Механізми теплопродукції та тепловіддачі
2) Пойкілотермія, гетеротермія, гомойотермія ………………………. 4
3) Принципи регуляції температури тіла, тепловий баланс …………. 5
4) Фізіологія теморецепторів ……………………………………………6
5) Центри терморегуляції ………………………………………………. 8
а) центри тепловіддачі ………………………………………………. 9
б) центри теплопродукції …………………………………………..10
6) Механізми теплопродукції …………………………………………..10
а) скорочувальний термогенез ………………………………………11
б) нескорочувальний термогенез ……………………………………12
7) Механізми тепловіддачі ……………………………………………….12
11) Список використаної літератури ……………………………………..23
Близько століття тому французький фізіолог Клод Бернар встановив, що живий організм і середовище утворюють єдину систему, оскільки між ними відбувається безперервний обмін речовинами та енергією. Нормальна життєдіяльність організму підтримується регуляцією внутрішніх компонентів, що потребує витрати енергії. Використання хімічної енергії в організмі називають енергетичним обміном: саме він є показником загального стану та фізіологічної активності організму.
Обмінні (або метаболічні) процеси, у ході яких специфічні елементи організму синтезуються із поглинених харчових продуктів, називають анаболізмом; відповідно ті метаболічні процеси, у ході яких структурні елементи організму чи поглинені харчові продукти розпадаються, називають катаболізмом.
Живий організм продукує тепло, яке йде нагрівання тіла. Питома теплоємність тіла людини (кількість тепла, необхідне нагрівання тканини на 1°С) дорівнює загалом 0,83 ккал/кг на 1 градус (для води — 1 ккал/кг на градус). Щоб підвищити температуру тілалюдини масою 70 кг на 1 °, слід витратити 58,1 ккал (0,83 • 70). У середньому людина масою 70 кг за умов спокою виділяє близько 72 ккал/год. Отже, якби не було другого процесу — тепловіддачі, то щогодини тканини людини нагрівалися б на 1,24° (72:58,1). Однак такого не відбувається, тому що в нормі в умовах спокою швидкість продукції тепла дорівнює швидкості її втрати. Це називається теплового балансу, основу якого лежать процеси регуляції теплопродукції і тепловіддачі. Усі разом це називається терморегуляція.
ПІЙКІЛОТЕРМІЯ, ГЕТЕРОТЕРМІЯ, ГОМОЙОТЕРМІЯ
У еволюції системи терморегуляції є нижній ступінь, де температура тіла тварини залежить переважно від температури середовища: коли вона зменшується, температура тіла теж падає і навпаки. Такий стан температури тіла отримав назву пойкілотермія, а тварини - пойкілотермні. Типовим представником пойкілотермних є жаба. Взимку температура тіла жаби наближається до нуля. У цьому стані вона все ж таки здатна здійснювати стрибки в довжину, але не більше 12-15 см. Влітку температура тіла її досягає 20-25 ° С, а стрибати вона може значно далі - до 1 м. Зазвичай в умовах низької температури пойкілотермні тварини впадають у стан анабіозу. Існують мікроорганізми, для яких оптимум температури середовища варіює від 0°С до мінус 60°С, наприклад, мікроби, що живуть у товщі льоду, або, навпаки, мікроорганізми, що витримують температуру середовища від +70°С до + 120°С, наприклад, мікроби гарячих джерел
Механізми теплопродукції та тепловіддачі.
А – роль органів у теплопродукції
Б – роль органів у тепловіддачі
Ряд тварин, наприклад, кажан, гризуни, деякі види птахів, наприклад, колібрі, належить до групигетеротермних організмів: за одних умов вони пойкілотермні організми, за інших – гомойотермні.
Ссавці відносяться до гомойотермних організмів (теплокровних), у яких має місце ізотермія, або сталість температури організму. Однак ізотермія має відносний характер: температура тканин, розташованих не глибше 3 см від поверхні тіла (шкіра, підшкірна клітковина, поверхневі м'язи), або оболонки, - багато в чому залежить від зовнішньої температури, тоді як ядро тіла, тобто ЦНС внутрішні органи, скелетні м'язи, розташовані глибше 3 см, мають порівняно постійну температуру, незалежно від температури навколишнього середовища. Таким чином, теплокровні мають пойкілотермну оболонку та гомойотермну «серцевину», або «ядро».
Органи теплопродукції та управління виробленням тепла.
К – кора, Кж – шкіра, ЦГт – центри гіпоталамуса, СДц – судинно-руховий центр, Пм – довгастий мозок, См – спинний мозок, Гф – гіпофіз, ТГ – тиреотропний гормон, Жвс – залози внутрішньої секреції, Гм – гормони, М – м'яз , Пч - печінка, Птр - травний тракт, а б - потік диферентної імпульсації.
У людини середня температура мозку, крові, внутрішніх органів наближається до 37°С. Фізіологічна межа коливань цієї температури становить 15°. Зміна температури крові та внутрішніх органів у людини на 2-2,5 ° С від середнього рівня супроводжується порушенням фізіологічних функцій, а температура тіла вище 43 ° С практично несумісна з життям людини.
ПРИНЦИПИ РЕГУЛЯЦІЇ ТЕМПЕРАТУРИ ТІЛА,
Температура ядра (тіла) визначається двома потоками – теплоутворенням (теплопродукцією) та тепловіддачею (тепловиділенням). При термонейтральній, або комфортній зоні (при 27-32 ° С), існує баланс міжтеплопродукцією та тепловіддачею. Наприклад, в умовах фізіологічного спокою в організмі продукується близько 1,18 ккал/хв. (або близько 70 ккал на годину) і така сама кількість тепла віддається в довкілля. За низької температури середовища, незважаючи на механізм захисту, зростає втрата тепла організмом. У умовах для збереження температури тіла організм повинен еквівалентно підвищити теплопродукцію. Таким чином виникає новий рівень теплового балансу. Наприклад, при температурі повітря 10°С тепловіддача сягає 120 ккал/год (за умов комфорту — 70 ккал/час), тому підтримки температури тіла постійному теплопродукція теж має зростати до 120 ккал/час.
При високій температурі навколишнього середовища, наприклад, при 40°С, віддача тепла значно зменшується, наприклад, до 40 ккал/год (замість 70 ккал/год за умов комфортного середовища). Для підтримки сталості температури тіла теплопродукція також має знизитися приблизно до 40 ккал/год. Встановлюється новий рівень теплового балансу, який забезпечує підтримку температури тіла.
Таким чином, провідним фактором, який визначає рівень теплового балансу, є температура навколишнього середовища.
Зважаючи на те, що продукція тепла змінюється залежно від виду фізичної активності людини, а величина тепловіддачі багато в чому залежить від температури навколишнього середовища, необхідні механізми регулювання теплопродукції та тепловіддачі. Вони здійснюються за участю спеціалізованих структур мозку, об'єднаних у центр терморегуляції. Принцип регулювання полягає в тому, що пристрій, що управляє (центр терморегуляції) отримує інформацію від терморецепторів. На підставі цієї інформації воно виробляє такі команди, завдяки яким діяльність об'єктів управління(Робочі структури, що визначають інтенсивність теплопродукції та тепловіддачі) змінюється так, що виникає новий рівень теплового балансу, в результаті якого температура тіла зберігається на постійному рівні. Система терморегуляції може працювати в режимі стеження або за принципом неузгодженості – змінилася температура крові, змінюється діяльність об'єктів керування. Однак в системі терморегуляції передбачений і більш м'який спосіб підтримки сталості температури тіла, який заснований на принципі регуляції з обурення: вловлюється зміна температури середовища, і не чекаючи, коли вона позначиться на температурі крові, в системі виникають команди, що змінюють роботу об'єктів управління таким чином, що температура крові зберігається незмінною. Крім того, система терморегуляції може функціонувати і в режимі управління з прогнозування, тобто дострокового управління (це умовні рефлекси): людина ще тільки збирається вийти на зимову вулицю, а в неї вже зростає продукція тепла, необхідного для компенсації тепловтрат, які відбудуться у людини на вулиці за умов низької температури. У всіх випадках для оптимального регулювання інтенсивності теплопродукції та тепловіддачі необхідна інформація про температуру тіла (ядра та оболонки). Вона передається до ЦНС від терморецепторів.