РУБРИКИ |
Гормональная регуляция обмена углеводов при мышечной деятельности |
РЕКЛАМА |
|
Гормональная регуляция обмена углеводов при мышечной деятельностиГормональная регуляция обмена углеводов при мышечной деятельности
БЕЛОРУСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ КАФЕДРА: «БИОХИМИЯ» РЕФЕРАТ
ВЫПОЛНИЛА: КОВАЛЕВИЧ ЕКАТЕРИНА ВЛАДИМИРОВНА СТУДЕНТКА 1 КУРСА ГРУППА № 112 ФАКУЛЬТЕТ СИ и Е МИНСК 2002 Понятие о гормонах, их биологическая роль. ЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА – система желез, вырабатывающих гормоны, и выделяющих
их непосредственно в кровь. Эти железы, называемые эндокринными или
железами внутренней секреции, не имеют выводных протоков; они расположены в
разных частях тела, но функционально тесно взаимосвязаны. На рисунке
показано расположение основных эндокринных желез в организме человека. [pic] Гормоны есть у всех млекопитающих, включая человека; они обнаружены и у других живых организмов. Физиологическое действие гормонов направлено на: 1) обеспечение гуморальной, т.е. осуществляемой через кровь, регуляции биологических процессов; 2) поддержание целостности и постоянства внутренней среды, гармоничного взаимодействия между клеточными компонентами тела; 3) регуляцию процессов роста, созревания и репродукции. Гипофиз является главной железой внутренней секреции, от деятельности которой зависит деятельность других желез. Гипофиз расположен в черепной коробке под головным мозгом, поэтому еще называется нижним мозговым придатком. И по расположению, и по строению, и по происхождению гипофиз тесто связан с нервной системой, которая оказывает не него влияния, усиливая или тормозя выработку его гормонов. Не смотря на малые размеры и массу всего около полуграмма, гипофиз по сути представляет собой две железы, объединенные в одном органе (передняя доля - одна железа, а задняя и промежуточная доля - вторая железа). Гипофиз состоит из трех долей - передней, состоящей из клеток железистой ткани, задней, состоящей из клеток нервной ткани, и промежуточной, тесно связанной с задней долей. Каждая из долей гипофиза вырабатывает собственные гормоны. Гормоны регулируют активность всех клеток организма. Они влияют на остроту мышления и физическую подвижность, телосложение и рост, определяют рост волос, тональность голоса, половое влечение и поведение. Благодаря эндокринной системе человек может приспосабливаться к сильным температурным колебаниям, излишку или недостатку пищи, к физическим и эмоциональным стрессам. Изучение физиологического действия эндокринных желез позволило раскрыть секреты половой функции и чудо рождения детей, а также ответить на вопрос, почему одни люди высокого роста, а другие низкого, одни полные, другие худые, одни медлительные, другие проворные, одни сильные, другие слабые. В нормальном состоянии существует гармоничный баланс между активностью
эндокринных желез, состоянием нервной системы и ответом тканей-мишеней Что такое гормоны? Согласно классическому определению, гормоны – продукты
секреции эндокринных желез, выделяющиеся прямо в кровоток и обладающие
высокой физиологической активностью. Главные эндокринные железы
млекопитающих – гипофиз, щитовидная и паращитовидные железы, кора
надпочечников, мозговое вещество надпочечников, островковая ткань
поджелудочной железы, половые железы (семенники и яичники), плацента и
гормон- продуцирующие участки желудочно-кишечного тракта. В организме
синтезируются и некоторые соединения гормоноподобного действия. Например,
исследования гипоталамуса показали, что ряд секретируемых им веществ
необходим для высвобождения гормонов гипофиза. Эти «рилизинг-факторы», или
либерины, были выделены из различных участков гипоталамуса. Они поступают в
гипофиз через систему кровеносных сосудов, соединяющих обе структуры. Другие вопросы еще более трудны. Почки секретируют в кровоток фермент ренин, который через активацию ангиотензиновой системы (эта система вызывает расширение кровеносных сосудов) стимулирует продукцию гормона надпочечников – альдостерона. Регуляция выделения альдостерона этой системой весьма схожа с тем, как гипоталамус стимулирует высвобождение гипофизарного гормона АКТГ (адренокортикотропного гормона, или кортикотропина), регулирующего функцию надпочечников. Почки секретируют также эритропоэтин – гормональное вещество, стимулирующее продукцию эритроцитов. Можно ли отнести почку к эндокринным органам? Все эти примеры доказывают, что классическое определение гормонов и эндокринных желез не является достаточно исчерпывающим. |Гормон |Действие гормона |Изменение секреции |
[pic] [pic] Избыточная продукция корковых гормонов лежит в основе т.н. синдрома Повышенная секреция мужских половых стероидов (андрогенов) является причиной вирилизма – появления мужских черт у женщин. Обычно это следствие опухоли коры надпочечников, поэтому лучшее лечение – удаление опухоли. Мозговой слой происходит из симпатических ганглиев нервной системы
эмбриона. Основные гормоны мозгового слоя – адреналин и норадреналин. Гормоны коркового вещества надпочечников |Гормон |Действие гормона |Изменение секреции | Биология. Нервная система реагирует на многие внешние воздействия (в том
числе стрессовые), посылая нервные импульсы в особый отдел мозга –
гипоталамус. В ответ на эти сигналы гипоталамус секретирует кортиколиберин,
который переносится кровью по т.н. воротной системе прямо в гипофиз ПОДЖЕЛУДОЧНАЯ ЖЕЛЕЗА, пищеварительная и эндокринная железа. Имеется у всех
позвоночных за исключением миног, миксин и других примитивных позвоночных. Строение. У человека поджелудочная железа весит от 80 до 90 г, расположена
вдоль задней стенки брюшной полости и состоит из нескольких отделов:
головки, шейки, тела и хвоста. Головка находится справа, в изгибе
двенадцатиперстной кишки – части тонкого кишечника – и направлена вниз,
тогда как остальная часть железы лежит горизонтально и заканчивается рядом
с селезенкой. Поджелудочная железа состоит из двух типов ткани, выполняющих
совершенно разные функции. Собственно ткань поджелудочной железы составляют
мелкие дольки – ацинусы, каждый из которых снабжен своим выводным протоком. Функции. Поджелудочная железа имеет одновременно эндокринную и экзокринную функции, т.е. осуществляет внутреннюю и внешнюю секрецию. Экзокринная функция железы – участие в пищеварении. Пищеварение. Часть железы, участвующая в пищеварении, через главный проток секретирует панкреатический сок прямо в двенадцатиперстную кишку. Он содержит 4 необходимых для пищеварения фермента: амилазу, превращающую крахмал в сахар; трипсин и химотрипсин – протеолитические (расщепляющие белок) ферменты; липазу, которая расщепляет жиры; и реннин, створаживающий молоко. Таким образом, сок поджелудочной железы играет важную роль в переваривании основных питательных веществ. Эндокринные функции. Островки Лангерганса функционируют как железы
внутренней секреции (эндокринные железы), выделяя непосредственно в
кровоток глюкагон и инсулин – гормоны, регулирующие метаболизм углеводов. Заболевания. К заболеваниям поджелудочной железы относятся острое или
хроническое воспаление (панкреатит), атрофия, опухоли, жировой некроз,
кисты, склероз и абсцессы. Недостаточная секреция инсулина приводит к
снижению способности клеток усваивать углеводы, т.е. к сахарному диабету. |Гормон |Действие гормона |Изменение секреции | ЩИТОВИДНАЯ ЖЕЛЕЗА, эндокринная железа у позвоночных животных и человека. Строение щитовидной железы у разных позвоночных различно. У птиц, например,
она состоит из двух небольших образований в области шеи, тогда как у
большинства рыб она представлена мелкими скоплениями клеток (фолликулами) в
области глотки. У человека щитовидная железа – плотное, похожее на бабочку
образование, расположенное прямо под гортанью (голосовой щелью). Два Выработка гормонов. Щитовидная железа активно поглощает из крови йод, а
также синтезирует специфический белок – тиреоглобулин, который содержит
множество остатков аминокислоты тирозина и является предшественником
гормонов железы. Йод связывается с тирозином в составе этого белка, а
последующее попарное объединение (окислительная конденсация) йодированных
остатков тирозина приводит в конце концов к образованию тиреоидных гормонов Количество гормонов, вырабатываемых щитовидной железой, в норме регулируется системой обратной связи, звеньями которой являются тиреотропный гормон (ТТГ) гипофиза и сами тиреоидные гормоны. При повышении уровня ТТГ щитовидная железа производит и выделяет больше гормонов, а повышение их уровня подавляет продукцию и секрецию гипофизарного ТТГ. Третий гормон щитовидной железы, кальцитонин, принимает участие в регуляции уровня кальция в крови. |Гормон |Действие гормона |Изменение секреции | Клинические нарушения. В большинстве регионов мира обычная пища обеспечивает поступление в организм йода в количестве, достаточном для нормальной продукции тиреоидных гормонов. Однако в тех районах, где наблюдается дефицит йода в почве и, естественно, продуктах питания, применение йодированной соли позволяет решить эту проблему. Недостаточная продукция тиреоидных гормонов приводит к гипотиреозу, или микседеме. При гипотиреозе щитовидная железа может быть увеличенной (зоб), но может и полностью исчезать. Это состояние чаще встречается у женщин, чем у мужчин, и нередко является следствием повреждения щитовидной железы собственной иммунной системой организма (аутоантителами). Обычно отмечают сонливость и непереносимость холода. В тяжелых случаях иногда развивается кома и может наступить смерть. Для лечения гипотиреоза используют препараты высушенной щитовидной железы животных, а в последнее время – таблетки синтетического Т4. Избыточная секреция тиреоидных гормонов приводит к гипертиреозу, или тиреотоксикозу. Наиболее распространенная форма гипертиреоза – диффузный токсический зоб, или базедова болезнь, описание которой см. в статье ЗОБ.
Углеводы поступают в организм с растительной и в меньшем количестве с животной пищей. Кроме того, они синтезируются в нем из продуктов расщепления аминокислот и жиров. Углеводы - важная составная часть живого организма, хотя количество их в организме значительно меньше, чем белков и жиров, - всего около 2% сухого вещества тела. Если энергия, запасенная в химических связях поступающих с пищей веществ,
больше, чем энергетический расход организма на процессы жизнедеятельности,
часть энергии откладывается в запас. В организме млекопитающих запасным
источником энергии является жировая ткань. Любое вещество, количество
которого в организме превышает необходимый уровень, превращается в жиры и
откладывается в запас в жировой ткани. Иными словами, если человек
потребляет пищи больше, чем расходует энергии, то он толстеет. Если
количество поступающей с пищей энергии меньше, чем энергетические траты
организма, то организм вынужден брать недостающую энергию из запасов. В некоторых случаях, когда с пищей поступает чрезвычайно мало энергии либо не поступает ее вовсе (голодание), а энергетические запросы организма велики (более или менее интенсивная мышечная деятельность), организм не тратит силы на сложный процесс расщепление жиров. В этих случаях организму легче расщепить некоторые виды низкомолекулярных белков. К таким белкам относятся, прежде всего, иммунные белки. Расщепление иммунных белков плазмы крови существенно снижает иммунную защиту организма. Поэтому при активном образе жизни голодание может быть очень опасным. |основной |< =|Энергетические траты|= >|добавочные расходы | Влияние центральной нервной системы на углеводный обмен осуществляется главным образом посредством симпатической иннервации. Раздражение симпатических нервов усиливает образование адреналина в надпочечниках. Он вызывает расщепление гликогена в печени и скелетных мышцах и повышение в связи с этим концентрации глюкозы в крови. Гормон поджелудочной железы глюкагон так же стимулирует эти процессы. Гормон поджелудочной железы инсулин является антагонистом адреналина и глюкагона. Он непосредственно влияет на углеводный обмен печеночных клеток, активизирует синтез гликогена и тем самым способствует его депонированию. В регуляции углеводного обмена участвуют гормоны надпочечников, щитовидной железы и гипофиза. Энергетические траты принято оценивать в килокалориях (ккал). Существуют и другие величины оценки энергозатрат. Углеводы служат в организме основным источником энергии. При окислении 1 г углеводов освобождается 4.1 ккал энергии. Для окисления углеводов требуется значительно меньше кислорода, чем для окисления жиров. Это особенно повышает роль углеводов при мышечной деятельности. Значение их как источника энергии подтверждается тем, что при уменьшении концентрации глюкозы в крови резко снижается физическая работоспособность. Большое значение углеводы имеют для нормальной деятельности нервной системы. Основной обмен - это энергетические траты организма, связанные с поддержанием минимального уровня жизнедеятельности в стандартных условиях во время бодрствования. Даже в состоянии абсолютного покоя, глубокого сна, наркоза или комы организм расходует энергию на следующие жизненно важные процессы: . деятельность постоянно работающих органов - дыхательных мышц, сердца, почек, печени, мозга . поддержание жизненно необходимого биохимического неравновесия между внутренним составом клетки и составом межклеточной жидкости . обеспечение внутриклеточных процессов дыхания, постоянно осуществляющегося синтеза жизненноважных веществ . поддержание минимального уровня мышечного тонуса . обеспечение постоянно осуществляющегося процесса деления клеток . другие процессы Величину основного обмена определяют утром натощак в покое после сна при температуре окружающего воздуха 18-200 C. Основные факторы, от которых зависит уровень основного обмена . Возраст. Относительный основной обмен (в пересчете на массу тела) у детей выше, чем у взрослых, у людей среднего возраста выше, чем у стариков. . Рост. Чем больше рост, тем выше основной обмен. . Масса тела. Чем больше масса, чем выше основной обмен. . Пол. У мужчин основной обмен выше, чем у женщин даже при одинаковых величинах роста, массы и возраста. У мужчины среднего возраста - 35 лет, средней массы - 70 кг, среднего роста На величину основного обмена в существенной степени влияет и деятельность щитовидной железы. В случаях заболеваний, связанных с увеличением ее функции - Базедова болезнь, гипертиреоз - основной обмен несоразмерно увеличивается. При заболеваниях, связанных с угнетением деятельности щитовидной железы - микседема, гипотиреоз - основной обмен несоразмерно снижается. Аналогичным образом на уровень основного обмена влияет деятельность гипофиза (в существенной мере) и половых желез ( в значительно меньшей степени). Пища содержит главным образом сложные углеводы, которые расщепляются в кишечнике и всасываются в кровь, преимущественно в виде глюкозы. В небольших количествах глюкоза содержится во всех тканях. Концентрация ее в крови колеблется от 0.08 до 0.12%. Поступая в печень и мышцы, глюкоза используется там для окислительных процессов, а так же превращается в гликоген и откладывается в виде запасов. При голодании запасы гликогена в печени и концентрация глюкозы в крови уменьшаются. То же самое происходит и при длительной и напряженной физической работе без дополнительного приема углеводов. Уменьшение концентрации глюкозы в крови ниже 0.07% называется гипогликемией, а увеличение выше 0.12% - гипергликемией. При гипогликемии появляется мышечная слабость, чувство голода, падает температура тела. Нарушение деятельности нервной системы проявляется при этом в возникновении судорог, помрачении и потере сознания. Гипергликемия может возникать после приема пищи, богатой легко усваиваемыми углеводами, при эмоциональном возбуждении, а так же при заболеваниях поджелудочной железы или при ее удалении у животных с экспериментальной целью. Избыток глюкозы выводится из крови почками (гликозурия). У здорового человека это можно наблюдать после приема натощак 150-200 г сахара. В печени содержится около 10% гликогена, в скелетных мышцах не более 2%. В организме происходит постоянный обмен глюкозой между печенью, кровью, мышцами, мозгами и другими органами. Главный потребитель глюкозы - скелетные мышцы. Расщепление в них углеводов осуществляется по типу анаэробных и аэробных реакций. Одним из продуктов расщепления углеводов является молочная кислота. Запасы углеводов особенно интенсивно используются при физической работе. Влияние приема углеводов на работоспособность установлено лабораторными экспериментами и наблюдениями при спортивной деятельности. Эффект от принимаемых до работы углеводов при прочих равных условиях зависит от количества и времени приема. Уровень основного обмена регулируется нервной системой и системой желез внутренней секреции. Добавочные расходы энергии - энергетические расходы организма на выполнение любых актов жизнедеятельности сверх основного обмена. Добавочные расходы энергии увеличиваются после приема пищи - это энергия, затрачиваемая организмом не процессы пищеварения. При приеме углеводной пищи энергетические траты повышаются на 5-10 %, жировой - на 10-15 %, при приеме белковой пищи - на 20-30 %. В небольшой степени расход энергии увеличивается при умственной деятельности. Даже чрезвычайно напряженная умственная работа вызывает прибавку в расходе энергии всего на 2-3 %. Чувство голода, которое может испытывать человек при этом связано с тем, что головному мозгу в условиях напряженной умственной деятельности требуется большое количество чистой глюкозы. Прием чашки сладкого чая полностью удовлетворяет потребности мозга в глюкозе в этих условиях. Добавочные расходы энергии увеличиваются под влиянием эмоциональных переживаний (в среднем на 11-19 %). Увеличение энергетических трат организма регистрируется при понижении температуры окружающей среды. В этих условиях организм в несколько раз увеличивает интенсивность процессов распада для освобождения энергии, используемой на поддержание постоянной температуры тела. Наиболее существенно увеличиваются энергетические траты организма при мышечной деятельности. Расходы энергии тем выше, чем интенсивнее совершаемая организмом мышечная работа. Например, бег с максимальной скоростью вызывает энергетические траты организма до 3-4 ккал в секунду. Но поскольку такая деятельность может продолжаться всего несколько секунд, суммарный расход энергии незначителен (примерно 20-30 ккал). В то же время малоинтенсивный бег в течение нескольких десятков минут с относительными энерготратами 0.4-0.3 ккал в секунду вызовет потери организмом от 500 ккал до 2000 ккал и выше в зависимости от длительности бега. По мнению современных специалистов (Верещагин Л.И., 1990), для сохранения своего здоровья человек в течение суток должен затрачивать на мышечную работу не менее 1200 ккал энергии. При выполнение мышечной деятельности в условиях эмоциональных переживаний Добавочные расходы энергии при выполнении некоторых видов физических упражнений |Упражнение |Добавочный расход энергии (ккал) | Добавочные расходы энергии организма (сверх основного обмена) |умственная |эмоции |процессы |поддержание |физическая |
1. Н.Н. Яковлев. «Биохимия»: учебник для ИФК. Мн. ФИС 1974. 2. Н.И. Волков, Н.И. Ненсин. «Биохимия мышечной деятельности» учебник для вузов. Киев 2000. 3. Дж.Х. Уилмор, Д.Л. Костили. «Физиология спорта и двигательной активности». Киев: Олимпийская литература 1997. 4. Н.И Яковлев «Химия движения». Ленинград: Наука 1983. 5. В.В. Васильева «Обмен углеводов и его регуляция».
|
|
© 2000 |
|