Внутренние органы и системы организма человека

ТЕМА 2: БИОЛОГИЧЕСКИЕ И Социально-биологические основы АДАПТАЦИИ ЧЕЛОВЕКА К физической И УМСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, ФАКТОРАМ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ Лекция 2.2. Анатомо-морфологическое строение и основные физиологические функции организма, обеспечивающие двигательную активность Физиологические системы организма: 1. Система пищеварения. 2. Система выделения. 3. Эндокринная система. Обмен веществ и энергии в покое и при различных нагрузках. Другие внутренние органы и системы организма человека Пищеварительная система включает следующие органы: ротовую полость, слюнные железы, глотку, пищевод, желудок, кишечник, пе­чень, поджелудочную железу. В этих органах пища механически и хи­мически обрабатывается, перевариваются поступающие в организм пищевые вещества. Они всасываются в кишечнике и доставляются кровью ко всем клеткам организма. Для эффективного переварива­ния пищи большое значение имеет выделение необходимого количе­ства пищеварительных соков и активность перистальтических (пере­двигающих пищу) движений желудка и кишечника. Оптимальная физическая нагрузка увеличивает потребность орга­низма в питательных веществах, стимулирует выделение пищевари­тельных соков, активизирует перистальтику кишечника и тем самым повышает эффективность процессов пищеварения. Однако положительное влияние мышечной работы на пищеварение наблюдается не всегда. При напряженной мышечной работе происходит, например, торможение пищевых центров в ЦНС, уменьшается кро­воснабжение органов пищеварения и пищеварительных желез в связи с оттоком крови к работающим мышцам. Все это угнетает работу органов пищеварения. С другой стороны, переваривание пищи, особенно обиль­ной, отрицательно влияет на двигательную деятельность. Наблюдаемые после приема пищи возбуждение пищевых нервных центров и отток кро­ви от мышц к органам брюшной полости снижает эффективность мы­шечной работы. Именно поэтому прием пищи следует производить в оп­тимальных количествах за 2—3 часа до физических нагрузок. Выделительная система осуществляет функцию поддержания оп­тимальных отношений с внешней средой и сохранения внутренней среды организма, главным образом через выделение продуктов внут­реннего обмена. Основную функцию полноценного освобождения организма от конечных продуктов обмена веществ выполняют почки, потовые железы и легкие. Почки и потовые железы дополняют и час­тично взаимозаменяют работу друг друга. При больших физических нагрузках потовые железы и легкие, увеличивая активность своей вы­делительной функции, значительно помогают почкам в выведении из организма вредных продуктов обмена веществ. Говоря о системе выделения, необходимо остановиться и на про­цессе теплообмена организма человека, особенно актуального при физических нагрузках. Постоянную температуру тела человека поддерживает специальная система терморегуляции, состоящая из физических механизмов тепло­отдачи: теплопроведения, теплоизлучения и испарения. Однако некото­рый подъем температуры тела, в частности на 1—1,5°С, наблюдаемый при мышечной работе, способствует более эффективному протеканию в тканях окислительно-восстановительных процессов, повышению рабо­тоспособности организма и эластичности мышц. Повышение темпера­туры тела до 38—38,5°С у нетренированного человека может привести к тепловому удару. Тренированные люди подобную температуру перено­сят хорошо, и их работоспособность сохраняется на высоком уровне. Эндокринная система включает различные железы внутренней сек­реции. Каждая из желез вырабатывает и выделяет в кровь особые био­логические вещества (гормоны), регулирующие жизнедеятельность органов и систем. Половая система выполняет функцию размножения. В ней форми­руются половые клетки. Половая активность человека напрямую свя­зана с его физическим состоянием. Вышеуказанные системы органов очень редко работают изолиро­ванно. Итак, эволюционное биологическое становление организма чело­века в его филогенезе создало сложное, но рациональное строение, обеспечивающее его оптимальное функционирование при различных и разнонаправленных воздействиях внешней среды. 4.2. Обмен веществ и энергии в покое и при различных нагрузках Единство организма человека с внешней средой, нормальное осущест­вление организмом своих жизненных функций проявляется прежде всего в непрекращающемся обмене веществ и энергии. Соотношение процессов ассимиляции и диссимиляции, накопле­ния и расхода энергии различно при покое, умственном труде и при физических нагрузках разного объема и интенсивности. 4.2.1. Обмен веществ Всякая деятельность человека связана с расходом энергии, а следова­тельно, с необходимым обменом веществ. Обменные процессы про­текают очень интенсивно. Почти половина тканей тела обновляется или заменяется полностью в течение трех месяцев (за 5 лет учебы ро­говица глаза у студентов сменяется 350 раз, а ткани желудка обновля­ются около 500 раз). Для нормального протекания этих процессов требуется расщепление сложных органических веществ, поступаю­щих в организм человека. Такими веществами, имеющими наибольшее значение, являются белки, углеводы, жиры (при участии воды, минеральных солей, вита­минов). Не все они в одинаковой степени участвуют в энергетическом обеспечении различных видов жизнедеятельности человека, различ­ных проявлений его двигательной активности. Белки являются основным строительным материалом, из которого построены клетки всех тканей организма. Белки состоят из разнооб­разных белковых элементов — аминокислот. В состав клеток живого организма входит более 20 типов аминокислот. Они делятся на неза­менимые, получаемые только с пищей, и заменимые, которые могут быть синтезированы в организме из других аминокислот. Белки, поступающие с пищей, делятся на две группы: полноцен­ные, содержащие все незаменимые кислоты, и неполноценные, в со­ставе которых отсутствуют некоторые незаменимые аминокислоты. Все это следует знать при подборе белковых продуктов питания. Основным источником полноценных белков служат животные бел­ки. Растительные белки, за редким исключением, неполноценные. Недостаток белков в пище невосполним. Внутренних резервов для их замены в организме нет. В то же время при длительном голодании ор­ганизма, когда истощаются запасы углеводов и жиров, белки могут ис­пользоваться как источник энергии. При окислении 1 г белка выделя­ется 4,1 ккал. В виде запасов белки в организме не откладываются. Потребность в белковой пище особенно велика у молодого расту­щего организма, у занимающихся физическими упражнениями, что связано с необходимостью роста мышечной массы. Углеводы, к которым относятся глюкоза, животный крахмал — гли­коген, используются организмом преимущественно как основной ис­точник энергии (1 г углеводов дает 4,1 ккал). Особенно интенсивно углеводы используются мышцами и клетками головного мозга. Если с пищей поступает недостаточное количество углеводов, то они синте­зируются из жиров и белков. Излишки превращаются в печени и мышцах в гликоген и там откладываются (депонируются). Углеводы в виде глюкозы постоянно содержатся в крови в количестве (в норме) от 0,08% до 0,12%. А перед интенсивной физической или умственной работой рефлекторно повышается количество глюкозы в крови. Ис­следования показали, что особенно много углеводов потребляется мышцами при физической работе. В то же время интересно отметить, что содержание глюкозы в крови у студентов перед экзаменом такое же, как у боксера перед боем. При длительной интенсивной физической работе, равно как и при умственной, количество углеводов в крови, печени и мышцах истоща­ется. Уменьшение концентрации глюкозы в крови до 0,07% (гипогли­кемия) снижает мышечную и умственную работоспособность. Сниже­ние концентрации до 0,06% приводит в большинстве случаев к невозможности продолжения физической и умственной деятельности. Однако у тренированных спортсменов наблюдается способность продолжать физическую работу при снижении концентрации глюкозы в крови даже до 0,04%, что указывает на высокие резервные возможнос­ти организма тренированного человека. Источниками углеводов явля­ются почти исключительно растительные продукты (в картофеле со­держится 18% углеводов, в изюме — до 65%, в меде — 76%). Жиры обладают высокой энергетической ценностью — 1 г жиров при расщеплении выделяет 9,3 ккал. Однако жиры как энергетический ма­териал в обычных условиях используются только сердечной мышцей: 67% потребляемого сердцем кислорода расходуется на окисление жир­ных кислот. Скелетные мышцы начинают использовать жиры в качест­ве источника энергии только после длительной, интенсивной работы, когда запасы углеводов истощаются и организму грозит «энергетичес­кий кризис». При голодании жировые запасы также служат источником углеводов. Регулярные активные занятия спортом, особенно цикличес­кими видами упражнений (ходьба и бег, ходьба и бег на лыжах, на конь­ках, плавание и др.), активизируют в организме обмен жиров, препят­ствуют накоплению излишнего количества жировой ткани, которое вредно отражается на состоянии здоровья и работоспособности. В большом количестве жиры содержатся в молочных и некоторых растительных продуктах: в 100 г топленого и растительного масла — 95 г жира; сметаны — 24 г, свинины жирной — 37 г, баранины — 29 г. Обмен воды и минеральных веществ. Человеческий организм на 60— 65% состоит из воды. Многочисленные химические превращения ве­ществ в клетках происходят только в водных растворах. Организм по­стоянно теряет воду, которая должна пополняться в среднем на 1,5—2,5 л в сутки в зависимости от роста, веса, внешней температуры и других факторов. Сознательные нарушения водного баланса (при сгонке веса неко­торыми спортсменами и по другим причинам) чреваты серьезными нарушениями внутренних механизмов обмена веществ и нежелатель­ны для нормальной жизнедеятельности организма. Минеральные соли способствуют поддержанию осмотического дав­ления в клетках и биологических жидкостях, участвуют в обеспечении постоянства внутренней среды организма, в протекании химических процессов обмена веществ и энергии. Почти все необходимые соли поступают в достаточном количестве при правильном сбалансиро­ванном питании. Не хватает только хлорида натрия — поваренной со­ли, которая обычно в небольших количествах добавляется в пищу. Витамины и их роль в обмене веществ. Значение витаминов состоит в том, что, присутствуя в организме в ничтожных количествах, они регу­лируют реакции обмена веществ, свертываемость крови, рост и разви­тие организма, сопротивляемость инфекционным заболеваниям. Осо­бенно важна витаминизация в питании молодого организма и тех взрос­лых, чья деятельность связана с большими физическими нагрузками, в том числе и при занятиях спортом. Как правило, им приходится обра­щать особое внимание на наличие в питании витаминов. Витаминная недостаточность, как правило, сказывается в ранний весенний период. Однако при ее восполнении, при дополнительной витаминизации, не следует злоупотреблять синтетическими препаратами. 4.2.2. Обмен энергии. Энергозатраты Обмен веществ между организмом и внешней средой сопровождается обменом энергии. Важнейшей физиологической константой организ­ма человека является то минимальное количество энергии, которое человек расходует в состоянии полного покоя. Эта константа называ­ется основным обменом. Величина его зависит от массы тела: чем она больше, тем больше обмен, но эта зависимость не прямолинейна. Потребность организма в энергии оценивается в килокалориях. Естественно, эта потребность зависит от целого ряда факторов: уров­ня основного обмена, интенсивности выполняемой работы и др. Со­отношение количества энергии, поступившей в организм с пищей и израсходованной, называется энергетическим балансом, и находится он в тесной зависимости от характера жизнедеятельности. Энергетический баланс в жизни современного человека очень ча­сто существенно нарушается. В экономически развитых странах за последние 100— 150 лет удельный вес мышечной работы как генерато­ра энергии, используемой человеком, сократился почти в 200 раз, что привело к снижению энергозатрат на мышечную деятельность. Дефи­цит энергозатрат, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма у городского населения, составляет около 500—750 ккал в сутки. Так, если минимальная величина суточных энергозатрат в нор­ме составляет 2950—3850 ккал (конечно, в зависимости от возраста, пола и массы тела), то из них на мышечную деятельность должно рас­ходоваться не менее 1200—1900 ккал. Остальные энергозатраты обес­печивают поддержание жизнедеятельности организма в состоянии покоя, нормальную деятельность систем дыхания и кровообращения, обменные процессы и т.д. (энергия основного обмена).