообмен) — это совокупность физиологических процессов в организме теплокровных животных и человека, обеспечивающих поддержание постоянства температуры тела на определенном уровне с очень небольшими колебаниями.Температура внутренней среды организма поддерживается на сравнительно постоянном уровне по принципу саморегуляции, согласно которому отклонение температуры от уровня, обеспечивающего нормальную жизнедеятельность, является стимулом, возвращающим ее к этому уровню. Совокупность структур, обеспечивающих саморегуляцию температуры организма, составляет так называемую функциональную систему терморегуляции (П. К. Анохин).Постоянство температуры тела обеспечивается двумя противоположно направленными процессами — теплопродукцией и теплоотдачей.Теплопродукция, т. е. выработка тепла в организме, зависит от интенсивности метаболических процессов, поэтому часто ее называют химической теплорегуляцией. Теплоотдачу поверхностью тела во внешнюю среду называют физической теплорегуляцией.Отдача тепла организмом осуществляется проведением (конвекцией), излучением (радиацией) и испарением пота.При высокой температуре окружающей среды отдача тепла Организмом теплокровных животных, кожа которых почти лишена потовых желез (например, собаки), дополнительно осуществляется за счет испарения пота, а также за счет испарения жидкости с поверхности дыхательных путей. Наконец, часть тепла выделяется из организма вместе с мочой и калом.
44 Органы выделения. Почки, функции
Почка (лат. ren; греч. nephos) — парный экскреторный орган,
который образует мочу, имеет массу 100–200 г, располагается
по бокам позвоночника на уровне XI грудного и II—III пояс
ничных позвонков. Правая почка лежит несколько ниже левой.
Почки имеют бобовидную форму (рис. 133), верхний и ниж
ний полюсы, наружный выпуклый и внутренний вогнутый
края, переднюю и заднюю поверхности.
Задняя поверхность почек прилегает к диафрагме, квадрат
ной мышце живота и большой поясничной мышце, которые
образуют для почек углубления — почечные ложа. Спереди к
правой почке прилегают нисходящая часть двенадцатиперст
ной кишки и ободочная кишка. Сверху почка соприкасается с
нижней поверхностью печени. Спереди левой почки распо
ложены желудок, хвост поджелудочной железы и петли тон
кого кишечника. Почки покрыты брюшиной только спереди
(экстраперитонеально), фиксируются почечной фасцией и
кровеносными сосудами.
Основная функционально структурная единица почки —
нефрон (nephron), их насчитывается около 1,5 млн. Нефрон (рис.
134) состоит из почечного тельца, включая сосудистый
клубочек, обеспечивает процесс избирательной фильтрации
крови, в результате которого образуется первичная моча. Тельце
опоясано двухстенной капсулой (капсула Шумлянского—Боу
мена). Полость капсулы выстлана однослойным кубическим
эпителием, переходит в проксимальную часть канальца нефро
на, дальше идет петля нефрона. Последняя переходит в мозго
вое вещество, а затем в корковое и в дистальную часть нефрона,
которая при помощи вставочного отдела впадает в собиратель
ные почечные трубочки, собирающиеся в сосочковые протоки,
а последние открываются в малую почечную чашку.
45 Процесс мочеобразования. Регуляция деятельности почек
Мочеобразование состоит из трех процессов: фильтрации,
реабсорбции (обратное всасывание) и канальцевой секреции.
Образование мочи в почке начинается с ультрафильтрации
плазмы крови в месте соприкосновения сосудистого клубоч
ка и капсулы нефрона (боуменова капсула, капсула Шумлян
ского—Боумена) в результате разности давления крови. Из ка
пилляров клубочка вода, соли, глюкоза и другие компоненты
крови попадают в полость капсулы. Так образуется клубочко
вый фильтрат (в нем отсутствуют форменные элементы крови
и белки). Через почку за 1 минуту проходит около 1200 мл кро
ви, что составляет 25% всей выбрасываемой сердцем крови.
Переход жидкости из клубочка в капсулу за 1 минуту называ
ется скоростью клубочковой фильтрации. В норме у мужчин в
обеих почках скорость клубочковой фильтрации составляет 125
мл/мин, у женщин — 110 мл/мин, или 150–180 л в сутки. Это
первичная моча.
Из капсулы первичная моча поступает в извитые каналь
ца, где происходит процесс реабсорбции (обратное всасывание)
жидкости и находящихся в ней компонентов (глюкозы, солей
и др.). Так, в почках человека из каждых 125 л фильтрата назад
всасывается 124 л. В результате из 180 л первичной мочи обра
зуется только 1,5–1,8 л конечной. Некоторые конечные про
дукты обмена (креатинин, мочевая кислота, сульфаты) всасы
ваются слабо и проникают из просвета канальца в окружаю
щие капилляры путем диффузии. Кроме того, клетки почеч
ных канальцев в результате активного переноса выводят
достаточное количество ненужных веществ из крови в фильт
рат. Этот процесс называется канальцевой секрецией и являет
ся единственным способом концентрирования мочи. Падение
артериального давления может привести к прекращению филь
трации и образования мочи.
Регуляция мочеобразования осуществляется нервно гумо
ральным путем. Нервная система и гормоны регулируют про
свет почечных сосудов, поддерживают до определенной вели
чины кровяное давление, способствуют нормальному моче
образованию.
Гормоны гипофиза оказывают прямое влияние на мочеоб
разование. Соматотропный и тиреотропный гормоны повы
шают диурез, а антидиуретический гормон снижает мочеоб
разование (стимулирует процесс реабсорбции в канальцах).
Недостаточное количество антидиуретического гормона вы
зывает несахарный диабет.
Акт мочеиспускания является сложным рефлекторным про
цессом и происходит периодически. В наполненном мочевом
пузыре моча оказывает давление на его стенки и раздражает
механорецепторы слизистой оболочки. Возникшие импульсы
по афферентным нервам поступают в головной мозг, из кото
рого импульсы по эфферентным нервам возвращаются в мы
шечный слой мочевого пузыря и его сфинктера; при сокраще
нии мышц пузыря моча через уретру выделяется наружу.
46 Количесво , состав и свойства мочи, мочевыделение
Суточное количество мочи (диурез) у взрослого человека в
норме составляет 1,2–1,8 л и зависит от поступившей в орга
низм жидкости, окружающей температуры и других факторов.
Цвет нормальной мочи соломенно желтый и чаще всего зави
сит от ее относительной плотности. Реакция мочи слабокис
лая, относительная плотность — 1,010 — 1,025. В моче содер
жится 95% воды, 5% твердых веществ, основную часть которых
составляют мочевина — 2%, мочевая кислота — 0,05%, креа
тинин — 0,075%. В суточной моче содержится около 25–30 г
мочевины и 15–25 г неорганических солей, а также солей на
трия и калия. В моче обнаруживаются только следы глюкозы.
47 Температура тела человека, механизм теплообразования
У здорового человека температура тела в течение суток колеблется в очень небольших пределах и не превышает 370С. Такое постоянство температуры обеспечивается путём сложной регуляции теплопродукции (образование тепла) и теплоотдачи.
Образование тепла в организме происходит в результате окислительных процессов в мышцах и внутренних органах. Чем выше интенсивность обменных процессов, тем больше теплопродукция.
Следует помнить, что у человека постоянная температура тела поддерживается путём нейрогуморальной регуляции отдачи тепла кожей и внутренними органами в окружающую среду. Теплоотдача может осуществляться путём теплопроведения, теплоизлучения и испарения. Способность организма изменять уровень теплоотдачи зависит главным образом от богатой сети кожных кровеносных сосудов, которые значительно и быстро могут изменять свой просвет. При недостаточной выработке тепла в организм (или при его охлаждении) рефлекторно происходит сужение сосудов кожи и уменьшается отдача тепла. Кожа становится холодной, сухой, иногда появляется озноб (мышечная дрожь), что способствует некоторому увеличению теплопродукции скелетными мышцами. Наоборот, при избытке тепла (или при перегревании организма) наблюдается рефлекторное расширение кожных сосудов, увеличивается кровоснабжение кожи и соответственно растёт отдача тепла проведением и излучением. Если этих механизмов теплоотдачи недостаточно (например, при большой физической работе), резко
усиливается потоотделение: испаряясь с поверхности тела, пот обеспечивает очень интенсивную потерю тепла организмом.
Таким образом, сложная регуляция процессов теплоотдачи и теплопродукции обеспечивает температурное постоянство внутренней среды организма, оптимальное для нормальной жизнедеятельности органов и тканей. Нарушение механизма теплопродукции в результате действия различных внешних или внутренних причин может привести к снижению или (чаще) повышению температуры тела – лихорадке.
48 Общая характеристика эндокринной системы
Управление процессами, происходящими в организме, обес
печивается не только нервной системой, но и железами внут
ренней секреции (эндокринной системой). К ним относятся
специализированные, топографически разъединенные (разно
го происхождения) железы, которые не имеют выводных про
токов и выделяют в кровь и лимфу выработанный ими секрет.
Продукты деятельности эндокринных желез — гормоны.
Гормоны являются сильнодействующими агентами, поэто
му для получения специфического эффекта достаточно не
большого их количества. Одни гормоны ускоряют рост и фор
мирование органов и систем, другие регулируют обмен ве
ществ, определяют поведенческие реакции и т. д. Анатомичес
ки обособленные железы внутренней секреции оказывают
влияние друг на друга.
В организме человека железы внутренней секреции пред
ставлены (рис. 148) секреторными ядрами гипоталамуса, в об
ласти головного мозга — гипофизом, шишковидной железой,
щитовидной, околощитовидными железами, эндокринными
частями поджелудочной и половых желез, надпочечниками, а
также отдельными эндокринными клетками, рассеянными по
другим органам и тканям.
К центральному звену эндокринной системы относятся
гипоталамус, гипофис и шишковидная железа. К перифери
ческому звену — зависимые от передней доли гипофиза — щи
товидная железа, кора надпочечников, половые железы, и не
зависимые от него — околощитовидные железы, мозговое ве
щество надпочечников и отдельные гормонпродуцирующие
клетки неэндокринных органов.
По химическому строению гормоны делят на три группы:
1) белки и пептиды;
2) стероиды;
3) производные аминокислот.
49 Функции желёз внутренней секреции
Для структурно функциональной организации эндокрин
ной системы характерно:
1) иерархический принцип взаимодействия — нижний
уровень составляют железы, второй уровень — тропные
гормоны, регулирующие деятельность этих желез, тре
тий — выделение тропных гормонов, которые контро
лируются нейрогормонами гипоталамуса;
2) наличие системы обратных связей — обеспечивает ак
тивность эндокринных желез.
В связи с тем, что это влияние обеспечивается гормонами,
доставленными кровью к органам мишеням, принято говорить
о гуморальной регуляции этих органов по принципу обратной
связи. В результате такой связи содержание гормонов в крови
поддерживается на оптимальном для организма уровне. Одна
ко известно, что все процессы, протекающие в организме, на
ходятся под постоянным контролем центральной нервной сис
темы. Такую двойную регуляцию деятельности органов назы
вают нейрогуморальной. Изменение функций желез внутрен
ней секреции вызывает тяжелые нарушения и заболевания орга
низма, в том числе и психические расстройства.
50. Изменение функций желез внутрен
ней секреции вызывает тяжелые нарушения и заболевания орга
низма, в том числе и психические расстройства.
Для структурно функциональной организации эндокрин
ной системы характерно:
1) иерархический принцип взаимодействия — нижний
уровень составляют железы, второй уровень — тропные
гормоны, регулирующие деятельность этих желез, тре
тий — выделение тропных гормонов, которые контро
лируются нейрогормонами гипоталамуса;
2) наличие системы обратных связей — обеспечивает ак
тивность эндокринных желез.
В связи с тем, что это влияние обеспечивается гормонами,
доставленными кровью к органам мишеням, принято говорить
о гуморальной регуляции этих органов по принципу обратной
связи. В результате такой связи содержание гормонов в крови
поддерживается на оптимальном для организма уровне. Одна
ко известно, что все процессы, протекающие в организме, на
ходятся под постоянным контролем центральной нервной сис
темы. Такую двойную регуляцию деятельности органов назы
вают нейрогуморальной.