Обмін речовин і енергії. Теплообмін

Обмін речовин і енергії - це фізичні і хімічні перетворення в організмі в процесі життєдіяльності у взаємодії з навколишнім середовищем.
Обмін речовин включає 3 етапи:
1 – Гідроліз та всмоктування мономерів поживних речовин їжі (травлення).
2 - Проміжний обмін. Відбувається синтез з мономерів речовин необхідних для оновлення клітин. Утворюється енергія обмінних процесів. Частина енергії - до 30 % виділяється з організму, а 60 % затримується в організмі.
3- Утворення кінцевих продуктів обміну (метаболітів) і їх виділення з організму (вода, СО2, азот, сірка, залізо і т. п.).
ВИДИ ОБМІНУ РЕЧОВИН:
1. Основний (енергетичний).
2. Робочий обмін.
3.Білковий
4. Ліпідний
5.Вуглеводний
6.Водно-сольовий
7. Газообмін (вивчали в розділі Фізіологія дихання)

Енергетичний обмін в організмі людини.
1. Вивільнення енергії поживних речовин відбувається при руйнуванні їх хімічних зв’язків ( в процесі травлення, а саме гідролізу). В організмі людини основну роль в процесах вивільнення енергїі відіграють процеси аеробного окисного фосфорилювання.
Пари електронів, що вивільняються при окисненні субстратів циклу Кребса, при окисненні жирних кислот передаються на ансамбль ферментів, що називається дихальним ланцюгом. При транспорті електронів по дихальному ланцюгу зменшується їх вільна енергія. При цьому:
- частина енергії перетворюється на тепло (первинне) і виділяється з організму; ця частина складає 50-60% від усієї енергії окиснення;
решта енергії йде на синтез АТФ з АДФ та неорганічного фосфату.
2. Акумуляція енергії відбувається у вигляді АТФ, ГТФ, ЦТФ, КФ.
3. Використання енергії. Незалежно від умов існування організму можна виділити 3 напрямки, за котрими відбувається використання енергії макроергічних сполук:
- на вторинне тепло
на роботу механізмів активного транспорту проти градієнтів концентрацій – натрій-калієвий насос зовнішньої клітинної мембрани
на механічну роботу скелетних та гладких м’язів.

Основний обмін (ОО) – добові енерговитрати організму в стандартних умовах:
- зранку (тому, що є добові коливання рівня енерговитрат – він мінімальний вночі о 3-4 годині й максимальний ввечері о 17-18 годині);
- в умовах фізичного та емоційного спокою (м’язова робота супроводжується збільшенням енерговитрат організму; в умовах емоційної напруги активується симпатичний відділ вегетативної нервової системи - збільшується кількість катехоламінів та тироксину -розщеплення окиснення та фосфорилювання -збільшення енерговитрат організму);
- лежачи (щоб не витрачалася зайва енергія на скорочення м’язів на підтримання антигравітаційної пози);
- при температурі комфорту 18оС(при цьому підтримання сталості температури тіла не потребує напруження процесів тепловіддачі та теплопродукції, тобто на ці процеси не витрачається енергія);
натщесерце (через 10-12 годин після прийому їжі, щоб не проявлялася специфічно-динамічна дія їжі).
Фактори від яких залежить величина ОО:
1. Стать.
2. Маса тіла.
3. Зріст.
4. Вік.
5. Особливості процесів обміну речовин в організмі (процесів аеробного окисного фосфорилювання, степінь спряження окиснення та фосфорилювання в дихальному ланцюзі, впливом на процеси окисного фосфорилювання регуляторних механізмів – катехоламінів та тироксину.

Пряма калориметрія.

Методи оцінки основного обміну ( визначення фактичних енерговитрат організму):
пряма і непряма калориметрія.
1. Пряма калориметрія. Дослідження проводять за стандартних умов (надщесерце, у стані фізичного та емоційного спокою при температурі повітря 18оС) за допомогою спеціальних пристроїв – калориметра. Калориметр –це теплоізольована кімната, яка не допускає втрати тепла в зовнішнє середовище і має подвійні стінки, між якими по системі трубок рухається вода. На вході і виході розташовані термометри, які фіксують температуру води. У калориметрі розміщують людину, якій необхідно визначити енергетичний обмін. Організм людини, який знаходиться в калориметрі, виділяє тепло і нагріває воду в трубках. Розрахунок енерговитрат проводять за формулою:
, де
Q – тепловтрати організму; m – маса води в трубках; с – питома теплоємкість води; t1 – t2 – різниця температури води під час дослідження.
2. Непряма калориметрія. Енерговитрати організму розраховують за допомогою спірометра. Оцінюють газообмін (за поглинанням О2 та виділенням СО2) і вираховують дихальний коефіцієнт (ДК). ДК-це співвідношення виділеного СО2 до спожитого О2. Доведено, що енергія поживних речовин вивільняється в організмі людини, головним чином, в ході процесів аеробного окисного фосфорилювання; саме на ці процеси іде поглинений організмом О2, саме в ході цих процесів утворюється СО2, який виділяється з організму).
Визначення енерговитрат організму методом непрямої калориметрії включає наступні етапи:
а) визначення поглинання О2 та виділення СО2 організмом за певний час. Частіше розрахунки проводять, виходячи із різниці складу атмосферного (вдихуваного) та видихуваного повітря (у %) та величини ХОД. Для цього необхідно зібрати видихуване повітря в замкнуту ємність і визначити його газовий склад; визначають також ХОД;
б) розрахунок ДК:

В клініці користуються методом неповної калориметрії, але з модифікацією - прибор спірограф. Прибор заповнюється киснем і ми визначаємо кількість спожитого кисню досліджуваним. ДК приймаємо за 0,85. Маємо на увазі, що людина не мала важкої фізичної праці і нормально харчувалася. Калоричний еквівалент 1л кисню при даному ДК 0,85 дорівнює 20,356 кДж. Методом непрямої калориметрії ми можемо визначити які речовини в організмі розщеплюються при виділенні тепла. Це так званий ВАЛОВИЙ ОБМІН. Це визначення проводиться тривалий час (на протязі доби).
Наприклад: Людина за добу використала 650л кисню і виділила 580 л вуглекислого газу. З сечею за добу виділилося 17,0 азоту і 9,0 вуглеводу. Кількість білка, що розпався в організмі, визначаємо по азоту сечі: 17,0 х 6,25 = 106,25 г

Непряма калориметрія - калориметрії по ДУГЛАС-ХОЛДЕНУ. Метод включає декілька етапів.
Спочатку потрібно видихувати повітря у мішок Дугласа за певний час - 5-10 хв. Із цього повітря беруть 10 мл для аналізу в апараті Холдена, а останнє повітря пропускають через газовий лічильник для визначення хвилинної легеневої вентиляції.
В апараті Холдена видихуване повітря пропускають через луг для поглинання СО2, а потім через пірогалол - для поглинання О2.По початковому і кінцевому об'ємах повітря розраховують кількість СО2 і О2 у видихуваному - повітрі. Наприклад: За 1 хв видихнули 8л повітря. У вдихуваному повітрі було 20,93 % О2, у видихуваному - 16,23 О2. Тоді :
20,93 - 16,23 = 4,7 4,7 - 100 мл
х - 8000 мл х = 376 мл О2 /хв.
У вдихуваному повітрі було 0,03 % СО2, у видихуваному – 4,13 СО2 :
4,13 - 0,03 = 4,1 4,1 - 100 мл
х - 8000 мл х = 328 мл С02/хв
ДК = 0,87. По таблиці відшукаємо калоричний коефіцієнт 4,88 ккал (стільки енергії буде виділено при споживанні 1л 02). Але в нашому випадку за 1 хв.спожито не 1л 02, а 376 мл. Згідно складеної пропорції
1000 мл 02 - 4,88
376 мл 02 - х х = 1,835 кал.

Дихальний коефіцієнт
Величина ДК в звичайних умовах змінюється від 0,7 до 1,0 і залежить від виду поживних речовин, які окиснюються в організмі.
При окисненні вуглеводів ДК = 1,0;
білків – 0,8;
жирів – 0,7;
при змішаному харчуванні (окисненні поживних речовин )ДК =0,8 до 0,85.
Енергетична цінність різних поживних речовин різна, в розрахунку на 1г речовини вона складає:
жири = 9,3 ккал
білки = 4,1 ккал
вуглеводи = 4,1 ккал
Тобто, енергетична цінність жирів більше, ніж в 2 рази перевищує енергетичну цінність вуглеводів і білків.
Необхідно пам’ятати, що ДК не завжди залежить від виду окиснених в організмі речовин:
- він підвищується (може бути більшим від 1,0) при довільній гіпервентиляції з організму виділяється СО2 крові;
- ДК стає більшим за 1,0 безпосередньо після фізичного навантаження, внаслідок того, що із м’язів в кров виділяються недоокиснені продукти метаболізму і витісняють СО2 із бікарбонатів; зате пізніше ДК різко знижується і може стати меншим 0,7 (0,6 – 0,5) внаслідок відновлення лужного резерву крові (бікарбонатів).

Специфічно-динамічна дія їжі – збільшення енерговитрат, що пов’язане з прийомом їжі ( до 10-12 годин). Після прийому вуглеводної та жирової їжі, специфічно-динамічна дія їжі складає 10-15%, а білкової – 30%. Збільшення енерговитрат пов’язане з активацією гладеньких м’язів ШКТ та виділення травних секретів, з процесами всмоктування – всі ці процеси протікають із використанням енергії АТФ. Амінокисноти після всмоктування в печінці дезамінуються та перамінуються, що також потребує енерговитрат, саме тому специфічно-динамічна дія білкової їжі вища, ніж вуглеводневої та жирової.
Відповідно, визначаючи ОО створюють умови, під час яких енергія окиснення поживних речовин витрачаєть на підтримання нормальної життєдіяльності організму в стані неспання, але за умови, що енерговитрати організму мінімальні.
Енергія окиснення поживних речовин при цьому витрачається так:
- 50% її перетворюється на первинне тепло й виділяється з організму, 50% йде на синтез АТФ;
Витрати АТФ такі: -процеси біосинтезу – 23%; -скорочення м’язів (підтримання тонусу скелетних м’язів, скорочення міокарду та дихальних м’язів)– 15%;
-робота механізмів активного транспорту речовин – 12%.

Належний основний обмін (ОО) визначають за таблицями Гаріса-Бенедикта (в робочому зошиті). При цьому враховують стать, масу, зріст та вік людини.
Допустимі відхилення ОО від належної величини + 10-15%. Якщо ОО вищий чи нижчий належної величини більш, ніж на 15%, це свідчить про порушення нормального протікання в організмі окисного фосфорилювання, тобто порушення механізмів регуляції цих процесів. Для цього користуються таблицями 1 і 2, для чоловіків і жінок. Розрахунок: 1) показнику маси тіла відповідає кількіть ккал, 2) показникам зросту та віку (на їхперетині) також відповідає кількіть ккал, 3) ці ккал-орії сумуєм- отримуєм цифру належного ОО (ккал) на добу.

Приклад:
вага жінки 50 кг- 1133 ккал, зріст -160 см +вік-19 років-220 ккал.
Т.Ч. належний ОО=1133+220=1353 ккал.

Робочий обмін (РО) – добові енерговитрати людини в умовах звичайної життєдіяльності (звичного фізичного та розумового навантеження) РО =нал. ОО + робоча прибавка.
За величиною РО населення поділяють на 6 груп:
Для людей віком 18-29 років добові енерговитрати в різних групах складає:
Група Добові енерговитрати
КФА Чоловіки Жінки
ккал ккал
1 1,4 2300 2400 1 група – переважає розумова праця;
2 1,6 3000 2500 2 група – зайняті легкою фізичною працею;
3 1,9 3200 2700 3 група – виконання фізичної роботи середньої важкості;
4 2,2 3700 3150 4 група – зайняті важкою фізичною працею;
5 2,5 4300 - 5 група – зайняті дуже важкою фіз. працею;
Калорійність харчового раціону має повністю покривати добові енерговитрати. Крім цього, харчовий раціон має бути збалансований Б:Ж:В -1:1:4(тобто містити необхідну добову кількість білків-100гр., жирів-100 гр. та вуглеводів-400гр., вітамінів та мікроелементів і т.д.). Робоча прибавка залежить від коефіцієнта фізичної активності (КФА) і визначається за формулою нал. ОО х КФА.
ПРИКЛАД: нал.ОО=1353 ккал. Жінка-студентка належить до І групи.
Робоча прибавка= =нал.ООхКФА=1353х1.4=1894,2 ккал.
Т.ч. Робочий обмін=ОО+ робоча прибавка=1353+1894,2=3247,2ккал.
Висновок: Жінка має право за добу спожити харчових продуктів калорійністю 3247,2 ккал+ допустиме відхилення розраховане за формулою Ріда

Якщо потрібно скорегувати вагу пацієнта, необхідно вирахувати % індивідуально-допустимого відхилення від ОО за формулою Ріда (у%):
0,75 х ( ЧСС+Рпульсовий х0,74) -72 ( Р пульсовий тиск= Рсист.-Рдіаст.=40 мм рт.ст)
Якщо виходить цифра із знаком (-)- відхидення від ОО можливо лише в меншу сторону (тобто краще не переїдати).
Якщо виходить цифра із знаком (+) -відхидення від ОО можливо в більшу сторону (тобто можна дозволити собі з,їсти зайву кількість їжі).
Складання харчового раціону з урахуванням вищенаведених розрахунків ОО, Робочого обміну, %-ка відхилення від основного обміну.
Харчовий раціон по калорійності не має виходити за межі розрахованого робочого обміну; максимум калорій має бути спожита під час сніданку, а мінімум під час вечері; харчовий раціон бути збалансованим по білкам, жирам та вуглеводам (1:1:4).
Оцінка добового харчового раціону:
Ви маєте записати продукти . Що споживаєте на сніданок, в обід, на вечерю в грамах.
Згідно таблиць продуктів (або переліку на етикетці їжі) ви маєте підрахувати кількість білків, жирів, вуглеводів, калорій по кожному продукту).
2.Згідно таблиць продуктів (Б, Ж, В, Ккал надані на 100 гр продукту), вирахувати скільки Б, Ж, В, Ккал в кожному продукті сніданку, а також у сніданку всього. Аналогічно з обідом та вечерею.
3. Підрахувати Б, Ж, В, Ккал, спожиті за добу.
4. Оцінити відповідність спожитих Б, Ж, В за добу раціональному їх співвідношенню 1:1:4. Якщо співвідношення дотримано- раціональне харчування, якщо ні- нераціональне.
5. Порівняти загальну добову кількість калорій з робочим обміном, а також % калорій. Що припадає на сніданок, обід та вечерю. Оцінити.

Скласти та ОЦІНИТИ свій харчовий раціон, і при необхідності провести корекцію, використовуючи таблиці продуктів (надані в наступних слайдах).
Наприклад сніданок: бутерброд з куркою+кава з цукром в грамах. Шляхом складання пропорції розраховуєм свої дані раціону:
В 100 гр. хліба-4,7 г білка, 0,7 гр.жиру, 49,8 гр вуглеводів, 224 ккал.
В 10 грамах хліба- 0,47 г білка, 0,07 гр жира, 4,9 гр вуглеводів, 22,4 ккал.
В 100 гр курки-18,7 гр білка, 7,8гр жиру, 0,4 гр вуглеводів, 146 ккал
В 10 гр курки-1,87 гр білка, 0,78гр жиру, 0,04 гр вуглеводів, 14,6 ккал
В 100 грамах цукру – білків та жирів немає ,99,9гр вуглеводів, 399ккал
В 10 грамах цукру – білків та жирів немає ,9,99гр вуглеводів, 39,9ккал

ОБМІН БІЛКІВ
Білки (протеїни) — високомолекулярні сполуки, побудовані з амінокислот.
Білки виконують наступні функції в організмі людини:.
Структурна, або пластична функція: білки являються головною складовою частиною мембран клітин і міжклітинних структур(на структурний білок сполучної тканини колаген
припадає третина всіх білків організму за масою);
Каталітична, усі відомі ферменти травної системи та ін. являються білками.
Захисна функція білків: утворення антитіл (глобуліни) при контакті організму з антигенами ( віруси, бактерії, алергени, вакцини), інтерферон – єдиний відомий білок, який знешкоджує чужорідну нуклеїнову кислоту, токсини, наприклад ботулізму є захисними молекулами для організму, який їх виділяє; Білки (альбуміни) зв’язують токсини та отрути, ліки. Білки ( фібриноген та фактори зсідання крові) забезпечують зсідання крові , зупинку кровотечі при пораненнях.
Транспортна функція: білки – переносники транспортують мономери поживних речовин при всмоктуванні в шкт, входять до складу гемоглобіну, що транспортує О2 та СО2 ,ліпопротеїди забезпечують транспорт жирів тощо.
Генетична функція білків ( ДНК та РНК)- передача спадкової інформації.
Гомеостатична функція білків (гормони ендокринної системи): підтримка показників гомеостазу в організмі- онкотичний тиск, рН (забезпечення постійної реакції середовища плазми, цереброспінальної рідини та кишкових секретів (буферна роль), артеріальний тиск, напруга О2 та СО2 у крові.

Енергетична роль білків: окислення 1 г білка в організмі забезпечує виділення 4,1 ккал. в) Рухова (скорочувальні білки у всіх живих організмів побудовані і функціонують за спільним принципом, наприклад, актин і міозин у м’язовому волокні);
Рецепторна – білки є рецепторами мембран, які забезпечують трансформацію і передачу в інформації .
За добу дорослій людині необхідно 100 гр білка.
Наступні показники характеризують білковий обмін в організмі людини:
"закон мінімуму«
БІЛКОВИЙ КОЕФІЦІЕНТ
БІЛКОВИЙ МІНІМУМ
Білковий оптимум
КОЕФІЦІЄНТ ВИСНАЖЕННЯ
АЗОТИСТИЙ БАЛАНС ( + і -).

1.«Закон мінімуму«: синтез білка в організмі обмежується тією незамінною амінокислотою, яка поступає в організм з їжею у мінімальній кількості.
Незамінні амінокислоти - ВАЛІН, ЛЕЙЦИН, ІЗОЛЕЙЦИН, ТРИПТОФАН, МЕТІОНІН, ТРЕОНІН, ФЕНІЛАЛАНІН та ін.
ТРИПТОФАН - забезпечує синтез білка,нормальний рівень серотоніну в мозку ВАЛІН, ІЗОЛЕЙЦИН - забезпечує нормальний розвиток ЦНС у плода та дитини
ЛЕЙЦИН- стимулятор b-клітин підшлункової залози.
Повноцінне життя і функціїї організму неможливі при відсутності в їжі хоч би однієї з незамінних амінокислот, джерелом яких є тваринний білок.
2) БІЛКОВИЙ КОЕФІЦІЕНТ.
В процесі обміну білків утворюються азотвмісні речовини, які виділяються з сечею (сечовина, сечова кислота, креатинін, аміак) та калом. Коли необхідно оцінити білковий обмін, то збирають сечу за добу і визначають там вміст азоту.
1 грам білка містить 16% азоту. На цьому заснований розрахунок БІЛКОВОГО КОЕФІЦІЕНТА - це кількість грам білка, що містить 1,0 азоту.
БК = 100 : 16 = 6,25 гр. Отже, 1,0 азоту міститься у 6,25 г білка.
3) БІЛКОВИЙ МІНІМУМ- мінімальна кількість спожитого білка, при якій ще підтримується в організмі азотиста рівновага (45-55 грам на добу ).
4) БІЛКОВИЙ ОПТИМУМ- розрахувати можна так: 1 грам білка на кг ваги.
Увага!! Не менше 30% білка в раціоні має бути тваринного походження.
5) КОЕФІЦІЄНТ ВИСНАЖЕННЯ - та найменша кількість білка, що розпадається в організмі при безбілковому харчуванні- 13,5 - 28 гр. Коефіцієнт показує, скільки необхідно білка для підтримування життєдіяльності важливих органів - печінка, серце і ін.

6) Азотиста рівновага — кількість виведенного азоту ( з сечею та калом) дорівнює кількості азоту, що надійшов ( з їжею) і засвоївся в організмі. У здорової людини повинна бути білкова рівновага: N сечі = N їжі - N кала
Існує позитивний і негативний азотнй баланс ( невідповідність кількісті виведенного азоту відрізняється від кількості азоту, що надійшов і засвоївся в організмі.
Негативний азотистий баланс виникає ,якщо кількість засвоєного білка по азоту з їжі менше кількості виведеного азоту –N сечі > N їжі - N кала. Він виникає при безбілковій дієті ( веганство), вживання в їжу неякісного білка ( соєві сосиски, ковбаса), при важкій фізичній праці, порушенні регуляції білкового обміну.
Позитивний азотистий баланс виникає ,якщо кількість засвоєного білка по азоту з їжі більше кількості виведеного азоту –N сечі < N їжі - N кала. Він виникає при зростанні дітей, вагітності, в період видужування після важких , хвороб ( онкозахворювання), при підсилених тренувальних вправах, коли збільшується маса м'язів.

РЕГУЛЯЦІЯ БІЛКОВОГО ОБМІНУ. Обмін білка - асиміляція і дисиміляція або анаболізм і катаболізм:
Гормони передньої долі гіпофіза – СТГ (соматотропний гормон) - забезпечує синтез білка за рахунок 1)збільшення проникності клітинних мембран для амінокислот, 2)вплив на зони росту кісткової тканини ( епіфізірні хрящі).
Гормони щитовидної залози - тироксин і трийодтиронін -
регулюють обмін білка (а також інших видів речовин та води і солей).
Гормони пучкової зони кори наднирників - глюкокортикоїди - сприяють розпаду білка.
Сама їжа є регулятором білкового обміну. Чим більше
білка вживається, тим більше його розпадається. Депо білка в
організмі немає, хоча організм побудований з білків.
При білковому голодуванні виникають безбілкові набряки. Внаслідок падіння Ронкотичного, в капілярах переважають процеси фільтрації і вода з плазми крові виходить у тканини.

ОБМІН ВУГЛЕВОДІВ
Потреба людини у вуглеводах складає 400 – 450 гр. на добу при активному способі життя. Мінімум 100-150 грам на добу.
Функції вуглеводів:
Енергетична при засвоєнні 1,0 граму вуглеводів виділяється 4,1 ккал енергії.
Пластична функція – будова мембрани клітин.
Регуляторна. Регулюють осмотичні процеси; протидіють накопиченню кетонових тіл під час окислення жирів.
Захисна- попереджають розпад інших речовин від надлишкового розпаду (білки). Взаємодіють у печінці з багатьма отруйними сполуками, переводячи їх у нешкідливі і легкорозчинні речовини. Глюкуронова кислота сполучаючись з токсичними речовинами, утворює нетоксичні складні ефіри.
Гомеостатична (забезпечують сталість глюкози у крові - 4,44 - 6,66 ммол/л).
Опорна. У комплексі з білками входять до складу хрящових тканин.
Проміжний обмін вуглеводів відбувається в аеробних і анаеробних умовах:
1 молекула глікогену в анаеробних умовах дає 2 молекули АТФ, в аеробних - 38 молекул АТФ. За добу 75 кг глікогену утворюється і розпадається. Вуглеводи можуть в організмі депонуватися- у печінці (200-150 гр глікогену), м,язах. При безвуглеводній дієті глікоген за участю глюкагона розпадається до глюкози. Різні органи по-різному утилізують глюкозу з крові: мозок -12 %, глюкози, кишечник – 9%, м'язи -7 %, нирки - 5%.

Серед незасвоюваних вуглеводів важливе значення мають клітковина (целюлоза), геміцелюлоза, протопектин, лігнін, пектини, слиз та камеді. Вони складають основу харчових волокон.
Характерними хворобами при дефіциті харчових волокон є виразкова хвороба шлунку та дванадцятипалої кишки, сечокам’яна хвороба та подагра. Водночас, переважання грубої овочевої їжі також небажане і призводить до неповного перетравлення їжі, порушення всмоктування мінеральних речовин та вітамінів. Це призводить до утворення надлишкових
газів у кишечнику, проносу та болів у шлунку. Тут дуже важливе почуття міри і мудрість при використанні грубої овочевої їжі.
При недостатній кількості в їжі незасвоюваних вуглеводів спостерігається збільшення серцево-судинних захворювань, злоякісних утворювань товстої кишки. Добова норма харчових волокон 20-25 г. Джерело ХВ: пшеничні висівки, овочі, фрукти.

РЕГУЛЯЦІЯ ВУГЛЕВОДНОГО ОБМІНУ.
Рівень глюкози в крові постійно змінюється. Цей подразник сприймають хеморецептори кровоносних судин і гіпоталамуса.
При ГІПЕРГЛІКЕМІЇ бета-клітини підшлункової залози, збільшують синтез інсуліну, який зменшує концентрацію глюкози в крові і сприяє утворенню глікогену. При ГІПОГЛІКЕМІЇ альфа-клітини підшлункової залози, збільшують синтез глюкагону, який збільшує концентрацію глюкози в крові за рахунок розпаду глікогену.
Симпатична нервова система сприяє гіпоглікемії, парасимпатична -гіперглікемії.
Інсулін, соматотропний гормон, гормони мозкової та кіркової речовин наднирників, щитоподібної залози – стимулюють розпад глікогену і підвищення концентрації глюкози в крові (гіперглікемія).

ОБМІН ЛІПІДІВ.
Добова потреба -70 - 80 гр жирів. До жирів відносяться неоднорідні в хімічному відношенні речовини, які поділяють на прості ліпіди (нейтральні жири, віск), складні ліпіди (фосфоліпіди, гліколіпіди) і стероїди (холестерин). Також є поділ на жири високої та низької щільності. Нейтральні жири в енергетичному відношенні можуть бути замінені вуглеводами. Надлишкове споживання вуглеводів з їжею призводить до відкладання жиру в організмі. У нормі в людини 25-30% вуглеводів їжі перетворюється в жири.
Функції жирів:
Енергетична: при утилізації1,0 гр жиру виділяється 9,3 ккал енергії. За рахунок жирів їжі в середньому на 25 – 35 % задовольняється добова потреба людини в енергії.
Пластична, входять до складу клітинних мембрану вигляді ліпопротеїдів
Регуляторна функція – ліпіди є важливими факторами регулювання обміну води в організмі. При окисленні 100 г жиру виділяється 107 г ендогенної води, що має особливе значення в екстремальних умовах (наприклад, при нестачі води ).
Беруть участь у окисно-відновних процесах, біосинтезі білка
Входять до складу жиророзчинних вітамінів - Д, А. Деякі ліпіди є субстратом для утворення гормонів кори наднирників, статевих гормонів, жовчних кислот, простагландинів та ін.
Резервний жир – відкладається у „жирових депо” (підшкірна клітковина,жирова капсула нирок та ін.). Він також утворює ліпопротеїновий комплекс,але нестійкий, тому його кількість швидко зменшується при голодуванні, придеяких нервових і гуморальних порушеннях.
Захисна - жир виступає як буфер для органів при механічних впливах (нирки)
Терморегуляторна - підтримує температуру тіла.

Продукти гідролізу жирів надходять переважно у лімфу і в меншій кількості - безпосередньо в кров. Нормальному гідролізу жирів сприяє нормальний обмін вуглеводів. При діабеті, коли порушується вуглеводний обмін, відбувається отруєння організму продуктами жирового обміну - кетоновими і кетоновими тілами.
Тривале обмеження жирів у харчуванні або систематичне вживання жирів із зниженим вмістом необхідних компонентів, у тому числі і вершкового масла, призводить до відхилень у фізичному стані організму:
- порушення діяльності ЦНС;
- зниження стійкості організму до інфекцій;
- скорочення тривалості життя.
Але і надлишкове вживання жирів небажане: ожиріння, серцево-судинні захворювання, передчасне старіння.
Найбільш важливі джерела жирів у харчуванні – рослинні олії 99,8%, вершкове масло 61,5–82,5%, молочні продукти 3,5–30%.
РЕГУЛЯЦІЯ ЖИРОВОГО ОБМІНУ.
В регуляції жирового обмяну мають значення кора головного мозку (свідоме обмеження чи споживання жирів), гіпоталамус ( центр голоду та насичення), йод-вмісні гормони щитоподібної залози, інсулін, соматотропний гормон, гормони мозкової зони кори наднирників (адреналін).
Інсулін сприяє відкладанню жиру в жирових депо. Він сприяє синтезу жиру з вуглеводів.
Соматотропний гормон та адреналін сприяють розпаду жиру.
При руйнуванні вентромедіальних ядер гіпоталамуса розвивається тривале підвищення апетиту і збільшене відкладання жиру.

Співвідношення дихального коефіцієнту і калоричного еквіваленту кисню

ТЕРМОРЕГУЛЯЦІЯ
Людина постійно перебуває в процесі теплової взаємодії з навколишнім середовищем. Підтримання температури тіла людини одна із умов для підтримання нормальних фізіоло-гічних процесів.Порушення теплового балансу може призвести до перегрівання або до пе-реохолодження організму людини і, зрештою, до втрати працездатності, втрати свідомості та до теплової смерті.
Забезпечення температурного балансу здійснюється механізмами теплоутворення (хімічною терморегуляцією, та фізичною терморегуляцією).
Знання фізіологічних основ терморегуляції необхідні при проведенні терапії чи профілак-тики відповідних дисфункцій у медичній практиці.
При зміні температури можуть розвиватися такі зрушення: порушуються структура й функція білків; змінюється швидкість ферментативних реакцій; порушуються структура й функція нуклеїнових кислот; порушуються фізико-хімічний стан і функція ліпідів (основа мембран клітини). Зазначені зрушення призводять до зміни функцій і структур різних орга-нів і систем. Для всіх гомойотермних тваринні межі верхньої, уже летальної, температури становлять 43—45 °С.
Теплокро́вність (гомойотермія )—це здатність організмів підтримувати постійну темпера-туру тіла (термічний гомеостаз) незалежно від температури навколишнього середовища за рахунок регулювання швидкості обміну речовин.
Пойкілоте́рмність- неспроможність підтримувати температуру тіла на стабільному рівні, її залежність від температури оточуючого середовища. При підвищенні або зниженні температури середовища за межі оптимальної пойкілотермні організми впадають у заціпеніння або гинуть.

Енергія в організмі утворюється в двох випадках:
1/ енергія основного обміну
2/ енергія, що утворюється при виконанні роботи.
В організмі теплоутворення необхідне:
- підтримка в нормі температури тіла - 36,5-36,9 С,
-створює оптимум для усіх фізіологічних функцій організму,
-створює оптимум для ферментативних процесів. Людський організм - удосконалений термостат.
Протягом доби температура тіла може відрізнятися від середнього рівня: до 4-ї години вона знижується, а до 17-ї -піднімається. Найбільш високий рівень температури відмічається у денні часи між 12 і 16 годинами. Потім температура поступово знижується і біля 4 годин ночі досягає свого мінімуму – 36оС після чого знову починає підніматися.
Розмах коливань може досягати 1 °С. Температура тіла жінок змінюється через ритм гормональної активності — менструальний цикл. У першій половині циклу вона приблизно на 0,5 °С нижча, ніж у другій постовуляцій-ній).
Температура тіла може змінюватися і залежно від вживання їжі, а також інтенсивності виконання м’язової роботи. Так, у спортсмена після двогодинного інтенсивного бігу (після подолання марафонської дистанції) температура ядра може збільшуватися до 40—41 °С.
Поверхневі шари мають нижчу температуру, ніж глибокі. Кінцівки, особливо дистальні їх відділи, як правило, холодніші від тулуба.

Показники температури тіла людини у різних ділянках
У пахвовій ямці- 36,5-36,9оС
У прямій кишці-37,2-37,5оС
Оральна – 37оС
На шкірі лоба-33,5оС
На шкірі кінцівок -24,4-28оС
На мочках вух -38оС
Температура тіла людини залежить від двох основних процесів:
— теплопродукції (хімічна терморегуляція )
— тепловіддачі (фізична терморегуляція )
Хімічна терморегуляція — утворення теплової енергії в процесі обміну речовин, скорочення м,язів. У стані спокою на печінку припадає близько 20% загальної теплопродукції, на інші внутрішні органи – 56%, на скелетні м’язи – 20%; при фізичному навантаженні на скелетні м’язи – до 90%, на внутрішні органи – лише 8%.
Фізична терморегуляція — віддача теплової енергіїї організмом оточуючому середовищу. При підвищені температури навколишнього середовища тепловіддача збільшується, при понижені — зменшується.
Головна умова підтримання постійної температури тіла — досягнення стійкої рівноваги між теплопродукцією і тепловіддачею.
Механізми тепловіддачі (фізичної терморегуляції)
теплопроведення, конвекція, випромінення( радіація) і випаровуванням.
У людини в стані спокою при t=20°С біля 60% тепла віддається за рахунок радіації,близько 12-15% - конвекцією повітря, 2-5% - проведенням і близько 20% тепла втрачається шляхом випаровування поту.

Хімічна терморегуляція (ТЕПЛОУТВОРЕННЯ)
Теплоутворення забезпечують:
1. Внутрішні органи, найбільше з них печінка, товста кишка реакції окиснення (розщеп-лення жирів і вуглеводів), що перебігають із виділенням теплової енергії – джерело теплової енергії
2. Скелетна мускулатура постачальник тепла при інтенсивній роботі, найменше тепла продукується в холодніших частинах тіла (кистях рук і стопах ніг)
3. Кров, що має високу теплоємність, основний переносник тепла в організмі людини (нагрівається в «гарячих» органах і переносить тепло до менш розігрітих)
Механізми хімічної терморегуляції.
Теплова енергія в організмі людини утворюється внаслідок обмінних процесів (обміну речовин :1г жирів - 9,3 ккал, білків- 4,1 ккал, вуглеводів- 4,1 ккал). Найінтенсивніший обмін речовин у печінці та працюючих м,язах. Тому кров, що відтікає від органів, як правило, має вищу температуру, ніж та, що притікає.
Скоротливий термогенез - утворення теплової енергії у м’язах, що скорочуються.
3. Тремтіння- утворення теплової енергії під час тремтіння м,язів ( в холодному помешканні; на вулиці, коли людина вдягнена не по погоді)
При тремтінні скорочення м’язових волокон повністю спрямовані на збільшення теплотворення, тоді як при звичайних рухах частина енергії витрачається на переміщення тіла в просторі, підтримку пози.
Виділення тепла реакцій окиснення в клітинах активних скелетних м'язів (70 %), печінки (20 %), мозку (16 %), серця (11 %), на шкіру припадає лише 2 %.

Фізична терморегуляція (ТЕПЛОВІДДАЧА)
Тепловіддача є найбільш інтенсивною в тих органах, які найбільш поверхово розміщені і обумовлена фізичними процесами теплопроведення, конвекції, радіації, випаровування.
Механізми фізичної терморегуляції.
Теплопроведення- спосіб віддачі тепла від нагрітого тіла оточуючим предметам, з якими організм контактує. Наприклад: віддачі тепла від нагрітого тіла одежі, подушці, стільцю тощо. При цьому швидкість перенесення тепла від більш нагрітого тіла до менше нагрітого предмета визначається температурним градієнтом і їх теплопровідністю. Тепловіддача шляхом теплопроведення у 14 разів збільшується у воді.
Конвекція- спосіб віддачі тепла від нагрітого тіла оточуючому повітрю. Наприклад: віддачі тепла від нагрітого тіла повітряним масам, що оточують тіло при роботі вентилятора, віяла. На конвекцію припадає 12-15 % тепловіддачі. Контактуюче з поверхнею тіла повітря за наявності градієнта температур нагрівається. Нагріте повітря піднімається, вивільнює місце новим порціям повітря і тим самим забирає частину тепла. Інтенсивність природної конвекції може збільшуватись від додаткових рухів повітря (вітер, віяло вентилятор)або зменшуватись від одягу (синтетика, синтепон в куртках).
Радіація (випромінювання тепла) -спосіб віддачі тепла від нагрітого тіла оточуючим предметам, з якими організм не контактує (на відстані). Наприклад: віддачі тепла від нагрітого тіла холодним стінам підвалу, погребу тощою. На радіацію припадає до 66 % тепловіддачі. Радіація здійснюється за допомогою довгохвильового інфрачервоного випромінювання. Це також потребує градієнта температур, наприклад, між теплою шкірою і холодними стінами.

4. Випаровування - спосіб віддачі тепла від нагрітого тіла шляхом випаровування води з потом, через потові залози. З 1 мл поту людина втрачає 0,58-0,62 ккал тепла. Як мінімум виділяється і випаровується 500 мл поту. При кімнатній температурі в стані спокою тілом оголеної людини близько 20 % тепла віддається за рахунок випарювання поту. Умови потовиділення ( висока температура оточуючого середовища та низька вологість ( наприклад в сауні).
5. Перспірація -спосіб віддачі тепла нагріванням видихуваного повітря (додатково пара видаляється під час частого дихання у спекотну погоду) та випаровування води з поверхні альвеол.
Найбільше тепла віддає шкіра, менше — легені, періодичні втрати тепла відбуваються разом з виділенням калу і сечі.
Теплопроведення, конвекція і випромінювання — пасивні шляхи тепловіддачі, що ґрунту-ються на фізичних законах і ефективні лише при збереженні позитивного температурного градієнта. Що менша різниця температури між тілом і довкіллям, то менше тепла відда-ється. При рівнозначності або при вищій температурі довкілля відбувається зворотне —
нагрівання тіла. У цих умовах організм має лише один механізм віддачі тепла, пов’язаний із процесами потовиділення і потовипарювання. При цьому застосовуються як фізичні закономірності, зумовлені необхідністю витрачання енергії на процес випаровування, так і біологічні — потовиділення.
Механізм тепловіддачі за підвищеної температури: кровоносні судини розширюються, до шкіри надходить більше крові, тепловіддача збільшується; виділяється більше поту.
Механізм тепловіддачі за низької температури: кровоносні судини звужуються, до шкіри надходить менше крові, тепловіддача зменшується; зменшується виділення поту.
Гусяча шкіра – одна із захисних реакцій організму, яка зменшує віддачу тепла через шкіру (утворює прошарок теплого повітря між шкірою і волоссям).

ТЕРМОРЕГУЛЯЦІЯ ОРГАНІЗМУ – врівноваженість процесів теплоутворення і тепловіддачі в організмі для підтримання відносно сталої температури тіла (процес регуляції температури тіла). При зниженні температури навколишнього середовища збільшу-ється вироблення тепла організмом і зменшується тепловіддача, а при підвищенні температури довкіл-ля зменшується вироблення тепла і зростає тепло-віддача.
Стала температура тіла - показник взаємної узгодженості процесів теплоутворення і тепловіддачі.
Порушення механізмів терморегуляції спричиняє перегрівання або переохолодження організму, яке залежить від температури довкілля.
Органи, залучені до процесу терморегуляції: печінка, шкіра, м'язи, легені, кровоносна, нервова, сечовидільна, травна системи, також важливу роль відіграють кровоносні судини шкіри й потові залози.

У стані максимального спокою енергетичний обмін змінюється під дією температурних факторів. При температурі 20о С обмін збільшується через збільшення тепловіддачі. При температурі вище 20оС організм вмикає додаткові механізми: збільшується тепловіддача, а теплоутворення стає меншим. Для роздягнутої людини температура комфорту складає 28о С.
Теплопровідність, конвекція і випромінювання є пасивними шляхами тепловіддачі, які ґрунтуються на законах фізики – тепловіддача здійснюється лише тоді, коли температура поверхні тіла більша за температуру навколишнього середовища. При однаковій температурі, або при вищій температурі навколишнього середовища згадані шляхи не тільки не ефективні, але й може відбуватися нагрівання тіла. У цих умовах спрацьовує лише один механізм тепловіддачі – шляхом випаровування поту (для випаровування 1 мл поту витрачається 0,58 ккал).
В основі хімічної та фізичної терморегуляції лежать рефлекторні реакції, пов,язані з цент-ром терморегуляції розташовано в гіпоталамусі.
У ретикулярній формації середнього мозку й у спинному мозку є центральні терморецептори, які сприймають коливання температури тіла.
Гуморальна регуляція забезпечується гормонами гіпофізу, щитоподібної залози й наднирників.
Головну роль у регуляції процесів тепловіддачі відіграють зміни кровопостачання шкіри. Звуження судин сприяє меншому надходженню тепла від ядра до оболонки й збереженню його в організмі. При розширенні судин шкіри її температура може збільшуватися на 7-8ºС, при цьому збільшується й тепловіддача.

Температуру тіла контролюють терморецептори.
За місцем розташування вони є периферичні (розміщені в шкірі пеpифеpичні pецептоpи мають два типи рецепторів — теплові й холодові ) і центральні (в преоптичній ділянці гіпоталамуса).
Вони здатні розрізняти різницю температури крові, що тече через мозок, у 0,011 °С. Деяка кількість терморецепторів знаходиться у шийно-грудному відділі спинного мозку, м’язах, абдомінальній ділянці. Ці рецептори контролюють температуру ядра.
Між центральними й периферичними терморецепторними існує антагонізм, реципрокні взаємодії, що забезпечуються структурами центру терморегуляції.
Так, в умовах активації шкірних холодових рецепторів судини звужуються, і утворення тепла посилюється. Цьому перешкоджають внутрішні теплові рецептори.
Навпаки, підвищення температури тіла під час фізичної роботи, збуджуючи внутрішні теплові рецептори, запускає процеси тепловіддачі за рахунок розширення судин, потовиді-лення.
Відчуття печіння від дотику до занадто гарячого предмета виникає під дією температури понад 45 °С (тільця Руфіні) у волокнах, що йдуть від теплових рецепторів, імпульсація
виникає під дією температури в діапазоні від 20 до 40 °С і вище.
Волокна холодових рецепторів активні в діапазоні 10—40 °С, але частота імпульсації в них найбільша при температурі 34—20 °С.
Для створення відчуття температурного комфорту дорослої людини в легкому одязі у спокійному положенні сидячи необхідні: однакова температура стін і повітря, на pівні 25—26 °С, і 50 % вологості.
Будь-яка зміна зазначених умов зумовить подразнення відповідних рецепторів і включення механізмів терморегуляції.

Центр терморегуляції Гіпоталамуса
У передніх відділах гіпоталамуса(медіальна преоптична ділянка) розміщено нейрони центра тепловіддачі. Вони отримують сигнали від периферичних терморецепторів і порівнюють їх з рівнем активності центральних терморецепторів і “заданого значення” температури.
Центр теплопродукції, пов’язаний з ефекторами розміщений у задньому відділі гіпоталамуса. Ці нейрони через симпатичні нерви впливають на кровоносні судини, потові залози, метаболізм.
При зниженні температури середовища нижче від комфортної інформація від холодових рецепторів надходить у передній відділ гіпоталамуса. Звідси сигнали передаються в задній відділ, що за допомогою симпатичних нервів підвищує тонус шкірних і підшкірних кровоносних судин. Звуження судин, знижуючи шкірний кровотік, забезпечує збереження
тепла. Якщо цього замало, підключаються нові механізми терморегуляції.
Структури заднього відділу гіпоталамуса активують також і систему регуляції м’язового тонусу (теплорегуляційний тонус, тремтіння). При підвищенні температури відбувається зниження імпульсації периферичних холодових рецепторів і зменшення тонусу еферентних
структур гіпоталамуса. Зниження симпатичного судинозвужувального впливу сприяє розширенню шкірних судин (посилюється тепловіддача).
При різкому підвищенні зовнішньої температури або енергоутворення активуються особливі структури симпатичної нервової системи, що стимулюють утворення поту через холінергічні нервові волокна. При цьому пригнічується активність скелетних м’язів.

Нервова терморегуляція організму при високих та низьких температурах
Центр терморегуляції в гіпоталамусі містить центр теплоутворення та центр тепловіддачі, і підпорядкований корі великих півкуль.
Від рецепторів тепла імпульси передаються в центр тепловіддачі-імпульси до потових залоз- збільшення потовиділення, розширення артеріол шкіри для надходження теплоносія крові до шкіри та передачі тепла у повітря, зниження обміну речовин для зменшення утворення тепла, втома та пригнічення активності.
Від рецепторів холоду імпульси передаються в центр теплоутворення- імпульси до м,язів -тремтіння м'язів для теплоутворення+«гусяча шкіра» - зменшення виділення тепла, звуження артеріол шкіри для обмеження надходження теплоносія (крові) до шкіри, стимуляція обміну речовин для утворення енергії, гальмування потовиділення.
Відділи центральної нервової системи також дають команди на утворення автоматичних підсвідомих захисних рефлексів (наприклад, відсмикування руки від гарячого предмета, «гусяча» шкіра на холоді тощо).

Нервова терморегуляція організму при високих та низьких температурах

Теплорегуляція в умовах низьких температур. Загроза переохолодження в збільшеній тепловіддачі. Збільшується конвекція, яка залежить від величини охолоджува-ної поверхні і різниці температур між поверхнею тіла та навколишніми предметами (повітрям). Має значення також швидкість руху повітря. Радіація збільшується. вона залежить від величини поверхні і від різниці температур тіла та стін. Випаровування не змінюється менше певного мінімуму воно не знижується. Спостерігається лише випаровування через легені (перспірація) - 300 ккал тепла. В середовищі з низькими температурами затрачене тепло компенсується за рахунок збільшення теплоутворення.
При низьких температурах відбувається збудження холодових рецепторів шкіри і судин -імпульси по спино-таламічному тракту йдуть до гіпоталамуса в його задню ділянку, що викликає адренергічний (симпатергічний) ефект. що викликає звуження судин шкіри, зменшується тепловіддача за рахунок_ конвекції та радіації.
Активується гуморальнальна регуляція: адреналін, тироксин, простагландіни групи Е, які викликають звуження судин. Людина приймає позу, при якій зменшується поверхня тепловіддачі, відбувається_перерозподіл крові (депонується у органах черевної порожнини, в артеріо венозних анастомозах).

Гуморальна терморегуляція організму.
На терморегуляцію впливають також залози внутрішньої секреції - щитоподібна та надниркові:
• Рефлекторна зміна роботи залоз внутрішньої секреції: щитоподібної залози, надниркових залоз і підшлункової залози.
• Зміна інтенсивності окисних процесів у клітинах.
• Гіпофіз змінює секрецію гормону щитоподібної залози, знижує або підвищує обмін речовин, коригує температуру тіла (наприклад, у стані гніву або страху в крові підвищується вміст адреналіну, що спричинює звуження судин шкіри і збільшення теплоутворення).