Фізіологічна дія деяких гормонів.

 

Мета Дослідження дії інсуліну, інтермедіну та гонадотропних гормонів на стан піддослідних тварин.

 

Прилади та матеріали. Скляний ковпак, шприц з голками, інсулін, 20% розчин глюкози,препарувальний набір, до­щечка, мікроскоп, скляна банка, білий папір, пітуїтрин, шприц з ін'єкційною голкою, предметні і на­кривні скельця, очна піпетка, фіз.розчин, шприц з голками, сеча вагітної жінки або сироватка крові жереб­ної кобили (СЖК), вата.

Об’єкт дослідження Жаба, біла миша.

 

Питання для теоретичної підготовки Залози внутріш­ньої секреції, їхнє значення. Загальна характеристика гормонів, хімічна природа їх та механізм дії. Регуляція діяльності ендокринних залоз. Гормони підшлункової за­лози, їхні функції. Фізіологічна дія гормонів гіпофіза. Регуляція виділення їх. Гонадотропні гормони гіпофіза. Функціональні зв'язки гіпофіза з гіпо­таламусом. Статеві гормони, їхня роль. Гормони плацен­ти. Взаємозв'язок нервової та гормональної регуляції.

 

Завдання 1 Гіпоглікемічна дія інсуліну.

Інсулін в організмі ви­конує роль регулятора вуглеводного обміну. Збільшення його кількості в крові веде до зменшення вмісту цукру в ній. Зниження рівня цукру в крові до 2,50—2,78 ммоль/л (45—50 мг%) призводить до різких порушень діяльності мозку — гіпоглікемічного шоку. Лі­кувальним засобом при гіпоглікемічному шоку є термі­нове введення цукру (глюкози) в організм.Під ковпак садовлять двох білих мишей, яким не давали їжі перед дослідом. Одній з них підшкірно вводять інсулін — 0,5 од. на 10 г маси. Помічають час. Другій миші вводять 0,5 мл фізіологічного розчину. Спо­стерігають стан тварин. Коли у миші, якій давали інсу­лін, починаються явища гіпоглікемічного шоку, їй вводять під шкіру 0,5 мл 20 %-го розчину глюкози і спостерігають відновлення нормального стану.

Зазначте час, коли у миші почалися судороги.

 

Завдання 2. Вплив гормону середньої долі гіпофіза на пігментні клітини жаби.

У проміжній (середній) долі гіпофіза утворюється інтермедин, або меланоцитостимулюючий гормон, який впливає на пігментні клітини нижчих хребетних. Під його впливом

відбувається рівномірний розподіл пігменту по цитоплазмі меланофорних (пігментних) клітин, що спри­чинює потемніння шкіри тварини.

Для досліду беруть зелених жаб серед­нього розміру. Двох жаб кладуть у скляну банку, став­лять її під розсіяним світлом (для створення білого фону під неї підкладають білий папір, ним же обкладають зад­ню і бокові стінки). Жаби на білому фоні світліють.

До введення пітуїтрину розглядають у бінокуляр (збільшення близько 60) меланофорні клітини плаваль­ної перетинки задньої ноги жаби, які при доброму освіт­ленні стискаються і набирають вигляду великих чорних крапок. Потім одній з жаб у черевну порожнину вводять 0,2 мл розчину пітуїтрину (1 мл містить 1,5—3,0 ОД), вона починає темнішати вже через 20 хв після ін'єкції, у меланофорних клітин з'являються маленькі відростки; через 40—50 хв після ін'єкції вони значно збільшуються; тепер уже добре видно загальне потемніння жаби.

Завдання 3. Реакція самця жаби на гонадотропні гормони.

У жаб-самців поза періодом розмноження у вмісті клоаки ніколи не буває сперміїв. Під впливом хоріонгонадотропіну у самців озерної і ставкової жаб спермії у великій кількості переходять із сім'яників у клоаку, їх можна бачити у краплині рідини, взятої з клоаки. Вихід сперміїв у клоаку триває кілька десятків хвилин після введення гонадотропних гормонів.

Цей метод використовують для діагностики вагітності. Самці трав'яної жаби (К. іетрогагіа) до цього тесту непридатні.

Самцю жаби вводять 2—4 мл досліджу­ваної сечі у спинний лімфатичний мішок. Че­рез ЗО хв, 1 та 2 год після ін'єкції обережно вводять у клоаку очну піпетку, беруть краплину її вмісту, перено­сять на предметне скло, накривають накривним скель­цем і розглядають під мікроскопом у трохи затемненому полі зору. Позитивною реакцією вважається наявність численних сперміїв. Часто при позитивній реакції зміню­ється і вигляд досліджуваної рідини: при наявності спер­міїв вона каламутна, без них — прозора.

Якщо у клоаці рідини нема, можна ввести піпеткою трохи фіз.розчину, всмоктати його назад і розглядати під мікроскопом.

Для контролю можна дослідити рідину з клоаки ін­тактного, не підданого ін'єкції самця жаби.

У різні пори року реакція на самцях жаб дає 85—95 % правильних відповідей.

Зарисувати поле зору мікроскопа при позитивній і негативній (у інтактного сам­ця) реакції.

 

Питання для самопідготовки та контролю

1. Загальна характеристика залоз внутрішньої секреції.

2. Механізм дії гормонів.

3. Який механізм дії інсуліну на рівень цукру в крові?

4. Чому при зниженні рівня глюкози в крові вини­кають явища гіпоглікемічного шоку?

5. Поясніть меха­нізм дії гонадотропних гормонів, що зумовлює позитивну реакцію у самця жаби.

6. Людям,що постраждали при аварії на ЧАЕС, у якості профілактичного заходу вводили препарат йоду. З якою метою це робили?

7. У одній родині стався такий випадок. Їх породиста собака народила незвичайно велику кількість цуценят – 7 штук. Після пологів без явної причини у собаки почалися судоми. Хазяїни не розуміли що робити, судоми сильнішали. Потім у собаки припинилося дихання і вона загинула. У чому причина? Чи можна було врятувати тварину?

8. При пересадці нирки, наприклад на шию тварини, вона продовжує нормально функціонувати. Це свідчить про те, що для нирки головну роль відіграє гуморальна, а не нервова регуляція. Діяльність гіпофіза теж регулюється гуморально. Однак після пересадки на шию гіпофіз перестає виділяти ряд гормонів. Поясніть причину цього?

9. Чи можете ви вказати на зв’язок між процесами аксонного транспорту та скороченням м’язів вагітної мотки?

10. У здорової новонародженої дитини частота сечовипускань досягає 15-20 разів за добу. Питома вага сечі при цьому низька – 1,004-1,008. Так як дитина здорова, ці особливості слід зв’язувати із недостатністю певного механізму. Якого саме?

11.Що буде з функцією залози внутрішньої секреції (наприклад, кори наднирників), якщо у організм вводити великі дози гормонів, що виробляються цією залозою?

 

 

Розділ 7.Фізіологія процесів обміну речовин та енергії

 

Основні поняття розділу

Обмін речовин (метаболізм) та енергії – сукупність фізичних, хімічних та фізіологічних процесів перетворення речовин і енергії у організмі, а також їхній обмін між організмом та навколишнім середовищем. Складається із двох взаємопов’язаних процесів: анаболізму (асиміляція) та катаболізму (дисиміляція).

Функціональний метаболізм – обмін жирів та вуглеводів, що головним чином слугує для забезпечення фізіологічних функцій.

Структурний метаболізм – обмін білків, що у першу чергу потрібний для підтримання та змін структури організму.

Загальна кількість виробленої енергії – сума зовнішньої роботи, теплових витрат та запасеної енергії.

Одиниці виміру обміну речовин – за основну одиницю прийнято 1 джоуль(Дж)= 1 ватт·1 секунда = 2,39·10^-4 ккал; 1ккал = 4187Дж = 4,187кДж ≈ 0,0042 МДж. Отже, 1кДж/год ≈ 0,28Вт (≈0,239ккал/год) та 1кДж на добу ≈ 0,012Вт (≈ 0,239ккал на добу).

Коефіцієнт корисної дії (ККД, або η) – та частина енергії, що виробляється, яка використовується на зовнішню роботу; ця величина завжди меньша за 100%:

η(%)= зовнішня робота · 100

Енергія, що вироблена.

Розрізняють сумарний ККД, що розраховують по загальній енергопродукції, та практичний ККД, що визначають по кількості виробленої енергії, від якої виднято енергію основного метаболізму.

Енергетичні витрати людини протягом доби складаються з трьох величин: основного обміну, специфічно-динамічної дії їжі та енергії, яка затрачена на виконання певного роду роботи.

Основний обмін – найменьший рівень обміну речовин, що спостерігається у стані спокою, натщесерце, при розслаблених м’язах, в умовах кімнатної температури (18-20°С). В середньому величина основного обміну для дорослої людини становить до 1 ккал на 1 кг ваги за годину (близько 1500 ккал за добу).

Калорична вартість продуктів - кількість енергії, яка звільняється при окисненні поживних речовин до остаточних продуктів метаболізму. В середньому калорична вартість 1 г білка – 17,17 кДж(4,1 ккал), вуглеводів – 17,17 кДж (4,1 ккал), жиру – 38,94 кДж (9,3 ккал).

 

 

Лабораторна робота № 16.

ОБЧИСЛЕННЯ ОСНОВНОГО ОБМІНУ

Мета. Навчитися визначати основний обмін у людини різними способами. Визначити процент відхилень основного обміну піддослідного від норми. Знайти якою є витрата енергії при спокої на одиницю поверхні тіла людини.

 

Прилади та матеріали. Медичні ваги, ростомір, таблиці (за Бенедиктом) для визначення основного обміну (додаток 1), тонометр, фонендоскоп, секундомір.

Об’єкт дослідження. Людина.

 

Питання для теоретичної підготовки Обмін речовин та енергії як основна функція живого організму. Анаболізм і катаболізм, їхнє значення та взаємозв’язок. Методи вивчення обміну речовин та енергії. Основний обмін та фактори, що на нього впливають.

 

Завдання 1 Обчислення основного обміну за таблицями.

Визначають основний обмін через 12 годин після приймання їжі і достатнього відпочинку при нормальних метеорологічних умовах.

Знаходять вагу та зріст досліджуваного. При зважуванні в одязі отриманий результат слід зменшити на 5 кг для чоловіків і на 3 кг для жінок. Далі, використовуючи таблицю (додатки 2-4), відповідно для статі піддослідного, визначають величину основного обміну. В частині А навпроти маси піддослідного знаходять перший додаток. В частині Б по горизонталі знаходять вік піддослідного, а по вертикалі його зріст і на перетині граф знаходять другий додаток. Середньостатистична величина нормального основного обміну піддослідного є сумою двох знайдених в таблиці чисел.

Поділивши цю величину на 24 години, одержують величину нормального основного обміну піддослідного у кілоджоулях за годину (кДж/год).

 

Завдання 2. Розрахунок основного обміну (ООб) за формулами.

Для розрахунку за формулою Дрейера потрібно визначити вагу тіла та вік досліджуваного:

 

♀ООб = (ккал)

 

♂ООб = (ккал),

 

де Р – вага тіла в кг, А – вік у роках.

 

 

Більш точною є формула Кляйбера:

Добовий основний обмін у людини вагою 70кг становить у середньому 1680 ккал, при невеликій фізичній праці – 2200-2800 ккал, при важкій фізичній праці – 3600-4500 ккал.

Розрахувати свої показники основного обміну у кілокалоріях та кілоджоулях.

 

Завдання 3. Обчислення відхилення основного обміну за допомогою формули Ріда.

Формула Ріда дає можливість розрахувати процент відхилення величини основного обміну від норми. Ця формула базується на існуванні взаємозв'язку між артеріальним тиском, частотою пульсу і теплопродукцією організму.

Визначення основного обміну за формулами завжди дає лише наближені результати, але при ряді захворювань (тиреотоксикоз та ін.) вони достатньо достовірні і тому часто застосовуються у клініці.

Допустимим є відхилення до 10% від норми.

У піддослідного визначають частоту серцевих скорочень за допомогою секундоміра і артеріальний тиск за способом Короткова 3 рази з дотриманням умов, необхідних для визначення основного обміну. Визначають середні показники з трьох вимірювань.

Процент відхилень основного обміну від норми визначають за формулою Ріда:

ПВ = 0,75(ЧП+ПТ·0,74) - 72,

ЧП - частота пульсу;

ПТ - пульсовий тиск, який рівний різниці величин артеріального систолічного та діастолічного тиску.

Знайдіть величини відхилення основного обміну за формулою Ріда у відсотках та кілоджоулях на основі даних, що отримані у завданні 1.

 

Завдання 4. Визначення витрат енергії при спокої на одиницю поверхні тіла людини за допомогою номограм.

Експериментально встановлено, що витрата енергії на 1м² поверхні тіла у чоловіків від 20 до 50 років складає 38-40 ккал/год, а у жінок того самого віку – 36-38 ккал/год.

Поверхню тіла легко вирахувати за допомогою номограм, знаючи зріст у сантиметрах та вагу тіла у кілограмах. З’єднуючи обидва числа лінією, яка пройде через шкалу поверхні, ми за числом у точці перетину з цією лінією визначимо величину поверхні тіла. Це число, помножене на 39 для чоловіків і на 37 для жінок, покаже нормальну для піддослідного величину витрати енергії за 1год при повному спокої (мал.10).

Також для визначення поверхні тіла(ПТ) використовують формулу Рубнера:

Зробіть розрахунки, використовуючи номограми та формули.

 

Питання для самопідготовки та контролю

1. Що таке метаболізм?

2. Основний обмін та методи його вивчення.

3. Які речовини вважають макроергічними? Їх роль у енергетичному обміні.

4. Пластичний та енергетичний обмін. Речовини, що йх забезпечууть.

5. Чи доцільно у спеку годувати собаку м’ясом?

6. Вміст води в органах різних людей приблизно однаковий. У той же час, відсоток води в усьому тілі у них відрізняється. Так, у організмі жінки води у середньому меньше, ніж у чоловіка. У чому причина цього?

7. Величину ККД серця визначають із відношення ККД=А/О2, де А – величина виконаної серцем роботи, О2 – кількість поглинутого кисню, за рахунок чого звільнюється енергія для роботи серця. У експерименті, що виконувався на серцево-легеневому препараті собаки, встановлено, що розрахована за наведеною вище формулою величина ККД збільшується, якщо серце собаки знаходиться у критичному, близькому до загибелі, стані. Поясніть цей результат.

 

Лабораторна робота № 17.