Физиология пищеварения и выделения

Физиология пищеварения и выделения

Приднестровский государственный университет им. Т.Г. Шевченко

Медицинский факультет

Кафедра физиологии и фармакологии

Физиология пищеварения и выделения

Тирасполь, 2011

Аннотация

Данные методические указания направлены на формирование и закрепление теоретических и практических навыков у студентов, навыка постановки и осуществления физиологического анализа по темам "Пищеварение", "Терморегуляция", "Основной обмен", "Выделение". Предлагаемая структура и объем методических указаний позволяет полностью реализовать поставленные курсом нормальной физиологии цели и задачи, в том числе, усвоение теоретического материала, овладение приемами физиологических экспериментальных исследований и применения их на практике.

1. Физиология пищеварения

.1 Тема "Пищеварение в полости рта и желудке"

Необходимо знать:

1. Функции пищеварительного тракта.

. Методы исследования функций пищеварительного тракта.

. Состав и ферментативное действие слюны.

. Регуляция слюноотделения.

. Мастикация, механизм глотания и движение пищевого комка по пищеводу.

. Состав и ферментативное действие желудочного сока.

. Фазы желудочного сокоотделения.

. Моторика желудка. Эвакуация желудочного содержимого. Акт рвоты. Голодные движения желудка.

Ключевые понятия и определения

Система органов пищеварения осуществляет обеспечение организма питательными веществами и энергией. Сущность процесса пищеварения состоит в образовании из поступивших питательных веществ простейших химических соединений-мономеров, которые могут транспортироваться через клеточные мембраны и проникать во внутреннюю среду организма. Обеспечение данного процесса осуществляется целым рядом функций, которые выполняет ЖКТ.

Моторная функция ЖКТ - это механическая обработка потребляемой пищи, перемешивание химуса с пищеварительными соками, эвакуация.

Секреторная функция - образование и выделение пищеварительных ферментов, обеспечивающих гидролитическое расщепление (переваривание) белков жиров и углеводов, неспецифическую защиту организма, создание водной фазы.

Секреция, как физиологический процесс, складывается из двух понятий: секретообразования и секретовыделения.

Секретообразование - синтез пищеварительных ферментов и других белковых компонентов секрета - происходит с затратой энергии. Жидкая часть секрета (водная фаза) с содержащимися в ней ионами, микроэлементами и другими составляющими образуется, как правило, с использованием механизмов фильтрации и диффузии веществ из крови.

Секретовыделение - выведение образовавшегося секреторного вещества (пищеварительного сока) в протоки пищеварительных желез, а затем и в полость пищеварительного тракта.

Типы секреции:

1   Морфостатический, когда образование и выделение секреторного вещества осуществляется многократно железистыми клетками;

2   Морфонекротический тип связан с некрозом, гибелью железистых (секреторных) клеток и последующим выделением секреторного материала в результате разрушения мембраны клетки.

Всасывание - транспорт мономеров (аминокислот, моносахаридов. моноглицеридов, жирных кислот) через стенку пищеварительного тракта и поступление их во внутреннюю среду организма.

Помимо основных перечисленных функций пищеварительный тракт играет важную роль в процессах экскреции (выделения), гормонообразования и кроветворения

3 внутриклеточное;

4 полостное (дистантное):

5 мембранное - пристеночное (контактное).

Основные процессы, происходящие в ротовой полости: механическая переработка пищи, ее увлажнение и частичный гидролиз углеводов, формирование пищевого комка и проглатывание.

Слюна - главный секрет, принимающий участие в обработке пищи в ротовой полости. Механизм регуляции слюновыделения - рефлекторный. В желудке происходит дальнейшая механическая обработка пищи, образование химуса и ферментативная его обработка. Важную роль в химической переработке химуса осуществляют ферменты желудочного сока: протеазы, желудочная липаза и соляная кислота.

Основные механизмы регуляции желудочной секреции - нейрогуморальные. Переработка пищевых веществ в желудке завершается эвакуацией желудочного содержимого в двенадцатиперстную кишку.

Необходимо уметь:

. Определить оптимальные условия для ферментативного действия слюны.

. Пронаблюдать за ритмическими движениями ресничек пищевода лягушки как частным проявлением автоматической моторной деятельности пищеварительного тракта.

РАБОТА №1

Переваривающее действие слюны

Цель работы: определить оптимальные условия для ферментативного действия слюны.

Необходимо для работы: раствор крахмального клейстера, раствор сырого крахмала, 10%-ный раствор уксусной кислоты, реактивы Фелинга I и II, водяная баня, термометр, спиртовка, йод (раствор Люголя), четыре пробирки, градуированные пипетки, глазные пипетки.

Проведение работы:

Для исследования употребляется разбавленная слюна человека. Прополоскать рот обыкновенной водой, набрать в него около 20 мл дистиллированной воды. Ополаскивать рот в течение двух минут и полученную таким образом слюну разлить в четыре пронумерованные пробирки.

Пробирка №1. Раствор слюны плюс 2 мл вареного крахмала поместить на водяную баню при t= 38⁰С на один час.

Пробирка №2. Раствор слюны (предварительно прокипятить на спиртовке) плюс 2 мл вареного крахмала поместить на водяную баню при t=38⁰ на один час.

Пробирка №3. Раствор слюны плюс 2 мл взвеси сырого крахмала поместить на водяную баню при t=38°C на один час.

Пробирка №4. Раствор слюны плюс несколько капель 10%-ной уксусной кислоты.

Через час содержимое пробирок N 1, 2 и 3 разделить на две части. С одной частью пробирок проделать реакцию на наличие крахмала, для этого добавить одну-две капли раствора йода или Люголя, с другой - реакцию на сахар (реакция Фелинга). Для этого содержимое пробирок нагреть до кипения. В каждую пробирку добавить по 2 мл жидкости Фелинга (Фелинг I-10%-ый раствор NaOH + Фелинг II-0,3%-ый раствор CuSO₄ в равных количествах). При наличии в растворе простых сахаров образуется буро-красная закись меди.

Оценка результатов в пробирке № 4.

Если добавить к слюне 10%-ный раствор уксусной кислоты при наличии в слюне муцина, произойдет выпадение осадка.

Раствор Люголя: 1 г йода, 2 г йодистого калия, 300 мл дистиллированной воды.

В протокольной тетради необходимо записать условия, которые были созданы в четырех пробирках, и результаты качественных реакций на переваривание крахмала. Отметить, при каких условиях происходит гидролиз крахмала под влиянием ферментов слюны.

В протоколах зарисовать схему рефлекторной регуляции слюновыделения и обозначить основные звенья дуги безусловного и условного рефлекса слюновыделения.

РАБОТА №2

Наблюдение движения ресничек слизистой пищевода лягушки

Цель работы: пронаблюдать за ритмическими движениями ресничек пищевода лягушки как частным проявлением автоматической моторной деятельности пищеварительного тракта.

Необходимо для работы: лягушка, препаровальный набор, булавки, дощечка, секундомер, линейка, зерна мака, раствор Рингера, растворы ацетилхолина 1:10000, адреналина 1:1000.

Проведение работы:

. Обездвижить лягушку бескровным способом. Вскрыть грудную клетку. Рассечь большими ножницами нижнюю челюсть и пищевод лягушки на всем его протяжении до входа в желудок. Булавками зафиксировать лягушку и растянутый пищевод на дощечке.

. В начальной части пищевода поместить зернышко мака, измерить длину пищевода и время движения зернышка по пищеводу до момента попадания его в желудок.

. На поверхность пищевода капнуть раствор ацетилхолинам (прозерина) и повторить предыдущий опыт. Отмыть пищевод раствором Рингера. Затем провести те же наблюдения при воздействии на пищевод раствором адреналина.

. Отметить характер изменения двигательной активности ресничек пищевода после воздействия адреналином и ацетилхолином. Сделать соответствующие выводы. Зарисовать схему опыта.

.2 Тема "Пищеварение в кишечнике"

Необходимо знать:

. Состав и ферментативное действие поджелудочного сока. Регуляция поджелудочного сокоотделения.

. Роль печени в организме. Желчь, ее состав и значение в пищеварении. Регуляция желчеобразования и желчевыделения.

. Особенности секретообразования и секретовыделения кишечного сока. Его роль в пищеварении. Механизмы регуляции кишечной секреции. Моторика тонкого кишечника.

. Особенности пищеварения в толстом кишечнике. Моторика толстого кишечника. Акт дефекации.

. Мембранное пищеварение, его физиологические особенности. Сопряжение заключительных этапов гидролиза с процессами всасывания.

. Механизмы всасывания. Особенности всасывания белков, жиров, углеводов, воды и минеральных солей в различных отделах ЖКТ.

. Физиологические основы голода и насыщения. Функциональная система.

Ключевые понятия и определения

Дуоденальное пищеварение - собственный кишечный секрет дополняется важнейшими пищеварительными соками: соком поджелудочной железы и печени.

Панкреатический сок, его рН 7,5-9,0. Бикарбонаты панкреатического сока нейтрализуют соляную кислоту в двенадцатиперстной кишке. Нейтральная среда является оптимальной для деятельности панкреатических ферментов. В соке поджелудочной железы содержатся ферменты, гидролизующие все виды питательных веществ, поступающих с пищей. Основными являются трипсиноген, химотрипсиноген, липаза, амилолитические ферменты и нуклеазы.

Секреция поджелудочного сока, так же, как и желудочного, регулируется сложным нейро-гуморальным механизмом и складывается из трех фаз:

6 сложнорефлекторной;

7 желудочной;

8 кишечной.

Главным секреторным нервом является блуждающий нерв.

Желчь - секрет гепатоцитов. В состав желчи входят вода, минеральные соли и органические вещества - желчные кислоты и желчные пигменты. Ферментативной активностью желчь не обладает!

Желчь секретируется постоянно и накапливается в желчном пузыре, где происходит ее концентрация. Желчевыделение осуществляется за счет нейро-гуморальных механизмов. Главными стимуляторами желчевыделения являются гастрин, секретин и холецистокинин.

Кишечное пищеварение

В кишечнике сочетаются два типа пищеварения:

9 полостное;

10  мембранное.

Полостное происходит под действием сока кишечных желез (при участии панкреатического сока и желчи).

Пристеночное пищеварение осуществляется ферментами,

адсорбированными на микроворсинках слизистой оболочки. В процессах пристеночного (мембранного) пищеварения происходят заключительные стадии гидролиза пищевых веществ (рис. 1).

Благодаря наличию в мембране белковых транспортных систем заключительные этапы гидролиза завершаются процессами транспорта (всасывания) образовавшихся мономеров через мембрану, а затем происходит их поступление во внутреннюю среду организма. Сопряжение заключительных этапов гидролиза с процессами транспорта в значительной степени увеличивает скорость пищеварения и усвоения основных питательных веществ.

Пищеварение в толстом кишечнике происходит в основном при участии микрофлоры. Здесь происходят процессы брожения, реабсорбции воды и формирование каловых масс. Важную роль в этом играют особые антиперистальтические сокращения мышечной стенки толстого кишечника.

Необходимо уметь:

. Установить значение желчи в процессах переработки жиров в пищеварительном тракте.

. Записать движения прямой кишки лягушки и убедиться в значении гуморальных факторов в регуляции моторики кишечника.

РАБОТА № 3

Влияние желчи на жиры

Цель работы: установить значение желчи в процессах переработки жиров в пищеварительном тракте.

Необходимо для работы: штатив, пробирки, воронки, пипетка, свежая желчь, растительное масло, бумажные фильтры, вода.

Проведение работы:

1.   Поместить в две воронки бумажные фильтры и смочись один водой, другой - желчью. Установить воронки в стоящие в штативе пробирки и в каждую налить по 10 мл растительного масла. Через 45 мин определить количество профильтровавшегося жира в обеих пробирках.

2.   В протоколе описать ход работы, внести полученные результаты и на основании этого объяснить пищеварительную функцию желчи.

3.   Фильтрацию жира можно наблюдать и после образования жировой эмульсии. Для этого следует взять пробирки, воронки и бумажные фильтры.

4.   Опыт провести по следующей схеме.

Жир с водой Жир с желчью

1мл жира + 1 мл воды (встряхнуть) 1мл жира + 2мл желчи + 1мл воды

(встряхнуть)

Пробирка №1 (фильтр смочен водой) Пробирка №3 (фильтр смочен водой)

Пробирка №2 (фильтр смочен желчью) Пробирка №4 (фильтр смочен желчью) 5. Далее произвести фильтрацию жира, отметить скорость (время) фильтрации и количество образовавшегося фильтрата.

РАБОТА №4

Влияние ацетилхолина и адреналина на моторную функцию прямой кишки лягушки

Цель работы: записать движения прямой кишки лягушки и убедиться в значении гуморальных факторов в регуляции моторики кишечника.

Необходимо для работы: лягушка, препаровальный набор, дощечка, булавки, раствор Рингера, растворы ацетилхолина и адреналина, кимограф, рычажок Энгельмана, серфин или крючок.

Проведение работы:

1. Лягушку обездвижить и зафиксировать на дощечке брюшком вверх.

2. Вскрыть брюшную полость и отпрепарировать толстую кишку от клоаки до средней кишки (рис. 2). В области перехода тонкой кишки в толстую наложить лигатуры, после чего перерезать кишку. Свободный конец кишки захватить серфином и за нитку соединить ее с рычажком писчика.

. Записать сокращения кишки на медленно вращающемся барабане кимографа. Во время записи кишку постоянно орошать физиологическим раствором.

. После записи нормальных сокращений на кишку нанести одну-две капли раствора ацетилхолина, продолжать запись.

. Отмыть кишку физиологическим раствором, записать сокращения кишки под влиянием адреналина (одну-две капли). Полученую кимограмму сопоставить с исходной записью.

. В протоколе кратко описать ход работы, вклеить кимограммы, отметить характер изменения моторики под влиянием ацетилхолина и адреналина. Сделать выводы.

Рис. 2 Схема строения пищеварительного тракта лягушки: 1 - желудок: 2 - тонкая кишка; 3 и 5 - места наложения лигатур: 4 -линия разреза: 6 - прямая кишка: 7 - клоака.

РЕШЕНИЕ СИТУАЦИОННЫХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ "ФИЗИОЛОГИЯ ПИЩЕВАРЕНИЯ"

1.       В древней Индии подозреваемого в преступлении подвергали так называемому "божьему суду". Ему предлагали проглотить горсть сухого риса. Если это не удавалось, виновность считалась доказанной. Дайте физиологическое обоснование этой пробе.

2.       На голодной эзофаготомированной собаке производят опыт мнимого кормления. Чем будет определяться продолжительность еды в этих условиях?

3.       Имеются три варианта обеда из двух блюд. Мясной бульон и жирное мясо с картофелем. Овощной суп и курица с кашей. Молочный суп и постное мясо с макаронами. Размеры порций во всех вариантах равны. В каком случае переваривание второго блюда осуществится наиболее быстро и почему?

4.       В медицинской литературе описан случай, когда женщина, страдавшая патологическим ожирением, похудела на несколько десятков килограммов после определенной операции. В чем состояла эта операция?

5.       В пробирку налит кишечный сок. Затем в нее добавлен раствор пищевого вещества. Как ускорить его переваривание?

6.       Почему жевание даже несъедобных предметов может подавить чувство голода? Аналогичный эффект может наблюдаться и при наполнении желудка большим количеством плохо усвояемой пищи или просто балластными веществами. Объясните механизм этих явлений.

7.       Известный биолог Кох установил, что возбудителем холеры является холерный вибрион. Его противник Петтенкоффер, чтобы доказать якобы ошибочность взглядов Коха, выпил в присутствии студентов жидкость, содержащую чистую культуру вибриона, и не только не умер, но даже не заболел. Однако Кох был прав.

Почему же не заболел Петтенкоффер?

8.       Двум собакам произвели в эксперименте операции (различные). После этого у одной собаки прекратилась пищедобывательная деятельность, а другая стала отказываться от мясной пищи. В чем заключалась каждая операция? Можно ли искусственно вводить мясную пищу каждой из этих собак?

9.       Возможно ли, чтобы при достаточном количестве молекул фермента его переваривающее действие было ослаблено?

10.     Можно ли получать информацию о свойствах пищеварительных секретов организма, не производя никаких оперативных вмешательств и даже не дотрагиваясь до животного (человека)?

11.     При выработке условного слюноотделительного рефлекса у собаки в качестве подкрепления используют мясо-сухарный порошок? Почему выбрали именно такое подкрепление?

12.     При мнимом кормлении собаки измеряли количество выделяющегося желудочного сока. Затем была удалена пилорическая часть желудка. Как изменится секреция при повторении опыта с мнимым кормлением?

13.     В пилорической части желудка соляная кислота не выделяется, так как в ней отсутствуют обкладочные клетки? В чем физиологический смысл этой особенности?

14.     Один из сотрудников академика И. П. Павлова обнаружил, что у собаки выделяется желудочный сок даже вне приема пищи, в "спокойном" периоде. Однако И. П. Павлов подверг эти данные сомнению. В ответ на критику сотрудник повторил опыт, но предварительно тщательно вычистил зубы, проверил содержимое карманов и надел свежевыстиранный халат. Результаты подтвердились, и Павлов согласился с ними. В чем же состояли его первоначальные возражения?

15.     Как доказать, что трипсин выделяется в неактивном состоянии (в виде трипсиногена) и лишь затем активируется?

16.     Больному рекомендована диета, содержащая повышенное количество хлеба из муки грубого помола, каш и овощей. С какой целью это сделано?

17.     В крови больного обнаружено повышенное количество билирубина. О чем это говорит?

18.     В опытах на животных хирург производил пластику верхних дыхательных путей участками тонкой и толстой кишки. Пластика толстой кишкой имела ряд преимуществ. Однако при этом часто возникали серьезные осложнения с угрозой для жизни. Пришлось отказаться от использования толстой кишки. В чем состояли осложнения и с чем это было связано?

19.     Двенадцатиперстную кишку называют "гипофизом пищеварительной системы". Объясните смысл этого выражения.

20.     Основным ионом, который стимулирует процессы возбуждения и сокращения гладких мышц желудка, является кальций. В зависимости от скорости нарастания концентрации кальция в клетках этих мышц изменяется сила и частота волн перистальтики в желудке. Исходя из этого, как можно объяснить действие препаратов, усиливающих сократительную деятельность желудка?

21.     Из желудка химус поступает в двенадцатиперстную кишку порциями. Физиологический смысл этого понятен, поскольку переваривание пищи в желудке также происходит постепенно, а не сразу. Важную роль в эвакуации химуса играет сфинктер привратника. Он работает по принципу "уходя, закрывайте за собой дверь". Это означает, что один и тот же фактор действует противоположным образом со стороны желудка и двенадцатиперстной кишки. Чем Вы можете подтвердить это?

2. Обмен веществ и энергии. Терморегуляция

2.1 Тема "Обмен веществ и энергии. Принцип определения основного обмена методом прямой и непрямой калориметрии. Терморегуляция"

Необходимо знать:

. Обмен белков в организме. Азотистый баланс. Регуляция белкового обмена.

. Обмен жиров и углеводов в организме. Нервно-гуморальные механизмы регуляции жирового и углеводного обмена.

. Основной обмен организма. Факторы, влияющие на величину основного обмена. Стандартные условия определения основного обмена. Рабочий обмен (валовый обмен) организма. Энергетические затраты организма при разных затратах труда.

. Методы определения энергетического обмена: прямая калориметрия, непрямая калориметрия. Определение энергетических затрат организма методом полного и неполного газового анализа.

. Физиологические нормы питания в зависимости от возраста, вида труда и состояния организма (пищевой рацион).

. Понятие изотермии, значение ее для организма. Температурная карта тела человека. Суточные колебания температуры. Теплопродукция. Обмен веществ как источник образования тепла. Роль отдельных органов в теплопродукции. Нервно-гуморальные механизмы регуляции процесса теплообразования.

. Теплоотдача. Способы отдачи тепла и нейро-гуморальные механизмы регуляции теплоотдачи.

. Постоянство температуры внутренней среды организма как необходимое условие нормального протекания метаболических процессов. Функциональная система, обеспечивающая поддержание постоянства температуры внутренней среды организма.

. Гипо- и гипертермия.

Ключевые понятия и определения

Одним из важнейших свойств живых организмов является обмен веществ и энергии с окружающей средой.

Богатые энергией питательные вещества (белки, жиры и углеводы) поступают в организм из внешней среды, усваиваются организмом и претерпевают ряд химических превращений.

Пластическая функция питательных веществ состоит в том, что они используются как материал для построения и обновления клеточных структур и клеток организма.

Энергетическая функция заключается в том, что питательные вещества являются источником химической энергии. Использование химической энергии в организме называют энергетическим обменом, который служит показателем общего состояния и физиологической активности.

Анаболизм (ассимиляция) - синтез белков, жиров и углеводов, свойственных данному организму, из поглощенных пищевых продуктов.

Катаболизм (диссимиляция) - распад поглощенных питательных веществ, сопровождающихся освобождением энергии.

Калорическая ценность питательных веществ - количество тепла, выделяемого при сгорании одного грамма вещества.

Дыхательный коэффициент (ДК) - соотношение выделенного из организма углекислого газа к потребленному кислороду за единицу времени (обычно за одну минуту).

Калорический эквивалент кислорода - количество тепла, выделяемого при употреблении одного литра кислорода на окисление различных субстратов - белков, жиров или углеводов (см. таблицу).

Таблица

В таблице указаны стандартные величины основных энергетических показателей пищевых веществ.

Прямая калориметрия - непосредственное определение тепловых потерь организма.

Непрямая калориметрия - оценка энергетического обмена организма на основании интенсивности потребления кислорода.

Температура тела является одной из важнейших констант живого организма. Все биохимические реакции протекают при определенной температуре. Скорость этих реакций подчиняется закону Вант-Гоффа-Аррениуса, согласно которому изменение температуры на 10° С может изменить скорость протекания биохимических реакций в два-три раза.

Таким образом, температура тканей и клеток организма определяется соотношением скорости теплопродукции и скорости теплоотдачи - рассеивания образующейся теплоты в окружающую среду.

Пойкилотермные животные - температура их тела в значительной степени зависит от температуры окружающей среды.

Гомойотермные животные - способны поддерживать температуру тела на относительно постоянном уровне, допуская незначительные ее колебания ±2°С. Постоянство температуры теплокровных (гомойотермных) животных поддерживается сложными нейрогормональными механизмами, главным регулятором которых является отдел промежуточного мозга - гипоталамус.

Основные элементы функциональной системы, обеспечивающей сохранение постоянства температуры организма:

I. Обширное рецепторное звено, которое представлено внутренними и наружными терморецепторами (холодовыми и тепловыми). Кроме того, чувствительностью к изменению температуры крови обладают и клетки гипоталамической области.

//. Центр теплоотдачи образован клетками передних отделов гипоталамуса, чувствительных к повышению температуры.

III. Центр теплопродукции образован клетками задних отделов гипоталамуса, чувствительных к снижению температуры крови.

Нервная и гормональная регуляция процессов, направленных на поддержание постоянства температуры организма, осуществляется центрами гипоталамуса, которые включают гипоталамо-гипофизарную систему и периферические эндокринные железы и их гормоны.

Таким образом, внутреннее звено саморегуляции включает в себя рецепторы, каналы обратной афферентации, гипоталамо-гипофизарную систему и периферические исполнительные системы:

1 для теплопродукции - клеточный метаболизм, мышечная дрожь;

2 для теплоотдачи - сосудистые реакции, конвекция, теплоизлучение, потоотделение, отдача тепла с калом, мочой, при дыхании.

Внешнее звено данной функциональной системы включает высшие отделы ЦНС, способные сформировать целенаправленное поведение.

Необходимо уметь:

. Определить основной обмен методом прямой калориметрии.

. Рассчитывать свой основной обмен по данным своего веса, роста, возраста и пола.

3. Определять основной обмен по формуле Рида и рассчитывать процент отклонения величины основного обмена от нормы.

. Составлять суточный рацион для взрослого и ребенка.

5. Определять энергетические затраты организма методом неполного газового анализа.

. Объяснить понятие "температурная карта тела человека".

. Разбираться в значении кровообращения в поддержании постоянства температуры.

РАБОТА № 5 Определение основного обмена методом прямой калориметрии

Цель работы: познакомиться с принципом определения основного обмена методом прямой калориметрии.

Необходимо для работы: кролик, калориметр, термометр, весы, мерный сосуд для воды, вода (холодная).

Проведение работы:

1.   Ознакомиться с устройством калориметра и зарисовать его (рис. 3).

2.   Залить в камеру калориметра три литра холодной воды, температуру воды измерить (T°₁)

3.   Взвесить кролика и поместить его во внутреннюю камеру калориметра.

4.   Камеру с кроликом опустить в воду, закрыть крышки и оставить на час.

5.   Через час вновь измерить температуру воды (Т°₂).

6.   Описать ход работы, внести полученные результаты в формулу для расчета энергетических затрат и рассчитать величину основного обмена кролика за час и за сутки. Расчет основного обмена производится по следующей формуле:

= Cm(T°2-T°l)/M·t,

где С - удельная теплоемкость воды; т - её масса; Т°1 и Т°2 - начальная и конечная температуры воды: М - масса тела экспериментального животного; t- время (1ч).

РАБОТА № 6

Расчет основного обмена по таблицам

Цель работы: научиться рассчитывать свой основной обмен по данным своего веса, роста, возраста и пола.

Необходимо для работы: испытуемый, таблицы для расчета основного обмена, весы, ростомер.

Проведение работы:

1.   С помощью ростомера и весов измерить вес и рост испытуемого. Если взвешивание производилось в одежде, то полученный результат следует уменьшить на 5 кг для мужчин и на 3 кг для женщин.

2.   Далее провести определение по таблицам А, Б и В. Необходимо учесть, что основной обмен у мужчин выше, чем у женщин, на 10%.

3.   Таблицами пользуются следующим образом. Если испытуемым является мужчина 25 лет. массой тела 60 кг и ростом 168 см. то по таблице А рядом со значением массы испытуемого найти число 892. В таблице В найти по горизонтали возраст (25 лет) и по вертикали pocт (168 см). На пересечении граф возраста и роста найдем число 672. Сложив оба числа (892+672=1564), получим среднестатистическую величину нормального основного обмена человека мужского пола данного возраста, веса и роста.

4.   Полученную величину можно использовать для сравнения величины основного обмена, определенной с помощью приборов или рассчитанную по формуле Рида (см. следующую paботу).

Таблица А Данные расчета основного обмена по массе тела

Таблица Б Данные для определения основного обмена за сутки у мужчин по росту и возрасту

Таблица В Данные для определения основного обмена за сутки у женщин по росту и возрасту

РАБОТА № 7

Вычисление основного обмена по формуле Рида

Цель работы: научиться определять основной обмен по формуле Рида и рассчитывать процент отклонения величины основного обмена от нормы.

Необходимо для работы: испытуемый, сфигмоманометр, фонендоскоп, секундомер.

Проведение pa6оты:

Формула Рида основана на существовании взаимосвязи между артериальным давлением, частотой пульса и теплопродукцией организма. Определение основного обмена по формулам всегда дает только приблизительные результаты, но при ряде заболеваний (например, тиреотоксикоз) они достаточно достоверны и поэтому часто применяются в клинике. Допустимым считается отклонение от нормы до 10%.

У испытуемого определить частоту пульса и артериальное давление по способу Короткова три раза с промежутком в две минуты при соблюдении условий, необходимых для определения основного обмена. Процент отклонения основного обмена от нормы вычисляют по формуле Рида:

ПО = 0,75 (ЧП + ПД • 0,74) - 72,

где ПО - процент отклонения основного обмена от нормы, ЧП - частота пульса, ПД - пульсовое давление, равное разности между систолическим и диастолическим давлениями.

Числовые величины частоты пульса и артериального давления берут как среднее арифметическое из тpex измерений.

В протоколе записать результаты измерений, рассчитать процент отклонения от нормы, которую следует определить по таблицам из работы №6.

РАБОТА № 8.

Составление суточного пищевого рациона для взрослого и ребенка

Перечислим требования, которые предъявляются к суточному пищевому рациону.

Прежде всего, он должен обеспечить своей калорийностью расход энергии. При этом необходимо учитывать неполную усвояемость пищи (около 90%).

В пище должно содержаться достаточное количество белков, жиров и углеводов (в соотношении 1:1:4). Потребность в белке удовлетворяется при наличии его в пище в количестве 100-120 г. Исходя из этих данных, взрослый человек с малой и средней мышечной нагрузкой должен получать с пищей в сутки: белков - 100-120 г, жиров около 100 г, углеводов - 400-500 г. Расход энергии в этих условиях должен составлять 50-60 ккал на 1 кг массы в сутки.

Приемы пищи должны быть правильно распределены в течение дня. Обычно мы исходим из трехразового питания. На завтрак должно приходиться около 30% суточной калорийности, на обед - 50%, на ужин - 20%. В вечерние часы не рекомендуется прием больших количеств белка и жира (с учетом специфического динамического действия пищи).

Кроме белков, жиров и углеводов, пищевой рацион должен содержать определенное количество минеральных веществ, микроэлементов и витаминов.

Порядок составления рациона

Взять суточную потребность в килокалориях, белках, жирах и углеводах и поделить эти величины на части, соответствующие завтраку, обеду и ужину. Затем приступить к заполнению таблицы (сначала все расчеты произвести на черновике).

Для составления пищевого рациона использовать таблицу химического состава и калорийности основных пищевых продуктов.

Таблица

Химический состав и калорийность основных пищевых продуктов

1. Крупы, хлеб и хлебобулочные изделия

. Сахар и кондитерские изделия

3. Молоко и молочные продукты

. Мясо, мясные продукты и яйца

5. Рыба, рыбные и морепродукты

6. Жиры животные и растительные, жировые продукты

7. Овощи, картофель, грибы, овощные консервы.

8. Бахчевые, фрукты, ягоды, их соки, компоты, варенье.

пищеварительный почка диурез мочевыделение

Расхождения исходных и получающихся величин допускаются в пределах 10% (для белков и калорийности - только в сторону увеличения).

Для ребенка 1-3 лет в сутки требуется: белков - 35-50, жиров - 45-60 и углеводов- 170-180 г.

Энергетический обмен в сутки на 1 кг массы у ребенка в возрасте от одного до трех лет составляет 95-100 ккал, т. е. в два раза больше, чем у взрослого. Такой ребенок на 1 кг массы в сутки должен получать с пищей больше белков (3-3,5 г) и жиров (5-6 г), чем взрослый. Соотношение белки - жиры - углеводы в этом возрасте составляет 3:6:12 или близкое к этому.

Используя эти данные и таблицу, составить пищевой рацион для ребенка. Рацион оформить в виде такой же таблицы.

РАБОТА №8

Определение расхода энергии методом неполного газового анализа

Цель работы: научить студентов определять энергетические затраты организма методом неполного газового анализа.

Необходимо для работы: испытуемый, спирометаболлограф, метатест или любой прибор (метаболиметр любой системы), отвечающий цели исследования, загубник, спирт, вата, чернила.

Проведение работы:

Принцип метода: спирометаболлограф представляет собой замкнутую систему, состоящую из спирометра, поглотителя углекислого газа и клапанной коробки с краном включения испытуемого.

Колокол спирометра соединен с писчиком. Рабочий объём спирометра 6 л. Спирометр точно реагирует на изменение объёма в системе прибора при переходе дыхательного воздуха из системы в легкие и обратно. Перемещение колокола спирометра, соответствующие объему дыхания, записываются писчиком на бумаге (спирограмма). Выдыхаемый испытуемым воздух через дыхательный клапан направляется в поглотитель углекислого газа и водяных паров, затем поступает под колокол спирометра и смешивается с 0₂ системы. В процессе исследования объём циркуляционной системы прибора уменьшается на объём поглощенного испытуемым кислорода. Это изменение регистрируется писчиком в виде нисходящей кривой дыхательных движений (либо цифровым табло прибора). Проведение обследования осуществляется преподавателем в виде демонстрации. Студенты получают данные о величине поглощенного испытуемым кислорода за единицу времени. В протокольной тетради делают расчёт величины основного обмена и сравнивают его со стандартным основным обменом, определенным по таблицам.

РАБОТА № 9

Измерение температуры тела

Цель работы: ознакомить студентов с понятием "температурная карта тела человека". Экспериментально доказать, что температура поверхности тела зависит от интенсивности обмена веществ, кровообращения и интенсивности процессов теплоотдачи.

Необходимо дли работы: испытуемый, ртутные медицинские термометры, электротермометр, спирт, вата, секундомер.

Проведение работы:

1. Медицинский термометр встряхнуть и поместить в подмышечную впадину на 30с. Записать его показания и снова встряхнуть. Продолжить регистрацию температуры через 1; 1,5; 2; 2,5 мин. и т.д. до тех пор, пока показания термометра не будут постоянны.

2. Определив температуру в подмышечной впадине, продезинфицировать термометр и измерить температуру в ротовой полости.

4. В протокол внести полученные результаты и сделать соответствующие выводы.

РАБОТА № 10

Роль кровообращения и поддержании температуры

Цель работы: убедиться в значении кровообращения в поддержании постоянства температуры.

Необходимо для работы: испытуемый, электротермометр, сфигмоманометр, или резиновый жгут, секундомер.

Проведение работы:

1. Испытуемому положить руку на стол и держать ее в спокойном состоянии, не напрягая мышц. К концу пальца его руки приложить датчик электротермометра и измерить исходную температуру.

. На плечо испытуемого наложить манжет от сфигмоманометра и нагнетать воздух пока давление не достигнет 180-200 мм. рт.ст. При таком давлении в манжетке кровеносные сосуды плеча сдавливаются и кровообращение в области предплечья и кисти нарушается.

3. В течение 10 мин. с интервалом в 1 мин регистрировать температуру кончиков пальцев.

. Выпустить воздух из манжеты (снять жгут); кровообращение при этом восстановится. Продолжать регистрировать температуру кончиков пальцев и oтметить время восстановления его исходной температуры.

. В протокол внести полученные данные (можно в виде таблицы), объяснить механизм наблюдаемых изменений температуры, записать выводы.

Решение ситуационных задач по теме "Обмен веществ и энергии. Терморегуляция".

1. На берегу реки застыли рыболовы. Невдалеке прогуливаются дачники, которые оживленно обсуждают какие-то вопросы. А вокруг летают проклятые кровопийцы - комары. Но они почему-то почти не трогают рыболовов, зато с удовольствием набрасываются на дачников. Чем Вы можете объяснить такое предпочтение?

. Вычислить количество выделившейся энергии, если за время опыта окислялись только углеводы, и при этом выделилось 6 литров СО₂.

. У молодой здоровой женщины при поступлении с пищей 120 г белка в сутки выделено с мочой за то же время 16 г азота. Какое предположение о состоянии женщины можно сделать?

. Насыщенный влагой воздух при температуре тела содержит ровно вдвое больше водяных паров, чем насыщенный воздух при комнатной температуре. Исходя из этого, предположите, что происходит с выдыхаемым воздухом в дыхательных путях животных, обитающих в пустыне?

. У животного при помощи соответствующих таблиц определили с достаточной точностью вес различных органов. Затем провели эксперимент с полным голоданием, после которого животное погибло. Двум студентам поручили определить степень истощения голодавшего животного по изменению веса его органов. Каждый студент взял для исследования по два органа. Затем один сообщил, что истощение было очень значительным, а другой, напротив, - очень незначительным. Возможны ли такие расхождения?

. Почему после прекращения усиленной мышечной деятельности, например, бега работа сердца и дыхание в течение некоторого времени сохраняются на повышенном уровне?

. На испытуемом поставлено два опыта в идентичных условиях с определением расхода энергии методом непрямой калориметрии. В одном опыте учитывался дыхательный коэффициент, в другом - нет. Насколько велики будут различия данных, полученных в каждом из опытов?

. Как доказать, что в процессе лечения заболевания щитовидной железы произошло улучшение ее состояния?

. При подготовке кошки к участию в выставке некоторые хозяева содержат ее на холоде и при этом кормят жирной пищей. Зачем это делают?

. Почему при одной и той же температуре воздуха мы больше зябнем в "слякотную" погоду, чем в сухую?

. Почему начало лихорадки, приводящей к резкому повышению температуры тела, сопровождается ознобом и дрожью, а после кризиса с последующим возвратом температуры к нормальному уровню больной сильно потеет?

. Одно животное периодически помещают в холодную воду, а другое в комнату с воздухом той же температуры. У кого более значительно изменится обмен веществ?

. Почему человек, находящийся на морозе в состоянии алкогольного опьянения, особенно подвержен угрозе замерзания?

. Почему в нейлоновой рубашке жара переносится значительно тяжелей, чем в хлопчатобумажной?

. Почему в жаркую погоду ветер приятен, а в холодную наоборот?

. Как доказать, что гипоталамические центры терморегуляции реагируют на комплексный сигнал, а именно: и на температуру крови, притекающей к гипоталамусу, и на температуру кожи?

. В состоянии клинической смерти через 5-6 минут происходит гибель клеток КБП. Поэтому реанимацию необходимо начинать буквально в первые же секунды после наступления клинической смерти. Каким образом можно продлить продолжительность периода обратимой клинической смерти?

. Почему в холодную погоду воробьи "нахохливаются"?

. Почему жители Средней Азии летом, когда очень жарко, одевают ватные халаты?

2.3 Тема "Выделение"

Необходимо знать:

. Строение почки. Нефрон как функциональная единица почки.

. Особенности кровоснабжения почек.

. Образование первичной мочи:

клубочковая фильтрация и факторы, влияющие на нее,

состав и количество первичной мочи.

. Образование конечной мочи:

канальцевая реабсорбция и секреция,

состав и количество конечной мочи, сравнение ее с составом плазмы.

. Регуляция деятельности почек:

гормональная регуляция (значение антидиуретического гормона и альдостерона),

рефлекторная регуляция (осморегулирующий рефлекс),

сложнорефлекторные влияния на диурез.

. Факторы, определяющие величину диуреза. Значение величины артериального, осмотического и онкотического давлений.

. Процесс мочевыделения и его сложнорефлекторная регуляция.

. Почки как ведущий орган в поддержании гомеостаза организма (функциональная система поддержания осмотического давления, pH, объема циркулирующей крови и других констант).

. Выделительная функция кожи. Состав пота.

. Особенности иннервации потовых желез. Регуляция потоотделения.

Ключевые понятия и определения

Основные функции почки:

. Регуляция ионного состава крови.

. Регуляция осмотической концентрации крови.

. Регуляция объема крови.

. Регуляция кислотно-основного состояния крови.

. Выделение конечных продуктов азотистого обмена.

. Регуляция артериального давления.

. Регуляция эритропоэза.

. Регуляция процесса свертывания крови.

. Регуляция обмена ионов натрия.

. Регуляция обмена ионов кальция.

. Участие в обмене белков, липидов и углеводов.

Основные механизмы процесса мочеобразования.

Клубочковая фильтрация - основная сила, которая обеспечивает процесс ультрафильтрации в почечных клубочках и гидростатическое давление крови в сосудах почки. Скорость клубочковой фильтрации определяется разностью между гидростатическим давлением крови в капиллярах клубочка и противодействующими ему факторами - онкотическим давлением белков плазмы крови и гидростатическим давлением жидкости в капсуле клубочка. Канальцевая реабсорбция. В почечных канальцах происходит реабсорбция (поступление из просвета канальцев в кровь) всех жизненно важных веществ в необходимых количествах. Реабсорбции подлежат глюкоза, белки, аминокислоты, электролиты. Канальцевая секреция - это процесс переноса вещества через клетки из крови в просвет канальца в неизменном виде, что увеличивает скорость экскреции секретируемых веществ. Секреция ускоряет выделение из организма чужеродных веществ, конечных продуктов обмена, ионов.

Почки являются основным исполнительным органом системы осмо - и волюморегуляции. Это осуществляется за счет выделения части воды в виде гипотонической мочи при избытке воды в организме или экономии воды путем выделения малого количества гипертоничной по отношению к плазме крови мочи при обезвоживании организма.

Эндокринная функция почек.

. Ренин (гормон). Его секреция усиливается при уменьшении АД в почках, а также при снижении содержания ионов натрия в крови.

. Эритрогенин способствует превращению в плазме эритропоэтиногена в эритропоэтин.

. Кининогенины катализируют превращения кининогенов в кинины.

. Медуллин (простагландин А₂) усиливает кровоток в почках и регулирует распределение крови между корковым и мозговым веществами почки, повышает выделение ионов натрия на уровне микроциркуляции, оказывает сосудорасширяющее действие.

. Урокиназа активирует плазминоген (противосвертывающий эффект).

. Серотонин.

. Витамин Д₃ регулирует реабсорбцию в почечных канальцах калия и неорганического фосфата, а также способствует всасыванию в кишечнике кальция и минерализации костей.

Регуляция процесса фильтрации.

Процесс фильтрации зависит главным образом от уровня кровяного давления в капиллярах клубочка, которое зависит от величины просвета приносящей и выносящей артериол. Тонус артериол регулируется нервным и гуморальным путем. Нервная регуляция тонуса приносящей клубочковой артериолы осуществляется за счет сосудосуживающих симпатических волокон, а гуморальная - адреналином, который в малых дозах вызывает сужение выносящих артериол и, следовательно, увеличение фильтрации в больших дозах-сужение приносящих артериол и, значит, уменьшение фильтрации.

Регуляция процесса реабсорбции.

Конечная величина диуреза зависит в основном от канальцевой реабсорбции. Даже незначительные угнетения реабсорбции вызывает сильное увеличение диуреза. Величина диуреза и интенсивность реабсорбции осуществляются главным образом гуморальным путем. Ведущими регуляторами являются антидиуретический гормон (АДГ) и альдостерон. АДГ достигает базальной мембраны клеток - мишеней концевого отдела дистальной части канальца нефрона и собирательных трубочек, образует комплекс со специфическими рецепторами и активирует связанную с ними аденилатциклазу. Под ее влиянием на АТФ образуется цАМФ, которая стимулирует внутриклеточные процессы, в том числе образование лизоцима и гиалуронидазы. Последние способствуют проницаемости клеточных мембран. В результате этого увеличивается реабсорбция воды. Действие гиалуронидазы тормозится гепарином и аскорбиновой кислотой, которые являются антагонистами АДГ. Альдостерон (минералокортикоид) регулирует электролитный баланс крови. Он увеличивает реабсорбцию натрия (натрийсберегающий эффект) и хлора и секрецию калия в дистальные части канальца нефрона. Секреция альдостерона регулируется содержанием ионов натрия и калия в крови, усиливается при уменьшении содержания ионов натрия и при увеличении уровня ионов калия.

Необходимо уметь:

. Выявить зависимость влияния физической нагрузки и температуры на интенсивность потоотделения.

РАБОТА №11

Влияние физической нагрузки и температуры на потоотделение.

Цель работы: пронаблюдать за влиянием физической нагрузки и температуры на интенсивность потоотделения.

Необходимо для работы: двое испытуемых, раствор Минора (1,5г кристаллического йода, 10г касторового масла и 90 мл абсолютного спирта), сухой рисовый (картофельный) крахмал, кисточка или палочка с ватным шариком, вата, колба с горячей (выше 60⁰С) и холодной (ниже 20⁰С) водой.

Проведение работы:

. Испытуемому №1 смазать обе ладони раствором Минора. Когда кожа ладоней подсохнет, припудрить ее крахмалом. Через некоторое время в устьях протоков потовых желез появятся синие точки (результат взаимодействия крахмала с йодом в присутствии воды). Отметить цвет ладоней и примерное количество синих точек.

. Этому же испытуемому с открытыми ладонями произвести физическую работу (15-20 приседаний). Отметить изменения окраски ладоней и количество синих точек на ладонях.

. Испытуемому №2 также смазать ладони раствором Минора и припудрить крахмалом.

. Одну ладонь испытуемый должен приложить к теплому предмету (колба с теплой водой), а другую к холодному (колба с холодной водой). Отметить результаты влияния тепла и холода на окраску ладоней и количество функционирующих потовых желез.

. В протоколах кратко описать ход работы, внести полученные результаты. Зарисовать схему окрашивания кожи ладони до и после воздействия физической нагрузки тепла и холода.

Решение ситуационных задач по теме "Выделение"

. Существуют климатические курорты, на которых лечат людей с заболеваниями почек. Каковы особенности климата на этих курортах?

. Один человек выпил два стакана соленой воды, второй - два стакана водопроводной воды, третий - полоскал несколько минут соленой водой рот. Как изменилась величина диуреза у каждого?

. Почему образование камня в мочеточнике тормозит диурез?

. Врач с терапевтической целью назначил вливания больному больших количеств изотонического раствора глюкозы. Через некоторое время состояние больного ухудшилось. В чем ошибка врача?

. В ночное время величина диуреза уменьшается. В чем причина этого?

. Почему появление белка в моче говорит о наличие патологического процесса в почках?

. У экспериментального животного вызвали значительное уменьшение диуреза. Одновременно установили, что его кровь обладает сосудосуживающим действием. Объясните механизм уменьшения диуреза.