Материал:

Внешней средой для эмбриона и плода является организм матери. Плод получает кислород из материнской крови и ей же отдает углекислый газ. Насыщенная кислородом кровь матери (Ро2 100 мм рт. Ст.) По подчревных артериях притекает к плаценте. Смешанная кровь плода (Ро на 75% меньше, чем у матери) из брюшной аорты по пупочных артериях заносится в плаценту. Вследствие разницы давлений O2 диффундирует в кровь капилляров ворсинок хориона. В плаценте диффузия В осуществляется менее эффективно, чем в легких (толщина плацентарной мембраны в 10 раз больше, чем легочной мембраны). В артериальной крови плода Ро2 составляет 20-50 мм рт. ст. При таком Ро2 гемоглобин насыщается кислородом только на 65%, поэтому в крови, оттекающей от плаценты, содержание 02 равна 80-140 мл / л (у взрослых - 200 мл / л). Кровью с таким низким содержанием O2 обеспечивается только печень плода, другие органы получают смешанную кровь, в которой

РИС. 11.22. Упрощенные механизмы развития бронходилатации и бронхоконстрикция

содержание O2 еще меньше. Таким образом, плод развивается в условиях значительно ниже Ро2, чем взрослый. Однако обеспечение кислородом тканей плода компенсируется высоким сродством фетального гемоглобина (HbF) к кислороду.

Транспортировка углекислого газа. Рсо2 в артериальной крови плода составляет 38-45 мм рт. а., что близко к крови матери. СО2 переносится в трех формах: а) растворенной; б) бикарбонатно и в) карбанатний, как и у матери. В целом для транспортировки газов кровью плода характерны: 1) низкое напряжение Ро2 и насыщения гемоглобина кислородом; 2) напряжение СО2, близкая к взрослым или меньше; 3) высокая концентрация КГ; 4) низкая активность карбоангидразы; 5) низкий уровень основного резерва.

Дыхательные движения у плода регистрируются с 11-й недели развития и делятся на два типа: 1) короткие с высокой частотой (30-100 в минуту) и неправильным ритмом и 2) сильнее и реже, с частотой 1-4 в 1 мин, типа "вздохов", наблюдаются редко. Сокращение инспиратор- них мышц плода сопровождается снижением давления в грудной полости. При частом дыхании оно небольшое (2-7 см вод. Ст.), При "морковь" - значительно уменьшается (на 25-50 см вод. Ст.). Несмотря на это, засасывания амниотической жидкости в легкие не происходит.

У новорожденных масса легких составляет 50 г (у взрослого - 1 кг). Количество альвеол составляет 24 млн (300 млн у взрослого), их диаметр в 4 раза меньше. Легкие до начала вентиляции заполнены жидкостью. После первого выдоха в легких остается от 4 до 50 мл воздуха, на 2-й день ФЗЕ составляет уже 100 мл. Дыхательный объем у новорожденных составляет в среднем 17 мл, у взрослых - 500 мл, частота дыхания - 40 в минуту. Мертвое пространство - 4-6 мл, ЖЕЛ - 120-150 мл, ХОД - 500 мл / мин.

От рождения до 7-8 лет в легких идут два основных процесса: дифференциация бронхиального дерева и наращивания количества и величины альвеол. В 14-16 лет показатели внешнего дыхания достигают величин взрослых людей.

В процессе старения из-за потери эластичности реберных хрящей снижается подвижность грудной клетки. Атрофия межреберных мышечных волокон и диафрагмы обусловливает изменения в грудной клетке. Она укорачивается, становится плоской, приобретает бочкообразную форму и теряет способность увеличивать свой объем. При старении снижается ЖЕЛ, уменьшаются ее компоненты: дыхательный объем, резервный объем вдоха и выдоха. Растет объем остаточного воздуха. Одновременно развивается увеличена частота дыхания, что приводит к росту вентиляции легких и минутного объема дыхания на 175%. Изменения структуры дыхательных путей, расширение и увеличение объема трахеи и бронхов способствуют увеличению в старости мертвого дыхательного пространства. Так, если у лиц 25 лет отношение физиологического мертвого пространства к дыхательному объему составляет 30%, то у людей 70 лет оно возрастает до 42%. Изменения объемов легочной и альвеолярной вентиляции в старости отражаются на количестве 02 поступающего в легкие. Так, с возрастом коэффициент использования 02 с легких, который в 25 лет составляет 37 мл, в 70-летних составляет 23 мл.

При старении изменяются механизмы регуляции дыхания, о чем свидетельствует повышение чувствительности хеморецепторов каротидного синуса к химическим раздражителям и СО2. В то же время значительно снижается рефлекс Геринга - Брейера. В процессе старения формируются компенсаторные механизмы, сохраняющие нормальную жизнедеятельность организма, дают возможность творчески работать.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН И ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ

Вехи истории и успеха в науке

Старайся не к тому, чтобы добиться успеха, а к тому, чтобы твоя жизнь мало сене ..

Альберт Эйнштейн

1845-1847 - Г. Гельмгольц (Н. Helmholtz, Германия) обосновал закон сохранения энергии и использования его в процессе теплообразования в мышце.

1852 - Ф. Виддер (Россия) исследовал общий баланс питательных веществ и интенсивность обмена.

1869 - Р. Клаузиус (R. Clausius, Германия) ввел понятие "энтропия".

1881 - П. Бертло (Р. Berthelot, Франция) изобрел калориметр для определения энергетической ценности пищевых продуктов ( "бомба Бертло").

1892-1893 - В. В. Пашутин и А. А. Лихачев (Россия) создали калориметр для человека.

1895 - М. Рубнер (М. Rubner, Германия), Ч. Дуглас и Дж. Холдейн (Ch. Douglas, J. Haldane, Великобритания) создали метод непрямой калориметрии.

1904-1915 - Ф. Бенедикт (F. Benedict, США) построил большой калориметр для определения энергозатрат при физических нагрузках. Создал таблицы для определения должных значений основного обмена человека в зависимости от пола, возраста, массы и роста.

1922 - А. Хилл (A. Hill, Великобритания), О. Мейергоф (А. Meyerhof, Германия) - Нобелевская премия за описание скрытого теплообразования в мышцах и открытие законов регуляции поглощения кислорода мышцей и образования в нем молочной кислоты.

1937 - А. Сент-Дьйорди (A. Szent-Gyorgyi, США) - Нобелевская премия за открытие в области процессов биологического окисления, связанных в том числе с изучением витамина С и катализа фумаровой кислоты.

1947 - К. Кори и Г. Кори (К. Cori, G. Cori, США) - Нобелевская премия за описание обмена гликогена.

1953 - Г. Кребс (Н. Krebs, Великобритания) - Нобелевская премия за открытие цикла трикарбоновых кислот (цикл Кребса).

1953 - Ф. Липман ( F. Lipmann, США) - Нобелевская премия за открытие коэнзима А.

1955 - Г. Теорель (Н. Theorell, Швеция) - Нобелевская премия за исследования механизма действия окислительных ферментов.

1959 - С. Очоа ( S. Ochoa, Испания - США), А. Корнберг (A. Kornberg, США) - Нобелевская премия за открытие механизмов биологического синтеза рибонуклеиновой и дезоксирибонуклеиновой кислот.

1968 - Р. Холли, Г. Хорана, М.Ниренберг ( R . Holley, Н. Khorana, М. Nirenberg, США) - Нобелевская премия за расшифровку генетического кода и его роли в синтезе белков.

1985 - М. Браун, Дж. Л. Голдштейн (М. Brown, и. Goldstein, США) - Нобелевская премия за выдающиеся открытия, касающиеся обмена холестерина и лечения нарушений уровня холестерина в крови.

1992 - Э. Фишер и Е. Кребс (Е. Fisher, Е. Krebs, США) - Нобелевская премия за открытие обратимого фосфорилирования белков как регуляторного механизма.

Обмен веществ ( метаболизм) и энергии - это комплекс биохимических и связанных с ними энергетических процессов, лежащих в основе жизнедеятельности живого организма. Обмен веществ состоит в биологическом окислении (аэробном или анаэробном) органических енерговмисних веществ с использованием выделенной при этом энергии для жизненных процессов (температуры тела, кровообращения, дыхания, сокращения мышц). В процессе окислительных реакций происходит гидролиз сложных органических структур с выделением энергии - катаболизм. Одновременно в организме происходят противоположные процессы, осуществляемые с поглощением энергии (синтез белков, пищеварительных соков) - анаболизм. Оба процесса неразрывно связаны между собой через переход энергии от одного к другому.

Первый закон термодинамики, согласно которому энергия не образуется и не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую, касается и живых организмов. То есть существует энергетический баланс между поступлением и расходом энергии. Энергетические затраты характеризуют интенсивность метаболизма.

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ И ЕЕ РАСХОД

Организм является открытой термодинамической системой, которая обменивается с внешней средой веществами и энергией. Источниками энергии в организме являются питательные вещества - белки, жиры, углеводы, которые гидролизуются в пищеварительном канале до аминокислот, моносахаридов, жирных кислот и глицерина. Последние всасываются во внутреннюю среду организма и транспортируются в клетки, где участвуют в метаболизме в присутствии кислорода, который поступает при дыхании. Около 80 % потребленного митохондриями кислорода используется для синтеза АТФ (рис. 12.1).

В процессе окисления субстратов образуются высокоэнергетические (макроэргические) фосфатные соединения: аденозинтрифосфат (АТФ), креатинфосфат (КФ), аденозинмонофосфат (АМФ) и другие. Так, при полном окислении 1 моля глюкозы теоретически может образоваться 38 моль АТФ:

Принимая во внимание, что на образование АТФ идет 8000 кал / моль, а молекула глюкозы содержит 673000 кал / моль общей энергии, на образование АТФ из глюкозы расходуется 38 • 8000/673000 • 100, что составляет 45 % общей энергии. Остальные энергии выделяется в виде первичного тепла, которое рассеивается в организме.

Энергия высокоэнергетических соединений используется для осуществления физиологических функций организма, в том числе около 27% АТФ - для синтеза белков, 24% - на работу Na + -K + АТФ-азных мембранных насосов для поддержания ионной асимметрии; 9% - для глюконеогенеза; 6% - для работы Са 2+ -АТФазы, С% - на синтез мочевины остальные - на сокращение мышц, секрецию и другие физиологические функции. В процессе осуществления функций образуется вторичное тепло. Таким образом, все виды энергии в организме частично превращаются в тепло, которое может быть измерено методами калориметрии.

Методы измерения энергетических затрат организма

Единицей измерения тепловой энергии является калория (кал). 1 кал - это количество тепловой энергии, которая нужна для нагревания 1 г воды на 1 ° С. В связи с тем, что калория - маленькая величина, физиологи и медики для определения энергетических процессов используют термин ккал (килокалория), что в 1000 раз больше калорию, или кДж или Ват: 1 ккал = 4,19 кДж, а 1 кДж соответствует 0,28 Вт.

Прямая калориметрия - это непосредственное измерение тепла, которое тратит организм, с помощью калориметра - изолированной термодинамической системы, не обменивается энергией с внешней средой. Калориметр представляет собой герметичную камеру с двойными стенками, между которыми циркулирует вода. По количеству воды в калориметре, степенью ее нагрева и теплоемкостью рассчитывают количество выделенной теплоты. Прямая калориметрия применяется преимущественно в экспериментах, поскольку требует длительного времени пребывания объекта в калориметре (рис. 12.2).

Источник: https://studbooks.net/80586/meditsina/fiziologiya

Смотрите также:





ЦЕНОВАЯ ПОЛИТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ НА ПРИМЕРЕ ООО «ДНС РИТЕЙЛ»
_archivetempпротивовоспалительные
_Роджерс Карл, Брак и его альтернативы
- Обратный порядок следования фаз 4
- Сопротивление изоляции 25
!_Лабораторные_работы_1_сем_ОУТС