Раздел XIV Обмен веществ и энергии. Питание. Терморегуляция

159. Термодинамика открытых систем как теоретическая основа биоэнергетики. Общие понятия об о бмене веществ, основном обмене и общем обмене и биоэнергетике. История изучения вопроса о превращении энергии в организме человека и животных (А.М. Филомафитский, Г. Магнус, Э. Пфлюгер, Ю. Либих, К. Файти, М.Рубнер, Ф. Биддер, М.Н. Шатерников), Ж. Пригожин. Термодинамические системы и их виды. Организм как открытая термодинамическая система. Энергия и ее виды. Превращение энергии в организме человека и животных в соответствии с первым и вторым законами термодинамики. Энергетический баланс. Свободная и связанная энергия, энтропия и негэнтропия. Термодинамическое равновесие. Стационарное состояние. Уравнение Пригожина. Жизнь как борьба с энтропией.

160. Этапы высвобождения свободной энергии пищевых веществ в организме и их калорические эквиваленты. Окисление и его виды (аэробное и анаэробное, свободное и сопряженное). Окислительно-восстановительные реакции и их виды - прямое взаимодействие субстрата с кислородов, отщепление водорода от субстрата, отдача электронов. Порционное выделение энергии в живых системах и ее аккумуляция в макроэргической связи (АТФ, АДФ, ГТФ, ГДФ, креатинфосфат, или КФ и др.). Цикл Кребса. Три этапа высвобождения свободной энергии пищевых веществ и общая схема ее использования в организме. Первичная и вторичная теплота. Высвобождение энергии при окислении белков, жиров и углеводов и их калорическая ценность (калорический эквивалент). Дыхательный коэффициент. Калорический эквивалент кислорода.

161. Методы определения энерготрат организма. Прямая биокалоримет­рия. Калориметр Этуотера-Бенедикта. Косвенная биокалориметрия и ее разновидности (метод полного и неполного газового анализа). Принципы определения процентного содержания О₂ и СО₂ в пробе воздуха. Газоанализаторы (Холдена, Орса). Современные варианты газового анализа (метаболиметры, спирографы типа «Метатест», «Спиролит» и др.). Единицы измерения энерготрат организма и мощности выполняемой работы (ккал, кДж, Вт, кгм/мин, единицы, кратные величине основного обмена, или ВОО); соотношение между ними.

162. Основной и общий обмен. Физиологический покой. Потребность в энергии различных органов в условиях физиологического покоя Суммарные энерготраты организма в условиях физиологического покоя, или основной обмен. Величина основного обмена и ее зависимость от пола, возраста, роста, поверхности тела. Должный основной обмен – клиническое значение, методы определения (таблицы Гарриса - Бенедикта, номограмма Дюбуа, номограмма Рида, метод, рекомендованный экспертами ФАО/ВОЗ и др.). Суммарные энерготраты организма в условиях физиологической активности, или общий обмен. Рабочая прибавка (рабочий обмен), т.е. расход энергии при различных видах деятельности человека (игровой, трудовой, бытовой, спортивной, реституционной). Примеры суточного (или минутного) расхода энергии при выполнении различных видов трудовой и бытовой деятельности. Классификация спортивной и трудовой деятельности по мощности выполняемой работы. Оптимальные уровни общего обмена. «Золотое правило» И.А. Аршавского. Зависимость продолжительности жизни от уровня общего обмена. Специфико-динамическое действие питательных веществ как проявление энерготрат организма для высвобождения свободной энергии из белков, жиров и углеводов.

163. Обмен веществ как основа рациональной организации питания человека и животных. Общее представление об обмене веществ в организме и о его нейро-гуморальной регуляции. Пищевые продукты и конечные метаболиты. Классификация пищевых продуктов. Нутриенты, их виды, энергетическая и пластическая ценность. Непищевые вещества, их виды (балластные соединения, защитные компоненты пищевых продуктов, вкусовые и ароматические вещества, антипищевые вещества и компоненты пищи, неблагоприятно влияющие на организма, т.е. токсические вещества) и влияние на организм человека.

164. Роль белков в организме. Характеристика питательного белка, полипептидов и аминокислот, их гидролиз и всасывание в пищеварительном тракте, участие в межуточном обмене, конечные продукты деградации, физиологическое значение. Незаменимые и заменимые аминокислоты и их роль в организме. Бета-адреномодулирующая роль гистидина, тирозина и триптофана. Биологическая ценность белков. Азотистый баланс, азотистое равновесие, положительный и отрицательный азотистый баланс. Нервно-гуморальная регуляция обмена белков. Влияние гормонов на белковый синтез. Нормы суточной потребности белков. Содержание белков в пищевых продуктах и особенности их кулинарной обработки. Заболевания, развивающиеся при дефиците поступления белка в организм.

165. Роль жиров в организме Обмен жиров в организме – поступление с пищей, гидролиз и всасывание в пищеварительном тракте, участие в межсуточном обмене, конечные продукты деградации, физиологическое значение. Незаменимые жирные кислоты. Биологическая ценность жиров растительного и животного происхождения. Фитостерины, зоостерины и холестерин пищи. Нервная и гуморальная регуляция обмена жиров. Липотропная функция печени. Жировые депо и регуляция их объема. Избыточная масса тела. Определение толщины жировых складок, жировой массы тела и направленности жирового обмена. Нормы суточной потребности в жирах. Содержание жиров в пищевых продуктах и особенности их кулинарной обработки Заболевания, развивающиеся при дефиците или при избыточном поступлении жира в организм.

166. Роль углеводов в организме. Характеристика углеводов, поступающих с пищей. Гидролиз и всасывание углеводов в пищеварительном тракте, их участие в межуточном обмене, конечные продукты деградации, физиологическое значение. Значение глюкозы для деятельности нейронов мозга. Нервная и гуморальная регуляция обмена углеводов; роль инсулина и контринсулярных гормонов. Депонирование углеводов. Характеристика гликогена и его запасов в печени и скелетных мышцах. Нормы суточной потребности углеводов. Содержание углеводов в пищевых продуктах и особенности их кулинарной обработки. Значение клетчатки. Проблема избыточного потребления сахара. Заболевания, развивающиеся при избыточном поступлении углеводов в организм.

167. Роль минеральных веществ, микроэлементов и воды в организме. Физиологическое значение, ионов натрия, калия, кальция, хлора, фосфора, магния, железа, цинка, меди, йода, фтора, селена; их пищевые источники, механизмы всасывания в пищеварительном тракте, суточная потребность и механизмы регуляции содержания в организме. Заболевания, возникающие при низком или избыточном уровне этих веществ в организме. Физиологическая роль воды, механизмы ее всасывания, суточная потребность, нейро-гуморальная регуляция водного обмена; значение антидиуретического гормона, минералокортикоидов, натрийуретического гормона (атриопептина) и других факторов Корковые и гипоталамические центры регуляции водного обмена. Центры жажды и насыщения. Источники питьевой воды. Значение качества воды для жизнедеятельности организма.

168. Роль витаминов и витаминоподобных веществ в организме. Общее представление о витаминах и витаминоподобных веществах. Их физиологическое значение. Суточная потребность. Содержание в пищевых продуктах. Профилактическая роль витаминов. Заболевания, возникающие при недостаточном (гиповитаминозы, авитаминозы) или избыточном (гипервитаминозы) содержании в организме. Распространенность гиповитаминозов. Частная витаминология - водорастворимые витамины - аскорбиновая кислота (витамин С), тиамин (В₁), рибофлавин, или лактофлавин (В_з), ниацин (никотиновая кислота, или антипеллагрический витамин (РР), пиридоксин, или адермин (В₆), цианкобаламин, или антианемический витамин (В₁₂), фолацин (фолиевая кислота, или витамин Вс), пантотеновая кис­лота (витамин В₃), биотин (витамин Н); жирораствори­мые витамины - ретинол (витамин А), кальциферолы (антирахитический фактор, или витамины Д₂ и Д₃), токоферол (витамин размножения, или витамин Е), филлохинон (антигеморрагический витамин, или витамин К); витаминоподобные вещества - холин (витамин В₄), инозит (витамин B₈), оротовая кислота (витамин В₁₃), биофлавоноиды (витамин Р), метилметионин-сульфоний (витамин U), пангамовая кислота (витамин В₁₅), карнитин (витамин В_т), парааминобензойная кис­лота (витамин Н₁), липолевая кислота.

169. Физиологические основы рационального питания. Донаучные представления о питании (Аристотель, К. Гален). Классическая теория сбалансированного питания - основные постулаты и современная критика. Теория адекватного питания А.М. Уголева и ее основные положения (о потоках питательных веществ, об эндоэкологии и системах защиты организма от вредных факторов пищи, об идеальном питании). Критический обзор отдельных систем и теорий питания - вегетарианство, сыроедение, натуральное питание, раздельное питание, макробиотическое питание и другие представления зарубежных и отечественных авторов (Г. Шелтон, У. Хей, П. Брэгг, Н. Уокер, Р. Поуп, Д. Джарвис, Ю.С. Николаев, Г.С. Шаталова, Н.И. Литвина, Н.А. Семенова и др.). Пищевые рационы и принципы их составления с учетом энергетической и пластической ценности про­дуктов питания. Режим питания. Методы оценки раци­ональности питания. Дие­тическое и лечебно-профилактическое питание. Голодание, религиозные посты и их значение для организма человека.

170. Общие представления о терморегуляции. Терморегуляция как результат теплопродукции и теплоотдачи в организме. Первичная и вторичная теплота. Температура ядра и оболочки тела. Термометрия. Должные величины температуры тела человека и ее суточные колебания. Температура различных участков кожи и внутренних органов человека (аксилярная, ректальная, тимпанальная, эозофагальная и др.). Пойкилотермия, гетеротермия и гомойотермия; холоднокровные и теплокровные животные. Постоянство температуры внутренней среды организма человека как необходимое условие нормального протекания метаболических процессов. Основные механизмы терморегуляции у теплокровных.. Тепловой баланс при различных температурах окружающей среды. Центральные и периферические терморецепторы; их роль в терморегуляции. Мозговые центры терморегуляции; роль гипоталамических центров теплопродукции (химической терморегуляции) и центров теплоотдачи (физической терморегуляции) и нейронные механизмы их деятельности (К.П. Иванов). Функциональная система, обеспечивающая поддержание постоянства температуры ядра тела при изменениях температуры внешней среды.

171. Механизмы теплопродукции и теплоотдачи. Теплопродукция, или химическая терморегуляция. Сократительный термогенез - терморегуляционный мышечный тонус, мышечная холодовая дрожь, произвольная мышечная активность; механизмы формирования реакций. Несократительный термогенез и участие в нем печени, скелетных мышц и бурого жира. Механизмы теплоотдачи, или физической терморегуляции, - внутренний (теплопроведение и конвекция) и наружный путь (теплопроведение, теплоизлучение, конвекция и испарение) теплопереноса. Особенности кожного кровотока как механизма, регулирующего теплоотдачу. Состояние кожных сосудов при различной температуре среды. Испарение, или перспирация, как способ отдачи тепла. Неощущаемая и ощущаемая (испарение пота) перспирация. Морфология и физиология потовых желез. Нервная и гуморальная регуляция потоотделения. Состав пота, интенсивность его образования при различной температуре среды и влажности и в условиях мышечной нагрузки. Методы исследования потоотделения. Йодно-крахмальная проба В.Л. Минора. Расстройства потоотделения.

172. Терморегуляции при различных физиологических и патологических условиях. Теоретические основы закаливания. Терморегуляция при мышечной работе. Терморегуляция в условиях искусственной повышения температуры и влажности окружающей среды (бани, парильни, сауны) и в условиях горячего производства (металлургическая и хлебопекарная промышленность). Терморегуляция в условиях низких температур среды. Закаливание как метод адаптации к охлаждающему фактору. Искусственная гипотермия, ее виды (умеренная – до 28^оС, глубокая - до 15^оС и ниже), физиологические основы, принцип метода и клиническое применение. Гипертермия. Экзогенная гипертермия, ее клиническое проявление (тепловой, или солнечный, удар). Эндогенная гипертермия, или лихорадка – ее разновидности (субфебрильная, умеренная и чрезмерная), механизм формирования и биологическое значение. Пирогенные факторы.