Metabolizma kavramı temel ve genel metabolizma. BX. Ana borsa değerini hesaplamak için denklemler. Vücut yüzey yasası. Metabolizmada gereksiz yere yavaşlamaya yol açan yeme hataları yapıp yapmadığınızı kontrol edin.

Bölüm 14

TERMORGÜLASYON SÜRECİ

Vücutta enerji alışverişi

termoregülasyon

Genel özellikleri enerji alışverişi BX

Bir organizmanın yaşamı için enerjiye ihtiyaç vardır. İçinde dört ana formda bulunur: kimyasal, mekanik, elektriksel ve termal. Bu formlar arasında merkezi yer, geri dönüşümsüz olarak diğer tüm enerji formlarına dönüştürülebilen kimyasal enerjiye (ATP) aittir. Böylece, enerji değişimi bir dizi dönüşüm sürecidir çeşitli formlar makroerjik bileşiklerin birikmesi ve kullanılmasının yanı sıra kendi aralarında enerji. Makroerjik (yüksek enerjili) bileşikler biyolojik olarak aktif olarak adlandırılan organik bileşikler Kırılgan bir kimyasal bağa sahip olan ve bölünmesi, işlemek için yeterli miktarda serbest enerji açığa çıkaran faydalı iş hücrede: sentez kimyasal bileşikler, maddelerin konsantrasyon gradyanlarına karşı taşınması, kas kasılması vb.

Enerji, hücre sentezi süreçlerine, çeşitli işlemlerin uygulanmasına harcanır. fizyolojik fonksiyonlar, Açık iş dışında, vücut ısısını korumak vb. Yaşamın devamı, ancak gıda alımı nedeniyle meydana gelen enerji rezervlerinin sürekli yenilenmesi ile mümkündür. Vücutta 1 gr yağ oksitlendiğinde, sırasıyla 9.3 kcal, 1 gr protein ve karbonhidrat - her biri 4.1 kcal salınır.

Kilokalori (kcal) - 1 kg suyun sıcaklığını 1°C yükseltmek için gereken ısı (enerji) miktarı. en büyük kısım Vücutta açığa çıkan enerji ısıya çevrilir ve sadece beşte biri (%20) mekanik enerjiye dönüştürülür. Açığa çıkan enerjinin küçük bir kısmı elektrik enerjisine dönüştürülür. Sonuçta, her tür enerji çevreye esas olarak termal enerji şeklinde salınır.

Besinlerle alınan enerji miktarının vücut tarafından harcanan enerjiye oranına enerji dengesi denir. Pozitif, dengeli ve negatif olabilir. Gerçek enerji harcamasını aşan fazla beslenme ile enerji dengesi pozitiftir, yağ dokusu kütlesindeki artışa bağlı olarak enerji rezervlerinde birikim olur. Yetersiz beslenme koşullarında enerji dengesi negatiftir, enerji açısından zengin maddelerin rezervleri azalır. Vücudun tükettiği enerji miktarı hakkında fikir sahibi olmak için dış ortama salınan ısı miktarını ölçmek yeterlidir.

İnsan enerjisinin değişimi veya sözde genel değişim, temel değişim ve çalışma artışından oluşur. Bazal metabolizma, uyanık bir kişinin kas ve zihinsel dinlenme durumunda, aç karnına ve sıcaklıktaki minimum metabolizma ve enerji harcama düzeyidir. çevre 18-20°C. Çalışma artışı, kas çalışması sırasında vücudun enerji maliyetindeki artıştır. Orta yaştaki (yaklaşık 35 yaş), ortalama boy (yaklaşık 170 cm) ve ortalama vücut ağırlığına (yaklaşık 70 kg) sahip erkekler için bazal metabolizma saatte 1 kg vücut ağırlığı başına 1 kcal veya günde 1700 kcal'dir. . Aynı kilodaki kadınlarda yaklaşık %5-10 daha düşüktür. Çocuklarda yetişkinlerden daha yüksektir. Yaşlılıkta bazal metabolizma hızı düşer. Temel metabolizma koşullarında, vücudun hayati aktivitesini sürdürmek için enerji harcanır, iş iç organlar vücut ısısını korumak.

Ateşli hastalıklar için (sıtma, Tifo, tüberküloz vb.), hiperfonksiyonlar tiroid bezi bazal metabolizma %150'ye kadar yükselebilir. Hipofiz bezinin, tiroid bezinin, gonadların hipofonksiyonu ile bazal metabolizma azalır ve yağ birikimi artar.

Yemekten sonra, metabolizmanın yoğunluğu ve vücudun enerji maliyetleri, bazal metabolizma koşulları altındaki seviyelerine göre artar. Gıda alımının metabolizma ve enerji tüketimi üzerindeki bu etkisine, gıdanın spesifik dinamik etkisi denir. Proteinli yiyeceklerle, metabolizma ortalama% 30, yağ ve karbonhidrat yemekle -% 15 artar.

Elbette metabolizma, sayısız karmaşık kimyasal süreci içeren çok büyük bir konudur.

Bu sayfada, sitenin konusuyla ilgili birkaç yönüne kısaca değineceğiz. Kısaca şunlardan bahsedeceğiz:

  1. genel metabolizma,
  2. enerji değişimi,
  3. su-tuz değişimi.

Enerji metabolizması ve su-tuz metabolizması en çok terleme tarafından alındığı için seçilir. Aktif katılım. Ve genel metabolizma süreçlerini anlamak, diğer her şeyin anahtarıdır.

Genel metabolizma.

.

Her gün yemekle birlikte vücudumuza çeşitli besinler girer. Ancak aynı zamanda vücudumuz havuç, lahana veya Kiev tavuğundan oluşmaz. Metabolizma sürecinde vücudun kendisi tarafından sentezlenen proteinler, yağlar, karbonhidratlar ve diğer birçok maddeden oluşur.

Metabolizma (metabolizma) - yaşamı sürdürmek için canlı bir organizmada meydana gelen bir dizi kimyasal reaksiyon.

Bu kimyasal reaksiyonlar sayesinde vücudumuza giren besinler, bu organizmanın hücrelerinin kurucu parçalarına dönüştürülür ve çürüme ürünleri ondan uzaklaştırılır.

katabolizma ve anabolizma

.

kimyasal reaksiyonlar vücutta iki zıt yönde gerçekleştirilir.

Bir yandan bölünüyor karmaşık bağlantılar daha basit olanlara ( katabolizma veya disimilasyon).

Öte yandan, daha basit olanlardan karmaşık bileşiklerin sentezidir. Bu reaksiyonların kombinasyonuna denir. anabolizm veya asimilasyon.

Vücutta, katabolizma ve anabolizma süreçleri dinamik bir denge halindedir.

Anabolik süreçlerin baskınlığı, doku kütlesinde bir artışa, büyümeye yol açacaktır.

Katabolizma süreçlerinin baskınlığı, kilo kaybına ve önce yağın, ardından vücudumuzun geri kalan dokularının yok edilmesine yol açacaktır.

Bu işlemlerin hızları eşit olduğunda organizmanın büyümesi durur ve metabolizma durmaya yakın bir duruma geçer.

Çocukluk ve ergenlik döneminde kişide anabolik reaksiyonlar hakimdir. Yaşlılıkta - katabolik.

Sürecin dört aşaması

Metabolizma birkaç aşamaya ayrılabilir:

  1. İlk aşama (disimilasyon) - gastrointestinal sistemde başlar. Bu aşamada, kompleksin enzimatik bölünmesi organik madde gıda şeklinde alınır. Bu bölünmenin bir sonucu olarak, karmaşık moleküllerden basit moleküller oluşur ve bunların bir kısmı daha sonra gelecekteki sentezler için başlangıç ​​malzemesi olarak hizmet eder.
  2. Bu aşamada, bölünme ürünleri bağırsak duvarından emilerek kana karışır ve kan yoluyla damarlar ve kılcal damarlar yoluyla vücudumuzun her hücresine, gelecekteki sentez yerlerine taşınır.
  3. Hücrelerde katabolik bölünme süreçleri devam eder, ancak bunlara paralel olarak anabolik sentez süreçleri meydana gelir ve sonuçta basit maddeler zaten vücudumuzda bulunan kompleks inşa edilmiştir: proteinler, lipitler (yağlar), karbonhidratlar, şekerler, nükleik asitler Ve bircok digerleri.
  4. Bu aşamada vücut çürüme ürünlerinden kurtulur, yani. artık ihtiyacı olmayan şeyler.

Atık maddelerin büyük bir kısmı üriner sistem yoluyla atılır ve gastrointestinal sistem. Diğer kısım ise deri yolu ile ter şeklindedir. Karbon (karbon dioksit CO2 formunda) ve hidrojen (buhar formunda) akciğerlerden atılır.

Enerji değişimi

.

Yukarıda açıklanan tüm işlemler enerji gerektirir.

Vücudumuza enerji sağlama sorunu, ona sentez için maddeler sağlama sorunuyla aynı şekilde çözülür.

Burada bir önceki bölümün içeriğini kısmen tekrarlıyoruz.

Enerji kaynağı olduğu kadar vücuttaki tüm maddelerin sentezi için hammadde kaynağı da besindir.

Vücudumuza giren yiyecekler parçalanır. Bölünme sırasında enerji açığa çıkar. Bu enerjinin bir kısmı vücut ısısını yükselterek dağılır. Diğer kısım sentez reaksiyonlarında kullanılacaktır.

Isı açığa çıkaran katabolik reaksiyonların aksine, anabolik reaksiyonlar, aksine, çalışmak için enerji gerektirir. Bu gerekli enerji, katabolik parçalanma reaksiyonları sonucunda onlar tarafından elde edilecektir.

ATP evrensel bir enerji kaynağıdır

Organik maddelerin parçalanması sırasında açığa çıkan enerji, hücre tarafından hemen kullanılmaz, ancak önce özel bileşikler, genellikle adenozin trifosfat (ATP) şeklinde depolanır.

Her şeyden önce bu bileşik, canlı sistemlerde meydana gelen tüm biyokimyasal süreçler için evrensel bir enerji kaynağı olarak bilinir.

. ATP, katabolizma reaksiyonları sırasında hücrelerde sentezlenir.

ATP, hücrede bir tür enerji biriktiricidir.

ATP'nin sentezi sırasında, mecazi anlamda bu pil, yiyeceklerle birlikte gelen maddelerin parçalanması sırasında ortaya çıkan enerji ile "yüklenir".

Daha sonra, ATP'nin kendisi bölünmeye uğrar. Batarya boşalacaktır.

Bu deşarj, sentezin ihtiyaçlarına göre ayarlanır ve arzın sürekliliğini sağlar. Gerektiğinde ATP parçalanır ve proteinlerin, yağların, karbonhidratların ve diğerlerinin sentez reaksiyonları için enerji sağlar. yaşamsal işlevler hücreler.

Enerji ve maddenin dolaşımı

Protein molekülleri vücutta birkaç saatten birkaç güne kadar işlev görür. Bu dönemde içlerinde bozukluklar birikir ve proteinler işlevlerini yerine getiremez hale gelir. Yeni sentezlenenlerle değiştirilirler ve eskiler enerjinin salınmasıyla parçalanır. Enerjinin bir kısmı vücut ısısını yükselterek tekrar dağılır. Ama diğer kısmı yine ATP'nin sentezi için kullanılır ve böylece biz hayattayken bir daire içinde.

Bu madde ve enerjinin dolaşımıdır.

SU-TUZ METABOLİZMASI

SU-TUZ METABOLİZMASI

- su ve tuzların (elektrolitler) tüketimi, emilimi, iç ortamlarda dağılımı ve vücuttan atılması işlemlerinin bir dizi.

İnsan dokusundaki su

İnsan dokularındaki su yüzdesi yaklaşık olarak %65-70'dir. Ancak yaşam boyunca bu sayı sabit değildir.

4 aylık bir insan embriyosu su içerir - %94
yeni doğmuş bir çocukta - %74
bir yetişkinde - yaklaşık 65.

Yaşla birlikte, su miktarı daha da azalır. Birçok bilim adamı, insan yaşlanmasının nedenlerinden birinin, kolloidlerin, özellikle proteinlerin bağlanma yeteneğindeki azalma olduğuna inanmaktadır. Büyük miktarlar su.

Suyun insan vücudundaki dağılımı düzensizdir.

En Az Miktar Bu içerir:
kemikler - %45 ve
yağ dokusu - %29,
En büyük:
idrar - %83
kan - %92,
ter - %97,
tükürük - %99.

Deride - %72
B bağ dokusundan -80%
Böbreklerde - %82

En vücuttaki su (insanlarda 2/3'e kadar) hücre içi sudur; daha küçük bir kısım (insanlarda yaklaşık 1/3) hücre dışı sudur.

Günlük su tüketimi

İnsanların günlük su tüketimi yaklaşık 2,5 litredir.

  1. 1.2 litre içiyor
  2. Yiyeceklerden 1 litre alır.
  3. Besinlerin oksidasyonu sırasında 0,3 l alır.

Normal bir su dengesi ile aynı miktarda su (yaklaşık 2,5 litre) vücuttan atılır:

  1. 1-1,5 l böbrekler tarafından atılır
  2. yaklaşık 0,5 l ter ile atılır
  3. yaklaşık 0,4 l akciğerler tarafından solunum yoluyla atılır
  4. 0,05 - 0,2 l dışkı ile atılır

taşıma işlevi su

Kan, lenf, idrar veya terin bileşimindeki su, taşıma rolünü oynar.

Kan yardımıyla sentez için gerekli besinler sentez bölgelerine girer. Oksidasyon reaksiyonlarında yer alan oksijen teslim edilir atardamar kanı akciğerlerden vücudun her hücresine. Gereksiz bozunma ürünleri ise tam tersine uzaklaştırılır. venöz kan ve ardından idrar ve ter bileşiminde vücuttan atılır.

Hücre içi su, metabolik süreçlerin gerçekleştiği ortamdır. Bu durumda, etkileşen maddeler arasında bir aracıdır. Yani bu etkileşimi sağlar ve böylece taşıma fonksiyonlarını sürdürür.

Bu nedenle su, hücresel yapıların oluşumunda doğrudan yer alır ve büyük ölçüde aktivitelerini belirler. Bu nedenle, içlerinde meydana gelen oksidatif fosforilasyon işlemlerinin yoğunluğu (ATP sentezinin aşamalarından biri) mitokondri şişme derecesine ve protein biyosentezinin aktivitesi, ribozomların su ile doygunluğuna bağlıdır. Sadece belirli bir hidrasyon derecesinde, proteinler ve nükleik asitler biyolojik aktivitelerini tam olarak gösterirler.

mineral elementler

Mineral elementler vücutta iyonlara ayrılan tuzlar şeklinde bulunur. Bu elementlerin vücuttaki dolaşımına tuz metabolizması denir.

Organizmalar iyon içerir Na+, K+, Ca++, Mg++, Cl-, sülfatlar, fosfatlar, bikarbonatlar; dokulardaki fizikokimyasal süreçlerin doğasını belirlerler.

özel önem mineral elementler herhangi bir canlı organizmanın enzimatik aparatının işleyişinde.

Birçok enzimatik reaksiyonlar sadece belirli iyonların varlığında meydana gelir.

arasında özellikle önemli mineraller sahip olmak

eser elementler. Çok küçük miktarlarda canlı organizmaların bir parçasıdırlar - yine de, yoklukları ciddi metabolik bozukluklara yol açtığı için son derece gereklidirler. Bu, iz elementlerin birçok enzimatik süreci (enzimlerin kendilerinin veya aktivatörlerinin bir parçası olarak) aktive etmesi ve ayrıca belirli vitamin ve hormonların oluşumu için gerekli olması gerçeğiyle açıklanmaktadır.

Mikrobesinler şunları içerir: V, Mn, Zn, Si, Mo, Co, Ni, Li, Se, I, CI, Br ve diğer bazı unsurlar.

Çözünen konsantrasyonların bakımı - önemli koşul hayat.

Vücutta çözünmüş maddelerin konsantrasyonları, oldukça dar sınırlar içinde sabit kalmalıdır, çünkü metabolik süreçlerin optimal seyri için, tamamen tanımlanmış ve nispeten değişmemiş bir vücut sıvısı bileşimi gereklidir.

Normal bileşimden önemli sapmalar genellikle yaşamla bağdaşmaz. Canlı bir organizma için zorluk, bu maddelerin diyetle alımı büyük ölçüde değişebilse de, vücut sıvılarında çözünen maddelerin uygun konsantrasyonlarını korumaktır.

Sabit bir konsantrasyonu korumanın bir yolu ozmozdur.

osmoz

Ozmoz, çözücü moleküllerinin yarı geçirgen bir zarından çözünen maddenin daha yüksek bir konsantrasyonuna (daha düşük çözücü konsantrasyonu) doğru tek yönlü difüzyon işlemidir.

Bizim durumumuzda yarı geçirgen zar hücre duvarıdır.

Hücre, hücre içi sıvı ile doludur. Hücrelerin kendileri hücreler arası sıvı ile çevrilidir. Hücre içindeki ve dışındaki herhangi bir maddenin konsantrasyonları aynı değilse, konsantrasyonları eşitlemeye çalışan bir sıvı (çözücü) akışı ortaya çıkacaktır (daha yüksek konsantrasyonlu bir alandan daha düşük bir konsantrasyona doğru hareket).

Su ve tuz değişimlerinin birbirine bağlanması

Vücudumuzda sabit bir çözünmüş madde konsantrasyonu sağlamaktan bahsedersek, o zaman su ve tuz değişimi birbirleriyle yakından bağlantılıdır.

Yani vücuttaki bir maddenin konsantrasyonu bir yandan artabilir,

Gıda bileşimindeki alımındaki artışla,

diğer tarafta,

Kanımızdaki su miktarını azaltarak.

Bu, su eksikliği durumunda veya dehidrasyona yol açan herhangi bir hastalık nedeniyle olabilir. Aynı zamanda, bu maddenin tüketim hacmi değişmeden kalacaktır.

Bu durumların aynı olduğunu kesinlikle söylemiyoruz. Sadece su ve tuz değişiminin birbirine bağlılığını vurgulamak istiyoruz.

Düzenleme su-tuz metabolizması

Metabolik süreçlerde çeşitli maddelerin sabit konsantrasyonunu korumak için vücudumuz çeşitli düzenleyici sistemlerle donatılmıştır.

İnsanlarda ve hayvanlarda su metabolizmasının düzenlenmesinde, konsantrasyondaki değişikliklere ozmotik olarak yanıt veren özel reseptörlerden gelen impulslar çok önemlidir. aktif maddeler, sıvı hacmi ve iyon bileşimi. Bu veriler merkezi sinir sistemine iletilir, bunun sonucunda vücuttan su ve tuzların atılması ve bunların vücut tarafından tüketilmesi buna göre değişir - susuzluk hissi ve sözde tuz iştahı ortaya çıkar.

Hipofiz hormonlarının su dengesi üzerinde önemli bir etkisi vardır. Ön hipofiz bezinin diüretik hormonu suyun atılımını sağlar ve antagonisti olan vazopressin (arka hipofiz bezinin hormonu) suyu tutarak böbrek tübüllerinde yeniden emilmesini sağlar.

Ana metabolizma - enerji maliyetleri, hücre yaşamı için gerekli olan minimum oksidatif süreçlerin sürdürülmesi ve sürekli çalışan organ ve sistemlerin - solunum kasları, kalp, böbrekler, karaciğer - aktivitesi ile ilişkilidir. Bazal metabolizma açısından enerji tüketiminin bir kısmı kas tonusunun korunması ile ilişkilidir. Tüm bu işlemler sırasında açığa çıkan termal enerji, vücut sıcaklığını sabit bir seviyede, genellikle dış ortamın sıcaklığından daha yüksek tutmak için gerekli olan ısı üretimini sağlar.

Temel metabolizmayı belirleme koşulları: özne

1) duygusal strese neden olan tahrişlere maruz kalmadan, kas dinlenmesi durumunda (kasları gevşemiş olarak yatma pozisyonu);

2) aç karnına, yani yemekten 12-16 saat sonra;

3) soğuk veya sıcak hissine neden olmayan "konfor" (18-20 ° C) dış sıcaklığında.

Bazal metabolizma uyanık durumda belirlenir. Uyku sırasında, oksidatif süreçlerin seviyesi ve dolayısıyla vücudun enerji maliyetleri, uyanıklık sırasındaki dinlenme durumuna göre %8-10 daha düşüktür.

Ana değişimi belirleme yöntemleri:

    Doğrudan, dolaylı kalorimetri;

    Özel tablolar kullanılarak cinsiyet, yaş, boy, vücut ağırlığı dikkate alınarak denklemlerle.

Kişinin temel değişiminin normal değerleri. Bazal metabolizma hızı genellikle, saatte veya günde 1 kg vücut ağırlığı veya 1 m2 vücut yüzeyi başına kilojul (kilokalori) cinsinden ısı miktarı olarak ifade edilir.

Orta yaşlı (yaklaşık 35 yaşında), ortalama boyda (yaklaşık 165 cm) ve ortalama vücut ağırlığına (yaklaşık 70 kg) sahip bir erkek için bazal metabolizma hızı, 1 kg vücut ağırlığı başına 4,19 kJ'dir (1 kcal). saatte veya günde 7117 kJ ( 1700 kcal), kadınlar için yaklaşık 1500 kcal/gün. Kadınlarda erkeklere göre %5-10 daha düşüktür. Çocuklar yetişkinlerden daha yüksektir. Yaşlılarda %10-15 daha düşüktür. .

3. Aksiyon potansiyeli ve evreleri. Uyarılmanın iyonik mekanizmaları, Uyarılma sırasında hücre zarının geçirgenliğindeki değişiklikler.

Aksiyon potansiyeli - bu, uyarma anında meydana gelen, zarın dış ve iç yüzeyleri arasındaki (veya dokudaki iki nokta arasındaki) potansiyel farkındaki kısa süreli bir değişikliktir. Mikroelektrot teknolojisi kullanılarak aksiyon potansiyeli kaydedilirken, tepe şeklinde tipik bir potansiyel gözlenir. Aşağıdaki aşamalara veya bileşenlere sahiptir:

    Yerel yanıt - İlk aşama depolarizasyon.

    Depolarizasyon aşaması - Hızlı düşüş sıfıra membran potansiyeli ve membran şarjı (geri alma veya aşma).

    Repolarizasyon aşaması - iyileşme taban çizgisi zar potansiyeli; içinde, hızlı repolarizasyon aşaması ve yavaş repolarizasyon aşaması ayırt edilir, sırayla, yavaş repolarizasyon aşaması iz süreçleri (potansiyeller) ile temsil edilir: iz negatifliği (iz depolarizasyonu) ve iz pozitifliği (iz hiperpolarizasyonu). Sinirin, iskelet kasının aksiyon potansiyelinin genlik-zaman özellikleri aşağıdaki gibidir: aksiyon potansiyelinin genliği 140-150 mV'dir; aksiyon potansiyeli zirvesinin süresi (depolarizasyon fazı + repolarizasyon fazı) 1-2 ms, eser potansiyellerin süresi 10-50 ms'dir. Aksiyon potansiyelinin formu (hücre içi atama ile) tipine bağlıdır. uyarılabilir doku: bir nöronun aksonunda, iskelet kası - tepe benzeri potansiyeller, düz kaslarda bazı durumlarda tepe benzeri, diğerlerinde - plato benzeri (örneğin, aksiyon potansiyeli) düz kaslar hamile bir kadının rahmi plato şeklindedir ve süresi yaklaşık 1 dakikadır). Kalp kasında aksiyon potansiyeli plato şeklindedir.

Hücre dışı sıvıda, hücre içi sıvı - potasyum iyonları ve organik bileşiklerde sodyum ve klor iyonlarının konsantrasyonu yüksektir. Göreceli fizyolojik dinlenme durumunda hücre zarı potasyum katyonlarına karşı iyi geçirgendir, klor anyonları için biraz daha kötüdür, pratik olarak sodyum katyonlarına karşı geçirimsizdir ve organik bileşiklerin anyonlarına karşı tamamen geçirimsizdir. Dinlenme halindeyken, potasyum iyonları enerji harcamadan çiçek konsantrasyonu alanına gider (dış yüzeyde hücre zarı) pozitif bir yük taşıyor.

Klor iyonları, negatif bir yük taşıyarak hücreye nüfuz eder. Sodyum iyonları, zarın dış yüzeyinde kalmaya devam ederek pozitif yükü daha da artırır.

İyonik uyarma mekanizması:

Aksiyon potansiyeli, hücre zarının iyonik geçirgenliğinde sıralı olarak gelişen değişikliklere dayanır. Bir tahriş edicinin hücre üzerindeki etkisi altında, sodyum kanallarının aktivasyonu nedeniyle zarın Na + iyonları için geçirgenliği keskin bir şekilde artar. Aynı zamanda, Na + iyonları, konsantrasyon gradyanı boyunca dışarıdan hücre içi boşluğa yoğun bir şekilde hareket eder. Na+ iyonlarının hücre içerisine girişi de elektrostatik etkileşim ile kolaylaştırılır. Sonuç olarak, zarın Na + geçirgenliği, K + iyonları geçirgenliğinden 20 kat daha fazla olur.

Na +'nın hücreye akışı, hücreden gelen potasyum akımını aşmaya başladığından, dinlenme potansiyelinde kademeli bir düşüş meydana gelir ve bu da bir geri dönüşe, yani zar potansiyelinin işaretinde bir değişikliğe yol açar. Bu durumda zarın iç yüzeyi dış yüzeyine göre pozitif olur. Membran potansiyelindeki bu değişiklikler, aksiyon potansiyelinin yükselen fazına (depolarizasyon fazı) karşılık gelir. Zar, yalnızca 0,2 - 0,5 ms gibi çok kısa bir süre için Na+ iyonları için artan geçirgenlik ile karakterize edilir. Daha sonra zarın Na+ iyonlarına geçirgenliği tekrar azalır ve K+ iyonlarına karşı geçirgenliği artar. Sonuç olarak, hücre içine Na+ akışı keskin bir şekilde zayıflarken, hücre dışına K+ akışı artar. Bir aksiyon potansiyeli sırasında, önemli miktarda Na+ hücreye girer ve K+ iyonları hücreden çıkar. Hücresel iyonik dengenin restorasyonu, Na + iyonlarının iç konsantrasyonundaki artış ve K + iyonlarının dış konsantrasyonundaki artışla aktivitesi artan Na +, K + - ATPaz pompasının çalışması nedeniyle gerçekleştirilir.

İyon pompasının çalışması ve Na + ve K + için zar geçirgenliğindeki bir değişiklik nedeniyle, hücre içi ve hücre dışı boşluktaki ilk konsantrasyonları yavaş yavaş geri yüklenir.Bu işlemlerin sonucu, zarın yeniden polarizasyonudur: Hücre, zarın dış yüzeyine göre yeniden negatif yük kazanır.

BİLET 24

Doğal insan yaşamı koşullarındaki değişim düzeyine denir. genel değiş tokuş. Fiziksel ve zihinsel emek gerçekleştirirken, duruş değiştirirken, duygular, yemek yedikten sonra metabolik süreçler daha yoğun hale gelir. En önemlisi, bu sürece dahil olan kaslar azalır. Ve devlet iskelet kası esas olarak metabolizmanın yoğunluğunu ve diğer bazı fizyolojik durumları etkiler. Yani bir matematik problemini çözerken bile iskelet kaslarının tonik gerilimi artar. Aynı zamanda, merkezi sinir sistemi hücrelerindeki metabolik süreçlerin aktivitesi değişse de, tüm organizmanın enerji tüketim seviyesini önemli ölçüde etkileyecek kadar değişmez. Bununla birlikte, zihinsel çalışmaya duygusal stres eşlik ederse, değişim daha büyük ölçüde etkinleştirilir. Bunun nedeni, metabolik süreçleri artıran bir dizi hormonun oluşumundaki artıştır.

Gıdanın özellikle dinamik etkisi

Yemekten sonra yeterince uzun bir süre (10-12 saate kadar) metabolizmada bir artış gözlenir. Bu durumda, enerji yalnızca gerçek sindirim, salgılama, hareketlilik, emilim sürecine harcanmaz). Görünüşe göre sözde gıdanın spesifik dinamik eylemi. Esas olarak sindirim ürünleri tarafından metabolik süreçlerin aktivasyonundan kaynaklanmaktadır. Bu etki, protein alımı ile en fazladır. Zaten 1 saat sonra ve sonraki 3-12 saat boyunca (süre, tüketilen gıda miktarına bağlıdır), enerji oluşum süreçlerinin aktivitesi, bazal metabolizma seviyesinin% 30'una yükselir. Karbonhidrat ve yağ alımı ile bu artış %15'i geçmez.

Sıcaklık etkisi

Ortam sıcaklığı rahat bir seviyeden saptığında metabolik süreçlerin yoğunluğu da artar. Sabit bir vücut sıcaklığını korumak için diğer türlerin enerjisi ısıya dönüştürüldüğünden, metabolizmanın yoğunluğundaki en önemli değişimler sıcaklıkta bir azalma ile olur.

Enerji değişimi emek faaliyeti

Enerji tüketimindeki en büyük artış iskeletsel geçici kaslardan kaynaklanmaktadır. bu nedenle, içinde normal koşullar mevcudiyeti, metabolik süreçlerin seviyesi öncelikle bağlıdır fiziksel aktivite kişi. yetişkin nüfus genel mübadele düzeyine göre beş gruba ayrılabilir. Sınıflandırma, fiziksel emeğin yoğunluğuna, emek süreçlerinin performansından kaynaklanan sinir gerginliğine, bireysel işlemlere ve bir dizi başka özelliğe dayanmaktadır. Yeni tür ve emek faaliyeti biçimlerinin tanıtılması ve yayılmasıyla birlikte teknik ilerleme, emek yoğunluğu grupları gözden geçirilmeli, belirlenmeli ve tamamlanmalıdır. Beş işçi grubu vardır:

1-a - ağırlıklı olarak zihinsel olarak silinebilir;

2-a - akciğer fiziksel iş gücü;

3 - fiziksel emek orta derece yer çekimi;

4-a - ağır fiziksel emek;

5-a - özellikle ağır fiziksel emek.

Çalışmaları yalnızca fiziksel değil, aynı zamanda nöropsişik stresle de karakterize edilen kişilerde enerji ihtiyacı artar. Ve modern koşullar tüm emek süreçlerindeki önemi giderek artıyor.

Kadınlarda, metabolik süreçlerin daha düşük yoğunluğu sayesinde, daha az kas kütlesi enerji gereksinimi erkeklerden yaklaşık %15 daha düşüktür.

Çalışma çağındaki yetişkin nüfusun enerji ihtiyacı belirlenirken, tüm hesaplamaların 18-29, 30-39, 40-59 yaş olmak üzere üç yaş kategorisine göre yapılması uygun görülmektedir. Bu bazılarına dayanıyordu yaş özellikleri metabolizma. Yani 18-29 yaşlarında büyüme süreçleri ve fiziksel Geliştirme. 40 yaşından itibaren ve özellikle 50 yaşından sonra katabolizma anabolizmaya üstün gelmeye başlar.

18 ila 60 yaş arası nüfus için enerji ihtiyacı kriterlerini geliştirirken, ideal vücut ağırlığı şartlı olarak belirlendi: erkekler için 70 kg, kadınlar için - 60 kg. Enerji gereksinimi, ortalama ideal vücut ağırlığının 1 kg'ı temel alınarak hesaplanabilir. Erkekler ve kadınlar için 1 kg ideal kilo başına enerji gereksinimi hemen hemen aynıdır ve: 1. emek yoğunluğu grubu için - 167.4 kJ (40 kcal), 2. için - 179.9 kJ (43 kcal), 3. için - 192,5 kJ (46 kcal), 4. - 221,7 kJ (53 kcal), 5. - 255,2 kJ (61 kcal).

Enerji değişiminin düzenlenmesi

Vücutta, tüm organizmanın metabolik ihtiyaçları sürekli olarak bireysel organlarının ve hücrelerinin ihtiyaçları ile koordine edilmelidir. Bu, besinlerin aralarında dağıtılmasının yanı sıra, vücudun kendi depolarından veya biyosentez süreçlerinde oluşan maddelerin yeniden dağıtılmasıyla elde edilir.

Bireysel hücreler ve organ parçaları düzeyinde, enerji üretim sürecini düzenlemek için yerel mekanizmaların varlığını ortaya çıkarmak mümkündür. Bu nedenle, kas çalışması sırasında, kas kasılmasının başlangıcı, kullanılan ATP'nin yeniden sentezlenme süreçlerini tetikler (bkz. Bölüm 1 - "İskelet kasları").

Vücuttaki enerji üretim süreçlerinin bir bütün olarak düzenlenmesi, otonom sinir tarafından gerçekleştirilir ve endokrin sistemler ikincisi baskın. Ana düzenleyiciler - tiroid hormonları - tiroksin ve G3'ün yanı sıra A bu süreçleri uyaran adrenal bezler. Ayrıca, bu hormonların etkisi altında, enerji üretmek için kullanılan metabolitlerin yeniden dağılımı vardır. Evet, sırasında fiziksel aktivite karaciğerden, kaslarda kullanılan yağ depoları, glikoz, yağ asitleri kan dolaşımına girer.

Hipotalamus, nöro-refleks (vejetatif sinirler) ve endokrin mekanizmaların gerçekleştirildiği düzenlemede özel bir rol oynar. Onların yardımıyla merkezi sinir sisteminin üst bölümlerinin metabolik süreçlerin düzenlenmesine katılımı sağlanır. Enerji üretimi seviyesinde şartlı bir refleks artışı bile tespit edebilirsiniz. Böylece, bir sporcu için başlamadan önce, bir işçi için emek sürecini gerçekleştirmeden önce değişim aktive edilir. Ağır kas çalışması yapmak için hipnotik telkin, metabolik süreçlerin seviyesinde bir artışa yol açabilir.

Hipotalamus, hipofiz bezi, pankreas ve diğer endokrin bezlerin hormonları hem vücudun büyümesini, üremesini, gelişimini hem de anabolizma ve katabolizma süreçlerinin oranını etkiler. Vücutta, bu süreçlerin aktivitesi dinamik bir denge halindedir, ancak belirli anlarda gerçek hayat muhtemelen bunlardan birinin yaygınlığı. (Bu işlemler biyokimya dersinde daha detaylı anlatılmaktadır.)

Araştırma Yöntemleri

Vücudun enerji dengesini değerlendirme yöntemleri iki ana ilkeye dayanmaktadır: doğrudan ölçüm salınan ısı miktarı (doğrudan kalorimetri) ve dolaylı ölçüm - emilen oksijen ve salınan karbondioksit miktarını belirleyerek (dolaylı kalorimetri).

En sık kullanılan dolaylı kalorimetri yöntemleri. Bu durumda ilk önce emilen ve salınan oksijen miktarı belirlenir, bu da salınan karbondioksittir. Hacimlerini bilerek, solunum katsayısını (RC) belirlemek mümkündür: salınan CO2'nin emilen CO2'ye oranı:

DC değerine göre, ürünün oksidasyonunu dolaylı olarak değerlendirmek mümkündür (karşılık gelen tablolar vardır), çünkü buna bağlı olarak, farklı miktar sıcaklık. Böylece glikozun oksidasyonu sırasında 4 kcal/g ısı açığa çıkar, yağ - 9.0 kcal/g, proteinler - 4.0 kcal/g (bu değerler karşılık gelen besinlerin enerji değerini karakterize eder). DC'nin ürüne bağımlılığı oksitlenir, glikozun oksidasyonu sırasında her bir CO2 molekülünü (DR = 1.0) oluşturmak için aynı sayıda O2 molekülünün kullanılması gerçeğiyle belirlenir. yapısından dolayı yağ asitleri CO2 atomu başına karbonhidratlardan daha az 02 atomu vardır ve oksidasyonları sırasında DC 0.7'dir. Proteinli gıdaların tüketimi ile DC 0.8'dir.

Bununla birlikte, indirekt kalorimetri yöntemini uygularken, gerçek koşullar insan hayatı genellikle oksitleyici karışık maddelerdir. İçin pratik uygulama birim zamanda emilen oksijen miktarı ve DC değeri ile salınan enerji miktarının, yani metabolik süreçlerin yoğunluğunun belirlenebildiği özel tablolar geliştirilmiştir.

Enerji metabolizmasının yaş ve cinsiyet özellikleri

Ontogenetik gelişim sırasında, metabolik süreçler önemli değişikliklere uğrar. Ergenliğin sonuna kadar (Tablo 15) anabolizma süreçleri hakimdir.

Tablo 15 Yaş değişiklikleri genel ve bazal metabolizma

Yaş

Genel

değişim, kcal1dobu

BX

kcal1dobu

kcal 1m 1dobu

kcal1kg1dobu

1 gün

1 ay

1 yıl

3 yıl

5 yıl

10 yıl

14 yıl

yetişkinler

Çünkü sağlamak için yaş gelişimi büyük miktarda enerji tüketilir, hem birim kütle başına hem de vücut yüzeyi açısından bazal metabolizma seviyesi keskin bir şekilde artar. En yüksek performans yaşamın ilk yıllarında, bazal metabolizma yetişkinlere göre 2-2,5 kat arttığında. Yaşlanma sırasında, eşlik eden katabolik süreçler baskındır. kademeli düşüş ana değişim. Ayrıca tüm yaş dönemlerinde kadınlarda bazal metabolizma erkeklere göre daha düşüktür. Örneğin 40 yaşındaki erkeklerde ortalama değeri 36,3 kcal/m21, 70 yaşında ise 33 kcal/m21; kadınlarda sırasıyla 34,9 ve 31,7 kcal/m21'dir.

Tam dinlenme koşullarında, kişi belirli miktarda enerji harcar. Bu tüketim, vücudumuzda sürekli bir enerji harcaması olduğu gerçeğinden kaynaklanmaktadır.

hayatıyla. Çok sayıda kasıldığında önemli işler yapan enerji harcar, idrara çıkma işleminin sürekli devam ettiği böbrekler, düzenli olarak kasılan solunum kasları, safra oluşum işlemlerinin devam ettiği karaciğer ve diğer tüm organlar ve canlı bir organizmanın dokuları.

Vücudun tam dinlenme halinde, aç karnına yani yemekten 12-16 saat sonra ve 18-20°C sıcaklıkta harcadığı enerji miktarına temel metabolizma denir.

Ana değişim, dolaylı kalorimetri yöntemiyle, yani gaz değişimi çalışmasıyla belirlenir.

Bazal metabolizma hızı ortalama olarak bir yetişkinde eşittir. sağlıklı kişi 1 saat boyunca 1 kg vücut ağırlığı başına 1 büyük kalori.

70 kg ağırlığındaki bir kişinin bazal metabolizma hızı 70 x 24 = 1680 büyük kalori olacaktır. Bu, vücudun hayati aktivitesini sağlamak için harcanan enerji miktarıdır. Bazal metabolizma kişinin cinsiyetine, yaşına, boyuna ve kilosuna bağlıdır. Erkekler aynı kilodaki kadınlara göre daha yüksek bazal metabolizma hızına sahiptir.

Çocuklarda 1 kg vücut ağırlığı başına bazal metabolizma değeri bir yetişkinden daha fazladır, ancak ısı üretimi yaşla birlikte azalır. Isı üretimindeki azalma 20 yıla kadar sürer. 20 ila 40 yıl arasında ısı üretimi değişmez ve 40 yıl sonra tekrar azalır.

Çalışmalar, çeşitli hayvanlarda, 1 kg ağırlık başına hesaplanan bazal metabolizmanın oldukça keskin bir şekilde dalgalandığını göstermiştir: hayvan ne kadar küçükse, kişi başına bazal metabolizma o kadar büyük olur. 1 kg ağırlık. Bu arada, ağırlıkça değil, vücut yüzeyinin birim alanı başına hesaplandığında, hemen hemen tüm hayvanlarda, vücut yüzeyinin 1 m2'si başına harcanan enerji miktarının yaklaşık olarak aynı olduğu veya önemsiz sınırlar içinde değiştiği ortaya çıktı. Bu, olabilir 10'dan görülebilir.

MASA 1 m2'ye göre hesaplanırken ana değişim farklı hayvanlarda ve insanlarda vücut yüzeyi ve 1 kg vücut ağırlığı başına

Bu modele yüzey yasası denir, ancak mutlak değildir. Bununla birlikte, bu yasa, karşılaştırma için en uygun bazal metabolizma ölçüsünü oluşturmayı mümkün kılar: günlük vücut yüzeyi birimi başına verilen kalori sayısı.

Bezlerin aktivitesinin ihlali durumunda bazal metabolizmadaki değişiklikler gözlenir. iç salgı. Örneğin, tiroid fonksiyonundaki bir artış, ölçümü genellikle teşhis amacıyla yapılan bazal metabolizmada bir artışa yol açar.

Çalışma sırasında enerji tüketimi

Sağlıklı bir yetişkin için bazal metabolizma hızı ortalama 1.700 kaloridir. Kas çalışması sırasında enerji tüketimi hızla artar: kas çalışması ne kadar zorsa, kişi o kadar fazla enerji harcar.

Çalışırken verimliliği, yani yapılan işin harcanan enerji miktarına oranını hesaplamak önemlidir. Çalışma, bir kişinin verimliliğinin ortalama% 20'ye eşit olduğunu gösterdi; eğitim sırasında yükselir ve% 25-35'e ulaşır.

Harcanan enerji miktarına göre, farklı mesleklerden insanlar birkaç gruba ayrılabilir.

İlk grup. Büyük kas hareketleri gerektirmeyen oturma pozisyonunda çalışın: büro çalışanları, litograflar vb. - 2200-2400 büyük kalori.

MASAFarklı mesleklerden insanların günlük enerji tüketimi

meslekler Yüksek kalorili günlük enerji harcaması
Metal tornacılar ve enstrümantal kutular 3300
demirciler 3700 — 4000
haddehane çalışanları 3500 — 4100
tekerler 4000 — 4500
Marangozlar 4500
tuğla taşıyıcılar 5400
Duvarcı ustaları, duvarcı 6000
traktör sürücüleri 3000
sabancılar…. 4700 — 5000
Biçme makineleri:
el biçme 7200
makine 3600
Demet örücüler 5300-6500
Tıp öğrencisi 2800-3000
8-11 yaş arası öğrenciler 1900
12-14 2400

İkinci grup. Oturma pozisyonunda çalışın - terziler, ince işler için mekanik - 2600 2800 büyük kalori.

Üçüncü grup. Orta derecede kas çalışması: çizmetakma adlar, postacılar, doktorlar, laboratuvar çalışanları - 3000 büyük kalori.

Dördüncü grup. Yoğun kas çalışması: metal işçileri, ressamlar, marangozlar - 3400-3600 büyük kalori.

Beşinci grup. Ağır fiziksel emek - 4000 büyük kalori veya daha fazlası.

Altıncı grup. Çok sıkı çalışma - 5.000 büyük kalori veya daha fazlası.

Zihinsel çalışma sırasında çok az miktarda enerji harcanır. Zihinsel çalışma hareketle birleştirildiğinde, kas yükü örneğin bir sanatçı veya konuşmacıda enerji tüketimi artar.

İÇİNDE son yıllar farklı mesleklerden insanların enerji harcaması ayrıntılı olarak incelenmiştir. Bu veriler sekme.

METABOLİZMA VE ENERJİNİN DÜZENLENMESİ

Kalbin sinirini güçlendirme eylemini incelerken . P. Pavlov, güçlendirici sinirin kalp kası üzerinde trofik bir etkiye sahip olduğunu, yani içinde meydana gelen metabolizmanın yoğunluğunu değiştirdiğini gösterdi.

Sinir sisteminin trofik işlevi doktrini, Sovyet fizyolojisi tarafından geniş çapta geliştirilmiştir. Otonom sinir sisteminin metabolizma ve enerjinin düzenlenmesindeki rolü gösterilmiştir. Bu eylem, hem doğrudan hem de fizyolojik olarak aktif hormonlar aracılığıyla sinir sisteminin ve enerjinin etkisiyle gerçekleştirilir.

Enerji, sinir sisteminin farklı bölümlerinden etkilenir. IV ventrikülün fundusuna bir hayvan enjekte edilirse medulla oblongata, kan şekerinde keskin bir artış olur ve şeker idrarla atılmaya başlar. Diensefalonun aktivitesi, protein metabolizması ile ilişkilidir.

Enerji, serebral hemisferlerden etkilenir. K. M. Bykov'un laboratuvarında yapılan deneyler, serebral korteksin aktivitesi ile metabolizma ve enerji arasında yakın bir bağlantı olduğunu gösterdi.

İşçiler üzerinde yapılan gözlemlerde, bir işçinin dükkanda sessizce bir sandalyeye oturması ve ekibin diğer üyeleri çalışırken, oturan işçinin metabolizmasının ve enerji tüketiminin de keskin bir şekilde arttığı tespit edildi. Bunun ancak serebral korteksin etkisi altında gerçekleşebileceği açıktır.

Bir başka gözlemde ise işçinin bazal metabolizması belirlenmiş ve atölyeden gelen çalışma sesi bu tespitin yapıldığı odaya kadar ulaşmıştır. Bu koşullar altında bazal metabolizma %15-30 oranında artmıştır. Çalışılmayan bir günde böyle bir artış gözlenmedi.

Daha önce de belirtildiği gibi, endokrin bezlerinin hormonları metabolizmayı etkiler. Adrenal hormon - adrenalin ve pankreas hormonu - insülin, karbonhidrat metabolizması üzerinde etkilidir. Yağların ve proteinlerin metabolizması, tiroid bezinin, hipofiz bezinin, gonadların hormonlarından etkilenir.

Hormon salınımı düzenlenir gergin sistem yani hormonlar sağlıklı vücut ile aynı yönde çalışır şu an. Sinirsel ve hormonal etkiler tek bir mekanizmadır.

Bir veya başka bir endokrin bezinin aktivitesi bozulduğunda ortaya çıkan çeşitli metabolik bozukluklar, endokrin bezleri bölümünde ayrıntılı olarak tartışılacaktır.

İnsanlarda temel metabolizma konulu makale

Paylaşmak: