Работа на курсот: Човечка терморегулација. Физичка терморегулација Механизми на терморегулација во човечкото тело

Кај топлокрвните животни и луѓето (т.н. хомеотермни организми), за разлика од ладнокрвните (или поикилотермични) организми, константната телесна температура е предуслов за постоење, еден од основните параметри на хомеостазата (или постојаноста) внатрешно опкружувањетело.

Физиолошките механизми кои обезбедуваат термичка хомеостаза на телото (неговото „јадро“) се поделени на два функционални групи: механизми на хемиска и физичка терморегулација. Хемиската терморегулација е регулирање на производството на топлина во телото. Топлината постојано се произведува во телото преку редокс метаболички реакции. Во овој случај, дел од него се ослободува во надворешната средина, толку е поголема разликата помеѓу температурата на телото и околината. Затоа, одржувањето на стабилна телесна температура кога температурата на околината се намалува бара соодветно зголемување на метаболичките процеси и придружното генерирање на топлина, што ја компензира загубата на топлина и води до одржување на целокупната топлинска рамнотежа на телото и одржување константна внатрешна температура. Процесот на рефлексивно зголемување на производството на топлина како одговор на намалувањето на температурата на околината се нарекува хемиска терморегулација. Ослободувањето на енергија во форма на топлина го придружува функционалното оптоварување на сите органи и ткива и е карактеристично за сите живи организми. Специфичноста на човечкото тело е што промената на производството на топлина како реакција на промена на температурата претставува посебна реакција на телото која не влијае на нивото на функционирање на основните физиолошки системи.

Специфичното терморегулаторно генерирање на топлина е концентрирано главно во скелетните мускули и е поврзано со посебни форми на функционирање на мускулите кои не влијаат на нивната директна моторна активност. Зголемување на создавањето на топлина за време на ладењето може да се појави и кај мускулот што мирува, како и кога контрактилната функција е вештачки исклучена со дејство на специфични отрови.

Еден од најчестите механизми за создавање на специфична терморегулаторна топлина во мускулите е таканаречениот терморегулациски тон. Се изразува со микроконтракции на фибрили, снимени како зголемување на електричната активност на надворешно неподвижен мускул кога се лади. Терморегулаторниот тон ја зголемува потрошувачката на кислород во мускулите, понекогаш и за повеќе од 150%. Со посилно ладење, заедно со нагло зголемување на терморегулаторниот тон, видливите мускулни контракции се активираат во форма на студени потреси. Во овој случај, размената на гас се зголемува на 300 - 400%. Карактеристично е што во однос на учеството во терморегулаторното производство на топлина, мускулите се нееднакви.

Со продолжено изложување на студ, контрактилниот тип на термогенеза може, до еден или друг степен, да се замени (или дополни) со префрлање на ткивното дишење во мускулот на таканаречената слободна (нефосфорилирачка) патека, во која фазата на формирање и последователно распаѓање на АТП се елиминира. Овој механизам не е поврзан со мускулна контракција. Вкупната маса на топлина ослободена за време на слободното дишење е речиси иста како и за време на термогенезата на квасецот, но најголемиот дел од топлинската енергија се троши веднаш, а оксидативните процеси не можат да се инхибираат со недостаток на ADP или неоргански фосфат.

Последната околност ви овозможува лесно да одржувате високо ниво на производство на топлина долго време.

Промените во метаболичката стапка предизвикани од влијанието на температурата на околината врз човечкото тело се природни. Во одреден опсег на надворешни температури, производството на топлина што одговара на метаболизмот на организмот во мирување целосно се компензира со неговиот „нормален“ (без активно засилување) пренос на топлина. Размената на топлина на телото со околината е избалансирана. Овој температурен опсег се нарекува термонеутрална зона. Нивото на размена во оваа зона е минимално. Често зборуваат за критична точка, што подразбира одредена температурна вредност при која се постигнува топлинска рамнотежа со околината. Теоретски, ова е точно, но речиси е невозможно експериментално да се воспостави таква точка поради постојаните неправилни флуктуации во метаболизмот и нестабилноста на топлинско-изолационите својства на облогата.

Намалувањето на температурата на околината надвор од термонеутралната зона предизвикува рефлексно зголемување на нивото на метаболизмот и производството на топлина додека термичката рамнотежа на телото не се избалансира во нови услови. Поради ова, температурата на телото останува непроменета.

Зголемувањето на температурата на околината надвор од термонеутралната зона предизвикува и зголемување на нивото на метаболизмот, што е предизвикано од активирање на механизмите за активирање на пренос на топлина, кои бараат дополнителни трошоци за енергија за нивната работа. Ова формира зона на физичка терморегулација, при што температурата исто така останува стабилна. По достигнувањето на одреден праг, механизмите за зголемување на преносот на топлина излегуваат неефикасни, започнува прегревање и, на крајот, смртта на организмот.

Уште во 1902 година, Рубнер предложи да се направи разлика помеѓу два типа на овие механизми - „хемиска“ и „физичка“ терморегулација. Првиот е поврзан со промените во производството на топлина во ткивата (тензија хемиски реакцииразмена), втората се карактеризира со пренос на топлина и прераспределба на топлина. Заедно со циркулацијата на крвта, потењето игра важна улога во физичката терморегулација, така што кожата има посебна функција на пренос на топлина - овде крвта загреана во мускулите или во „јадрото“ се лади, а механизмите на потење и потење се реализираат. овде.

б Нормално, топлинската спроводливост може да се занемари, бидејќи Топлинската спроводливост на воздухот е мала. Топлинската спроводливост на водата е 20 пати поголема, така што преносот на топлина со спроводливост игра значајна улога и станува значаен фактор за хипотермија во случај на влажна облека, влажни чорапи итн.

б Поефикасен пренос на топлина со конвекција (т.е. со поместување на честички од гас или течност, мешање на нивните загреани слоеви со изладени). Во воздушно опкружување, дури и во услови на мирување, преносот на топлина со конвекција претставува до 30% од загубата на топлина. Улогата на конвекцијата на ветрот или при човечкото движење се зголемува уште повеќе.

б Преносот на топлина со зрачење од загреано тело на ладно се случува според законот Стефан-Болцман и е пропорционален на разликата во четвртите сили на температурата на кожата (облеката) и површината на околните предмети. На овој начин, во „удобни“ услови, соблеченото лице дава до 45% од топлинската енергија, но за топло облечена личност загубата на топлина со зрачење не игра посебна улога.

б Испарувањето на влагата од кожата и површината на белите дробови е исто така ефикасен начин за пренос на топлина (до 25%) под „удобни“ услови. Во услови на висока амбиентална температура и интензивна мускулна активност, преносот на топлина со испарување на потта игра доминантна улога - 0,6 kcal енергија се занесуваат со 1 грам пот. Не е тешко да се пресмета вкупниот волумен на топлина изгубена преку потта, имајќи предвид дека во услови на интензивна мускулна активност, едно лице може да изгуби до 10 - 12 литри течност во осумчасовен работен ден. На студ, загубата на топлина преку потта од добро облечена личност е мала, но и овде мора да се земе предвид загубата на топлина поради дишењето. Во овој процес, два механизми за пренос на топлина се комбинираат одеднаш - конвекција и испарување. Губењето на топлина и течност преку дишењето е доста значајно, особено при интензивна мускулна активност во услови на ниска атмосферска влажност.

Значаен фактор кој влијае на процесите на терморегулација се вазомоторните (вазомоторни) реакции на кожата. Со најизразено стеснување на васкуларното корито загубата на топлина може да се намали за 70%, а со максимално проширување може да се зголеми за 90%.

Разликите на видовите во хемиската терморегулација се изразуваат во разликата во нивото на основниот (во зоната на термонеутралност) метаболизам, положбата и ширината на термонеутралната зона, интензитетот на хемиската терморегулација (зголемување на метаболизмот кога температурата на околината се намалува за 1 ° В), како и во опсегот на ефективно дејство на терморегулацијата.Сите овие параметри ја одразуваат еколошката специфичност на поединечните видови и адаптивно се менуваат во зависност од географска локацијарегион, сезона во годината, надморска височина и низа други фактори на животната средина.

Регулаторните реакции насочени кон одржување на константна телесна температура за време на прегревање се претставени со различни механизми за зголемување на преносот на топлина во надворешната средина. Меѓу нив, преносот на топлина е широко распространет и високо ефикасен со интензивирање на испарувањето на влагата од површината на телото и/или горниот респираторен тракт. Кога влагата испарува, се троши топлина, што може да помогне во одржувањето на топлинската рамнотежа. Реакцијата се активира кога има знаци дека телото почнува да се прегрее.

Значи, адаптивните промени во размената на топлина во човечкото тело можат да бидат насочени не само кон одржување високо нивометаболизмот, како и повеќето луѓе, но и да постави ниско ниво во услови кои се закануваат да ги исцрпат енергетските резерви.

Човечка терморегулација – збир на исклучително важни механизми, одржување на стабилноста на температурниот режим на телото во различни услови на животната средина. Но, зошто на човек му треба толку многу постојана температуратело, и што се случува ако почне да флуктуира? Како се случуваат процесите на терморегулација и што да се направи ако природниот механизам не успее? Повеќе за сето ова подолу.

Човекот, како и повеќето цицачи, е хомеотермно суштество. Хомеотермијата е способност на телото да обезбеди константно ниво на температура, главно преку физиолошки и биохемиски реакции.

Терморегулацијата на човечкото тело е еволутивно формиран збир на механизми кои се активираат од хуморалниот (преку течен медиум) и нервна регулација, метаболизам (метаболизам) и енергетскиот метаболизам. Различни механизми имаат различни методи и услови на работа, па нивното активирање зависи од времето на денот, полот на личноста, бројот на години на живеење, па дури и од положбата на Земјата во орбитата.

Човечка топлинска карта

Терморегулацијата во човечкото тело се врши рефлексивно. Специјалните системи чие дејство е насочено кон контролирање на температурата го регулираат интензитетот на ослободување или апсорпција на топлина.

Човечки систем за терморегулација

Одржувањето на телесната температура на константно поставено ниво се врши со употреба на два спротивни механизми на терморегулација на човечкото тело - ослободување на топлина и производство на топлина.

Механизам на производство на топлина

Механизмот на производство на топлина или хемиска терморегулација на една личност е процес кој придонесува за зголемување на телесната температура. Се јавува во сите метаболизми, но најмногу во мускулните влакна, клетките на црниот дроб и кафените масни клетки. На еден или друг начин, сите ткивни структури учествуваат во производството на топлина. Во секоја клетка на човечкото тело се случуваат оксидативни процеси кои ги разградуваат органските материи, при што дел од ослободената енергија се троши на загревање на телото, а главната количина се троши на синтеза на аденозин трифосфатна киселина (АТП). Оваа врска е погодна форма за складирање, транспортирање и искористување на енергијата.

Вака изгледа молекулата на АТП

Кога температурата паѓа, стапката на метаболички процеси во човечкото тело рефлексно се намалува, и обратно. Хемиската регулација се активира во случаи кога физичката компонента на размена на топлина не е доволна за одржување на нормална температурна вредност.

Механизмот на производство на топлина се активира кога се примаат сигнали од ладни рецептори. Ова се случува кога температурата на околината паѓа под таканаречената „зона на удобност“, која за лесно облечена личност лежи во температурниот опсег од 17 до 21 степени, а за гола личност е приближно 27-28 степени. Вреди да се напомене дека за секој поединец „зоната на удобност“ се одредува поединечно, може да варира во зависност од здравствената состојба, телесната тежина, местото на живеење, времето од годината итн.

За да се зголеми производството на топлина во телото, се активираат механизмите за термогенеза. Меѓу нив се следните.

1. Договорен.

Овој механизам се активира со работа на мускулите, при што се забрзува разградувањето на аденоситриффосфатот. Кога се дели, се ослободува секундарна топлина, ефикасно загревајќи го телото.

Во овој случај, мускулните контракции се случуваат неволно - по приемот на импулси што произлегуваат од церебралниот кортекс. Како резултат на тоа, во човечкото тело може да се забележи значително (до пет пати) зголемување на производството на топлина.

Вака кожата реагира на студ

Со мало намалување на температурата, се зголемува терморегулаторниот тон, што јасно се манифестира со појава на „гуски“ на кожата и подигање на влакната.

Неконтролираните мускулни контракции за време на контрактилната термогенеза се нарекуваат ладно треперење. Можно е свесно да се зголеми телесната температура со помош на мускулни контракции - со покажување физичка активност. Физичката активност го зголемува производството на топлина до 15 пати.

2. Неконтрактивни.

Овој тип на термогенеза може да го зголеми производството на топлина речиси три пати. Се заснова на катаболизам (разградување) на масните киселини. Овој механизам е регулиран од симпатичкиот нервен систем и хормоните кои се лачат од тироидната жлезда и надбубрежната медула.

Механизам за пренос на топлина

Механизмот за пренос на топлина, или физичката компонента на терморегулацијата, е процес на ослободување на телото од вишокот топлина. Константна температура се одржува со отстранување на топлина преку кожата (со спроводливост и конвекција), зрачење и отстранување на влага.

Дел од преносот на топлина се јавува поради топлинската спроводливост на кожата и слојот на масното ткиво. Процесот во голема мера се регулира со циркулацијата на крвта. Во овој случај, топлината од човечката кожа се пренесува на цврсти предмети при допир (спроводливост) или на околниот воздух (конвекција). Конвекцијата сочинува значителен дел од преносот на топлина - 25-30% од човечката топлина се пренесува во воздухот.

Зрачењето или емисијата е пренос на човечка енергија во вселената или на околните објекти кои имаат повеќе ниска температура. До половина од човечката топлина се губи со зрачење.

И, конечно, испарувањето на влагата од површината на кожата или од органите за дишење, што претставува 23-29% од загубата на топлина. Колку повеќе температурата на телото ја надминува нормата, толку поактивно телото се лади преку испарување - површината на телото се покрива со пот.

Во случај кога температурата на околината значително го надминува внатрешниот индикатор на телото, испарувањето останува единствениот ефективен механизам за ладење; сите други престануваат да работат. Ако високата надворешна температура е придружена и со висока влажност, што го отежнува потењето (т.е. испарувањето на водата), тогаш лицето може да се прегрее и да добие топлотен удар.

Да ги разгледаме подетално механизмите за физичка регулација на телесната температура:

Потење

Суштината на овој тип на пренос на топлина е дека енергијата се насочува во животната срединасо испарување на влагата од кожата и мукозните мембрани кои го обложуваат респираторниот тракт.

Овој тип на пренос на топлина е еден од најважните, бидејќи, како што веќе беше забележано, може да продолжи во средина со високи температури, под услов процентот на влажност на воздухот да биде помал од 100. Ова се објаснува со фактот дека колку е поголема влажноста на воздухот, толку полошо ќе испари водата.

Важен услов за ефективноста на потењето е циркулацијата на воздухот. Затоа, ако некое лице носи облека што е непропустлива за размена на воздух, тогаш по некое време потта ќе ја изгуби способноста да испарува, бидејќи влажноста на воздухот под облеката ќе надмине 100%. Ова ќе предизвика прегревање.

Во процесот на потење, енергијата на човечкото тело се троши на кршење молекуларни врскитечности. Губејќи ги своите молекуларни врски, водата добива гасовита состојба, а во меѓувреме вишокот енергија го напушта телото.

Испарувањето на водата од мукозните мембрани на респираторниот тракт и испарувањето низ површинското ткиво - епителот (дури и кога кожата се чини дека е сува) се нарекува незабележливо потење. Активната работа на потните жлезди, при која се јавува обилно потење и пренос на топлина, се нарекува опипливо потење.

Емисија на електромагнетни бранови

Овој метод за пренос на топлина работи со емитување инфрацрвени електромагнетни бранови. Според законите на физиката, секој предмет чија температура се зголемува над температурата на околината почнува да дава топлина преку зрачење.

Човечко инфрацрвено зрачење

За да спречи прекумерна загуба на топлина на овој начин, човештвото измислило облека. Ткаенината на облеката помага да се создаде слој на воздух, чија температура ја зема вредноста на температурата на телото. Ова го намалува зрачењето.

Количината на топлина што се троши од некој предмет е пропорционална на површината на зрачењето. Ова значи дека со промена на положбата на телото, можете да ја регулирате излезната топлина.

Спроведување

Спроводливоста или топлинската спроводливост се јавува кога човек допира кој било друг предмет. Но, ослободувањето од вишокот топлина може да се случи само ако предметот со кој лицето дошло во контакт има пониска температура.

Важно е да се запамети дека воздухот со низок процент на влажност и маснотии имаат ниска вредност на топлинска спроводливост, затоа тие се топлински изолатори.

Конвекција

Суштината на овој метод на пренос на топлина е пренос на енергија со воздух што циркулира околу телото, под услов неговата температура да биде пониска од температурата на телото. Ладниот воздух во моментот на контакт со кожата се загрева и брза нагоре, заменет со нова доза ладен воздух сместен пониско поради неговата висока густина.

Облеката игра важна улога во спречувањето на телото да губи премногу топлина за време на конвекцијата. Претставува бариера која ја забавува циркулацијата на воздухот, а со тоа и конвекцијата.

Центар за терморегулација

Центарот на човековата терморегулација се наоѓа во мозокот, имено во хипоталамусот. Хипоталамусот е дел од диенцефалонот, кој вклучува многу клетки (околу 30 јадра). Функциите на оваа формација се одржување на хомеостазата (т.е. способноста на телото да се саморегулира) и активноста на невроендокриниот систем.

Една од најважните функции на хипоталамусот е да обезбеди и контролира активности насочени кон терморегулација на телото.

При извршување на оваа функција во центарот на терморегулација кај една личност, се случуваат следниве процеси:

1. Периферните и централните терморецептори пренесуваат информации до предниот хипоталамус.
2. Во зависност од тоа дали на нашето тело му треба греење или ладење, се активира центарот за производство на топлина или центарот за пренос на топлина.

Кога импулсите се пренесуваат од ладни рецептори, центарот за производство на топлина почнува да функционира. Се наоѓа на задниот дел на хипоталамусот. Од јадрата, импулсите се движат низ симпатичкиот нервен систем, зголемувајќи ја стапката на метаболичките процеси, стегајќи ги крвните садови и активирајќи ги скелетните мускули.

Ако телото почне да се прегрее, центарот за пренос на топлина почнува активно да работи. Се наоѓа во јадрата на предниот хипоталамус. Импулсите што се појавуваат таму се антагонисти на механизмот за производство на топлина. Под нивно влијание, крвните садови на една личност се шират, потењето се зголемува и телото се лади.

Други делови од централниот нееднаков систем, исто така, учествуваат во човечката терморегулација, имено церебралниот кортекс, лимбичкиот систем и ретикуларната формација.

Главната функција на температурниот центар во мозокот е да одржува постојан температурен режим. Тоа се одредува од вкупната вредност на температурата на телото, кога двата механизми (производство на топлина и пренос на топлина) се најмалку активни.

Органите на внатрешната секреција исто така играат важна улога во терморегулацијата на човечкото тело. При ниски температури, тироидната жлезда го зголемува производството на хормони кои ги забрзуваат метаболичките процеси. Надбубрежните жлезди имаат способност да ја контролираат загубата на топлина преку хормони кои ги регулираат процесите на оксидација.

Нарушувања на терморегулацијата на телото: причини, симптоми и третман

Нарушувањата на терморегулацијата се ненадејни промени во температурата на телото или отстапувања од нормата од 36,6 степени Целзиусови.

Температурните флуктуации може да бидат предизвикани од: надворешни фактори, и внатрешни, на пример, болести.

Експертите ги разликуваат следниве нарушувања на терморегулацијата:

• морници;
• треска со хиперкинеза (неволни мускулни контракции);
• хипотермија (хипотермија). Посветен на хипотермија;
• хипертермија (прегревање на телото).

Постојат многу причини за нарушувања на терморегулацијата, од кои најчестите се наведени подолу:

• Стекнат или вроден дефект на хипоталамусот (ако ова е проблемот, тогаш температурните промени може да бидат придружени со дефекти во гастроинтестиналниот тракт, респираторниот систем и кардиоваскуларниот систем).
• Климатските промени (како надворешен фактор).
• Злоупотреба на алкохол.
• Последица на процесот на стареење.
• Ментални нарушувања.
• Вегетативно-васкуларна дистонија (на нашата веб-страница можете да прочитате за температурните промени за време на VSD).

Во зависност од причината, температурните промени може да бидат придружени со различни симптоми, од кои најчести се треска, главоболка, губење на свеста, пореметувања во дигестивниот систем и забрзано дишење.

Доколку има нарушувања во регулирањето на температурата на телото, треба да се консултирате со невролог. Основните принципи за лекување на овој проблем се:

• земање лекови кои влијаат на емоционалната состојба на пациентот (ако причината е ментални нарушувања);
• земање лекови кои влијаат на активноста на централниот нервен систем;
• земање лекови кои промовираат зголемен пренос на топлина во крвните садови на кожата;
• општа терапија која опфаќа: физичка активност, стврднување, здрава исхрана, земање витамини.

1) Вовед…………………………………………………………………………………….3

2) Поикилотермија, хетеротермија, хомеотермија…………………………………4

3) Принципи на регулирање на телесната температура, топлинска рамнотежа…………….5

4) Физиологија на теморецептори………………………………………………………………6

5) Центри за терморегулација………………………………………………………………

а) центри за пренос на топлина…………………………………………………...9

б) центри за производство на топлина ……………………………………………..10

6) Механизми за производство на топлина………………………………………………..10

а) контрактилна термогенеза……………………………………………11

б) неконтрактилна термогенеза………………………………………………12

7) Механизми за пренос на топлина…………………………………………………………………….12

а) спроводливост на топлина……………………………………………………………………………………………………………………………………….

б) топлинско зрачење………………………………………………………….13

в) конвекција……………………………………………………………..14

г) испарување…………………………………………………………..14

8) Метаболизам……………………………………………………………….16

9) Храна…………………………………………………………………….17

10) Заклучок………………………………………………………………...20

11) Список на референци………………………………………..23

ВОВЕД

Без разлика колку се различни формите на манифестација на животот, тие секогаш се нераскинливо поврзани со трансформацијата на енергијата. Енергетскиот метаболизам е карактеристика својствена за секоја жива клетка. Хранливите материи богати со енергија се апсорбираат и хемиски се претвораат, а метаболичките крајни производи со помала енергетска содржина се ослободуваат од клетката. Според првиот закон на термодинамиката, енергијата не исчезнува и не се појавува повторно. Организмите мора да примаат енергија во форма достапна за нив од околината и да вратат соодветно количество енергија во околината во форма помалку погодна за понатамошна употреба.

Пред околу еден век, францускиот физиолог Клод Бернар утврдил дека живиот организам и околината формираат единствен систем, бидејќи меѓу нив постои континуирана размена на супстанции и енергија. Нормалното функционирање на телото се одржува со регулација внатрешни компоненти, што бара трошење на енергија. Употребата на хемиска енергија во телото се нарекува енергетски метаболизам: таа служи како показател за општата состојба и физиолошката активност на телото.

Размените (или метаболичките) процеси за време на кои специфичните елементи на телото се синтетизираат од апсорбираната храна се нарекуваат анаболизам; соодветно оние метаболички процеси при кои структурни елементиТелото или апсорбираните прехранбени производи се подложени на распаѓање, наречено катаболизам.

Живиот организам произведува топлина, која се користи за загревање на телото. Специфичниот топлински капацитет на човечкото тело (количината на топлина потребна за загревање на ткивото за 1°C) е во просек 0,83 kcal/kg на 1 степен (за вода - 1 kcal/kg по степен). За да се зголеми телесната температура на лице со тежина од 70 kg за 1 °, треба да се потрошат 58,1 kcal (0,83 70). Во просек, лице со тежина од 70 kg во мирување излачува околу 72 kcal/час. Следствено, ако не постоеше втор процес - пренос на топлина, тогаш човечките ткива би се загревале за 1,24° (72:58,1) секој час. Сепак, тоа не се случува, бидејќи нормално, во услови на одмор, стапката на производство на топлина е еднаква на стапката на загуба на топлина. Ова се нарекува топлинска рамнотежа, која се заснова на процесите на регулирање на производството на топлина и пренос на топлина. Сето ова заедно се нарекува терморегулација.

ПОИКИЛОТЕРМИЈА, ХЕТЕРОТЕРМИЈА, ХОМЕРОТЕРМИЈА

Во еволуцијата на системот за терморегулација, постои пониска фаза во која температурата на телото на животното зависи главно од температурата на околината: кога се намалува, температурата на телото исто така паѓа и обратно. Оваа состојба на телесна температура се нарекува поикилотермија, а животните се нарекуваат поикилотермични. Типичен претставник на поикилотермите е жабата. Во зима, температурата на телото на жабата се приближува до нула. Во оваа состојба, таа сè уште е способна да прави далечни скокови, но не повеќе од 12-15 см.. Во лето, нејзината телесна температура достигнува 20-25 ° C, а таа може да скока многу подалеку - до 1 m. Обично, во услови на ниски температури, поикилотермични животни преминуваат во состојба на суспендирана анимација. Постојат микроорганизми за кои оптималната температура на околината варира од 0°C до минус 60°C, на пример, микроби кои живеат во мраз или, обратно, микроорганизми кои можат да издржат температури на околината од +70°C до +120°C, за на пример, микроби на топли извори.

Механизми за производство на топлина и пренос на топлина.

А – улогата на органите во производството на топлина

Б – улогата на органите во преносот на топлина

Голем број животни, на пример, лилјаци, глодари, некои видови птици, на пример, колибри, спаѓаат во групата на хетеротермни организми: под некои услови тие се поикилотермични организми, под други се хомеотермни.

Цицачите се хомеотермни организми (топлокрвни), во кои се јавува изотермија, или постојаност на телесната температура. Сепак, изотермијата е релативна: температурата на ткивата лоцирани не подлабоко од 3 см од површината на телото (кожа, поткожно ткиво, површни мускули) или школка, во голема мера зависи од надворешната температура, додека јадрото на телото, т.е. централниот нервен систем, внатрешните органи, скелетните мускули лоцирани подлабоко од 3 см имаат релативно константна температура, без оглед на температурата на околината. Така, топлокрвните животни имаат поикилотермична обвивка и хомеотермно „јадро“ или „јадро“.

Органи за производство на топлина и контрола на производството на топлина.

K - кортекс, Kzh - кожа, CGt - центри на хипоталамусот, Sdc - вазомоторен центар, Pm - продолжен мозок, Sm - 'рбетниот мозок, Gf - хипофиза, TG - тироидо-стимулирачки хормон, Vhs - ендокрини жлезди, Gm - хормони , M - мускул , Pch – црн дроб, Ptr – дигестивен тракт, a, b – проток на диференцијални импулси.

Кај луѓето, просечната температура на мозокот, крвта и внатрешните органи се приближува до 37°C. Физиолошката граница за флуктуации на оваа температура е 1,5°. Промената на температурата на крвта и внатрешните органи на една личност за 2-2,5 ° C од просечното ниво е придружена со нарушување на физиолошките функции, а температурата на телото над 43 ° C е практично некомпатибилна со човечкиот живот.

ПРИНЦИПИ НА РЕГУЛИРАЊЕ НА ТЕЛОСНАТА ТЕМПЕРАТУРА,

ТОПЛИНСКИ БИЛАНС

Температурата на јадрото (телото) се одредува со два текови - производство на топлина (производство на топлина) и пренос на топлина (ослободување на топлина). Во термонеутралната или удобна зона (на 27-32°C), постои рамнотежа помеѓу производството на топлина и преносот на топлина. На пример, во услови на физиолошки одмор, телото произведува околу 1,18 kcal/минута (или околу 70 kcal на час) и истата количина на топлина се ослободува во околината. При ниски температури на околината, и покрај заштитниот механизам, загубата на топлина од телото се зголемува. Под овие услови, за да се одржи температурата на телото, телото мора еквивалентно да го зголеми производството на топлина. Така, се појавува ново ниво на топлинска рамнотежа. На пример, при температура на воздухот од 10 ° C, преносот на топлина достигнува 120 kcal / час (во услови на удобност - 70 kcal / час), затоа, за да се одржи температурата на телото на константно ниво, производството на топлина исто така мора да се зголеми на 120 kcal / час.

При високи температури на околината, на пример, на 40°C, преносот на топлина значително се намалува, на пример, на 40 kcal/час (наместо 70 kcal/час во удобно опкружување). За да се одржи константна телесна температура, производството на топлина исто така мора да се намали на приближно 40 kcal/час. Се воспоставува ново ниво на топлинска рамнотежа, што обезбедува одржување на телесната температура.

Така, водечки фактор што го одредува нивото на топлинска рамнотежа е температурата на околината.

Имајќи предвид дека производството на топлина варира во зависност од видот на физичката активност на човекот, а количината на пренос на топлина во голема мера зависи од температурата на околината, неопходни се механизми за регулирање на производството на топлина и пренос на топлина. Тие се спроведуваат со учество на специјализирани мозочни структури обединети во центарот за терморегулација. Принципот на регулација е дека контролниот уред (центар за терморегулација) добива информации од терморецепторите. Врз основа на овие информации, тој генерира команди поради кои активноста на контролните објекти (работни структури кои го одредуваат интензитетот на производството на топлина и преносот на топлина) се менува така што се јавува ново ниво на топлинска рамнотежа, како резултат на што се одржува температурата на телото. на константно ниво. Системот за терморегулација може да работи во режим на следење или на принцип на несовпаѓање - температурата на крвта се промени, активноста на контролните предмети се менува. Сепак, системот за терморегулација обезбедува и помек начин на одржување на константна телесна температура, што се заснова на принципот на регулација со нарушување: се открива промена на температурата на околината и без да се чека таа да се рефлектира во крвта. температура, во системот се појавуваат команди кои ја менуваат работата на контролните објекти на таков начин што температурата на крвта останува константна. Покрај тоа, системот за терморегулација може да работи и во режим на предвидлива контрола, т.е. рана контрола (ова условени рефлекси). Во сите случаи, за оптимално регулирање на интензитетот на производство на топлина и пренос на топлина, потребни се информации за температурата на телото (јадрото и обвивката). Се пренесува до централниот нервен систем од терморецепторите.

ФИЗИОЛОГИЈА НА ТЕРМОРЕЦЕПТОРИ

Терморецепторите се наоѓаат во различни области на кожата, во внатрешните органи (желудникот, цревата, матката, мочниот меур), во респираторниот тракт, мукозните мембрани, рожницата, скелетните мускули, крвните садови, вклучувајќи артерии, аортни и каротидни зони, во многу големи вени, како и во церебралниот кортекс, 'рбетниот мозок, ретикуларната формација, средниот мозок, хипоталамусот.

Терморецепторите на централниот нервен систем се најверојатно неврони кои истовремено служат како рецептори и улога на аферентниот неврон.

Терморецепторите на кожата се најцелосно проучени. Најмногу терморецептори има на скалпот (лицето) и вратот. Во просек, има 1 терморецептор на 1 mm2 површина на кожата. Терморецепторите на кожата се поделени на студ и топлина. За возврат, студените се поделени на вистински ладни (специфични), кои реагираат само на промени во температурата и тактилно-ладни или неспецифични, кои можат истовремено да реагираат и на промените во температурата и притисокот.

Рецепторите за ладно се наоѓаат на длабочина од 0,17 mm од површината на кожата. Вкупно ги има околу 250 илјади. Тие реагираат на промени во температурата со краток латентен период. Во овој случај, фреквенцијата на акциониот потенцијал зависи линеарно од температурата во опсег од 41° до 10°C: колку е помала температурата, толку е поголема фреквенцијата на импулсите. Оптималната чувствителност е во опсег од 15° до 30°C, а според некои податоци - до 34°C.

Термичките рецептори лежат подлабоко - на растојание од 0,3 mm од површината на кожата. Вкупно ги има околу 30 илјади. Тие реагираат на температурни промени линеарно во опсег од 20° до 50°C: колку е повисока температурата, толку е поголема фреквенцијата на создавање акционен потенцијал. Оптималната чувствителност е во рамките на 34-43°C.

Меѓу ладните и топлинските рецептори, постојат популации на рецептори кои се различни по чувствителност: некои реагираат на промена на температурата еднаква на 0,1 ° C (високо чувствителни рецептори), други - на промена на температурата еднаква на 1 ° C (рецептори со средна чувствителност) , и други - до промена на 10 ° C (рецептори со висок праг или ниска чувствителност).

Информациите од кожните рецептори одат до централниот нервен систем преку аферентните влакна од групата А-делта и преку влакната од групата Ц; тие стигнуваат до централниот нервен систем со различни брзини. Најверојатно, импулсите од рецепторите за студ патуваат долж влакната А-делта.

Импулсот од кожните рецептори навлегува во 'рбетниот мозок, каде што се наоѓаат вторите неврони, предизвикувајќи ја спинотламичната патека, која завршува во вентробазалните јадра на таламусот, од каде дел од информациите влегуваат во сензомоторната зона на церебралниот кортекс, а некои - до центрите за терморегулација на хипоталамусот.

Повисоките делови на централниот нервен систем (кортексот и лимбичкиот систем) обезбедуваат формирање на топлинска сензација (топло, студено, термичка удобност, термичка непријатност). Чувството на удобност се заснова на протокот на импулси од терморецепторите на школка (главно кожата). Затоа, телото може да се „излаже“ - ако во услови на висока температура го ладите телото со ладна вода, како што се случува при пливање на топлина во лето, тогаш се создава чувство на термичка удобност.

ЦЕНТРИ ЗА ТЕРМОРЕГУЛАЦИЈА

Терморегулацијата главно се изведува со учество на централниот нервен систем, иако се можни и некои процеси на терморегулација без централниот нервен систем. Така, познато е дека крвните садови на кожата можат самите да реагираат на студ: поради термочувствителноста на мазните мускулни клетки на студ, се јавува релаксација на мазните мускули, затоа, на студ, прво се јавува рефлексен спазам, кој е придружен. со болна сензација, а потоа садот се шири поради директно изложување на студ на мазните мускулни клетки. Така, комбинацијата на два регулаторни механизми овозможува, од една страна, да се зачува топлината, а од друга, да се спречат ткивата да доживеат кислородно гладување.

Центрите за терморегулација се во широка смислазбир на неврони вклучени во терморегулацијата. Тие се наоѓаат во различни области на централниот нервен систем, вклучувајќи го церебралниот кортекс, лимбичкиот систем (комплекс амигдала, хипокампусот), таламусот, хипоталамусот, средниот мозок, медулата и 'рбетниот мозок. Секој дел од мозокот извршува свои задачи. Особено, кортексот, лимбичкиот систем и таламусот обезбедуваат контрола врз активноста на хипоталамусните центри и 'рбетните структури, формирајќи соодветно човечко однесување во различни температурни услови на околината (работно држење, облека, произволни физичка активност) и чувство на топлина, студ или удобност. Со помош на церебралниот кортекс, се врши напредна (рана) терморегулација - се формираат условени рефлекси. На пример, лице кое планира да оди надвор во зима, однапред го зголемува производството на топлина.

Симпатичкиот и соматскиот нервен систем се вклучени во терморегулацијата. Симпатичкиот систем ги регулира процесите на производство на топлина (гликогенолиза, липолиза), процесите на пренос на топлина (потење, пренос на топлина со зрачење на топлина, спроводливост на топлина и конвекција - поради промени во тонот на садовите на кожата). Соматскиот систем ја регулира тоничната напнатост, доброволната и неволната фазична активност на скелетните мускули, т.е. процесите на контрактилна термогенеза.

Хипоталамусот игра голема улога во терморегулацијата. Таа прави разлика помеѓу кластери на неврони кои го регулираат преносот на топлина (центар за пренос на топлина) и производството на топлина.

Постоењето на такви центри во хипоталамусот првпат го открил C. Bernard. Произведе „термичка инјекција“ (механички го иритираше хипоталамусот на животното), по што температурата на телото се зголеми.

Животните со уништени јадра на преоптичкиот регион на хипоталамусот не толерираат високи температури на околината. Иритација електричен шокОвие структури доведуваат до проширување на кожните садови, потење и појава на термички отежнато дишење. Оваа акумулација на јадра (главно паравентрикуларни, супраоптички, супрахијазматски) се нарекува „центар за пренос на топлина“.

Кога невроните во задните делови на хипоталамусот се уништени, животното не толерира студено добро. Електричната стимулација на оваа област предизвикува зголемување на телесната температура, тремор на мускулите и зголемување на липолизата и гликогенолизата. Се верува дека овие неврони се главно концентрирани во регионот на вентромедијалните и дорзомедијалните јадра на хипоталамусот. Акумулацијата на овие јадра се нарекува „центар за производство на топлина“.

Уништувањето на центрите за терморегулација го претвора хомеотермниот организам во поикилотермичен.

Според К.П.Иванов (1983, 1984), во центрите за производство на топлина и пренос на топлина има сензорни, интегрирани и еферентни неврони. Сензорните неврони перцепираат информации од терморецепторите лоцирани на периферијата, како и директно од крвта што ги мие невроните. К.П. Иванов ги дели сензорните неврони на два вида: 1) оние кои перцепираат информации од периферните терморецептори и 2) оние кои ја перцепираат температурата на крвта. Информациите од сензорните неврони пристигнуваат до интегрирање на неврони, каде што се сумираат сите информации за состојбата на температурата на јадрото и обвивката на телото, односно овие неврони ја „пресметуваат“ просечната телесна температура. Потоа информациите се испраќаат до командните неврони, во кои сегашната вредност на просечната телесна температура се споредува со дадено ниво. Прашањето за невроните кои го поставија ова ниво останува отворено. Но, веројатно има такви неврони, и тие може да се наоѓаат во кортексот, лимбичкиот систем или, поверојатно, хипоталамусот. Значи, ако, како резултат на споредба, се открие отстапување од даденото ниво, тогаш еферентните неврони се возбудени: во центарот на пренос на топлина, ова се неврони кои го регулираат потењето, тонот на садовите на кожата, волуменот на циркулирачката крв , а во центарот на производството на топлина, тоа се неврони кои го регулираат процесот на формирање на топлина. Останува нејасно дали секој центар (пренос на топлина и производство на топлина) се занимава со „пресметки“ и самостојно донесува одлуки или дали има некој друг посебен центар каде што се одвива овој процес.

Центри за пренос на топлина.Кога еферентните неврони на центарот за пренос на топлина се возбудени, тонот на садовите на кожата може да се намали. Ова се постигнува поради влијанието на еферентните неврони на центарот за пренос на топлина („садови на кожата“) врз вазомоторниот центар, што, пак, влијае на активноста на спиналните симпатички неврони кои испраќаат прилив на импулси до мазните мускули на садовите на кожата. Како резултат на тоа, кога хипоталамичните неврони на „садовите на кожата“ се возбудени, тонот на садовите на кожата се намалува, протокот на крв на кожата се зголемува и преносот на топлина се зголемува поради топлинско зрачење, спроводливост на топлина и конвекција. Зголемениот проток на крв на кожата, исто така, го промовира потењето (губење на топлина преку испарување). Ако промената на протокот на крв на кожата не е доволна за пренос на топлина, тогаш невроните се возбудуваат, што доведува до ослободување на крв од крвните складишта и, со тоа, до зголемување на волуменот на пренос на топлина. Ако овој механизам не придонесува за нормализирање на температурата, тогаш еферентните неврони на центарот за пренос на топлина се возбудуваат, кои ги возбудуваат симпатичните неврони кои ги активираат потните жлезди; овие хипоталамични неврони може условно да се наречат „неврони што ја регулираат потта“ или неврони. кои го регулираат потењето. Симпатичните неврони кои го активираат потењето се наоѓаат во страничните столбови рбетен мозок(Th 2 -L 2), а постганглионските неврони се локализирани во симпатичките ганглии. Постганглионските влакна кои одат до потните жлезди се холинергични; нивниот посредник е ацетилхолин, кој ја зголемува активноста на потната жлезда преку интеракција со нејзините М-холинергични рецептори (блокатор - атропин).

Центри за производство на топлина.Еферентните неврони на центарот за производство на топлина, исто така, можат да се поделат на неколку типови, од кои секоја го активира соодветниот механизам за производство на топлина.

а) Некои неврони, кога се возбудени, го активираат симпатичкиот систем, како резултат на што се зголемува интензитетот на процесите за генерирање енергија (липолиза, гликогенолиза, гликолиза, оксидативна фосфорилација). Конкретно, симпатичките нерви, поради интеракцијата на нивниот медијатор (норепинефрин) со бета-адренергичните рецептори, ги активираат процесите на гликогенолиза и гликолиза во црниот дроб и процесите на липолиза во кафената маст.

Во исто време, кога симпатичкиот нервен систем е возбуден, се зголемува лачењето на хормоните на надбубрежната медула - адреналин и норепинефрин - кои го зголемуваат производството на топлина во црниот дроб, скелетните мускули, кафените масти, активирајќи ја гликогенолизата, гликолизата и липолизата.

б) Во хипоталамусот има еферентни неврони кои влијаат на хипофизата, а преку неа - на тироидната жлезда: се зголемува производството на хормони кои содржат јод (Т 3 и Т 4), што, можеби, поради раздвојување на процесите. на оксидативна фосфорилација, го зголемуваат протокот на примарна топлина, односно, под нивно влијание, акумулацијата на енергија во АТП се намалува, а најголемиот дел од енергијата се троши во форма на топлина.

в) Во хипоталамичниот центар на производство на топлина има и популација на еферентни неврони, чие возбудување доведува до појава на терморегулаторен тон (истовремено се зголемува тонот во скелетните мускули, поради што производството на топлина се зголемува за се јавуваат приближно 40-60%) или фазни контракции на поединечни мускулни мускули
влакна, кои се нарекуваат „тремор“. Во сите овие случаи, командата од еферентните неврони на хипоталамусот на крајот се пренесува на алфа моторните неврони. Централниот тремор тракт е еферентна патека која се протега од хипоталамусот до алфа моторните неврони преку средни формации, особено преку тегментумот на средниот мозок (тектоспинален тракт) и низ црвеното јадро (руброспинален тракт). Деталите за оваа патека сè уште се нејасни.

МЕХАНИЗМИ НА ПРОИЗВОДСТВО НА ТОПЛИНА

Изворот на топлина во телото се егзотермички реакции на оксидација на протеини, масти, јаглени хидрати, како и АТП хидролиза. За време на хидролиза хранливи материидел од ослободената енергија се акумулира во АТП, а дел се дисипира во форма на топлина (примарна топлина). При користење на енергијата акумулирана во AHF, дел од енергијата се користи за извршување на корисна работа, а дел се троши во форма на топлина (секундарна топлина). Така, два топлински текови - примарни и секундарни - се производство на топлина. Кога температурата на околината е висока или лицето доаѓа во контакт со жешко тело, телото може да прими дел од топлината однадвор (егзогена топлина).

Доколку е потребно да се зголеми производството на топлина (на пример, во услови на ниска амбиентална температура), покрај можноста за примање топлина однадвор, во телото постојат механизми кои го зголемуваат производството на топлина.

Класификација на механизмите за производство на топлина:

1. Контрактилна термогенеза - производство на топлина како резултат на контракција на скелетните мускули:

а) доброволна активност на локомоторниот апарат;

б) терморегулаторен тон;

в) ладен мускулен тремор или неволна ритмичка активност на скелетните мускули.

2. Неконтрактилна термогенеза или термогенеза без треперење (производство на топлина како резултат на активирање на гликолизата, гликогенолизата и липолизата):

а) во скелетните мускули (поради раздвојување на оксидативната фосфорилација);

б) во црниот дроб;

в) во кафена маст;

г) поради специфичното динамично дејство на храната.

Контрактилна термогенеза

Се зголемува со контракција на мускулите АТП хидролиза, и затоа се зголемува протокот на секундарна топлина што се користи за загревање на телото. Доброволната мускулна активност главно се јавува под влијание на церебралниот кортекс. Човечкото искуство покажува дека во услови на ниска амбиентална температура потребно е движење. Затоа, се реализираат условени рефлексни дејства и се зголемува доброволната моторна активност. Колку е повисоко, толку е поголемо производството на топлина. Можно е да се зголеми за 3-5 пати во споредба со вредноста на базалниот метаболизам. Обично, кога температурата на околината и температурата на крвта се намалуваат, првата реакција е зголемување на терморегулаторниот тон. За прв пат е идентификуван во 1937 година кај животните, а во 1952 година кај луѓето. Со помош на методот на електромиографија, се покажа дека со зголемување на мускулниот тонус предизвикан од хипотермија, се зголемува електричната активност на мускулите. Од гледна точка на механиката на контракција, херморегулаторниот тон е микровибрација. Во просек, кога ќе се појави, производството на топлина се зголемува за 20-45% од почетното ниво. Со позначајна хипотермија, терморегулаторниот тон се претвора во мускулни студени тремори. Терморегулаторниот тон е поекономичен од треперењето на мускулите. Обично мускулите на главата и вратот се вклучени во неговото создавање.

Треперењето или студениот мускулен трепет е неволна ритмичка активност на површно лоцираните мускули, како резултат на што производството на топлина се зголемува во споредба со почетното ниво за 2-3 пати. Вообичаено, тремор прво се јавува во мускулите на главата и вратот, потоа во торзото и, конечно, во екстремитетите. Се верува дека ефикасноста на производството на топлина за време на треперење е 2,5 пати поголема отколку при доброволна активност.

Сигналите од невроните на хипоталамусот патуваат низ „централниот пат на тремор“ (тектумот и црвеното јадро) до алфа моторните неврони на 'рбетниот мозок, од каде што сигналите патуваат до соодветните мускули, предизвикувајќи ја нивната активност. Супстанциите слични на кураре (мускулни релаксанти) го блокираат развојот на терморегулаторниот тон и студеното треперење со блокирање на H-холинергичните рецептори. Ова се користи за создавање вештачка хипотермија, а се зема предвид и при изведување на хируршки интервенции во кои се користат мускулни релаксанти.

Неконтрактилна термогенеза

Се изведува со зголемување на процесите на оксидација и намалување на ефикасноста на спојувањето со оксидативна фосфорилација. Главните места на производство на топлина се скелетните мускули, црниот дроб и кафеавата маст. Поради овој тип на термогенеза, производството на топлина може да се зголеми 3 пати.

Во скелетните мускули, зголемувањето на неконтрактилната термогенеза е поврзано со намалување на ефикасноста на оксидативната фосфорилација поради раздвојување на оксидацијата и фосфорилацијата, во црниот дроб - главно преку активирање на гликогенолизата и последователната оксидација на гликозата. Кафеавата маст го зголемува производството на топлина поради липолизата (под влијание на симпатичните влијанија и адреналинот). Кафеавата маст се наоѓа во окципиталниот регион, помеѓу лопатките, во медијастинумот долж големите садови, во пазувите. Во услови на мирување, околу 10% од топлината се создава во кафената маст. Кога се лади, улогата на кафената маст нагло се зголемува. За време на студената адаптација (меѓу жителите на арктичките зони), се зголемува масата на кафеава маст и нејзиниот придонес во вкупното производство на топлина.

Регулирањето на процесите на неконтрактилна термогенеза се врши со активирање на симпатичкиот систем и производство на тироидни хормони (тие ја раздвојуваат оксидативната фосфорилација) и надбубрежната медула.

МЕХАНИЗМИ ЗА ПРЕНОС НА ТОПЛИНА

Најголемиот дел од топлината се создава во внатрешните органи. Затоа, внатрешниот проток на топлина мора да се приближи до кожата за да се отстрани од телото. Преносот на топлина од внатрешните органи се врши поради спроводливост на топлина (помалку од 50% од топлината се пренесува на овој начин) и конвекција, односно пренос на топлина и маса. Крвта, поради високиот топлински капацитет, е добар спроводник на топлина.

Вториот проток на топлина е протокот насочен од кожата во околината. Тоа се нарекува надворешен проток. Кога се разгледуваат механизмите за пренос на топлина, обично се мисли на тоа проток.

Топлината се пренесува во околината користејќи 4 главни механизми:

1) испарување;

2) спроводливост на топлина;

3) топлинско зрачење;

4) конвекција.

Механизми за пренос на топлина и контрола на ослободување на топлина.

K - кортекс, Kzh - кожа, CGt - центри на хипоталамусот, Sdc - вазомоторен центар, PM - продолжен мозок, Sm - 'рбетниот мозок, Gf - хипофиза, TG - тироидо-стимулирачки хормон, Gvs - ендокрини жлезди, Gm - хормони , Ptr - дигестивен тракт, Ks – крвни садови, L – бели дробови, a, b – проток на аферентните импулси.

Придонесот на секој механизам за пренос на топлина се одредува според состојбата на животната средина и стапката на производство на топлина во телото. Во услови на термичка удобност, најголемиот дел од топлината се ослободува поради спроводливост на топлина, зрачење на топлина и конвекција, а само 19-20% преку испарување. При високи температури на околината, до 75-90% од топлината се ослободува поради испарување.

Топлинска спроводливост- Ова е начин на пренос на топлина на тело кое е во директен контакт со човечкото тело. Колку е помала температурата на ова тело, толку е поголем температурниот градиент, толку е поголема стапката на загуба на топлина поради овој механизам. Вообичаено, овој метод на пренос на топлина е ограничен на облеката и на воздушниот слој, кои се добри топлински изолатори, како и на поткожното масно ткиво. Колку е подебел овој слој, толку е помала веројатноста за пренос на топлина на ладно тело.

Термичко зрачење- пренос на топлина од области на кожата кои не се покриени со облека. Настанува преку инфрацрвено зрачење со долг бран, поради што овој тип на пренос на топлина се нарекува и пренос на топлина со зрачење. Во услови на термичка удобност, поради овој механизам се ослободува до 60% од топлината. Ефективноста на топлинското зрачење зависи од температурниот градиент (колку е повисок, толку повеќе топлина се испушта), од областа од која се јавува зрачењето, од бројот на објекти во околината кои апсорбираат инфрацрвени зраци.

Конвекција.Воздухот во контакт со кожата се загрева и се крева, неговото место го зазема „ладна“ порција воздух итн. На тој начин поради пренос на топлина и маса се ослободува до 15% од топлината во услови на термичка удобност.

Во сите овие механизми, кожниот проток на крв игра важна улога: кога неговиот интензитет се зголемува поради намалување на тонот на мазните мускулни клетки на артериолите и затворањето на артериовенските шантови, преносот на топлина значително се зголемува. Ова е олеснето и со зголемување на волуменот на циркулирачката крв: колку е поголема неговата вредност, толку е поголема можноста за пренос на топлина во околината. На студ, се случуваат спротивни процеси - протокот на крв на кожата се намалува, вклучително и поради директен пренос на артериска крв од артериите во вените, заобиколувајќи ги капиларите, волуменот на циркулирачката крв се намалува, а исто така се менува и реакцијата на однесувањето: човек или животно инстинктивно зема позиција на „виткање“, бидејќи во овој случај, областа на пренос на топлина е намалена за 35%, кај животните тоа е придружено и со реакција - „гуски испакнатини“ - издигнување на влакна на кожата (пилоерекција), што се зголемува целуларноста на кожата и ја намалува можноста за пренос на топлина.

Рацете сочинуваат мал дел од површината на телото - само 6%, но нивната кожа пренесува до 60% од топлината користејќи го механизмот на сув пренос на топлина (топлинско зрачење, конвекција).

Испарување.Пренос на топлина се јавува поради трошење на енергија (0,58 kcal на 1 ml вода) за испарување на водата. Постојат два вида на испарување или пот: нечувствително и разумно потење.

а) незабележливо потење е испарување на водата од мукозните мембрани на респираторниот тракт и водата што навлегува низ епителот на кожата (ткивна течност). Во текот на денот, до 400 ml вода нормално испарува низ респираторниот тракт, односно 400x0,58 kcal = 232 kcal/ден. Доколку е потребно, оваа вредност може да се зголеми поради таканаречената термичка диспнеа, која е предизвикана од влијанието на невроните на центарот за пренос на топлина врз респираторните неврони на мозочното стебло.

Во просек, околу 240 ml вода протекува низ епидермисот дневно. Затоа поради ова се даваат 240 0,58 kcal = 139 kcal/ден. Оваа вредност не зависи од регулаторните процеси и различни факториживотната средина.

Двата типа на нечувствително потење ви дозволуваат да дадете (400 + 240) 0,58 = 371 kcal дневно.

б) почувствувано потење (губење на топлина преку испарување на потта) Просечно се ослободуваат 400-500 ml пот на ден на удобна амбиентална температура, затоа се ослободуваат до 300 kcal. Меѓутоа, доколку е потребно, волуменот на потење може да се зголеми до 12 l/ден, односно речиси 7000 kcal дневно може да се изгубат преку потење. За еден час, потните жлезди можат да произведат до 1,5 литри, а според некои извори - до 3 литри пот.

Ефикасноста на испарувањето во голема мера зависи од околината: колку е поголема температурата и колку е помала влажноста на воздухот (заситеноста на воздухот со водена пареа), толку е поголема ефикасноста на потењето како механизам за пренос на топлина. Кога воздухот е 100% заситен со водена пареа, испарувањето е невозможно.

Потните жлезди се состојат од терминален дел, или тело, и потен канал, кој се отвора кон надвор како потна пора. Според природата на секрецијата, потните жлезди се делат на екрини (мерокрини) и апокрини. Апокрините жлезди се локализирани главно во пазувите, во пубичниот регион, како и во усните, перинеумот и ареолата на млечната жлезда. Апокрините жлезди лачат масна материја богата со органски соединенија. Се расправа за прашањето за нивната инервација - некои тврдат дека е адренергично симпатично, други веруваат дека е целосно отсутно и производството на секрет зависи од хормоните на надбубрежната медула (адреналин и норепинефрин).

Модифицираните апокрини жлезди се цилијарните жлезди лоцирани во очните капаци во близина на трепките, како и жлездите кои произведуваат ушна маст во надворешниот слушен канал и жлездите на носот (вестибуларните жлезди). Сепак, апокрините жлезди не учествуваат во испарувањето. Екрините, или мерокрините, потните жлезди се наоѓаат во кожата на речиси сите делови од телото. Вкупно ги има повеќе од 2 милиони (иако има луѓе на кои речиси целосно им недостасуваат). Најголем број потни жлезди има на дланките и стапалата (над 400 на 1 cm2) и во кожата на пубисот (околу 300 на 1 cm2). Стапката на потење, како и активирањето на потните жлезди, варира во голема мера во различни делови од телото.

Од страна на хемиски составпотта е хипотоничен раствор: содржи 0,3% натриум хлорид (речиси 0,9% во крвта), уреа, гликоза, амино киселини, амониум и мали количини на млечна киселина. PH на потта варира од 4,2 до 7, со просечна pH = 6. Специфичната тежина е 1,001-1,006. Бидејќи потта е хипотонична средина, при обилно потење се губи повеќе вода отколку соли, а може да дојде до зголемување на осмотскиот притисок во крвта. Така, прекумерното потење е полн со промени во метаболизмот на вода-сол.

Потните жлезди се инервирани од симпатичните холинергични влакна - ацетилхолинот се ослободува на нивните завршетоци, кој комуницира со М-холинергичните рецептори, зголемувајќи го производството на пот. Преганглионските неврони се наоѓаат во страничните столбови на 'рбетниот мозок на ниво Th 2 -L 2, а постганглионските неврони се наоѓаат во симпатичкото стебло.

Ако е неопходно да се зголеми преносот на топлина преку потење, се активираат невроните на кортексот, лимбичкиот систем и, главно, хипоталамусот. Од хипоталамичните неврони, сигналите одат до невроните на 'рбетниот мозок и постепено вклучуваат различни области на кожата во процесот на потење: прво лицето, челото, вратот, потоа торзото и екстремитетите.

Постојат различни начини за активно влијание врз процесот на потење. На пример, многу антипиретици, или антипиретици: аспирин и други салицилати, го зголемуваат потењето и со тоа ја намалуваат телесната температура (зголемениот пренос на топлина се јавува преку испарување). Цветовите од липа, малините и листовите од подбел исто така имаат дијафоретично дејство.

МЕТАБОЛИЗАМ

Метаболизмот е процес на метаболизам на супстанции кои влегуваат во телото, како резултат на што од овие супстанции може да се формираат посложени или, обратно, поедноставни супстанции.

Човечкото тело, како и организмите на другите претставници на животинскиот и растителниот свет, е отворен термодинамички систем. Постојано добива проток на слободна енергија. Во исто време, тој ослободува енергија во околината, главно амортизирана (врзана). Благодарение на овие два текови, ентропијата на живиот организам (степенот на неред, хаос, деградација) останува на константно (минимално) ниво. Кога, поради некоја причина, протокот на слободната енергија (негентропија) се намалува (или се зголемува формирањето на врзана енергија), тогаш се зголемува вкупната ентропија на организмот, што може да доведе до негова термодинамичка смрт.

Според термодинамиката на живите системи, животот е борба против ентропијата, борба помеѓу уредноста на системот и деградацијата. Според добро познатата равенка на Пригоџин, минималното зголемување на ентропијата се јавува ако брзината на протокот на негентропијата е еднаква на брзината на протокот на ентропијата во медиумот.

Бесплатна енергија за телото може да дојде само од храната. Се акумулира во сложени хемиски врски на протеини, масти и јаглени хидрати. Со цел да се ослободи оваа енергија, хранливите материи прво се подложени на хидролиза, а потоа оксидација во анаеробни или аеробни услови.

За време на процесот на хидролиза, кој се одвива во гастроинтестиналниот тракт, се ослободува мал дел од слободна енергија (помалку од 0,5%). Не може да се користи за потребите на биоенергијата, бидејќи не се акумулира од макроерги како АТП. Се претвора само во топлинска енергија (примарна топлина), која телото ја користи за одржување на температурната хомеостаза.

Втората фаза на ослободување на енергија е процес на анаеробна оксидација. Конкретно, околу 5% од вкупната слободна енергија од гликозата се ослободува на овој начин кога се оксидира до млечна киселина. Оваа енергија, сепак, се акумулира од макроерг АТП и се користи за извршување на корисна работа, на пример, за контракција на мускулите, за работа на натриум-калиум пумпата, но на крајот таа исто така се претвора во топлина, што се нарекува секундарна топлина.

Фаза 3 е главната фаза на ослободување на енергија - до 94,5% од целата енергија што може да се ослободи во услови на телото. Овој процес се спроведува во Кребсовиот циклус: во него се јавува оксидација на пирувична киселина (производ на оксидација на гликоза) и ацетил коензим А (производ од оксидација на амино киселини и масни киселини). Во процесот на аеробна оксидација, слободната енергија се ослободува како резултат на апстракцијата на водородот и преносот на неговите електрони и протони долж синџирот на респираторните ензими до кислородот. Во овој случај, ослободувањето на енергија не се случува истовремено, туку постепено, така што најголемиот дел од оваа слободна енергија (приближно 52-55%) може да се акумулира во макроерг енергија (ATP). Остатокот, како резултат на „несовршеноста“ на биолошката оксидација, се губи во форма на примарна топлина. По искористувањето на слободната енергија складирана во АТП за вршење корисна работа, таа се претвора во секундарна топлина.

Така, целата слободна енергија што се ослободува за време на оксидацијата на хранливите материи на крајот се претвора во топлинска енергија. Затоа, мерењето на количината на топлинска енергија ослободена од телото е метод за одредување на потрошувачката на енергија на телото.

Како резултат на оксидација, гликозата, амино киселините и масните киселини во телото се претвораат во јаглерод диоксид и вода.

Енергетскиот метаболизам на животинскиот организам (бруто метаболизам) се состои од базалниот метаболизам и работниот додаток на базалниот метаболизам. Почетната вредност на нивото на метаболичките процеси е базалниот метаболизам. Овие стандардни услови за одредување на базалниот метаболизам ги карактеризираат оние фактори кои можат да влијаат на интензитетот на метаболичките процеси кај луѓето. На пример, метаболичката стапка е предмет на дневни флуктуации, кои се зголемуваат наутро и се намалуваат навечер. Интензитетот на метаболизмот се зголемува и при физичка и ментална работа. Потрошувачката на хранливи материи и нивното понатамошно варење имаат значително влијание врз нивото на метаболизмот, особено ако хранливите материи се од протеинска природа. Овој феномен се нарекува специфичен динамичен ефект на храната.Зголемувањето на интензитетот на метаболизмот после јадење протеинска храна може да трае 12-18 часа.И конечно, ако температурата на околината падне под температурата на удобност, тогаш интензитетот на метаболичките процеси се зголемува . Смените кон ладење доведуваат до поголемо зголемување на метаболизмот отколку соодветните поместувања кон зголемување на температурата.

Дури и со целосно и строго почитување на стандардните услови, вредноста на базалниот метаболизам кај здрави луѓе може да варира. Оваа варијабилност се објаснува со разликите во возраста, полот, висината и телесната тежина. Како по правило, вредноста од 4,2 kJ/kg h се зема како приближна вредност за стандардната (основна) метаболичка стапка; за лице со тежина од 70 kg, соодветната базална стапка на метаболизам е приближно 7100 kJ/ден (1700 kcal/ден).

ИСХРАНА

Исхраната е процес на асимилација од телото на супстанции неопходни за изградба и обновување на ткивата на неговото тело, како и за покривање на трошоците за енергија.

Општо земено, еволуцијата на нутритивните потреби на животинските организми го вклучи процесот на ограничување на сопствената синтеза на голем број соединенија со истовремено проширување на потрошувачката органски соединенијаодредени видови. Ова доведе до изолација на цела група на супстанции кои се неопходни за повисоките животни и луѓето, односно неопходни за метаболизмот, но не се синтетизираат самостојно.

Употребата на прехранбени производи, кои се состојат главно од сложени соединенија од растително или животинско потекло, за потребите на телото за енергија или пластика е можна само по хидролиза на овие производи и трансформација во релативно едноставни соединенија без специфичност на видовите. Нутрициони потреби различни типовиЖивотните се разликуваат во зависност од тоа кои хранливи материи телото може да ги синтетизира и кои мора да доаѓаат однадвор. Сепак, повеќето разлики во нутритивните потреби се должат на начинот на кој храната се вари (хидролизира). Ова се должи на фактот дека кај повисоките животински организми, средните метаболички процеси се одвиваат на сличен начин.

Во метаболизмот (метаболизмот) и енергијата се разликуваат два процеса: анаболизам и катаболизам. Анаболизмот се подразбира како збир на процеси насочени кон градење на структурите на телото главно преку синтеза на комплексни органска материја; под катаболизам - збир на процеси на распаѓање на сложени органски соединенија и употреба на добиените релативно едноставни материиво процесите на размена на енергија. Анаболизмот и катаболизмот се засноваат на процесите на асимилација и дисимилација, соодветно, кои се меѓусебно поврзани во телото и избалансирани во нормално тело.

Генерално, потребите на животните се доста хомогени: им требаат хранливи материи со слична структура за размена на енергија; во супстанции како што се амино киселини, пурини и некои липиди за да се изградат сложени протеински молекули и клеточни структури; во специјални метаболички катализатори и стабилизатори клеточните мембрани; во неоргански јони и соединенија за физички и хемиски процеси во телото и, конечно, во универзален биолошки растворувач - вода - да се создаде средина за клеточен метаболизам.

На крајот на краиштата, храната на високо организираните организми вклучува органски материи, од кои огромното мнозинство се протеини, липиди и јаглехидрати. Производите од нивната хидролиза - амино киселини, масни киселини, глицерол и моносахариди - се трошат за снабдување со енергија на телото. Во процесите на размена на енергија, амино киселините, масните киселини и моносахаридите се меѓусебно поврзани на заеднички начининивните трансформации. Затоа, како енергетски носители, прехранбените супстанции може да се заменуваат во согласност со нивната енергетска вредност (изодинамично правило).

Енергетската (калоричната) вредност на храната се проценува со количината на топлинска енергија ослободена при согорување на 1 g хранлива состојка(физиолошка топлина на согорување), која традиционално се изразува во килокалории или според SI - во џули (1 kcal = 4,187 kJ). Пресметките покажаа дека енергетската вредност на мастите (38,9 kJ/g; 9,3 kcal/g) е два пати поголема од онаа на протеините и јаглехидратите (17,2 kJ/g; 4,1 kcal/g). Протеините и јаглехидратите имаат иста енергетска вредност и можат да се заменат 1:1 во тежински сооднос.

За да се одржи стационарна состојба на телото, вкупните трошоци за енергија мора да бидат покриени со снабдување со хранливи материи кои носат еквивалентно снабдување со енергија во нивните хемиски врски. Ако количината на влезната храна не е доволна за покривање на трошоците за енергија, тогаш енергетските трошења се компензираат со внатрешни резерви, главно масти. Ако масата на влезната храна во однос на енергетските носители ја надминува потрошувачката на енергија, тогаш се случува процес на складирање на маснотии, без оглед на составот на храната.

Сепак, секогаш треба да се запамети дека овие три извори на енергија се и пластичниот материјал на животинскиот организам. Затоа, долгорочно исклучување на една од трите хранливи материи од исхраната и замена со енергетски еквивалентна количина на друга супстанција е неприфатливо.

ЗАКЛУЧОК

Животот вклучува континуирано трошење на енергија, која е неопходна за функционирање на телото. Од гледна точка на термодинамиката, живите организми се класифицирани како отворени системи, бидејќи за своето постоење континуирано разменуваат материи и енергија со надворешната средина. Изворот на енергија за живите организми се хемиските трансформации на органските материи кои доаѓаат од околината. Трансформацијата на овие супстанции од сложени во едноставни доведува до ослободување на енергија содржана во хемиските врски. Извлекување енергија од хемиски врскиврши главно со потрошувачка на молекуларен кислород (аеробен метаболизам); На оксидацијата во голем број синџири и претходи расцепување без кислород (анаеробен метаболизам).

Главниот енергетски акумулатор за употреба во клеточните процеси е аденозин трифосфат (ATP). Со помош на енергијата на АТП, можно е да се синтетизираат протеини, клеточна делба, да се одржи нивниот осмотски градиент, мускулна контракција итн. топлина, која ја губи телото. Според тоа, интензитетот на енергетската размена на телото е збир на трошење на енергија за функцијата на клеточните системи, акумулираната енергија и нејзината загуба во форма на топлина.

Животот на еден организам зависи од појавата на хемиски реакции со претворање на сите видови енергија во топлина. Брзината на хемиските реакции, а со тоа и размената на енергија, зависи од температурата на ткивата. Топлината, како конечна трансформација на енергијата, е способна да се движи од регион со повисока температура во регион со пониска температура. Температурата на ткивата се определува со односот на стапката на метаболичко производство на топлина на нивните клеточни структури и брзината на дисипација на добиената топлина во околината. Следствено, размената на топлина помеѓу организмот и надворешната средина е суштински услов за постоење на животински организми. За одржување на нормална (оптимална) телесна температура, животинските организми имаат систем за регулирање на размената на топлина со околината.

Животинските организми се поделени на поикилотермични и хомеотермни. Поикилотермите (што стојат на пониските нивоа на филогенетското скалило) имаат несовршени, но сепак доста ефективни механизми на терморегулација. Овие механизми вклучуваат хемиски системтемпературна компензација, која овозможува одржување стабилна размена на енергија при значителни промени во температурата на телото, терморегулација со однесување (избор на оптимална температура на околината) и температурна хистереза ​​(способност да се фати топлината од надворешната средина побрзо отколку да се изгуби).

Хомеотермијата е подоцнежна аквизиција во еволуцијата на животинскиот свет. Вистински хомеотермни животни вклучуваат птици и цицачи, бидејќи овие животни се способни да одржуваат константна телесна температура во рок од 2°C и покрај релативно големите флуктуации на надворешната температура.

Хомеотермијата се заснова на повисоко ниво на размена на енергија отколку кај поикилотермните животни поради зголемената улога на тироидните хормони кои го стимулираат функционирањето на клеточната натриумова пумпа. Високата размена на енергија доведе до формирање на совршени механизми за регулирање на топлинската енергија во телото.

Одреден број животни спаѓаат во групата на хетеротермни организми: под некои услови тие се поикилотермични организми, под други се хомеотермни.

За да се одржи константна телесна температура, хомеотермните животни имаат хемиска и физичка терморегулација. Физичката терморегулација се врши со промена на топлинската спроводливост на интегралните ткива на телото (промени во протокот на крв на кожата, пилоерекција, испарување на влагата од површината на телото или усната шуплина).

Хемиската терморегулација се врши со зголемување на производството на топлина во телото. Постојат два главни извори на хемиска терморегулација (регулирано генерирање топлина): контрактилна термогенеза поради доброволната активност на локомоторниот апарат, терморегулаторниот тон и мускулниот тремор и неконтрактилната термогенеза поради кафеното масно ткиво, специфичното динамично дејство на храната, итн.

Размената на топлина е контролирана од активноста на терморецепторите, информациите од кои се испраќаат до центарот за терморегулација на хипоталамусот, кој ги контролира реакциите на хемиската и физичката терморегулација.

Долготрајниот престој во услови на висока или ниска температура на околината доведува до значителни промени во својствата на телото, зголемувајќи ја неговата отпорност на дејството на релевантните температурни фактори.

Изградбата и обновувањето на телесните ткива, како и покривањето на трошењето на енергија на телото мора да се обезбеди со соодветна исхрана. Во метаболизмот и енергијата се разликуваат два процеса: анаболизам и катаболизам. Анаболизмот се подразбира како збир на процеси насочени кон градење на структурите на телото главно преку синтеза на сложени органски материи. Катаболизмот е збир на процеси на разградување на сложени органски материи со цел да се ослободи енергија. Анаболизмот и катаболизмот се засноваат на процесите на асимилација и дисимилација, кои се меѓусебно поврзани и избалансирани, соодветно.

Хранливите потреби на животните се сосема униформни: неопходни материи за размена на енергија (протеини, масти, јаглени хидрати), супстанции за изградба на сложени протеински молекули и клеточни структури (амино киселини, пурини, липиди, јаглехидрати), специјални метаболички катализатори (витамини) и стабилизатори на клеточната мембрана (антиоксиданси), неоргански јони и универзален биолошки растворувач - вода.

Енергетската вредност на храната се определува со количината на топлинска енергија ослободена при согорување на 1 g прехранбена супстанција (физиолошка топлина на согорување).

Под рационална исхрана се подразбира исхрана која е доволна квалитативно и целосна по квалитет. Основата на рационалната исхрана е рамнотежата, односно оптималниот сооднос на потрошената храна. Урамнотежената исхрана треба да вклучува протеини, масти и јаглени хидрати во масовна пропорција од приближно 1:1:4. Во однос на квалитетот, храната мора да биде целосна, односно да содржи протеини (вклучувајќи есенцијални амино киселини), есенцијални масни киселини (т.н. витамин Ф), витамини, од кои повеќето се дел од каталитичките системи и голема група на супстанции слични на витамин, неоргански елементи и вода.

БИБЛИОГРАФИЈА

1) McMurray V. Метаболизам кај луѓето. М., 1980 година.

2) Нортон А., Едхолм О. Човек во студени услови. М., 1957 година.

3) Општ курсфизиологија на луѓето и животните / уредено од А.Д. Ноздрачев. М., 1991. книга. 2.

4) Основи на физиологијата / ед. П.Стерки. М., 1984 година.

5) Slonim A.D. Еволуција на терморегулација. Л., 1986 година.

6) Физиологија на терморегулација: Водич за физиологија / уредено од К. П. Иванова. Л., 1984 година.

7) Човечка физиологија / ед. Н.А. Агаџајан, В.И. Циркин. Санкт Петербург, 1998 година.

8) Човечка физиологија / ед. R. Schmidt, G. Tevs. М., 1986. Т. 4.

Размена на топлина

Топлината може да се движи само од област со повисока температура до област со пониска температура. Затоа, протокот на топлинска енергија од живиот организам во околината не запира се додека температурата на телото е повисока од температурата на околината.

Температурата на телото се определува со односот на стапката на метаболичко производство на топлина на клеточните структури и брзината на дисипација на создадената топлинска енергија во околината. Следствено, размената на топлина помеѓу организмот и околината е суштински услов за постоење на топлокрвни организми. Повреда на односот помеѓу овие процеси доведува до промена на температурата на телото.

Животот може да се случи во тесен опсег на температури.

Можноста за појава на витални процеси е ограничена со тесен температурен опсег на внатрешната средина во која може да се појават главните ензимски реакции. За луѓето, намалувањето на телесната температура под 25°C и зголемувањето над 43°C обично е фатално. Нервните клетки се особено чувствителни на температурни промени.

Јадрото и надворешната обвивка на телото

Од гледна точка на терморегулација, човечкото тело може да се замисли како составено од две компоненти: надворешната обвивка и внатрешното јадро. Јадрото е дел од телото што има постојана температура, а обвивката е дел од телото што има температурен градиент. Преку обвивката има размена на топлина помеѓу јадрото и околината.

Терморегулација

Терморегулацијата е збир на физиолошки процеси насочени кон одржување на релативната константност на температурата во средината во услови на промена на температурите на околината преку регулирање на производството на топлина и пренос на топлина. Терморегулацијата е насочена кон спречување на нарушувања во топлинската рамнотежа на телото или нејзино обновување доколку таквите нарушувања веќе се случиле, а се спроведува преку неврохуморалниот пат.

Видови на терморегулација

Терморегулацијата може да се подели на два главни типа:

Хемиска и физичка терморегулација. Тие, пак, се поделени на неколку видови:

1. Хемиска терморегулација

   Контрактилна термогенеза
   - Неконтрактилна термогенеза

2. Физичка терморегулација

Радијација
-Термичка спроводливост (спроводливост)
- Конвекција
-Испарување

Да ги разгледаме овие типови на терморегулација подетално.

Хемиска терморегулација

Регулирање на обемот на производство на топлина

Хемиската терморегулација на генерирањето топлина се врши со промена на нивото на метаболизмот, што доведува до промена во формирањето на топлина во телото. Изворот на топлина во телото се егзотермички реакции на оксидација на протеини, масти, јаглени хидрати, како и АТП хидролиза.

Кога хранливите материи се разградуваат, дел од ослободената енергија се акумулира во АТП, а дел се троши во форма на топлина (примарна топлина - 65–70% од енергијата). Кога користите високо-енергетски врски АТП молекулидел од енергијата се користи за вршење на корисна работа, а дел се троши (секундарна топлина). Така, два топлински текови - примарни и секундарни - се производство на топлина.

Доколку е потребно да се зголеми производството на топлина, покрај можноста за примање топлина однадвор, телото користи механизми кои го зголемуваат производството на топлинска енергија.

Овие механизми вклучуваат контрактилна и неконтрактилна термогенеза.

Контрактилна термогенеза

Овој тип на терморегулација функционира ако ни е ладно и треба да ја подигнеме телесната температура. Овој метод се состои од мускулна контракција.

Кога мускулите се собираат, хидролизата на АТП се зголемува, па затоа се зголемува протокот на секундарна топлина што се користи за загревање на телото.

Доброволната активност на мускулниот систем главно се јавува под влијание на церебралниот кортекс. Во овој случај, можно е зголемување на производството на топлина за 3-5 пати во споредба со вредноста на базалниот метаболизам.

Обично, кога температурата на околината и температурата на крвта се намалуваат, првата реакција е зголемување на терморегулаторниот тон (влакненцата на телото „се крева“, се појавуваат „гуски испакнатини“). Од гледна точка на механиката на контракција, овој тон е микровибрација и ви овозможува да го зголемите производството на топлина за 25-40% од почетното ниво. Обично мускулите на главата и вратот учествуваат во создавањето тон.

Со позначајна хипотермија, терморегулаторниот тон се претвора во ладен треперење на мускулите. Ладното треперење е неволна ритмичка активност на површинските мускули, како резултат на што се зголемува производството на топлина. Се верува дека производството на топлина за време на студено треперење е 2,5 пати поголемо отколку при доброволна мускулна активност.

Опишаниот механизам работи на рефлексно ниво, без учество на нашата свест. Но, можете да ја подигнете и телесната температура со помош на свесна физичка активност.

При вршење физичка активност со различен интензитет, производството на топлина се зголемува 5-15 пати во споредба со нивото на одмор. Во текот на првите 15-30 минути од продолжената работа, температурата на средината се зголемува доста брзо до релативно неподвижно ниво, а потоа останува на ова ниво или продолжува да расте бавно.

Неконтрактилна термогенеза

Овој тип на терморегулација може да доведе и до зголемување и до намалување на телесната температура.

Се изведува со забрзување или забавување на катаболичките метаболички процеси. И ова, пак, ќе доведе до намалување или зголемување на производството на топлина. Поради овој тип на термогенеза, производството на топлина може да се зголеми 3 пати.

Регулирањето на процесите на неконтрактилна термогенеза се врши со активирање на симпатичкиот нервен систем, производството на тироидни хормони и надбубрежната медула.

Физичка терморегулација

Физичката терморегулација се подразбира како збир на физиолошки процеси што доведуваат до промени во нивото на пренос на топлина. Постојат неколку механизми за ослободување на топлина во околината.

1. Радијација
– пренос на топлина во форма на електромагнетни бранови во инфрацрвениот опсег. Поради зрачењето, сите предмети чија температура е над апсолутната нула испуштаат енергија. Електромагнетното зрачење слободно поминува низ вакуум, атмосферски воздухза неа тоа може да се смета и за „транспарентно“. Количината на топлина што телото ја фрла во околината со зрачење е пропорционална на површината на зрачењето (површината на телото што не е покриена со облека) и температурниот градиент. На амбиентална температура од 20°C и релативна влажност на воздухот од 40-60%, човечкото тело на возрасно лице расфрла околу 40-50% од вкупната топлина ослободена од зрачењето.
2. Топлинска спроводливост (спроводливост)
- метод на пренос на топлина при директен контакт на телото со други физички предмети. Количината на топлина што се ослободува во околината со овој метод е пропорционална на разликата во просечните температури на контактните тела, површината на контактните површини, времето на топлински контакт и топлинската спроводливост.
3. Конвекција
– пренос на топлина се врши со пренос на топлина со движење на честички на воздухот (вода). Воздухот во контакт со кожата се загрева и се крева, неговото место го зазема „ладна“ порција воздух итн. Во услови на термичка удобност, телото губи до 15% од вкупната топлина што се испушта на овој начин.
4. Испарување– ослободување на топлинска енергија во околината поради испарување на пот или влага од површината на кожата и мукозните мембрани на респираторниот тракт. Поради испарувањето, телото испушта околу 20% од целата потрошена топлина на удобна температура. Испарувањето е поделено на 2 вида.

Незабележливо потење– испарување на водата од мукозните мембрани на респираторниот тракт (преку дишење)и вода што протекува низ епителот на кожата ( Испарување од површината на кожата.Работи дури и ако кожата е сува.).

Низ респираторниот тракт дневно испарува до 400 ml вода, т.е. телото губи до 232 kcal дневно. Доколку е потребно, оваа вредност може да се зголеми поради термички недостаток на здив.

Во просек, околу 240 ml вода протекува низ епидермисот дневно. Следствено, на овој начин телото губи до 139 kcal дневно. Оваа вредност, по правило, не зависи од регулаторните процеси и различните фактори на животната средина.

Воочено потење– пренос на топлина преку испарување на пот. Во просек, 400-500 ml пот се ослободува дневно на удобна амбиентална температура, затоа се ослободува до 300 kcal енергија. Меѓутоа, доколку е потребно, обемот на потење може да се зголеми до 12 l дневно, т.е. Со потење можете да изгубите до 7000 kcal дневно.

Ефикасноста на испарувањето во голема мера зависи од околината: колку е повисока температурата и помала влажноста, толку е поголема ефикасноста на потењето како механизам за пренос на топлина. При 100% влажност, испарувањето е невозможно.

Контрола на терморегулација

Хипоталамусот

Системот за терморегулација се состои од голем број елементи со меѓусебно поврзани функции. Информациите за температурата доаѓаат од терморецепторите и патуваат до мозокот преку нервниот систем.

Хипоталамусот игра голема улога во терморегулацијата. Уништувањето на неговите центри или нарушувањето на нервните врски доведува до губење на способноста за регулирање на температурата на телото. Предниот хипоталамус содржи неврони кои ги контролираат процесите на пренос на топлина. Кога невроните на предниот хипоталамус се уништени, телото не поднесува добро високи температури, но физиолошката активност останува во студени услови. Невроните на задниот хипоталамус ги контролираат процесите на производство на топлина. Кога тие се оштетени, способноста за подобрување на енергетската размена е нарушена, така што телото не поднесува студено добро.

Ендокриниот систем

Хипоталамусот ги контролира процесите на производство на топлина и пренос на топлина, испраќајќи нервни импулси до ендокрините жлезди, главно тироидната жлезда и надбубрежните жлезди.

Учеството на тироидната жлезда во терморегулацијата се должи на фактот дека влијанието на ниската температура доведува до зголемено ослободување на нејзините хормони, кои го забрзуваат метаболизмот и, следствено, формирањето на топлина.

Улогата на надбубрежните жлезди е поврзана со нивното ослободување на катехоламини во крвта, кои, со зголемување или намалување на оксидативните процеси во ткивата (на пример, мускулите), го зголемуваат или намалуваат производството на топлина и ги стеснуваат или зголемуваат садовите на кожата, менувајќи го нивото на пренос на топлина.

Терморегулацијата е поврзана со механизми за регулирање на нивото на производство на топлина (хемиска регулација) и пренос на топлина (физичка регулација). Рамнотежата на производството на топлина и преносот на топлина е контролирана од хипоталамусот, кој ги интегрира сензорните, автономните, емоционалните и моторните компоненти на адаптивното однесување.

Температурата се перцепира преку формации на рецептори на површината на телото (рецептори на кожата) и длабоки температурни рецептори во респираторниот тракт, крвните садови, внатрешните органи и во меѓумускулните нервни плексуси на гастроинтестиналниот тракт. Преку аферентните нерви, импулсите од овие рецептори патуваат до центарот за терморегулација во хипоталамусот. Активира различни механизми кои обезбедуваат или производство на топлина или пренос на топлина. Механизам повратни информациисо учество на нервниот систем и протокот на крв ја менуваат чувствителноста на температурните рецептори (сл. 15.4, 15.5). Термочувствителните формации се наоѓаат и во различни области на централниот нервен систем - во моторниот кортекс, во хипоталамусот, во мозочното стебло (ретикуларна формација, мозок мозок) и 'рбетниот мозок.

Во хипоталамусот, кој понекогаш се нарекува „термостат на телото“, не постои само центар кој интегрира различни сензорни импулси поврзани со информации за температурата;

Ориз. 15.4.

физичка рамнотежа на телото, но и центар за регулација на моторните реакции кои ги контролираат промените на температурата. По дисфункција на хипоталамусот се губи способноста за регулирање на телесната температура.

Предниот хипоталамус е поврзан со контролата на регулацијата на пренос на топлина за да се спречи прегревање - неговите неврони се чувствителни на температурата на крвта што тече. Доколку функционирањето на овој центар е нарушено, контролата над телесната температура се одржува во ладна средина, но при топло време таа ја нема и температурата на телото значително се зголемува.

Друг центар за терморегулација, сместен во задниот хипоталамус, го контролира количеството на производство на топлина

Ориз. 15.5.Учеството на нервниот систем во терморегулацијата и со тоа го спречува прекумерното ладење. Нарушувањето на овој центар ја намалува способноста за зголемување на енергетскиот метаболизам во ладна средина, а температурата на телото паѓа.

Преносот на топлина од внатрешните делови на телото до екстремитетите како резултат на промените во волуменот на протокот на крв е важни средстварегулирање на пренос на топлина преку вазомоторни реакции. Екстремитетите можат да издржат многу поширок опсег на температури од внатрешните области на телото и формираат одлични температурни „проветри“, т.е. места кои можат да овозможат губење на поголема или помала количина на топлина во зависност од протокот на топлина од внатрешните области на телото низ крвотокот.

Терморегулацијата е поврзана со симпатичниот нервен систем(Види Сл. 15.5). Го регулира васкуларниот тонус; како резултат на тоа, протокот на крв во кожата се менува (види Поглавје 4). Проширувањето на поткожните садови е придружено со забавување на протокот на крв во нив и зголемен пренос на топлина (сл. 15.6). При екстремна топлина, протокот на крв во кожата на екстремитетите нагло се зголемува, а вишокот топлина се троши. Близината на вените до површината на кожата го зголемува ладењето на крвта, која се враќа во внатрешните области на телото.

Кога се ладат, садовите се стеснуваат, со што се намалува протокот на крв во периферијата. Кај човекот, како што крвта минува низ големите садови на рацете и нозете, нејзината температура паѓа. Изладената венска крв, која се враќа во телото преку садовите лоцирани во близина на артериите, зафаќа голема

Ориз. 15.6.Реакцијата на површинските кожни садови на студ е стегање (А)и топлина - проширување (б)

пропорцијата на топлина што ја дава артериската крв. Таквиот систем се нарекува контраструјна размена на топлина.Таа промовира враќање големо количествотоплина на внатрешните области на телото откако крвта ќе помине низ екстремитетите. Целокупниот ефект на таков систем е намалување на преносот на топлина. Кога температурата на воздухот е блиску до нула, таквиот систем не е корисен, бидејќи како резултат на интензивна размена на топлина помеѓу артериската и венската крв, температурата на прстите на рацете и нозете може значително да се намали, што може да предизвика смрзнатини.

Главниот извор на производство на топлина е поврзан со мускулните контракции, кои се под доброволна контрола. Друг вид на зголемено производство на топлина во телото може да биде тремор на мускулите - реакција на студ. Малите мускулни движења за време на треперењето ја зголемуваат ефикасноста на производството на топлина. При треперење, флексорите и екстензорите на екстремитетите и мускулите за џвакање се собираат ритмички и истовремено со висока фреквенција. Фреквенцијата и силата на контракција може да варираат. Треперењето се создава само ако предметните мускули не се вклучени во друга активност. Тоа може да се надмине со доброволна мускулна работа. Доброволните движења, како што е одењето, вклучуваат мускулна контракција што го надминува треперењето. И тресењето и одењето се придружени со формирање на топлина. Невроните во задниот хипоталамус влијаат на фреквенцијата и силата на мускулните контракции за време на треперењето. Овој центар прима импулси од центарот за терморегулација во предниот хипоталамус и од мускулните рецептори. Импулсите од мозокот патуваат до сите нивоа на 'рбетниот мозок, каде што се појавуваат ритмички сигнали кои предизвикуваат треперење во мускулите.

Покрај тоа, топлинската енергија се генерира со разградување на мастите складирани во масното ткиво. Најефективна во оваа смисла е кафената маст, која се наоѓа кај новороденчињата помеѓу лопатките и зад градната коска. Неколку дена по раѓањето, производството на топлина од кафените масни клетки е главниот одговор на студот. Подоцна кај децата оваа реакција станува треперење. Кафеавата маст се наоѓа во големи количини кај животните кои хибернираат. Разградувањето на мастите од белото масно ткиво е помалку ефикасно. Белата маст придонесува не за формирање, туку за зачувување на топлината.