Лекция №38. Обмен энергии. Терморегуляция.

Для жизнедеятельности организма необходима энергия. Она существует в нем в 4 основных формах:

• Химическая
• Механическая
• Электрическая
• Тепловая

Центральное место занимает химическая энергия, заключенная в молекулах АТФ. Обмен энергии – совокупность процессов превращения различных видов энергии между собой, а также накопление и использование макроэргических соединений – биологически активные соединения, обладающие непрочной химической связью, при разрыве которой выделяется большое количество энергии. Она расходуется на процессы синтеза клеток, осуществление физиологических функций, внешнюю работу. Пополнение запасов энергии происходит за счет приема пищи. При окислении 1 гр жира выделяется 9,3 ккал, белков и углеводов – 4,1 ккал. Килокалория – количество тепла, необходимое для нагревания температуры 1 кг воды на 1 градус. В конечном итоге все виды энергии выделяются в виде тепла в окружающую среду. Соотношение количества энергии, поступающей с пищей и количества энергии, расходуемой организмом – энергетический баланс. Он может быть положительным, отрицательным и равновесным. Обмен веществ складывается из основного обмена и рабочей прибавки. Основной обмен - минимальный уровень обмена веществ и энергетических затрат бодрствующего организма в состоянии покоя натощак при температуре 18 – 20 градусов. Он обеспечивает протекание только физиологических процессов в организме. Рабочая прибавка – увеличение объема энергетических затрат при мышечной работе. Основной обмен максимальный у детей, снижается у пожилых людей. У мужчин основной обмен выше, чем у женщин. При заболеваниях щитовидной железы и лихорадке основной обмен увеличивается на 150 %. При гипофункции гипофиза, щитовидной железы и половых желез он уменьшается, что способствует накоплению жира. После приема пищи интенсивность обмена веществ и энергетических затрат организма увеличивается. Это влияние пищи на обмен веществ - специфическое динамическое влияние пищи на организм.

При белковой пищи обмен увеличивается на 30%, жировой и углеводной – на 15%. Суточный расход энергии для людей умственного труда – 3000 ккал.

Температура тела человека поддерживается постоянно на определенном уровне. Это постоянство температуры – изотермия – важнейшая биологическая константа. Постоянство температуры у человека поддерживается из – за высокой скорости реакций и интенсивности всех процессов жизнедеятельности. В организме условно различают 2 термические зоны:

1. внутренняя – ядро
2. наружная – оболочка

Ядро – органы грудной и брюшной полостей, мозг, органы таза. Они характеризуются относительно высокой температурой (37 – 38,5). Оболочка – кожа, скелетная мускулатура, костная система. Эти органы имеют температуру ниже (25 – 34) и поддерживают изотермию ядра. температура внутренних органов зависит от обменных процессов в них. Самый горячий орган – печень (38,5). Температуру обычно измеряют в подмышечной впадине, полости рта, прямой кишке. В норме температура в подмышечной области - 36 – 37, в прямой кишке у взрослого – 37,2 – 37,6. наибольший подъем температуры наблюдается с 16 – 18 часов, падение с 3 – 4 часов утра. способность организма поддерживать изотермию обеспечивается за счет взаимосвязанных процессов теплообразования и теплоотдачи. Процесс образования тепла в организме – химическая терморегуляция, отдачи тепла – физическая терморегуляция. Химическая терморегуляция имеет значение при понижении температуры окружающей среды.

Образование тепла происходит в результате окислительных экзотермических реакций в тканях и органах. Главную роль в термопродукции у человека играют мышцы и печень. Пути повышения теплопродукции при действии холода:

1. произвольная мышечная деятельность
2. непроизвольные сокращения мышц (дрожь, увеличивает теплопродукцию в 3 – 4 раза)
3. рефлекторное повышение интенсивности обмена веществ в мышечной ткани без ее сокращения
4. интенсификация повышения температуры в печени и почках

При повышении температуры окружающей среды теплообразование падает вследствие рефлекторного снижения обменных процессов. При понижении температуры окружающей среды теплоотдача уменьшается, при повышении – увеличивается. Теплоотдача осуществляется физиологическими процессами:

1. конвекция – движение и перемещение нагреваемого телом воздуха
2. радиация – теплоизлучение
3. теплопроведение – отдача тепла путем соприкасания предметов с поверхностью тела
4. испарение воды с поверхности кожи и легких

Главный путь теплоотдачи при 20 градусах – радиация. При температуре наружного воздуха более 37 – испарение воды с поверхности кожи и легких. Испарение воды зависит от относительной влажности воздуха. При увеличении влажности воздуха испарение затрудняется, поэтому в жаркие и влажные дни жара переносится тяжелее, чем в жаркие и сухие. В такую погоду часто возникают тепловые удары. При 40 – 41 градусах – бред, при 43 – смерть от свертывания белков крови. Конвекция и радиация тесно связаны с функцией сосудистой системы. При повышении температуры наружного воздуха до 35 градусов сосуды внутренних органов сужаются, а кожные расширяются, при этом теплоотдача увеличивается, и организм охлаждается. В условия понижения температуры окружающего воздуха до 18 градусов сосуды внутренних органов расширяются, а кожные сужаются, что приводит к накоплению тепла, т. к. теплоотдача уменьшается. При повышении температуры теплоотдача увеличивается, теплопродукция уменьшается и наоборот.

Регуляция процесса теплообмена, обмена веществ и энергии осуществляется 3 механизмами:

1. безусловно – рефлекторная регуляция – любые колебание температуры окружающей среды воспринимаются тепловыми и холодовыми рецепторами кожи; от них нервные импульсы идут по чувствительным путям через спинной мозг промежуточный и КБМ; основным центром терморегуляции является гипоталамус; передние его отделы контролируют теплоотдачу, задние – теплообразование – главный термостат организма; возбуждение из гипоталамуса проходит по двигательным волокнам к органам теплообразования – мышцы, печень или к органам теплоотдачи – сосуды и потовые железы
2. условно – рефлекторная регуляция - лапу собаки несколько раз опускали в ледяную воду, что вызывало повышение теплообразования и уменьшение теплоотдачи; через некоторое время повторили опыт, но вместо холодной воды была теплая, результат при этом остался прежним
3. гуморальная регуляция – тироксин повышает обмен веществ и теплообразование; при переохлаждении организма он в большом количестве поступает в кровь; адреналин усиливает окислительно – восстановительные процессы, что также приводит к увеличению теплопродукции