Пищеварение в толстом кишечнике

Переваривание пищи заканчивается в основном в тонком кишечнике. Железы толстого кишечника выделяют небольшое количество сока, бога­того слизью и бедного ферментами. Низкая ферментативная активность сока толстого кишечника обусловлена малым количеством непереварен­ных веществ в химусе, поступающем из тонкого кишечника. Сокоотделе­ние в этом отделе кишечника регулируется, главным образом, местными влияниями; механическое раздражение усиливает секрецию в 8 - 10 раз.

Большую роль в жизнедеятельности организма и функций пище­варительного тракта играет микрофлора толстого кишечника, где оби­тают миллиарды различных микроорганизмов (анаэробные и молочнокис­лые бактерии, кишечная палочка и др.). Нормальная микрофлора толстого кишечника принимает участие в осуществлении нескольких функций:

■ защищает организм от вредных микробов;

■ участвует в синтезе ряда витаминов (некоторых витаминов груп­пы В, витамина К) и других биологически активных веществ;

■ инактивирует и разлагает ферменты (трипсин, амилазу, желати-назу и др.), поступившие из тонкого кишечника;

■ сбраживает углеводы и вызывает гниение белков.

Движения толстого кишечника очень медленные, поэтому около по­ловины времени, затрачиваемого на пищеварительный процесс (1 - 2 су­ток), идет на продвижение остатков пищи в этом отделе кишечника. В толстом кишечнике интенсивно происходит всасывание воды, вследствие чего образуются каловые массы, состоящие из остатков непе-реваренной пищи, слизи, желчных пигментов и бактерий. Опорожнение прямой кишки (дефекация) осуществляется рефлекторно.

3. Всасывание продуктов переваривания пищи

Всасыванием называется процесс поступления в кровь и лимфу различных веществ из пищеварительной системы. Кишечный эпителий является важнейшим барьером между внешней средой, роль которой вы-полняет полость кишечника, и внутренней средой организма (кровью, лимфой), куда поступают питательные вещества.

Всасывание представляет собой сложный процесс и обеспечивается различными механизмами: фильтрацией, связанной с разностью гидро-статического давления в средах, разделенных полупроницаемой мембра-ной; диффузией веществ по градиенту концентрации; осмосом. Кроме то-го, слизистая оболочка органов пищеварения обладает способностью изби-рательно всасывать одни вещества и ограничивать всасывание других.

Способностью к всасыванию обладает эпителий слизистых оболочек всего пищеварительного тракта. Например, слизистая полости рта может всасывать в небольшом количестве эфирные масла, на чем основано при-менение некоторых лекарств. В незначительной степени способна к всасы-ванию и слизистая оболочка желудка. Вода, алкоголь, моносахариды, ми-неральные соли могут проходить через слизистую желудка в обоих на-правлениях.

Наиболее интенсивно процесс всасывания осуществляется в тонком кишечнике, особенно в тощей и подвздошной кишке, что опреде-ляется их большой поверхностью, во много раз превышающей поверх-ность тела человека. Поверхность кишечника увеличивается наличием ворсинок, внутри которых находятся гладкие мышечные волокна и хорошо развитая кровеносная и лимфатическая сеть. Интенсивность всасывания в тонком кишечнике составляет около 2 – 3 л/ ч.

Углеводы всасываются в кровь в основном в виде глюкозы, хотя могут всасываться и другие гексозы (галактоза, фруктоза). Всасывание происходит преимущественно в двенадцатиперстной кишке и верхней час-ти тощей кишки, но частично может осуществляться в желудке и толстом кишечнике.

Белки всасываются в кровь в виде аминокислот и в небольшом количестве в виде полипептидов через слизистые оболочки двенадцати-перстной и тощей кишок. Некоторые аминокислоты могут всасываться в желудке и толстом кишечнике.

Жиры всасываются большей частью в лимфу в виде жирных кислот и глицерина только в верхней части тонкого кишечника. Жирные кислоты нерастворимы в воде, поэтому их всасывание, а также всасывание холестерина и других липоидов происходит лишь при наличии желчи.

Вода и некоторые электролиты проходят через мембраны слизи-стой оболочки пищеварительного канала в обоих направлениях. Вода про-ходит путем диффузии, и в ее всасывании большую роль играют гормо-нальные факторы. Наиболее интенсивное всасывание происходит в тол-стом кишечнике. Растворенные в воде соли натрия, калия и кальция всасы-ваются преимущественно в тонком кишечнике по механизму активного транспорта, против градиента концентрации.

4. Влияние мышечной работы на процессы пищеварения

Мышечная деятельность, повышая обмен веществ и энергии, увели-чивает потребность организма в питательных веществах и тем самым сти-мулирует желудочную и кишечную секрецию, что благоприятно влияет на пищеварительные процессы.

Однако положительное влияние физической работы на пищеварение наблюдается не всегда. Например, физическая работа, выполняемая сразу после приема пищи, не усиливает, а задерживает пищеварительные про-цессы. Сильнее всего при мышечной деятельности тормозится рефлектор-ное выделение пищеварительных соков.

Угнетение пищеварительных функций при напряженной мышечной деятельности обусловлено торможением пищевых центров в результате отрицательной индукции с возбужденных двигательных центров. Тормо-зящее влияние мышечной работы на пищеварение усиливается в результа-те перераспределения крови. Кровоснабжение пищеварительных желез при этом уменьшается, что и ведет к уменьшению секреции.

В связи с угнетением пищеварительных процессов во время мышеч-ной деятельности не рекомендуется сразу после еды приступать к физиче-ской работе. При занятиях спортом следует иметь в виду, что не только мышечная работа тормозит пищеварительные процессы, но и переварива-ние пищи отрицательно влияет на двигательную деятельность. Возбужде-ние пищевых центров и отток крови от мышц к органам брюшной полости снижают эффективность физической работы. Кроме того, наполненный

желудок приподнимает купол диафрагмы, что неблагоприятно сказывается на деятельности органов дыхания и кровообращения. В связи с этим физи-ческие упражнения рекомендуется выполнять не ранее чем через 2 – 2,5 ч после приема пищи.

В том случае, когда человек вынужден сразу же после приема пищи выполнять значительные физические нагрузки, иногда можно для адапта-ции пищеварительных органов к деятельности в таких условиях принимать пищу и непосредственно перед работой. Это следует делать лишь на тре-нировочных занятиях, но не на соревнованиях, требующих оптимальных условий для работы скелетных мышц, сердца и органов дыхания.

 

 

Материалы для самостоятельной подготовки

Вопросы к коллоквиуму и для самоконтроля

1. Дайте определение процесса пищеварения.

2. Назовите функции пищеварительного аппарата.

3. В чем заключается секреторная функция пищеварительного тракта; мотор-ная; всасывающая; экскреторная?

4. Какова роль И. П. Павлова и его учеников в исследовании физиологии пи-щеварения?

5. Назовите 3 группы слюнных желез. Какую слюну они выделяют?

6. Какие ферменты входят в состав слюны?

7. Как происходит регуляция слюноотделения?

8. В чем заключаются пищеварительные функции желудка?

9. Назовите основные ферменты желудочного сока.

10. Какую роль играет в желудочном пищеварении соляная кислота?

11. Охарактеризуйте фазы желудочной секреции.

12. Какие факторы влияют на секреторную деятельность желудка?

13. Какие ферменты содержит кишечный сок, образуемый железами слизистой 12-типерстной кишки?

14. Каково значение в пищеварении поджелудочной железы?

15. Охарактеризуйте ферменты поджелудочного сока.

16. Какова роль печени в пищеварении?

17. Какие вещества входят в состав желчи?

18. Назовите основные функции желчи.

19. В чем заключается антитоксическая (барьерная) функция печени?

20. Какое пищеварение называют полостным?

21. Для какого отдела кишечника характерно пристеночное (мембранное) пи-щеварение и чем оно характеризуется?

22. Как происходит движение пищевых масс по кишечнику?

23. Какую роль в процессах пищеварения играет микрофлора толстого кишеч-ника?

24. Какими процессами обусловлено всасывание различных веществ из пище-варительной системы?

25. В каком отделе кишечника процесс всасывания происходит наиболее интен-сивно?

26. В каком отделе кишечника всасываются белки, жиры, углеводы?

27. Какое влияние на процесс пищеварения оказывает мышечная деятельность и, наоборот, как процессы пищеварения влияют на работу мышц?

Тесты

1. Функциями пищеварительной системы являются:

а. ферментативное расщепление сложных органических молекул до более
простых;

б. всасывание простых соединений в кровь и лимфу;

в. механическая обработка пищи и выведение наружу неусвоенных со-
ставных частей пищи;

г. а + б + в.

2. Из перечисленных отделов к пищеварительной системе не относится:

а. глотка;

б. гортань;

в. пищевод;

г. поджелудочная железа;

д. печень.

3. Белки расщепляются:

а. амилазами;

б. липазами;

в. протеазами.

4. Количество слюнных желёз у человека:

а. две пары;

б. три пары;

в. четыре пары.

5. Отметьте неверный ответ. В слизистой оболочке желудка имеются железы,
выделяющие в его полость:

а. пищеварительные ферменты;

б. соляную кислоту;

в. слизистый секрет;

г. специальные биологические вещества, убивающие бактерии.

6. В желудке под действием ферментов расщепляются:

а. белки и углеводы;

б. белки и жиры в любой форме;

в. белки и эмульгированные жиры.

7. Функцией соляной кислоты является:

а. расщепление жиров;

б. превращение неактивного пепсиногена в активный фермент пепсин;

в. расщепление белков.

8. Ферментами, расщепляющими белки в желудке, являются:

а. трипсин;

б. пепсин;

в. мальтаза.

9. Тонкая кишка состоит из отделов:

а. 12-перстной и тощей;

б. 12-перстной и подвздошной;

в. 12-перстной, тощей и подвздошной.

10. Функцией желчи не является:

а. эмульгирование жиров;

б. усиление активности пищеварительных ферментов кишечника;

в. усиление двигательной активности мышц стенки кишечника;

г. создание щелочной среды в тонкой кишке;

д. ферментативное расщепление жиров.

11. Поджелудочная железа выделяет пищеварительные ферменты, расщепляю-
щие:

а. жиры и белки;

б. жиры, белки и углеводы;

в. жиры и углеводы.

12. Проток поджелудочной железы открывается:

а. в желудок;

б. в 12-перстную кишку;

в. в тощую кишку.

13. Белки расщепляются до аминокислот:

а. в желудке;

б. в тонком кишечнике;

в. в желудке и тонком кишечнике.

14. Кишечная ворсинка представляет собой выпячивание:

а. всей стенки кишки;

б. только эпителия кишки;

в. эпителия и мышечных слоев.

15. На 1 мм² тонкой кишки число ворсинок составляет:

а. 3 – 5;

б. 10;

в. 25.

16. В кровеносные капилляры ворсинок кишечника всасываются растворенные
продукты расщепления:

а. жиров и углеводов;

б. белков и углеводов;

в. только углеводов.

17. В лимфатический сосуд ворсинок кишечника всасываются растворенные
продукты расщепления:

а. только жиров;

б. углеводов и жиров;

в. белков и жиров.

18. Функцией печени не является:

а. образование желчи;

б. запасание животного крахмала – гликогена;

в. выработка ферментов;

г. обезвреживание ядовитых веществ, всасываемых в кровь из кишечника.

19. Кишечник человека выполняет функции:

а. секреторную, двигательную;

б. секреторную, двигательную, всасывательную;

в. секреторную, всасывательную.

20. Всасывание воды не осуществляется:

а. в желудке;

б. в тонком кишечнике;

в. в толстом кишечнике;

г. в ротовой полости и пищеводе.

21. Растворенные в воде минеральные вещества всасываются преимущественно:

а. в желудке;

б. в тонком кишечнике;

в. в толстом кишечнике.

Модуль 12 ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ, Лекция 33 ОБМЕН ВЕЩЕСТВ

1. Общая характеристика обмена веществ и энергии. Обмен белков

Обмен веществ и энергии – это совокупность физических, химических и физиологических процессов усвоения питательных веществ в организме с высвобождением энергии. В обмене веществ (метаболизме) вы - деляют два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса – анаболизм и катаболизм. Анаболизм – это совокупность процессов биосин-теза органических соединений, компонентов клеток, органов и тканей из поглощенных питательных веществ. Катаболизм – это процессы расщеп-ления сложных компонентов до простых веществ, обеспечивающих энергетические и пластические потребности организма. Жизнедеятельность ор-ганизма обеспечивается энергией за счет анаэробного и аэробного ката-болизма поступающих с пищей белков, жиров и углеводов.

Белки являются основным пластическим материалом, из которого построены клетки и ткани организма. Они являются составной частью мышц, ферментов, гормонов, гемоглобина, антител и других жизненно важных образований. Белки состоят из различных аминокислот, которые подразделяются на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокислоты могут синтезироваться в организме, а незаменимые (валин, лейцин, изо-лейцин, лизин, метионин, триптофан, треонин, фенилаланин, аргинин и гистидин) должны поступать в организм только с пищей.

Поступившие в организм белки расщепляются в ЖКТ до аминокислот и в таком виде всасываются в кровь и транспортируются в печень. В печени аминокислоты подвергаются дезаминированию и переамини - рованию. Эти процессы обеспечивают синтез видоспецифичных аминокислот, которые из печени поступают в ткани и используются для синтеза тканеспецифичных белков. При избыточном поступлении белков с пи-щей, после отщепления от них аминогрупп, они превращаются в организме в углеводы и жиры. Белковых депо в организме человека нет.

Наряду с основной, пластической функцией, белки могут играть роль источников энергии. При окислении в организме 1 г белка выделяется 4,1 ккал энергии. Конечными продуктами расщепления белков в тканях являются мочевина, мочевая кислота, аммиак, креатин, креатинин и неко-торые другие вещества. Они выводятся из организма почками и частично потовыми железами.

О состоянии белкового обмена в организме судят по азотистому балансу, т.е. по соотношению количества азота, поступившего в организм, и его количества, выведенного из организма. Если это количество одинаково, то состояние называется азотистым равновесием. Состояние, при ко-тором усвоение азота превышает его выведение, называется положительным азотистым балансом. Оно характерно для растущего организма, спортсменов в период их тренировки и лиц после перенесенных заболева-ний. При полном или частичном белковом голодании, а также во время не-которых заболеваний азота усваивается меньше, чем выделяется. Такое состояние называется отрицательным азотистым балансом. При голодании белки одних органов могут использоваться для поддержания жизне-деятельности других, более важных. При этом расходуются в первую очередь белки печени и скелетных мышц; содержание белков в миокарде и тканях мозга остается почти без изменений.

Нормальная жизнедеятельность организма возможна лишь при азотистом равновесии или положительном азотистом балансе. Такие состоя-ния достигаются, если организм получает около 100 г белка в сутки; при больших физических нагрузках потребность в белках возрастает до 120 –150 г. Всемирная Организация Здравоохранения рекомендует упот-реблять не менее 0,75 г белка на 1 кг массы тела в сутки.

2. Обмен углеводов

Углеводы поступают в организм человека, в основном, в виде крахмала, гликогена, сахарозы, лактозы. В процессе пищеварения из них образуются глюкоза, фруктоза, галактоза. Глюкоза всасывается в кровь и через воротную вену поступает в печень. Фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу в печеночных клетках. Избыток глюкозы в печени фосфорилируется и переходит в гликоген. Его запасы в печени и мышцах у взрослого человека составляют 400 – 500 г. При углеводном голода-нии происходит распад гликогена и глюкоза поступает в кровь.

Углеводы служат в организме основным источником энергии. При окислении 1 г углеводов освобождается 4,1 ккал энергии. Для окисления углеводов требуется значительно меньше кислорода, чем при окислении жиров. Это особенно повышает роль углеводов при мышечной деятельности. При уменьшении концентрации глюкозы в крови резко снижается физическая работоспособность. Большое значение углеводы имеют для нормальной деятельности нервной системы.

Глюкоза выполняет в организме и некоторые пластические функции. В частности, промежуточные продукты ее обмена (пентозы) входят в состав нуклеотидов и нуклеиновых кислот, некоторых ферментов, а также служат структурными элементами клеток. Важным производным глюкозы является аскорбиновая кислота (витамин С), которая не синтези-руется в организме человека.

При голодании запасы гликогена в печени и концентрация глюкозы в крови уменьшаются. То же происходит при длительной и напряженной физической работе без дополнительного приема углеводов. Снижение содержания глюкозы в крови до 0,06 – 0,07 % (нормальная концентрация 0,08 – 0,12 %) приводит к развитию гипогликемии, что проявляется мышечной слабостью, падением температуры тела, а в дальнейшем – судоро-гами и потерей сознания. При гипергликемии (содержание сахара в крови достигает 0,15 % и более) избыток глюкозы быстро выводится почками. Такое состояние может возникать при эмоциональном возбуждении, после приема пищи, богатой легкоусвояемыми углеводами, а также при заболе-ваниях поджелудочной железы. При истощении запасов гликогена усили-вается синтез ферментов, обеспечивающих реакцию глюконеогенеза, т.е. синтеза глюкозы из лактата или аминокислот.

3. Обмен липидов

Физиологическая роль липидов (нейтральных жиров, фосфатидов и стеринов) в организме заключается в том, что они входят в состав кле-точных структур (пластическая функция липидов) и являются богатыми источниками энергии (энергетическая функция).

Нейтральные жиры расщепляются в кишечнике до глицерина и жирных кислот. Эти вещества, проходя через кишечник, вновь превращаются в жир, который всасывается в лимфу и в большом количестве в кровь. Кровь транспортирует жиры в ткани, где они используются для пластического синтеза и в качестве энергетического материала.

Общее количество жира в организме человека колеблется в широких пределах и составляет 10 – 20 % массы тела, при ожирении оно может дос-тигать 40 – 50 %. Жировые депо в организме непрерывно обновляются. При обильном углеводном питании и отсутствии жиров в пище синтез жи-ра в организме может происходить из углеводов.

Нейтральные жиры, поступающие в ткани из кишечника и жировых депо, окисляются и используются как источник энергии. При окислении 1 г жира освобождается 9,3 ккал энергии. В связи с тем, что в молекуле жира содержится относительно мало кислорода, последнего требуется для окисления жиров больше, чем при окислении углеводов. Как энергетический материал жиры используются, главным образом, в состоянии покоя и при выполнении длительной малоинтенсивной физической работы. В на-чале более напряженной мышечной деятельности используются преимущественно углеводы, которые в дальнейшем в связи с уменьшением их за-пасов замещаются жирами. При длительной работе до 80 % всей энергии расходуется в результате окисления жиров.

Жировая ткань, покрывающая различные органы, предохраняет их от механических воздействий. Скопление жира в брюшной полости обеспечивает фиксацию внутренних органов, а подкожная жировая клетчатка защищает организм от излишних теплопотерь. Секрет сальных желез предохраняет кожу от высыхания и излишнего смачивания водой.

Пищевые продукты, богатые жирами, содержат некоторое количество фосфатидов и стеринов. Эти вещества также синтезируются в стенке кишечника и в печени из нейтральных жиров, фосфорной кислоты и холи-на. Фосфатиды входят в состав клеточных мембран, ядра и протоплазмы; они имеют большое значение для функциональной активности нервной ткани и мышц.

Важная физиологическая роль принадлежит стеринам (в частности, холестерину ), которые являются источником образования в организме желчных кислот, а также гормонов коры надпочечников и половых желез. При избытке холестерина в организме развивается патологическое заболевание – атеросклероз. Некоторые стерины пищи, например, витамин Д, также обладают большой физиологической активностью.

Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. Посту-пающие в организм в избытке белки и углеводы превращаются в жир. На-оборот, при голодании жиры, расщепляясь, служат источником углеводов.

4. Обмен воды и минеральных солей

Вода является составной частью всех клеток и тканей и в организме находится в виде солевых растворов. Тело взрослого человека на 50 – 65 % состоит из воды, у детей – на 80 % и более. В разных органах и тканях содержание воды на единицу массы неодинаково. Оно меньше всего в костях (20 %) и жировой ткани (30 %). В мышцах воды содержится 70 %, во внут-ренних органах – 75 – 85 % их массы. Наиболее велико и постоянно со-держание воды в крови (92 %).

Лишение организма воды и минеральных солей вызывает тяжелые нарушения и смерть. Полное голодание, но при приеме воды переносится человеком в течение 40 – 41 суток, без воды – лишь 5 – 7 дней. При минеральном голодании, несмотря на достаточное поступление в организм пи-тательных веществ и воды, у животных наблюдались потеря аппетита, от-каз от еды, исхудание и смерть. При обычной температуре и влажности внешней среды суточный водный баланс взрослого человека составляет 2,2 – 2,8 л. Около 1,5 л жидкости поступает в виде выпитой воды, 600 – 900 мл – в составе пищевых продуктов и 300 – 400 мл образуется в организме в результате окислительных реакций. Организм теряет в сутки примерно 1,5 л с мочой, 400 – 600 мл с потом, 350 – 400 мл с выдыхаемым воздухом и 100 – 150 мл с испражнениями.

Обмен минеральных солей в организме имеет большое значение для его жизнедеятельности. Они находятся во всех тканях, составляя при-мерно 0,9 % общей массы тела человека. В состав клеток входят многие минеральные элементы (калий, кальций, натрий, фосфор, магний, железо, йод, сера, хлор и др.). Нормальное функционирование тканей обеспечивается не только наличием в них тех или иных солей, но и строго определен-ными их количественными соотношениями. При избыточном поступлении минеральных солей в организм они могут откладываться в виде запасов. Натрий и хлор депонируются в подкожной клетчатке, калий – в скелетных мышцах, кальций и фосфор – в костях.

Биологическое значение минеральных солей многообразно. Они составляют основную массу костной ткани, определяют уровень осмотическо-го давления, участвуют в образовании буферных систем и влияют на обмен веществ. Велика роль минеральных веществ в процессах возбуждения нерв-ной и мышечной тканей, в возникновении электрических потенциалов в клетках, а также в свертывании крови и переносе ею кислорода.

Все необходимые для организма минеральные элементы поступают с пищей и водой. Большинство минеральных солей легко всасываются в кровь; их выведение из организма происходит, главным образом, с мочой и потом. При напряженной мышечной деятельности потребность в некото-рых минеральных веществах увеличивается.

И коротко о значении витаминов, которые не выполняют энергети-ческую или пластическую функцию, а, являясь составными компонентами ферментных систем, играют важную роль в обменных процессах. Они представляют собой вещества органической природы, необходимые для нормального обмена веществ, роста, развития организма, поддержания вы-сокой работоспособности и здоровья.

Витамины делят на водорастворимые (группы В, С, Р и др.) и жиро-растворимые (А, D, Е, К). Достаточное поступление витаминов в организм зависит от правильного рациона питания и нормальной функции процессов пищеварения; некоторые витамины (К, В₁₂) синтезируются бактериями в кишечнике. Недостаточное поступление витаминов в организм (гиповита-миноз) или полное их отсутствие (авитаминоз) приводят к нарушению многих функций.

 

Лекция 34 ОБМЕН ЭНЕРГИИ

1. Обмен энергии.

2. Регуляция обмена веществ и энергии.

1. Обмен энергии

В организме должен поддерживаться энергетический баланс по-ступления и расхода энергии. В процессе обмена веществ постоянно про-исходит превращение энергии: потенциальная энергия сложных органиче-ских соединений, поступивших с пищей, превращается в тепловую, меха-ническую и электрическую. В процессе биологического окисления эта энергия высвобождается и используется прежде всего для синтеза АТФ.

Запасы АТФ в клетках невелики, поэтому они должны постоянно вос-станавливаться. Этот процесс осуществляется путем окисления питатель-ных веществ. Запас энергии в пище выражается ее калорийностью, т.е. способностью освобождать при окислении то или иное количество энер-гии. Расход энергии зависит от возраста и пола, характера и количества вы-полняемой работы, времени года, состояния здоровья и других факторов.

Преобладающим результатом энергетических процессов в организме является теплообразование, поэтому вся энергия, образовавшаяся в орга-низме, может быть выражена в единицах тепла – калориях или джоулях. Для определения интенсивности энергообмена в организме применяют ме-тоды прямой и непрямой калориметрии.

Прямая калориметрия основана на измерении тепла, выделяемого организмом, и проводится с помощью специальных камер (калориметров). Это тепло определяет величину израсходованной энергии. Метод прямой калориметрии наиболее точный, но очень громоздкий и сложный, и непри-емлем во многих видах профессиональной и спортивной деятельности.

Методы непрямой калориметрии. Т.к. в основе теплообразования в организме лежат окислительные процессы, при которых потребляется кислород и образуется СО₂, то значительно проще определять расходы энергии по его газообмену – учету количества потребленного О₂ и выде-ленного за это время СО₂ (т.е. косвенно). С этой целью используются раз-личные газоанализаторы.

Для окисления различных питательных веществ требуется разное ко-личество кислорода. Количество энергии, освобождаемое при использо - вании 1 л кислорода, называется его калорическим эквивалентом. При окислении углеводов калорический эквивалент равен 5,05 ккал, жиров – 4,7 ккал и белков – 4,6 ккал. В организме обычно окисляется смесь питательных веществ, поэтому калорический эквивалент О₂ колеблется от 4,7 до 5,05 ккал (в среднем 4,85). С увеличением в окисляемой смеси углеводов калорический эквивалент повышается, а с увеличением жиров – снижается.

О величине калорического эквивалента О₂ узнают по уровню дыха - тельного коэффициента ( ДК ), равному отношению объема выдыхаемой углекислоты к объему поглощаемого кислорода (СО₂/ О₂ ). Величина ДК зависит от состава окисляемых веществ. При окислении углеводов он ра-вен 1,0; жиров – 0,7 и белков – 0,8. При окислении смеси питательных ве-ществ величина его колеблется в пределах 0,8 – 0,9. Во время интенсивной мышечной работы ДК повышается и приближается к 1.

При втором методе непрямой калориметрии ( алиментарная кало - риметрия ) учитывают калорийность принимаемой пищи и ведут наблю-дения за массой тела. Постоянство массы тела свидетельствует о балансе между поступлением энергетических ресурсов в организм и их использо-ванием. Однако при использовании этого метода возможны существенные ошибки; кроме того, он не позволяет определить энерготраты за короткие промежутки времени.

В зависимости от активности организма и воздействий на него фак-торов внешней среды различают три уровня энергетического обмена: основной обмен, энерготраты в состоянии покоя и энерготраты при раз-личных видах труда.

Основным обменом называется количество энергии, которое тратит организм при полном мышечном покое, через 12 – 14 ч после приема пищи и при окружающей температуре 20 – 22 °С. У взрослого человека он в среднем равен 1 ккал на 1 кг массы тела в 1 ч. У людей при массе тела в 70 кг основной обмен в среднем равен около 1 700 ккал. Нормальные его колебания составляют ± 10 %. У женщин основной обмен несколько ниже, чем у мужчин; у детей он выше, чем у взрослых.

Энерготраты в состоянии относительного покоя превышают ве-личину основного обмена. Это обусловлено влиянием на энергообмен процессов пищеварения, терморегуляцией вне зоны комфорта и тратами энергии на поддержание позы тела человека.

Энерготраты при различных видах труда определяются характе-ром деятельности человека. Суточный расход энергии в таких случаях включает величину основного обмена и энергию, необходимую для вы-полнения конкретного вида труда. По характеру производственной дея-тельности и величине энерготрат взрослое население может быть разделе-но на 4 группы:

1. люди умственного труда, их суточный расход энергии составляет 2 200 –3 000 ккал;

2. люди, выполняющие механизированную работу (2 300 – 3 200 ккал);

3. люди частично механизированного труда (2 500 – 3 400 ккал);

4. люди немеханизированного тяжелого физического труда (3 500 – 4 000 ккал). При спортивной деятельности расход энер-гии может составлять 4 500 – 5 000 ккал и более. Это обстоятель-ство следует учитывать при составлении пищевого рациона спортсменов, который должен обеспечивать восполнение расхо-дуемой энергии.

На механическую работу тратится не вся освобождающаяся в организме энергия. Большая ее часть превращается в тепло. То количест-во энергии, которое идет на выполнение работы, называется коэффициен-том полезного действия (кпд). У человека кпд не превышает 20 – 25 %. кпд при мышечной деятельности зависит от мощности, структуры и темпа движений, от количества вовлекаемых в работу мышц и степени трениро-ванности человека.

2. Регуляция обмена веществ и энергии

Центральной структурой регуляции обмена веществ и энергии является гипоталамус. В гипоталамусе локализованы ядра и центры ре-гуляции голода и насыщения, осморегуляции и энергообмена. В ядрах ги-поталамуса осуществляется анализ состояния внутренней среды организма и формируются управляющие сигналы, которые посредством эфферентных систем приспосабливают ход метаболизма потребностям организма. Эф-ферентными звеньями системы регуляции обмена являются симпатиче-ский и парасимпатический отделы вегетативной нервной системы и эндок-ринная система.

Обмен веществ и получение аккумулируемой в АТФ энергии протекают внутри клеток. Поэтому регуляция обмена веществ заключа-ется в воздействии на скорость биохимических реакций, протекающих в клетках.

Воздействие гипоталамуса на обмен белков осуществляется через систему гипоталамус-гипофиз-щитовидная железа. Повышенная продук-ция тиреотропного гормона передней доли гипофиза приводит к увеличе-нию синтеза тироксина и трийодтиронина щитовидной железы, регули-рующих белковый обмен. На обмен белков оказывает прямое влияние со-матотропный гормон гипофиза.

Влияние гипоталамуса на обмен жиров опосредовано изменением гормональной функции гипофиза, щитовидной и половых желез. Недоста-точность гормональной функции желез ведет к ожирению. Более сложные расстройства жирового обмена наблюдаются при изменении функций под-желудочной железы, что связано с нарушениями углеводного обмена. Ис-тощение запасов гликогена при инсулиновой недостаточности приводит к компенсаторному усилению процессов глюконеогенеза. Вследствие этого в крови увеличивается содержание кетоновых тел (бета-оксимасляной, аце-тоуксусной кислот и ацетона). Нарушение фосфолипидного обмена приво-дит к жировой инфильтрации печени. Лецитины и кефалины при этом легко отдают жирные кислоты, идущие на синтез холестерина, что в последую-щем обусловливает изменения, связанные с гиперхолестеринемией.

На углеводный обмен гипоталамус воздействует через симпатиче-скую нервную систему. Симпатические влияния усиливают функцию моз-гового слоя надпочечников, выделяющего адреналин, который стимулирует мобилизацию гликогена из печени и мышц. Действие «сахарного» укола в дно IV желудочка продолговатого мозга также связано с усилением симпа-тических влияний. Главными гуморальными факторами регуляции угле-

водного обмена являются гормоны коры надпочечников и поджелудочной железы (глюкокортикоиды, инсулин и глюкагон). Глюкокортикоиды (кор-тизон, гидрокортизон) снижают уровень глюкозы в крови, инсулин способ-ствует утилизации сахара клетками, а глюкагон усиливает мобилизацию гликогена, его расщепление и увеличение содержания глюкозы в крови.

В гипоталамусе расположены нервные центры, регулирующие водно - солевой обмен. Здесь же находятся и осморецепторы, раздражение которых рефлекторно влияет на водно-солевой обмен, обеспечивая посто-янство внутренней среды организма. Большую роль в регуляции водно-солевого обмена играют антидиуретический гормон гипофиза ( вазо - прессин ) и гормоны коры надпочечников ( минералкортикоиды ). Ва-зопрессин стимулирует обратное всасывание воды в почках и уменьшает этим мочеобразование. Минералкортикоиды (альдостерон) действуют на эпителий почечных канальцев и повышают обратное всасывание в кровь натрия. Регулирующее воздействие на обмен воды и солей оказывают также гормоны щитовидной и паращитовидной желез. Первый увели-чивает мочеобразование, второй способствует выведению из организма солей кальция и фосфора.

Энергетический обмен в организме регулируется нервной и эндок - ринной системами. Уровень энергообмена даже в состоянии относительного покоя может изменяться под влиянием условнорефлекторных раздражите - лей. Например, у спортсменов расход энергии повышается в предстартовом состоянии. Существенное влияние не уровень энергообмена оказывают гор - моны гипофиза и щитовидной железы. При усилении функции этих желез величина его повышается, при ослаблении – понижается.

Материалы для самостоятельной подготовки

Вопросы к коллоквиуму и для самоконтроля

1. Какие процессы называют анаболизмом; катаболизмом?

2. В чем заключается биологическая роль белков?

3. Какие аминокислоты называют заменимыми; незаменимыми?

4. Какие белки называют полноценными?

5. Назовите конечные продукты расщепления белков в организме?

6. Что понимают под азотистым балансом?

7. Что такое положительный азотистый баланс; отрицательный азотистый ба-ланс?

8. Суточная норма потребления белка –... г.

9. Охарактеризуйте обмен углеводов.

10. Какова основная роль углеводов в организме человека?

11. В каких случаях развивается в организме человека состояние гипогликемии (гипергликемии)?

12. В чем состоит физиологическая роль жиров?

13. Сколько ккал энергии образуется при расщеплении 1 г белка; 1 г углеводов; 1 г жиров?

14. Охарактеризуйте обмен воды; минеральных солей.

15. Какова физиологическая роль витаминов?

16. В чем заключается метод прямой калориметрии; непрямой калориметрии?

17. Что называют калорическим эквивалентом?

18. Что называют основным обменом?

19. Как осуществляется регуляция обмена веществ и энергии?

Тесты

1. Обмен веществ – это:

а. совокупность процессов образования сложных органических веществ;

б. распад и окисление органических веществ в клетке;