Фізіологічні особливості організму людини
Незважаючи на наявність різноманітних гіпотез про виникнення життя на Землі, всі вважають, що найвищою стадією розвитку життя є людина.
2. ЛЮДИНА ЯК ЕПШЕНТ СИСТЕМИ «ЛЮДИНА - ЖИТТЄВЕ СЕРЕДОВИЩЕ»
Вчені встановили, що за всю історію еволюції людина в анатомо-фізіо-логічному відношенні мало змінилася. Що ж являє собою організм людини? Це сукупність тілесних (соматичних) і фізіологічних систем: нервової, серцево-судинної, кровообігу, травлення, дихання, сенсорної, опорно-рухової та ін. Однією з найважливіших систем людини є нервова система, що пов'язує між собою всі системи і частини тіла в єдине ціле. Центральна нервова система бере участь у прийомі, опрацюванні та аналізі будь-якої інформації, що надходить із зовнішнього і внутрішнього середовищ. При виникненні перевантажень на організм людини нервова система визначає ступінь їхнього впливу і формує захисно-адаптаційні реакції. Антропологи і фізіологи відзначають надзвичайно важливу фізіологічну особливість людського організму; його великі потенційні і часто незадіяні життям можливості.
Еволюція забезпечила людський організм високими резервами стійкості та надійності, що зумовлено взаємодією всіх систем, цілісністю, спроможністю до адаптації і компенсації у всіх ланках і станом відносної динамічної стабільності. Достатньо навести декілька прикладів. Насамперед це стосується людського мозку. Одні дослідники вважають, що він використовується на 2-3%, інші — на 5-6% потенційних можливостей. Запас міцності «конструкції людини» має коефіцієнт 10, тобто організм людини може витримувати навантаження в 10 разів більші, ніж у практичній діяльності. Серце людини є органом кровообігу; воно протягом усього .життя чинить більш 10 скорочень, у той час як найсучасніша система забезпечує 10'', тобто в 100 разів менше.
З наведених прикладів видно, що резерви організму людини надзвичайно високі. Це дає можливість виживати людині як біологічному виду в складних умовах. У результаті своєї бурхливої трудової діяльності людина на рубежі третього тисячоліття досягла величезних успіхів у перетворенні навколишнього світу. Проте досягнення людини в галузі науки, техніки, виробництва при створенні комфортних умов життя призвели до утворення нових видів небезпеки та до деградації резервів організму людини. Одним із основних завдань навчальної дисципліни «Безпека жит-тєдіяііьності» є визначення рівня та шляхів впливу різних небезпек на організм людини. Для вирішення цих завдань необхідно насамперед розглянути шляхи взаємодії людини з навколишнім середовищем і як саме всі зміни навколишнього середовища відображаються в її свідомості.
2.3.1. Будова і властивості аналізаторів
Людина отримує різноманітну інформацію про навколишній світ, сприймає всі його різноманітні сторони за допомогою сенсорної системи чи органів чуття.
'• ЛЮДИНА ЯК ЕЛЕМЕНТ СИСТЕМИ «ЛЮДИНА - ЖИТТЄВЕ СЕРЕДОВИЩЕ»
7 7
З позицій безпеки життєдіяльності особливо важливим є те, що органи чуття сприймають і сигналізують про різноманітні види і рівні небезпеки. Наприклад: людина бачить на своєму шляху автомобіль, що рухається, і відходить убік; шум грому, що наближається, змушує людину сховатися, — і таких прикладів можна навести безліч. Отримана інформація передається в мозок людини; він її аналізує, синтезує і видає відповідні команди виконавчим органам. Залежно від характеру одержуваної інформації, її цінності буде визначатися наступна дія людини. Водночас, для з 'ясування засобів відображення у свідомості людини об'єктів і процесів, що відбуваються в зовнішньому середовищі, необхідно знати, яким чином улаштовані органи чуття, і мати уявлення про їх взаємодію.
Історія науки про закономірності і механізми формування органів чуття пройшла довгий шлях свого розвитку й зумовлена складним, комплексним характером цих знань. Комплексний підхід до вирішення цих проблем пояснюється тим, шо для розуміння засобів відображення зовнішнього світу необхідно мати знання з різних наук: анатомії, фізіології, психології, біофізики, біохімії і навіть таких фундаментальних наук, як фізика, хімія і математика.
Сучасний етап розвитку фізіології органів чуття пов'язаний з іменами таких учених, як І.М. Сеченов (1829-1905) та /. П.Павлов (1849-1936). І.П.Павлов розвинув працю І.М.Сеченова про рефлекси головного мозку, створив вчення про аналізатори як сукупність нервово-рецепторних структур, шо забезпечують сприйняття зовнішніх подразників, трансформацію їхньої енергії у процес нервового збудження і проведення його в центральну нервову систему. На думку І.П.Павлова, будь-який аналізатор складається з трьох частин: периферичної (або рецепторної), провідникової і центральної, де завершуються аналітично-синтетичні процеси за оцінкою біологічної значимості подразника.
Сучасна наука про відчуття використовує декілька термінів, дуже близьких за значенням: «органи чуття», «аналізатори», «аферентні системи», «сенсорні системи», що часто розглядаються як рівнозначні.
У сучасній фізіології, враховуючи анатомічну єдність і спільність функцій, розрізняють вісім аналізаторів. Проте в системі взаємодії людини з об єктами навколишнього середовища головними або домінуючими при виявленні небезпеки все ж таки виступають * зоровий, * слуховий та * шкірний аналізатори. Інші виконують допоміжну, або доповнюючу, функцію. Водночас необхідно враховувати також: і ту обставину, що в сучасних умовах є ціла низка небезпечних чинників, що створюють надзвичайно важливу біологічну дію на людський організм, але для їхнього сприйняття немає відповідних природних аналізаторів. Це насамперед стосується іонізуючих випромінювань і електромагнітних полів надвисоких діапазонів частот (так звані НВЧ-випромінювання). Людина не спро-
2. ЛЮДИНА ЯК ЕЛЕМЕНТ СИСТЕМИ «ЛЮДИНА - ЖИТТЄВЕ СЕРЕДОВИЩЕ»
руховий можна їх відчути безпосередньо, а по-
зоровий чинає відчувати лише їх опосередковані
Т}идц ф с і уховий (переважно дуже небезпечні для здоро-
- ,.,„,.„ ,.,:, в Ю наслідки. Для усунення цієї прога-
—• смак овии ' i~r j j і г
аналізаторів . лини розроблені різноманітні технічні
г —* нюховий /і -а ■ •
засоби, що дозволяють відчувати юні-
у ЛЮОІІНа—• шкірний зуюце випром-шювання> «чути» радіох-
""• вестиоулярнии emj ma уЛьтразвуКі «бачити» інфра-
• вісцеральний червоне випромінювання тощо.
"& Аналізатори — це сукупність взаємодіючих утворень периферичної і центральної нервової системи, які здійснюють сприймання та аналіз інформації про явища, що відбуваються як у навколишньому середовищі, так і всередині самого організму.
 |
Усі аналізатори в принциповому структурному відношенні однотипні. Вони мають на своїй периферії апарати, що сприймають подразники, — рецептори, в яких і відбувається перетворення енергії подразника в процес збудження. Від рецепторів по сенсорним (чуттєвим) нейронам і синапсам (контактам між нервовими клітинами) імпульси надходять у центральну нервову систему.
Розрізняють такі основні види ==> «ешорецсптори рЄЦЄПТОрів: + механорецептори, що
Основні ^ кечортептори сприймають механічну енергію: до
-j них належать рецептори слухової,
е=> терморецепторы вестибулярної, рухової, частково
рецепторів вісцеральної чутливості; * хемо-
j=> фоторецептори рецептори — нюховий, смаковий;
* терморецептори, що мають
шкірний аналізатор; * фоторецептори — зоровий аналізатор та інші
види. Кожен рецептор виділяє з множини подразників зовнішнього і
внутрішнього середовища свій адекватний подразник. Цим і пояснюється
Дуже висока чутливість рецепторів.
Усі аналізатори завдяки своїй однотипній будові мають загальні психофізіологічні властивості.
2. ЛЮДИНА ЯК ЕЛЕМЕНТ СИСТЕМИ «ЛЮДИНА - ЖИТТЄВЕ СЕРЕДОВИЩЕ»
Q надзвичайна висока чутливість до адекватних подразників О наявність абсолютної диференційної та оперативної межі
| Властивості аналізаторів |
чутливості до подразника О спроможність до адаптації
□ спроможність тренування
□ спроможність певний час зберігати відчуття після припинення дії подразника
Q перебування у наступній взаємодій один за одим
Чутливість аналізаторів близька до теоретичної межі й у сучасній техніці поки що не досягнута. Кількісною мірою чутливості є гранична інтенсивність, тобто найменша інтенсивність подразника, вплив якої дає відчуття.
Абсолютна межа чутливості має верхній та нижній рівні. Нижня абсолютна межа чутливості — це мінімальна величина подразника, що викликає чутливість. Верхня абсолютна межа — максимально допустима величина подразника, що не викликає в людини біль. Диференцій-на чутливість визначається найменшою величиною подразника, яка дає можливість відчути його зміну. Це положення вперше було введено німецьким фізіологом А.Вебером і кількісно описано німецьким фізиком Г. Фехнером.
Основний психофізичний закон фізіології Вебера-Фехнера: інтенсивність відчуттів пропорційна логарифму інтенсивності подразника.
У математичний формі закон Вебера-Фехнера виражається так:
S=C*lgI
де S — інтенсивність (або сила) відчуття; І — розмір чинного подразника; С — коефіцієнт пропорційності.
Спроможність до адаптації — це можливість пристосовувати рівень своєї чутливості до подразників. При високих інтенсивностях подразників чутливість знижується, і навпаки, при низьких — підвищується. Спроможність тренуватися виражається як у підвищенні чутливості, так і в прискоренні адаптації (наприклад, часто говорять про музичний слух, чуттєві органи дегустаторів і тощо). Спроможність певний час зберігати відчуття після припинення дії подразника полягає в тому, що людина може відновити у своїй свідомості на коротку мить побачену характеристику або почуті звукові інтонації. Така «інерція» відчуттів визначається як наслідок. Тривалість послідовного образу сильно залежить від інтенсивності подразника і навіть у деяких випадках обмежує можливість аналізатора. Відомо, що навколишній світ багатогранний і лише завдяки властивості аналізаторів взаємодіяти один з одним відбувається повне сприйняття людиною об'єктів і явищ зовнішнього середовища.
2. ЛЮДИНА ЯК ЕЛЕМЕНТ СИСТЕМИ «ЛЮДИНА - ЖИТТЄВЕ СЕРЕДОВИЩЕ»
2.3.2. Характеристика основних
аналізаторів безпеки життєдіяльності
Отже, ми з'ясували загальні властивості аналізаторів, а тепер коротко розглянемо деякі характеристики чотирьох аналізаторів, що мають найбільше значення у забезпеченні безпеки життєдіяльності.
♦ Зоровий аналізатор. У житті людини зір відіграє головну роль. Достатньо сказати, що більше 90% інформації про зовнішній світ ми одержуємо через зоровий аналізатор. Відчуття світла виникає у результаті впливу електромагнітних хвиль довжиною 380-780 нанометрів (нм) на рецепторні структури зорового аналізатора, тобто першим етапом у формуванні світловідчуття є трансформація енергії подразника у процес нервового збудження. Це відбувається у сітчастій оболонці ока. Характерною рисою зорового аналізатора є відчуття світла, тобто спектрального складу світлового (сонячного) випромінювання.
Хвилі, шо перебувають всередині зазначеного діапазону (380-780 нм) і відрізняються довжиною, створюють, своєю чергою, відчуття різного кольору (табл.2.2).
Таблиця 2.2 Зв'язок між зоровим сприйняттям довгих хвиль і суб'єктивним відчуттям світла
| Довжина хвилі, нм | Відчуття кольору | |
| 380-450 | Фіолетовий | |
| 480 | Синій | |
| 521 | Зелений | |
| 573 | Жовтий | |
| 600-650 | Жовтогарячий | |
| 650-780 | Червоний |
Людина розрізняє приблизно 150 відтінків кольорів. У техніці, відповідно до Держстандарту 12.04.026-76, встановлено чотири сигнальних кольори: червоний, жовтий, зелений і синій. Червоний колір сигналізує про безпосередню небезпеку; жовтий застосовується для попередження небезпеки; зелений застосовується для знаків, що наказують робити саме так; синій — для вказівних знаків. Для транспорту — зелене світло дозволяє рух. Фарбування у визначені різноманітні кольори для сприятливого (повноцінного) відчуття сприймання образу дуже часто використовується при оформленні будинків, квартир, офісів. Особливо велике значення має колір при доборі одягу. Психологи підтверджують, що колір одягу може впливати не тільки на настрій, але і на самопочуття людини: зеле-ний діє заспокійливо на нервову систему, знімає головний біль, втому, дратів-
'■■ ЛЮДИНА ЯК ІЛСМСНТ СИСТЕМИ «ЛЮДИНА - ЖИТТЄВЕ СЕРЕДОВИЩЕ»
ливість; червоний — збільшує вміст адреналіну в крові, підвищує працездатність; жовтий — стимулює мозкову діяльність; фіолетовий — покращує роботу серця, судин, легень, цей колір збільшує витривалість організму, жовтогарячий підвищує настрій і тому незамінний у стресових ситуаціях.
Для гігієнічної оцінки умов праці використовуються світлотехнічні одиниці, що застосовуються у фізиці: світловий потік, освітленість, яскравість поверхні. (Детальну інформацію про світлотехнічні розміри можна одержати в курсі «Охорона праці»). Зоровий аналізатор має найбільшу адаптацію, вона триває 8-Ю хвилин. За сприйняттям об'єктів у тривимірному просторі розрізняють поняття «гострота зору», «глибина зору», «поле зору». Бінокулярне поле зору по горизонталі 120...160", по вертикалі вверх — 55...60", вниз 65... 72". Зона оптимальної видимості становить: вгору 25 °, униз — 35 °, вправо і вліво по 32 ". Помилка оцінки віддаленості об 'єктів (на відстані до ЗО м) становить приблизно 12% відстані.
Слід зазначити, що зоровий аналізатор має деякі своєрідні характеристики, такі як * інерція зору, * зорове відображення (міражі, гало, ілюзії), * видимість. Останнє свідчить про складність процесів, щ відбуваються в зоровій системі по сприйняттю реальної дійсності безумовної участі в цій діяльності нашого мислення.
♦ Слуховий аналізатор — є другим за значенням для сприйнятт людиною навколишнього середовища і безпеки життєдіяльності. У то" час як око чутливе до електромагнітної енергії, вухо реагує на механічні впливи, пов'язані з періодичними змінами атмосферного тиску у відповідному діапазоні. Коливання повітря, що діють із визначе ною частотою і періодичною появою областей високого і низьког тиску, сприймаються нами як звуки.
У середовищі, що оточує людину, постійно відбуваються різно манітні механічні процеси, що викликають коливання повітря. Більшіст таких коливань мають велике сигнальне значення, тобто несуть інформацію про явища, походження яких послужили причиною цих коливань. Завдяки слуховому аналізатору людина сприймає (відчуває) коливання повітря.
Слуховий аналізатор являє собою спеціальну систему для сприйняття звукових коливань, формування слухових відчуттів і впізнавання звукових образів. Допоміжний апарат периферичної частини аналізатора — вухо. Розрізняють зовнішнє вухо (вушна раковина, зовнішня слухова і барабанна перетинки), середнє вухо (молоточок, ковадло і стремені) і внутрішнє вухо (де розташовані рецептори, що сприймають звукові коливання). Трансформація енергії механічних коливань у процес нервового збудження досить складна і ми її тут не розглядаємо.
8 2
2. ЛЮДИНА ЯК ЕЛЕМЕНТ СИСТЕМИ «ЛЮДИНА - ЖИТТЄВЕ СЕРЕДОВИЩЕ»
Фізична одиниця, за допомогою якої оцінюється частота коливань повітря в секунду — герц (Гц), чисельно рівна одному повному коливанню, що здійснюється за одну секунду. Чим більша частота коливань тиску, тим вищий за висотою звук, що сприймається. Людина може чути звуки, при яких частота коливань тиску повітря перебуває в діапазоні від 16 до 20 тис. Гц. Діапазон коливання повітря, що сприймається різними живими істотами, різноманітний. Наприклад, кажани і собаки здатні сприймати значно вищі звуки, ніж: людина, тобто їм доступний діапазон хвиль звукового порядку, частота яких набагато вища. Висота звука, що суб 'єктивно сприймається, залежить не тільки від частоти коливань тиску повітря. На неї впливає і сила звука, або його інтенсивність, тобто діапазон, амплітуда або різниця тиску між: найвищою і найнижчою точками.
Для оцінки суб'єктивної гучності сприйманого звуку запропонована спеціальна шкала, одиницею виміру якої є децибел. Більш докладно про дію різноманітних видів звуку на організм людини буде розглянуто у наступному розділі.
♦ Шкірний, або тактильний, аналізатор відіграє безумовно виняткову роль у житті людини, особливо при його взаємодії із зоровим і слуховим аналізаторами при формуванні в людини цілісного сприйняття навколишнього світу. Передусім це стосується трудової діяльності людини. При втраті зору і слуху людина за допомогою тактильного аналізатора за рахунок тренування і різноманітних технічних пристосувань може «чути», «читати», тобто діяти і бути корисним суспільству. Тактильною чутливістю людина зобов'язана функціонуванню механо-рецепторів шкірного аналізатора. Джерелом тактильних відчуттів є механічні впливи у вигляді дотику або тиску.
У шкірі розрізняють три прошарки: зовнішній (епідерміс), з'єднувально-тканинний (власне шкіра — дерма) і підшкірна жирова клітковина. У шкірі дуже багато нервових волокон і нервових закінчень, що розподілені вкрай нерівномірно і забезпечують різним ділянкам тіла різну чутливість. Наявність на шкірі волосяного покриву значно підвищує чутливість тактильного аналізатора.
Механізм дії тактильного аналізатора можна описати в такий спосіб. Механічна дія на шкіру викликає деформацію нервового закінчення, у результаті якого виникає рецепторний потенціал і нервовий імпульс. Цей імпульс (або порушення нервового імпульсу), що несе інформацію подразника, передається до центральної нервової системи, у її вищий відділ — кору головного мозку, де і формуються відчуття. Відмінна риса цього аналізатора полягає в тому, що рецепторна площа дотику більша, ніж у інших органів чуття. Це забезпечує шкірному оиалізатору високу чутливість. Закономірності в будові провідних шляхів є такими ж, як і для інших аналізаторів.
У цьому поділі ми розглядаємо шкірний аналізатор як один із представників сенсорної системи, проте шкіра виконує ще низку важливих функцій у забезпе-
'■ ЛЮДИНА ЯК ЕЛЕМЕНТ СИСТЕМИ «ЛЮДИНА - ЖИТТЄВЕ СЕРЕДОВИЩЕ»
ченні життєдіяльності людського організму. По-перше, шкіра охороняє людину від шкідливих зовнішніх впливів: механічних ушкоджень, сонячних променів, мікроорганізмів і хімічних речовин. По-друге, шкіра виконує секреторну, обмінну й інші функції, бере участь у підтримці постійної температури тіла, тобто в процесах терморегуляції. Секреторна функція забезпечується сальними і потовими залозами. Обмінна функція шкіри полягає в процесах регуляції загального обміну речовин в організмі, особливо водяного, мінерального і вуглеводів.
Температурно-сенсорну систему звичайно розглядають як частину шкірного аналізатора, завдяки збігу, розташуванню рецепторів і провідникових шляхів. Оскільки людина є теплокровною істотою, то всі біохімічні процеси в її організмі можуть протікати з необхідною швидкістю і напрямком при визначеному діапазоні температур. На підтримку цього діапазону температур і спрямовані теплорегуляційні процеси (теплопродукція і тепловіддача). При високій температурі зовнішнього середовища судини шкіри розширюються і тепловіддача посилюється, при низькій температурі — судини звужуються і тепловіддача зменшується. Температурна чутливість має особливості при аналізі зовнішнього середовища: добре виражена адаптація і наявність температурного контрасту.
♦ Аналізатор внутрішніх органів, або вісцеральний аналізатор, відіграє надзвичайно важливу роль у здоров'ї і житті людини. Якщо зовнішні аналізатори попереджають людини про явну небезпеку, то цей аналізатор визначає небезпеки прихованого, неявного характеру. Проте ці небезпеки серйозно впливають на життєдіяльність людського організму. Для розуміння біологічної значущості внутрішнього аналізатора необхідно визначити поняття «внутрішнє середовище організму». Коли ми говоримо про поганий стан здоров'я, то це стосується передусім порушення рівноваги внутрішнього середовища організму.
Людина є складовою частиною природного середовища, й протягом тривалого періоду еволюції її організм адаптувався до будь-яких змін цього середовища і перебуває в стані стійкої динамічної рівноваги. Не виражається у * сталоспг температури тіла (36,5-37°С), * атмосферного тиску (приблизно ІбОммрт.ст.), * вмісту води в організмі, * складі повітря, * чергуванні біоритмів тощо.
Уявлення про існування двох середовищ (зовнішнього і внутрішнього) та про найважливіше значення сталості внутрішнього середовища (при очевидній мінливості зовнішнього) були сформульовані французьким фізіологом К.Бернаром(1813-1878). Як відомо, параметри зовнішнього середовища існування людини мають різноманітні і часто значні коливання, що створюють загрозу для здоров 'я і .життя людини. Наприклад, добові, сезонні коливання температури, тиску, вологості повітря, освітленості, звукового тиску, електромагнітних характеристик тощо. Ці показники неоднакові на різноманітних висотах і широтах. До цього варто додати зміни у зовнішньому середовищі, викликані урбанізацією та антропогенним впливом на зміну хімічного складу води, повітря, грунту, бактеріально-вірусного оточення і т.д., а також перебування людини в екстремальних ситуаціях.
2. ЛЮДИНА ЯК СЛСМСНТ СИСТЕМИ «ЛЮДИНА - ЖИТТЄВЕ СЕРЕДОВИЩЕ»
Внутрішнє середовище (кров, лімфа, тканинна рідина, з якими контактує кожна клітина живого організму), незважаючи на всі зміни зовнішнього середовища, зберігає відносну сталість. «Сталість середовища припускає таку досконалість організму, щоб зовнішні зміни в кожну мить компенсувалися і врівноважувалися»,— писав К.Бернар. Американський фізіолог У.Кеннон (1871-1945) цю властивість назвав гомеостазом.
ft Отже, у сучасному розумінні гомеостаз — стан внутрішньої динамічної рівноваги природної системи, що підтримується регулярним поновленням основних її структур, матеріально-енергетичного складу і постійною функціональною саморегуляцією у всіх її ланках.
Слід зазначити, що це досить складне визначення свідчить про те, що дотепер ще не зрозумілі закономірності існування внутрішнього середовища і його мінливості.
Зовнішнє і внутрішнє середовища діалектично єдині. Коли на організм діють надзвичайні подразники, він сам активно формує таке внутрішнє середовище, яке дозволяє оптимізувати фізіологічні процеси в нових умовах існування.
Д/їя стабілізації внутрішнього середовища існує спеціальний регуляторний апарат, що вирівнює, компенсує всі зміни внутрішнього середовища. Однією із складових такого апарата є інтероцептивний аналізатор, що сприймає і передає в центральну нервову систему сигнали не тільки про стан внутрішнього середовища, але і про діяльність внутрішніх органів людини. Цей апарат координує діяльність внутрішніх органів і приводить їх у відповідність з потребами всього організму. В даний час відомо, що внутрішні органи мають величезну кількість різноманітних рецепторів. Вони знаходяться на внутрішній поверхні судин, у слизистих оболонках майже у всіх порожнинах внутрішніх органів, у товщині їхніх стінок і на їхній поверхні.
Необхідно відзначити, що механізм дії інтероцептивного аналізатора ще розкритий далеко не повністю і пояснюється складністю і непевністю відчуттів, проте це не зменшує значення аналізаторів внутрішніх органів для життєдіяльності всього організму людини.
2.3.3. Загальні уявлення про обмін речовин та енергію
Фізіологічні особливості організму людини необхідно розглядати з урахуванням його взаємодії з навколишнім середовищем. У цьому випадку можливе більш повне уявлення про джерела небезпекдля здоров'я та життя людини. Така взаємодія здійснюється шляхом обміну речовин і енергії.
Життєві процеси організму пов'язані з постійним поглинанням речовин з навколишнього середовища і виділенням кінцевих продуктів розпаду в це середовище. Сукупність цих двох процесів складає обмін речовин. Саме обмін
'■ ЛЮДИНА ЯК ЕЛЕМЕНТ СИСТЕМИ «ЛЮДИНА - ЖИТТЄВЕ СЕРЕДОВИЩЕ»
8 5
речовин створює те єднання, котре існує між живими організмами та навколишнім середовищем.
Обмін речовин властивий як живій, так і неживій природі. Однак між: ними існує принципова різниця. Внаслідок обміну речовин неживих тіл останні незворотно руйнуються, тоді як обмін речовин живих організмів з навколишнім середовищем є основною умовою його існування.
 |
Обмін речовин складається з двох процесів: асиміляції, або анаболізму — пластичний обмін (засвоєння речовин та синтезу специфічних для кожної тканини сполук), і дисиміляції, або катаболізму — енергетичний обмін (ферментативного розщеплення органічних речовин та виведення з організму продуктів розпаду).
Внаслідок процесів дисиміляції харчових речовин утворюються продукти розпаду та енергія, які забезпечують хід процесів асиміляції. Взаємозв 'язок цих процесів забезпечує існування тваринного організму.
В основі обміну речовин лежить велика кількість хімічних реакцій, які відбуваються в певній послідовності і тісно пов 'язані одна з одною. Ці реакції каталізуються ферментами і знаходяться під контролем нервової системи.
Обмін речовин можна умовно розділити на зовнішній обмін, який включає надходження харчових речовин в організм та видалення кінцевих продуктів розпаду, і внутрішній, який охоплює всі перетворення харчових речовин у клітинах організму.
Харчові речовини, які потрапили в організм, витрачаються на енергетичні та будівельні процеси, які протікають одночасно. При розпаді харчових речовин виділяється енергія, яка витрачається на синтез специфічних для даного організму сполук, на підтримку постійної температури тіла, проведення нервових імпульсів та ін.
| / J |
Основним методом дослідження обміну речовин є метод визначення балансу речовин, які потрапили в організм та видалились зовні, а також їх енергетичної цінності. Баланс енергії визначається на основі даних про калорійність харчових речовин, які вживаються, а також кінцевих продуктів, котрі виводяться з організму.
Потреба людини в енергії визначається дослідним шляхом і виражається в калоріях. Кількість калорій, які надходять в організм з будь-якими продуктами, називається калорійністю їжі. Енергозабезпеченість
2. ЛЮДИНА Ч', ЕЛЕМЕНТ СИСТЕМИ «ЛЮДИНА - ЖИТТЄВЕ СЕРЕДОВИЩЕ»
їжі повинна відповідати енерговитратам організму, тобто енергетичні потреби людини повинні повністю покриватися за рахунок енергетичної цінності харчових продуктів, які входять у раціон людини.
♦ Основні види харчових речовин
Для нормального функціонування організму щоденний раціон повинен включати шість основних складових: білки, жири, вуг.іеводи, вітаміни,мінеральні речовини та воду. Харчові речовини, які люди отримують разом з їжею, можна умовно розділити на дві групи: ті, котрі необхідні їм у великих кількостях, або макрокомпоненти(вода, білки, жири, вуглеводи), та ті, котрі необхідні в менших кіаькостях, або мікрокомпоненти(вітаміни та мінеральні компоненти).
* Білки.Білки належать до життєво необхідних речовин, без яких
неможливе життя, ріст і розвиток організму. Це пластичний матеріал
для формування клітин і міжклітинної речовини. Всі складові частини
людського організму складаються з білків (м 'язи, серце, мозок і навіть
кістки містять значну кількість білків). Білки входять до складу гормонів,
ферментів, антитіл, які забезпечують імунітет. Вони беруть участь в
обміні вітамінів, мінеральних речовин, в доставці кров 'ю кисню, жирів,
вуглеводів, вітамінів, гормонів. Значення білків визначається не тільки
різноманітністю їх функцій, але й незамінністю їх іншими речовинами.
Якщо жири і вуглеводи тією чи іншою мірою взаємозамінні, то білки
будь-чим компенсувати неможливо. Тому білки вважаються найбільш
цінними компонентами їжі.
Обмін органічних речовин
 |
г. людина як елемент системи «людина - життєве середовище»
Білки — це органічні речовини, що складаються з амінокислот, які, поєднуючись між: собою в різних композиціях, надають білкам різноманітних властивостей. Харчова і біологічна цінність білків визначається збалансованістю амінокислот, що входять до їх складу. Певна частина амінокислот розщеплюється до органічних кислот, з яких в організмі знову синтезуються нові амінокислоти, а потім білки. Ці амінокислоти називаються замінними. Однак вісім амінокислот, а саме: ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, фенілаланін, триптофан, треонін і валін — не можуть утворюватись в організмі людини з інших амінокислот і повинні потрапляти з їжею. Ці амінокислоти називаються незамінними.
Основними джерелами тваринного білка в харчуванні є м 'ясо, яйця, молоко і молочні продукти. Основними джерелами рослинного білка є хліб і крупи. Найдоступнішим джерелом білка є бобові. Доповнюючи їх м 'ясом, молоком, яйцями та хлібом, можна задовольнити значну частку потреби організму в білку.
Поєднання білків тваринного та рослинного походження підвищує цінність білкового харчування. Тому в харчуванні людини доцільно поєднувати білки зернових культур з білками молока і м 'яса (хліб з молоком, гречану кашу з молоком, вареники з сиром, пиріжки з м 'ясом).
* Жири.Роль жирів у харчуванні визначається їх високою калорій
ністю й участю в процесах обміну. Жири забезпечують у середньому
33% добової енергоцінності раціону. З жирами в організм надходять
необхідні для життєдіяльності речовини: вітаміни A, D, Е, К і біологіч
но важливі фосфоліпіди (лецитин, холін). Жири забезпечують всмокту
вання з кишечника низки мінеральних речовин та жиророзчинних вітамінів.
У вигляді сполук з білками жири входять до складу клітинних оболонок і
ядер, беруть участь у регулюванні обміну речовин у клітинах.
Дефіцит жирів в їжі послаблює імунітет, тобто знижує опір організму інфекціям. Вони поліпшують смак їжі і викликають відчуття ситості. При нестачі жирів в організмі потреба в енергії задовольняється в основному за рахунок вуглеводів і, частково, білків, що збільшує витрати білків та незамінних амінокислот.
Жири складаються з гліцерину та жирних кислот, які можуть бути насиченими та ненасиченими. Ненасичені жирні кислоти підвищують еластичність та зменшують проникливість судинної стінки, утворюють з холестерином легкорозчинні сполуки, які легко виводяться з організму, забезпечують нормальний ріст і розвиток організму.
Жири можуть бути рослинного та тваринного походження. Тваринні й рослинні жири мають різні фізичні властивості та склад. Тваринні жири — це тверді речовини, до складу яких входить значна кількість насичених жирних кислот. Рослинні жири, як правило, рідини, які містять ненасичені жирні кислоти. Джерелом рослинних жирів є олії (99,9%), горіхи (53- 65%), вівсяна (6,9%) та гречана крупи (3,3%). Джерела тваринних жирів — сало (90-92% жиру), вершкове масло (72-82%), жирна свинина (49%), ковбаси (20-40 %), сметана (30%), сири (15-30%).
* Вуглеводи.Вуглеводи є основною частиною харчового раціону. Фізіо
логічне значення вуглеводів переважно визначається їх енергетичними
властивостями. Вони — головне джерело енергії організму (становлять
88 2. ЛЮДИНА ЯК ЕЛЕМЕНТ СИСТЕМИ «ЛЮДИНА - ЖИТТЄВЕ СЕРЕДОВИЩЕ»
55% енергоцінності добового раціону). Тому в організмі їх міститься тільки близько 2%, хоча в їжі їхня частка становить 70% (400-500 г на добу). Частково вуглеводи дають початок жирам, органічним кислотам, білкам, використовуються в пластичних та інших процесах організму. Надмірне споживання вуглеводів — поширена причина порушення обміну речовин, що сприяє розвитку низки захворювань. При раціональному харчуванні до 30% вуглеводів їжі здатні переходити в жири. Уразі ж надмірної кількості вуглеводів цей відсоток вищий.
Вуглеводи поділяють на групи: моносахариди — глюкоза, фруктоза, галактоза; олігосахариди — сахароза; полісахариди — крохмаль, глікоген, клітковина, пектинові речовини. Основним джерелом вуглеводів у харчуванні людини є рослинна їжа, і тільки лактоза і глікоген містяться в продуктах тваринного походження. Моносахариди (прості вуглеводи) легкорозчинні у воді, швидко всмоктуються в канали травлення й легко засвоюються. Вони мають виражений солодкий смак.
* Вітаміни, важливе значення для організму людини мають вітаміни. Вони регулюють процеси обміну речовин, необхідні для аЬормування ферментів, гормонів та ін. Вітаміни беруть участь в окисних процесах, внаслідок яких з вугіїеводів і жирів утворюються численні речовини, які використовуються організмом як енергетичний та пластичний матеріал.
Вітаміни та їх функції
| Назви вітамінів | Харчові продукти, які містять вітамін | Вплив на організм при їх відсутності | Прояви при авітамінозі |
| А (ретинол) | Тваринна їжа: масло, молоко, яйця, печінка Рослинна їжа: морква, помідори, абрикоси | Зміни в шкирі і слизових оболонках: сухість, запалення слизової і рогівки ока | Сутінкова сліпота (куряча сліпота) |
| С (аскорбінова кислота) | Рослинна їжа: горобина, смородина, суниця, цитрусові, капуста, шипшина | Руйнування кровоносних судин, ламкість кісток, нервово-психічні рояіади, зниження імунітету | Цинга |
| Д (кальциферол) | Тваринна їжа: печінка, яйця, риб'ячий жир. Утворюється в шкірі під впливом ультрафіолетового проміння | Порушення утворення кісткової тканини | Рахіт |
| В В y — тіамін В|2~ иІано- кобаламін | Неочищений рис, горох, дріжджі, печінка, нирки | Розпад нервової системи, роботи серця, травного апарату | Параліч (бері-бері) |
| Печінка, синтезується бактеріями кишок людини | Порушення складу крові | Анемія (недокрів я) |
Вітаміни майже не синтезуються в організмі і повинні надходити з їжею. Відсутність вітамінів у раціоні протягом тривалого часу може спричинити різні захворювання. У нашому кліматичному поясі наприкінці зими та на початку весни найчастіше зустрічається дефіцит вітамінів А, С, В;, В2 і PP.
* Мінеральні речовини. Мінеральні речовини не мають енергетичної цінності, але необхідні для життєдіяльності організму. Потрапляють
2. ЛЮДИНА ЯК ЕЛІМІНТ СИСТЕМИ «ЛЮДИНА - ЖИТТЄВЕ СЕРЕДОВИЩЕ» 89
вони в організм з продуктами харчування у вигляді мінеральних солей. Мінеральні речовини, які містяться в харчових продуктах і тканинах організму в значній кількості, відносять до макроелементів. Макроелементи бувають основного та кислотного характеру. До основних належать кальцій, магній, калій, натрій, до кислих — фосфор, сірка, хлор. Продуктами харчування, які містять макроелементи кислотного характеру, є м 'ясо, птиця, яйця, сичужний сир, хліб, бобові, журавлина тощо. В молоці, кефірі, овочах, багатьох ягодах, фруктах містяться макроелементи основного характеру. Основні властивості макроелементів наведені в табл. 2.З.
Таблиця 2.3 Значення макроелементів для організму людини
| Макроелементи | Функції макроелемента в організмі | Продукти харчування, які містять макроелементи |
| Кальцій | Основна складова частина кісткової тканини, компонент системи зсідання крові, активатор ряду ферментів, гормонів. | Молоко та молочні продукти |
| Магній | Нормаїізує ста» нервової системи, регулює кальцієвий і холестериновий обмін, має властивість розширювати судини, сприяє зниженню артеріального тиску. | Різні крупи, горох, квасоля, хліб з грубо змеленого борошна, рибні продукти (шпроти, горбуша та ін.). |
| Фосфор | Регулює функції центральної нервової системи, енергетичне забезпечення процесів життєдіяльності організму. | Молоко і молочні продукти, м 'ясо, риба, зернові та бобові. |
| Калій | Забезпечує нормальну життєдіяльність органів кровообігу, процесів нервового збудження в м 'язах, внутрішньоклітинного обміну. | Соя, квасоля, горох, картопля, морська капуста, сухофрукти (урюк, родзинки, груші, яблука), молоко. |
| Натрій | Бере участь у процесах внутрішньоклітинного та міжклітинного обміну, в підтримці осмотичного тиску протоплазми і біологічних рідин організму, в водному обміні. | Потрапляє в організм в переважно у вигляді хлориду натрію (кухонної солі). |
| Хлор | Регулює осмотичний тиск в клітинах та тканинах, нормалізує водний обмін, бере участь в утворенні соляної кислоти в шлунку. | Потреба в хлорі задовольняється за рахунок хлориду натрію (кухонної солі). |
| Сірка | Необхідний структурний елемент деяких амінокислот, входить до складу інсуліну, бере участь в його утворенні. | Яловичина, свинина, морський окунь, тріска, ставрида, яйця, молоко, сир |
90 2. ЛЮДИНА ЯК ЕЛЕМЕНТ СИСТЕМИ «ЛЮДИНА - ЖИТТЄВЕ СЕРЕДОВИЩЕ»
* Мікроелементи — це група хімічних елементів, присутніх в організмі людини і тварин у малих концентраціях. Добова потреба в них виражається в міліграмах або частках міліграма. Мікроелементи мають високу біологічну активність та необхідні для життєдіяльності організму. До таких мікроелементів належать залізо, мідь, кобальт, нікель, марганець, стронцій, цинк, хром, йод, фтор. Нестача цих речовин у харчуванні може призвести до структурних та функціональних змін в організмі, а їх надлишок має токсичну дію. Найбільш дефіцитні мінеральні елементи в їжі людини — кальцій та залізо. Основні властивості мікроелементів наведені в табл. 2.4.
Таблиця 2.4 Значення мікроелементів для організму людини