Понятие об энергетическом обмене. Основной и общий обмен

Все пищевые вещества обладают определенным запасом энергии. Организм называют трансформатором энергии, ибо в нем постоянно происходят специфические превращения питательных веществ, приводящие к освобождению энергии и переходу ее из одного вида в другой. Соотношение между количеством энергии, получаемой с пищей, и количеством затрачиваемой энергии носит название энергетического баланса организма. Для его изучения необходимо определение энергетической ценности пищи.

Исследования показали, что каждый грамм полисахаридов и белков дает 17, 2 кДж. При распаде грамма жиров освобождается 38, 96 кДж. Отсюда следует, что энергетическая ценность различных продуктов питания неодинакова и зависит от того, какие в данном продукте содержатся питательные вещества. Так, например, энергетическая ценность орехов оказывается равной 2723, 5 кДж, сливочного масла – 3322, 2 кДж и т. д. Энергетическая ценность пищевых веществ не всегда совпадает с их физиологической ценностью, ибо последняя еще определяется способностью к усвоению. Пищевые вещества животного происхождения усваиваются лучше, чем растительного.

Количество энергии, освобождающееся в организме, зависит от химических превращений веществ в нем, т. е. от обменных процессов. Отсюда следует, что количество тепла, выделенное организмом, может служить показателем обмена веществ. Определение количества тепла, т. е. количества калорий, выделенных организмом, дает всю сумму энергетических превращений в виде конечного теплового итога. Такой способ определения энергии носит название прямой калориметрии. Определение количества калорий методом прямой калориметрии производится с помощью калориметрической камеры, или калориметра.

Все эти определения можно произвести гораздо проще, изучая газообмен. Определение количества энергии, выделенной организмом, с помощью изучения газообмена, получило название непрямой калориметрии. Зная, что все количество энергии, выделяемой в организме, есть результат распада белков, жиров и углеводов, зная также, какое количество энергии выделяется при распаде этих веществ, и какое количество их подверглось распаду за определенный промежуток времени, можно вычислить количество освобождающейся энергии.

Различают общий обмен веществ и основной обмен веществ. Основным обменом называется энергетические затраты организма в условиях покоя, связанные с поддержанием минимального уровня обменных процессов, необходимого для жизнедеятельности клеток. Основной обмен определяют в состоянии мышечного покоя – лежа, через 12 – 16 часов после еды при температуре 18 – 20°С. В этих условиях энергия тратится на работу сердца, дыхание, поддержание температуры тела и т. д. Но эта затрата энергии невелика. Главные затраты при определении основного обмена связаны с биохимическими процессами, всегда имеющими место в живых клетках. Величина основного обмена составляет от 4200 до 8400 кДж в сутки для мужчин и от 4 200 до 7 140 кДж – для женщин. В среднем у человека среднего возраста основной обмен составляет 4187 Дж на 1 кг массы в час или 7140 – 7560 тыс. Дж в сутки. У детей 8 – 9 лет основной обмен в 2 – 2, 5 раза больше, чем у взрослого.

Чем меньше ребенок, тем больше расходуется энергии на его рост. Так, в возрасте 3 месяцев расход энергии составляет 36%, в 6 месяцев – 26%, 10 месяцев – 21% общей энергетической ценности пищи.

В дошкольном и младшем школьном возрасте отмечается соответствие интенсивности снижения основного обмена и динамики ростовых процессов: чем больше скорость относительного роста, тем значительнее изменения обмена покоя.

Величина основного обмена у девочек несколько ниже, чем у мальчиков. Это различие начинает проявляться во второй половине первого года жизни.

Второй после основного обмена составляющей энерготрат организма являются так называемыерегулируемые затраты энергии. Они соответствуют потребности энергии, используемой на работу сверх основного обмена. Любой вид мышечной деятельности, даже изменение положения тела (из положения лежа в положение сидя), увеличивает энергозатраты организма. Изменение величины потребления энергии определяется продолжительностью, интенсивностью и характером мышечной работы. Увеличение обмена тем значительней, чем интенсивнее была мышечная нагрузка. В связи с этим работники различных профессий тратят неодинаковое количество энергии в сутки (от 12 600 до 21 000 кДж). Умственная работа вызывает незначительное повышение обмена веществ: всего на 2 – 3%. Всякие эмоциональные возбуждения неизбежно приводят к повышению обмена веществ. Обмен веществ изменяется и под влиянием приема пищи. После приема пищи обмен возрастает на 10 – 40%. Влияние пищи на обмен веществ не зависит от деятельности желудочно-кишечного тракта, оно обусловлено специфическим действием пищи на обмен. В связи с этим и принято говорить о специфическо-динамическом действии пищи на обмен, понимая под этим его увеличение после принятия пищи.

20. Связь между нейронами. Синапс, механизм передачи возбуждения в ЦНС

Каждый многоклеточный организм, каждая ткань, состоящая из отдельных клеток, нуждается в механизмах, обеспечивающих межклеточные взаимодействия. Важное значение имеют процессы коммуникации клеток ЦНС. Главная задача их заключается в обработке и передаче информации, закодированной в виде электрических сигна­лов.Хотя межнейронные взаимодействия могли бы осуществляться различными путями (например, с помощью влияния электрических полей, генерируемых близко расположен­ными нервными элементами, изменением ионного состава среды вследствие перераспре­деления ионов в результате предшествующей активности, выделением в окружающую среду различных продуктов обмена и т. д.), в основе деятельности мозга лежат в основ­ном механизмы, обеспечивающие передачу электрических сигналов с нейрона на нейрон через межклеточные соединения — синапсы, специализированные на передаче этих сигналов. Понятие синапс было введено в физиологию английским физиологом Ч. Шеррингто- ном (1897) для обозначения функционального контакта между нейронами. Следует отме­тить, однако, что еще в 60-х годах прошлого столетия И. М. Сеченов подчеркивал, что вне межклеточной связи нельзя объяснить способы происхождения даже самого элемен­тарного нервного процесса. Чем сложнее устроена нервная системаи чем больше число составляющих мозг нервных элементов, тем более важное значение имеют синаптические контакты.Структура и функция синапсов. Различные синаптические контакты отличаются друг от друга механизмом действия, локализацией на поверхности клетки, функциональ­ной направленностью (возбуждающие или тормозящие), способностью к модуляции в результате предшествующей активности. Однако при всем многообразии синапсов существуют определенные общие свойства их структуры и функции. Поэтому прежде чем рассматривать специфические особенности синапсов различных отделов ЦНС, необходимо описать общие принципы их функционирования.Синапс представляет собой сложное структурное образование, в котором следует различать пресинаптическое звено или пресинапс (чаще всего это концевое разветвление аксона) и постсинаптическое звено или постсинапс(чаще всего участок.мембраны тела или дендрита другого нейрона). Кроме наиболее распространенных типов межнейронных контактов — аксосоматических и аксодендритических, существуют/также аксоаксонные, дендродендритические, сомато-дендритические и дендросоматические синапсы.Пресинаптическое окончание либо образует у постсинаптической клетки так называ­емые концевые бляшки, или бутоны; либо формирует по своему ходу многочисленные последовательные зоны контакта с различными участками постсинаптического нейрона (так называемые проходящие синапсы).Механизм передачи через синапс долгое время оставался невыясненным, хотя было очевидно, что передача сигналов в синаптической области резко отличается от процесса проведения потенциала действия по аксону. В начале XX в. была четко сформулирована альтернатива: синаптическая передача осуществляется или электрическим, или хими­ческим путем. Электрическая теория синаптической передачи в ЦНС пользовалась признанием до начала 50-х годов, хотя она и значительно сдала свои позиции после того, как химический механизм передачи был продемонстрирован в ряде периферических синапсов. Перфузия верхнего шейного симпатического ганглия (А. В. Кибяков), а также использование микроэлектродной техники для внутриклеточной регистрации синапти-ческих потенциалов нейронов ЦНС (Экклс) позволили сделать вывод о химической природе передачи в межнейрональных синапсах спинного мозга. Эти факты послужили основанием для вывода об универсальности химического механизма передачи во всех синапсах ЦНС.МикроэлектроДные исследования последних лет показали, однако, что в определен­ных межнейронных синапсах существует электрический механизм передачи. В настоящее время стало очевидным, что есть синапсы как с химическим, так и электрическим меха­низмом передачи. Более того, в некоторых синаптических структурах сочетанно функцио­нируют и электрический и химический механизмы передачи (смешанные синапсы, или синапсы двоякого действия). Синапсы с электрическим механизмом передачи чаще; встречаются у животных с более примитивной нервной системой, хотя они и обнаружены в мозге млекопитающих, включая приматов. Их число уменьшается в процессе эмбрио­нального развития. Синапсы с химическим механизмом передачи составляют большую часть синаптического аппарата ЦНС высших животных и человека.Структурные и функциональные особенности электрических, химических и смешан­ных синапсов. Для того чтобы потенциал действия, приходящий в пресинаптическое окончание аксона, мог непосредственно возбудить постсинаптическую мембрану, т. е. вызвать в ней изменение мембранного потенциала, необходимо, чтобы значительная часть тока, текущего через пресинаптическую мембрану, могла входить в постсинапти­ческую клетку. Условием для такого вхождения тока является низкое сопротивление участка, связывающего обе клетки (они должны быть электрически связаны), и отсут­ствие шунтов, по которым пресинаптический ток мог бы ответвиться и не попасть на постсинаптическую мембрану.

Если синаптическая щель, разделяющая пре- и постсинаптическую мембраны, широкая (как это имеет место в химических синапсах, где она составляет в среднем 10—20 нм), подавляющая часть пресинаптйческого тока шунтируется низким сопротив­лением щели и лишь примерно 0, 0001 часть его попадает на постсинаптическую мем­брану. Эта величина слишком мала, чтобы вызвать ощутимый сдвиг мембранного потенл циала постсинаптического нейрона. Поэтому в синапсах с широкой синаптической щелью необходим другой механизм, способный изменить мембранный потенциал пост­синаптической клетки. Таким механизмом является выделение пресинапсом особых химических веществ — медиаторов, которые, воздействуя на специфические рецепторы постсинаптической мембраны, способны изменять состояние ионных каналов постси­наптической мембраны. Изменение ионной проницаемости постсинаптической мембраны, в свою очередь, приводит к возникновению постсинаптического ионного тока, вызываю­щего падение напряжения на постсинаптической мембране — постсинаптический потенциал. Таким образом, генератор постсинаптического тока находится непосредственно в постсинапти- ческой мембране и запускается химическим медиатором, выделяемым пресинаптическим окончанием.

21. Типы вышей нервной деятельности, их пластичность. Учет типов нервной деятельности при осуществлении индивидуального подхода к учащимся.

Высшая нервная деятельность – это высшие психические функции (речь, память, воля…) которые обеспечиваются определенными структурами мозга и определенными механизмами.

Основателем учения является Иван Павлович Павлов.

Тип нервной системы - совокупность нервных процессов, обусловленная генетически и приобретенная в течение жизни.

В понятие " тип нервной системы" входят 3 свойства нервных процессов:

1сила нервных процессов;

2 уравновешенность нервных процессов;

3 подвижность нервных процессов.

Сила нервных процессов - способность к возникновению адекватной реакции на сильный и сверхсильный раздражитель.

Уравновешенность нервных процессов - сбалансированность процессов возбуждения и торможения.

Подвижность нервных процессов - возможность быстрой смены процессов возбуждения и торможения.

В зависимости от соотношения этих процессов и формируются типы высшей нервной деятельности (по Павлову), а именно сильный, слабый типы ВНД.

Типы ВНД соответствуют темпераменту человека.

Сильный тип нервной системы представлен количественным темпераментом (холерики, сангвиники, флегматики). Слабый – меланхолики.

Сангвинический тип характеризуется достаточной силой и подвижностью возбудительного и тормозного процессов (сильный, уравновешенный, подвижный).

Флегматический тип отличается достаточной силой обоих нервных процессов при относительно низких показателях их подвижности, лабильности (сильный, уравновешенный, инертный).

Холерический тип характеризуется высокой силой возбудительного процесса с явным преобладанием его над тормозным и повышенной подвижностью, лабильностью основных нервных процессов (сильный, неуравновешенный, безудержный).Меланхолический тип характеризуется явным преобладанием тормозного процесса над возбудительным и их низкой подвижностью (слабый, неуравновешенный, инертный).Учет типа ВНД темперамента крайне важны в организации индивидуализации учебного процесса. Надо учитывать, что формирование доминанты (устойчивого внимания к определенному раздражителю у детей) неустойчиво. Не может быть долгим внимание у меланхоликов.

Пластичность типов высшей нервной деятельности.

Врожденные свойства нервной системы нельзя рассматривать как неизменные. Они могут в той или иной степени изменяться под воздействием воспитания и обучения. Подверженность изменениям, илипластичность, типов нервной деятельности представляет собой, по существу, лишь одно из проявлений общего важнейшего свойства нервной системы — ее пластичности, приспособляемости к меняющимся условиям окружающей среды.Пластичность типов нервной деятельности, возможность их переделки путем упражнения, воспитания представляют собой, по выражению Павлова, «важнейший педагогический факт». Поскольку окружающие воздействия влияют тем сильнее и прочнее, чем моложе организм, особое значение приобретают проблемы воспитания и обучения с раннего возраста.

Не все дети в равной мере поддаются воспитанию. Наиболее трудными следует считать детей с неуравновешенной высшей нервной деятельностью, особенно тех, которые выше были определены как взрывчатые и распущенные.

Если, однако, правильная воспитательная работа ведется с самого раннего детства, то, как показывает опыт, можно значительно уменьшить дурные проявления типологических особенностей, смягчить их, привив ребенку прочные навыки, которые предотвратят бесконтрольное влияние инстинктов, а также чрезмерную агрессивность и запальчивость.

Особенности индивидуального педагогического подхода к детям с различными типами ВНД:

Каждый темперамент имеет свои положительные и отрицательные стороны. При любом темпераменте имеется опасность развития нежелательных свойств: у флегматика - вялости, безучастности к окружающему; у холерика - несдержанности, резкости; у меланхолика - замкнутости, неуверенности, застенчивости; у сангвиника - распыленности и т. д.

Развивать активность, подвижность детей надо постепенно, соблюдая посильность в наращивании темпа. Здесь важно поощрить даже незначительное проявление быстроты, ускорение темпа, подвижности, расторопности. Вместе с тем флегматику следует создавать такие условия, чтобы вялость, малоподвижность ребенка не превратилась бы в леность, а ровность чувств - в их бедность и слабость.

В отношении детей с холерическим темпераментом важно поддерживать и направлять их энергию на полезные дела, исключать из ситуации то, что перевозбуждает нервную систему, но вместе с тем следует развивать и укреплять процесс торможения путем организации спокойной деятельности и упражнений, добиваться сдержанного поведения, умения считаться с окружающими и не задевать их самолюбия.

Воспитывая ребенка с сангвиническим темпераментом, следует формировать у него устойчивые привязанности, интересы, приучать доводить начатое дело до конца, обращать особое внимание на качество деятельности, не допускать поверхностного и небрежного выполнения заданий, чаще контролировать поступки, действия ребенка.

В особом внимании, теплых отношениях нуждаются меланхолики. С одной стороны, следует считаться с ранимостью их психики, быстрой утомляемостью, слабостью нервных процессов, с другой - надо помочь ребенку преодолеть возникающие на этой основе застенчивость, замкнутось, робость, неуверенность; проявить терпение в развитии у него активности, смелости; поддерживать положительные эмоции, чаще одобрять.

Благодаря пластичности нервной системы мы можем влиять на темперамент, но меры воздействия следует отбирать такие, которые бы противодействовали, предотвращали недостатки темперамента и развивали бы ею сильные стороны.

22. Основные закономерности роста и развития организма человека.

Онтогенез - (от греч. ó n, род. падеж ó ntos — сущее и генез), индивидуальное развитие организма, совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпеваемых организмом от момента его зарождения до конца жизни. В онтогенезе человека выделяют два периода: до рождения (внутриутробный, пренатальный) и после рождения (внеутробный, постнатальный).

Закономерности роста и развития:

Необратимость. Человек не может вернуться к тем особенностям строения, которые были у него в детстве или младенчестве.

Постепенность. Человек в своем развитии проходит ряд этапов, совершающих последовательно один за другим. Пропустить какой-либо из этапов при нормальном развитии организм не может. Так, прежде чем прорежутся постоянные зубы, у человека должны появиться, а затем через определенное время выпасть молочные зубы.

Гетерохронность - изменение пропорций тела с возрастом (от греч. - другой, - время) — рост и развитие всех органов и физиологических систем организма детей и подростков происходит гетерохронно (то есть не одновременно и неравномерно). Порядок развития и совершенствования органов зависит от их «нужности» и «полезности» для организма ребенка. Гармоничность развития характеризуется тем, что на каждом возрастном этапе онтогенеза функциональные возможности организма детей и подростков соответствуют требованиям, предъявляемым к ним со стороны окружающей среды.

Внутриутробный период длится от самого момента зачатия и до рождения. Он делится на две фазы: эмбриональный период (первые два месяца) и фетальный (с 3 по 9 месяц). У человека весь внутриутробный период составляет около 280 дней, в котором зародышем (эмбрионом) называется развивающийся организм впервые 2 месяца внутриутробной жизни. С 3 же месяца он называется плодом. Предимплантационный период-1 неделя онтогенеза. Плацента - специфический исполнительный орган материнского организма и плода, рефлексогенная зона обоих организмов. Она выполняет транспортную, дыхательную, синтетическую, метаболическую, барьерную функции, регулирует иммунобиологические взаимоотношения. Органогенез - образование зачатков органов и их дифференцировка в ходе онто- и филогенеза Гистогенез - совокупность процессов, приводящих к образованию и восстановлению тканей в ходе индивидуального развития (онтогенеза). Эмбрио́ н - стадия развития организма, начиная со стадии зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек. Плодный период (фетальный период) -заключительный период пренатального развития, который продолжается с начала 3-го месяца (считая с момента зачатия) до родов. В течение этого периода происходит созревание плода и начинается функционирование всех органов. Плод - развивающийся в материнской утробе человеческий организм с 8-й недели развития и до момента рождения. Критические или сенситивные периоды - определенные периоды внутриутробного развития, когда зародыш особенно чувствителен к повреждающим агентам. Выделяют несколько критических периодов: 1) предимплантационный или трубный, период эмбриогенеза (1-я неделя беременности); 2) период большого органогенеза, включающий и формирование плаценты (от 3 до 8 недель); 3) стадия усиленного роста головного мозга (15-20 неделя); 4) формирование функциональных систем организма и дифференцирование мочевого аппарата(20-24 неделя пренатального периода).

Постнатальный период-период от рождения до смерти. Физическое развитие - естественный процесс возрастного изменения морфологических и функциональных свойств организма человека в течение его жизни. Термин «физическое развитие» употребляется в двух значениях: 1) как процесс, происходящий в организме человека в ходе естественного возрастного развития и под воздействием средств физической культуры; 2) как состояние, т.е. как комплекс признаков, характеризующих морфофункциональное состояние организма, уровень развития физических качеств, необходимых для жизнедеятельности организма. Особенности физического развития определяются с помощью антропометрии.

Антропологические показатели - это комплекс морфологических и функциональных данных, характеризующих возрастные и половые особенности физического развития. Выделяют следующие антропометрические показатели: - соматометрические: рост, масса тела, окружности тела, диаметры тела – физиометрические: экскурсия грудной клетки, показатель жизненной ёмкости лёгких (ЖЕЛ), показатель силы сжатия кисти, показатель становой силы, функциональной работоспособности - соматоскопические (наружный осмотр тела) включает изучение состояния кожи, видимых слизистых оболочек, мышечной, костной систем, степени полового созревания.

Для комплексной оценки физического развития применяют следующие методы оценки: ориентировочные методы оценки (показатели антропометрических индексов), методы сравнения результатов антропометрических измерений со стандартными величинами данного пола и возраста (метод сигмальных отклонений, метод оценки с помощью таблиц-шкал регрессии, центильный метод оценки). Наследственность - свойство живых существ и клеток организма передавать свои признаки (анатомо-физиологические особенности) потомкам. Рост и развитие ребенка зависят от полученных наследственных задатков, однако велика роль и окружающей среды. Принято различать благоприятную и неблагоприятную (или отягощенную) наследственность. Задатки, обеспечивающие гармоничное развитие способностей и личности ребенка, относятся к благоприятной наследственности. Отягощенная наследственность не всегда может обеспечить нормальное развитие ребенка даже в хорошей среде воспитания. Обычно она является причиной аномалий (отклонений от нормы) и даже уродств, а в ряде случаев и причиной длительной болезни и смерти. Однако наследственность, особенно неблагоприятную, не следует считать чем-то неизбежным. В некоторых случаях она поддается коррекции и управлению. Своевременное выявление у детей унаследованных признаков позволяет направить одних детей в спецшколы для одаренных, других – во вспомогательные школы. Человек, как и все живые организмы, существует в определенных условиях окружающей среды.

Среда человека, или экосистема, включает:

естественные биологические факторы (все живое, что окружает человека, -микробы, животные, птицы, насекомые, растения и т.д.)

естественные абиотические факторы(химический состав и физическое состояние воды, почвы, метеофакторы)

искусственные факторы, связанные с производственной деятельностью человека(загрязнение воды, почвы, воздуха, продуктов питания вредными химическими и биологическими веществами, шум, вибрация, электромагнитное поле).

Для человека важную роль имеют социальные факторы(материальное положение, состояние жилища, одежда, производственные помещения), способствующие развитию многих заболеваний(простудных и др.)

23. Общая схема кровообращения. Возрастные особенности системы кровообращения.

Кровообращение - это движение крови по сосудам, обеспечивающее обмен веществ между всеми тканями организма и внешней средой. Система органов кровообращения включает сердце и кровеносные сосуды Основное значение системы кровообращения состоит в снабжении кровью органов и тканей.

Схема кровообращения по Гарвею:

Сокращаясь, сердце, как мощный насос, безостановочно гонит кровь по сосудам двух кругов кровообращения (рис. 1). Что же они собой представляют? Большой круг кровообращения начинается от левого желудочка сердца (1), в который кровь поступает из сокращающегося левого предсердия (15). Из левого желудочка кровь проталкивается в самый крупный сосуд - аорту (2), затем по более мелким артериям - печеночной (3), кишечной (4), протекает через артериолы, прекапилляры, капилляры большого круга кровообращения (5), где отдает кислород и питательные вещества всем органам и тканям тела человека. Далее кровь собирается в венулы и вены — воротную (6), печеночную (7), а затем в нижнюю (8) и верхнюю (9) полые вены, открывающиеся в правое предсердие (10), которым и заканчивается большой круг кровообращения.

Малый, или легочный, круг кровообращения начинается от правого желудочка (11). Вследствие его сокращения венозная кровь проталкивается в легочную артерию (12), затем в легочные артериолы, прекапилляры и капилляры, которые окружают легочные альвеолы (13), где она, отдавая углекислый газ, насыщается кислородом, собирается в венулы и легочные вены (14). По ним уже насыщенная кислородом артериальная кровь впадает в левое предсердие (15), которым заканчивается малый круг кровообращения. Имеется также и лимфатическая система (16).