Обмен воды и минеральных солей.

Вода является составной частью всех клеток и тканей. В теле взрослого человека воды около 50 – 60%, в теле ребенка – 80%.

Вода входит в состав плазмы крови, лимфы, тканевой жидкости. Она служит растворителем для минеральных и органических веществ, участвует в большинстве химических реакций, происходящих в организме. Вода участвует в терморегуляции (испарение пота). Жизнь без воды более 7 дней невозможна. Потребность в воде в сутки составляет 2 – 2,5 л. Около 85% человек получает с пищей и водой, 15% образуется в организме в ходе химических реакций.

В состав клеток всех тканей входит большое количество минеральных веществ: кальций, калий, фосфор, магний, железо, натрий, хлор, йод, сера и т.д.

Кальций составляет основу костной ткани, участвует в свертывании крови. Железо входит в состав гемоглобина, йод – гормона щитовидной железы. Калий необходим для нормальной работы мышц, особенно сердечной. Натрий и хлор обеспечивают вместе с калием и кальцием обеспечивают протекание электрических процессов в нервной и мышечной тканях.

Поступают минеральные вещества с пищей и водой. Выводятся главным образом с мочой и потом.

Витамины.

Витамины – это вещества, которые не являются источником энергии и материалом для построения клеток, но без них невозможно нормальное протекание физиологических процессов в организме. Большинство витаминов входят в состав ферментов, участвующих в углеводном, жировом, белковом и других видах обмена. Каждый витамин выполняет в организме свою конкретную функцию.

Все витамины разделяются на две группы – водорастворимые и жирорастворимые.

К водорастворимым относятся: витамины группы В, витамин С, Р.

Витамин С (аскорбиновая кислота)– содержится во многих растительных продуктах: черной смородине, облепихе, цитрусовых, петрушке, сыром картофеле. Она необходима для всасывания железа, участвует в синтезе веществ, необходимых для построения хрящей, костей, зубов. Она активизирует синтез антител, способствует фагоцитозу. При недостатке витамина С развивается цинга.

Витамины В: витамин В₁ (тиамин) содержатся хлебе грубого помола , он участвует в углеводном обмене - снижает уровень сахара в крови; витамины В₂, В₆, В₁₂ содержатся в мясе, молоке, рыбе, яйцах. Витамин В₂ (рибофлавин) входит в состав ферментов, участвующих в тканевом дыхании, в синтезе белков, необходим для нормального функционирования ЦНС (при недостатке развивается депрессия, истерия). Витамин В₆ (пиридоксин) участвует в регуляции белкового обмена - активизирует всасывание аминокислот в ЖКТ. Витамин В₁₂ (цианокобаламин) активизирует процессы кроветворения, регенерации тканей, необходим для созревания эритроцитов. При его недостатке развивается В₁₂ – дефицитная анемия.

К жирорастворимым относятся: Витамины А, D, Е.

Витамин А (ретинол) – содержится в сливочном масле, яичном желтке, печени, а его предшественник – каротин – в растительных продуктах: моркови, шпинате, луке, петрушке, абрикосах, персиках, черной смородине. Витамин А способствует улучшению трофики тканей, росту в детском возрасте, обеспечивает нормальное проведение нервного импульса через синапсы (депонирует медиаторы). Он необходим для нормального функционирования печени, регенерации слизистых оболочек ЖКТ, синтеза стероидных гормонов, предотвращает ороговение эпителия, для обеспечения иммунитета (профилактика инфекционных заболеваний).

Витамин D (эргокальциферол) – содержится в рыбьем жире, незначительно в желтке и сливочном масле, образуется в коже под действием УФ лучей. Он необходим для образования костей. При недостатке – рахит.

Витамин Е (токоферол) содержится в растительных маслах, молоке, яичном желтке, зеленых листьях салата. Витамин Е участвует в синтезе белка (коллагена в коже, сократительного белка в мышцах), стимулирует образование гемоглобина, необходим для репродуктивной функции ( токоферол от др.-греч. τόκος — «деторождение», и φέρειν — «приносить»), обладает антиоксидантным действием.

Обмен энергии.

Обмен веществ и энергии – единый процесс. Каждое органическое соединение, входящее в состав организма, обладает определенной потенциальной энергией, за счет которой может совершаться работа. Наибольшую роль как источник энергии играет АТФ, но ее запасы невелики и должны постоянно пополняться. Это происходит при использовании углеводов, жиров и белков.

Запас энергии, содержащийся в органических веществах, используемых организмом, измеряется в калориях. Калория – это количество энергии, необходимое для нагревания 1 г воды на 1^оС. Килокалория равна 1000 кал.

Даже в условиях полного покоя человек расходует определенное количество энергии на синтез различных веществ, на поддержание гомеостаза и работу сердца, легких и других органов. Количество энергии, которое организм тратит при полном мышечном покое, через 12 – 16 часов после приема пищи и при температуре воздуха 18 -20 ^оС – называется основным обменом. У взрослого здорового человека он равен в среднем 1 ккал на 1 кг веса в течение 1 часа. Суточный обмен у человека весом 70 кг около 1700 ккал.

При мышечной деятельности расход энергии увеличивается пропорционально мощности работы. Чем больше мощность, тем больше энергозатраты. Суммарный расход энергии зависит также от времени работы.

На внешнюю механическую работу тратится не вся образующаяся в организме энергия. Большая часть ее превращается в тепло. Количество энергии, которое идет на выполнение работы, называется коэффициентом полезного действия (КПД). У человека КПД составляет 20-25%. Спортсмены при выполнении привычной для них работы имеют больший КПД, чем люди, не занимающиеся спортом.

Тепловой обмен.

Человеческий организм является теплокровным, т.е. температура его тела поддерживается постоянно на уровне 36 – 37^оС и не зависит от температуры окружающей среды. Температура тела ниже 24^оС и выше 43^оС для человека смертельна.

Температура тела оказывает значительное влияние на протекание жизненных процессов в организме. Нагревание увеличивает, а охлаждение замедляет ход биохимических реакций. Поэтому температура тела организма влияет на активность его клеток. Это связано с работой ферментов, участвующих в биохимических реакциях, которые активны лишь при температуре 35-40^о.

В разных органах различная температура. Она зависит от интенсивности обменных процессов. Самая высокая температура в печени (38-38,5^о), самая низкая на коже конечностей (25-30^о). Обмен тепла между разными органами осуществляется кровью.

Постоянство температуры поддерживается в организме за счет двух разнонаправленных процессов: теплообразования и теплоотдачи.

У человека существует два способа терморегуляции химический и физический. Химическая терморегуляция заключается в образовании дополнительного тепла, основной источник которого окислительные процессы. Наибольшая их интенсивность наблюдается в мышцах во время работы. В условиях температурного комфорта (при t воздуха около 20^о) теплообразование для поддержания температуры тела в пределах 37^о не нужно. Для этого достаточно тепла, образуемого при обмене веществ в состоянии покоя. При низкой температуре воздуха для поддержания температуры тела необходимо дополнительное теплообразование. С этим связано возникновение непроизвольной мышечной дрожи. Наибольшее количество тепла образуется при движении.

Физическая терморегуляция осуществляется изменением теплопроводности покровных тканей организма, за счет чего может увеличиваться или уменьшаться теплоотдача.

Теплоотдача может осуществляться теплопроведением, излучением и испарением.

Отдача тепла проведением заключается в прямом нагревании воздуха или предметов, соприкасающихся с поверхностью кожи. Теплопроведение возможно лишь, когда внешняя температура ниже температуры тела. При перегревании организма происходит перераспределение крови: кровь с излишками тепла оттекает от внутренних органов к коже, повышая ее температуру. При этом увеличивается отдача тепла в окружающую среду. Увеличению теплоотдачи за счет проведения способствует конвекция – смена нагретых частей воздуха холодными. Она усиливается при ветре. Проведение тепла зависит также от теплопроводности внешней среды. Теплопроводность воды в 28 раз больше, чем воздуха, поэтому охлаждение в ней происходит гораздо быстрее.

Теплопроводность кожи уменьшается при спазме ее сосудов, что ведет к перераспределению крови в пользу внутренних органов. Это способствует уменьшению теплоотдачи и сохранению температуры ядра тела.

Излучение тепла связано со свойством материи отдавать тепло в виде лучистой энергии. В состоянии покоя человек основную массу тепла отдает излучением. Также как и теплопроведение излучение усиливается при расширении кожных сосудов и уменьшается при сужении.

Третий путь теплоотдачи – испарение. Каждый грамм испаренной жидкости уносит с собой 0,58 ккал. В условиях температурного комфорта около 25% тепла теряются в виде испарения. При повышении температуры окружающей среды, усиленном теплообразовании при мышечной работе растет потоотделение, увеличивая теплоотдачу за счет испарения.