МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ
ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ ДАНИЛА ГАЛИЦЬКОГО
Кафедра нормальної фізіології
Енергетичний обмін та
Терморегуляція. Фізіологічні основи харчування.
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДЛЯ ВИКЛАДАЧІВ
до практичних занять для студентів
медичного, стоматологічного, фармацевтичного факультетів,
(кредитно-модульна організація розділу)
Львів-2011
Методичні вказівки підготували:
к. мед. н., доц. , к. мед. н., ас. іна,
к. б.н., доц. , к. б.н., доц. О. І. Терлецька,
к. б.н., доц.
За редакцією
Заслуженого діяча науки і техніки України, члена-кореспондента
АМН України, д. мед. н., проф.
Рецензенти:
д. мед. н., проф. О. Р. Піняжко
д. мед. н., проф. В. І. Федоренко
Рекомендовано до друку профільною методичною комісією з медико-біологічних дисциплін. Протокол № 1 від 27.01.2011 р.
Тема практичного заняття:
“Дослідження енергетичного обміну та терморегуляції”
1. Актуальність теми заняття
Обмін речовин і енергії – це основа життєдіяльності, належить до числа найважливіших специфічних ознак живої матерії. У процесі обміну поживні речовини перетворюються у власні компоненти тканин і кінцеві продукти метаболізму. При цих перетвореннях поглинається і вивільняється енергія. Використання хімічної енергії в організмі лежить в основі поняття енергетичного обміну. Показниками, що визначають інтенсивність метаболізму в організмі, є кількість тепла, а отже, і температура тіла. Забезпечення температурного балансу здійснюється механізмами теплотворення (хімічною терморегуляцією, зумовленою збільшенням інтенсивності метаболічних процесів у тканинах; скоротливим термогенезом) та тепловіддачі (фізичною терморегуляцією), що забезпечується конвекцією, радіацією, випаровуванням, проведенням. Вивчення механізмів саморегуляції температури тіла дозволяє зрозуміти оздоровчу дію теплохолодових процедур. З медичної точки зору, важливе значення має поняття температурної схеми тіла, яка визначається різним рівнем обміну речовин у різних органах. Температура ядра проектується на поверхню шкіри, а її розподіл специфічно відображає температуру внутрішніх органів. Знання фізіологічних основ терморегуляції закладає важливі стратегічно значимі основи, необхідні при проведенні терапії чи профілактики відповідних дисфункцій у медичній практиці.
2. Навчальні цілі заняття:
Ознайомитися: (α=I)
- з обміном речовин та енергії в організмі, процесами асиміляції і дисиміляції речовин;
- з обміном білків, жирів, вуглеводів і водно-сольовим, азотистою рівновагою, позитивним і негативним азотистим балансом;
- з температурною тіла людини, її добовими коливаннями.
Знати: (α=II)
- механізми регуляції інтенсивності метаболізму;
- фізіологічні основи методів прямої й непрямої калориметрії, методи повного і неповного газового аналізу;
- основний обмін речовин та енергії, умови його визначення, фактори, що визначають його рівень;
- загальний обмін речовин та енергії, робочий обмін речовин та енергії, енерговитрати організму при різних видах діяльності;
- теплотворення, тепловіддача, шляхи тепловіддачі та їх регуляція;
- роль потових залоз у процесах терморегуляції;
- функціональну схему, що забезпечує сталість температури внутрішнього середовища організму.
Оволодіти навичками: (α=III )
- розрахунку величини належного основного обміну людини із урахуванням її статі, маси тіла, віку і зросту (за таблицями і формулами Харіса та Бенедикта);
- визначення відповідності основного обміну до середньостатистичного рівня за гемодинамічними показниками;
- визначення енерговитрат методом неповного газового аналізу за спірограмами;
- вимірювання температури різних ділянок шкіри людини за допомогою електротермометра;
- визначення адаптації температурних рецепторів шкіри до дії високої і низької температури.
Вміти: (α=ІV)
- інтерпретувати інтенсивність метаболізму на підставі аналізу енергетичних витрат, що характеризують основний обмін;
- пояснювати переважаюче окиснення білків, жирів, чи вуглеводів у процесі метаболізму на підставі аналізу дихального коефіцієнту;
- аналізувати добові енергетичні витрати людей різних професій та відповідність енергетичним витратам їх харчових раціонів; потреби білків, жирів, вуглеводів.
Творчий рівень: (а=V)
- розвивати творчі здібності студентів під час пошуку та інтерпретації наукових джерел з метою аналізу фізіологічних основ енергетичного обміну та терморегуляції.
3. Цілі розвитку особистості фахівця:
- виховна (навчити студента акуратності та послідовності у роботі при визначенні параметрів енергетичного обміну та терморегуляції);
- відповідальна (розвинути у студента почуття відповідальності за правильність професійних дій);
- наукова (навчити студента логічного мислення під час аналізу отриманих результатів та порівняння їх з даними літератури).
4. Міждисциплінарна інтеграція
Дисципліни | Знати | Вміти |
Попередні (ті що забезпечують): | ||
1. Анатомія людини | Будову тіла людини, його органів та тканин | Аналізувати інформацію про будову тіла людини на різних рівнях організації |
2. Гістологія, цитологія, ембріологія | Мікроскопічну та субмікроскопічну структуру тканин, клітин | Проводити порівняльний аналіз мікроскопічної та субмікроскопічної структури клітин різних органів, тканин та клітин |
3. Медична і біологічна фізика | Фізичні та біофізичні закономірності життєдіяльності людського організму | Трактувати фізичні та біофізичні закономірності життєдіяльності людського організму на рівні його органів, тканин та клітин |
4. Медична біологія | Прояви життєдіяльності людського організму на молекулярному та клітинному рівнях | Пояснювати закономірності проявів життєдіяльності людського організму на молекулярному та клітинному рівнях |
Наступні (забезпечувані) | ||
1. Патологічна фізіологія | Механізми регуляції інтенсивності метаболізму та терморегуляції | Визначати енерговитрати організму, температуру різних ділянок шкіри людини; визначати адаптацію температурних рецепторів шкіри до дії високої і низької температури |
2. Пропедевтика внутрішніх хвороб | Основний обмін речовин та енергії, умови його визначення, фактори, що визначають його рівень; загальний обмін речовин та енергії, робочий обмін, енерговитрати організму при різних видах праці | Робити висновки про інтенсивність метаболізму на підставі аналізу енергетичних витрат, що характеризують основний обмін; робити висновки про добові енергетичні витрати людей різних професій та відповідність енергетичним витратам їх харчових раціонів; потреби білків, жирів, вуглеводів |
Внутрішньо-предметна інтеграція | ||
1. Нервова регуляція вісцеральних функцій | Структурно-функціональні закономірності організації соматичної та автономної ланок нервової системи | Визначати роль нервових механізмів регуляції у забезпеченні енергетичного та температурного гомеостазу |
2. Гуморальна регуляція вісцеральних функцій | Роль факторів гуморальної регуляції у забезпеченні адаптації організму до дії факторів зовнішнього та внутрішнього середовища | Робити висновки про роль гормонів у регуляції білкового, ліпідного та вуглеводного обмінів та у забезпеченні теплопродукції організму |
3. Серцево-судинна система | Основні закони та показники гемодинаміки | Визначати відповідність основного обміну до середньостатистичного рівня за гемодинамічними показниками |
4. Дихальна система | Газовий склад крові, метод графічної реєстрації дихальних рухів - спірографії | Визначати енерговитрати методом неповного газового аналізу за спірограмами |
5. ЗМІСТ ТЕМИ ЗАНЯТТЯ
Обмін речовин та енергії – це сукупність процесів перетворення речовин та енергії, що відбуваються в живих організмах, і обміну речовинами та енергією між організмом і навколишнім середовищем. Обмін речовин полягає у надходженні із зовнішнього середовища різних речовин, у перетворенні та використанні їх у процесах життєдіяльності та у виділенні продуктів розпаду в навколишнє середовище. Енергетичний обмін полягає у використанні хімічної енергії та вимірюється кількістю виділеного тепла. Обмін речовин та перетворення енергії становить єдине ціле та підлягає фундаментальному закону природи – закону збереження матерії та енергії: при всіх явищах природи видозмінюється тільки форма, кількість залишається сталою.
Процеси асиміляції і дисиміляції речовин
Всі перетворення речовини і енергії в організмі об'єднані загальною назвою – метаболізм. Його можна розділити на два взаємопов'язані, але різноспрямовані процеси: анаболізм (асиміляція) і катаболізм (дисиміляція).
Анаболізм – це сукупність процесів біосинтезу органічних речовин (компонентів клітини, структур органів і тканин). Він забезпечує ріст, розвиток, оновлення біологічних структур, а також накопичення енергії (синтез макроергів). Катаболізм – це сукупність процесів розщеплення складних молекул до більш простих з використанням частини з них як субстратів для біосинтезу і розщепленням іншої частини до кінцевих продуктів обміну з утворенням енергії. Катаболізм забезпечує вивільнення хімічної енергії з компонентів їжі і використання цієї енергії на забезпечення необхідних функцій.
Обмін білків, жирів, вуглеводів
Білки використовуються в організмі, в першу чергу, як пластичний матеріал. У 100 г білка міститься 16 г азоту, тому виділення організмом 1 г азоту відповідає розпаду 6,25 г білка. За добу з організму дорослої людини виділяється близько 3,7 г азоту, тобто маса розкладеного білка становить 
, або (0,028 – 0,075) г азоту на 1кг маси тіла на добу – коефіцієнт зношування Рубнера – витрати білка при нульовому його надходженні, але достатній калорійності їжі. Якщо кількість азоту, що надходить в організм з їжею, дорівнює кількості азоту, виведеного з організму, тоді організм знаходиться у стані азотистої рівноваги. Якщо в організм надходить азоту більше, ніж виділяється, – це свідчить про позитивний азотистий баланс (ретенцію азоту); стан, при якому кількість виведеного з організму азоту перевищує його надходження, називають негативним азотистим балансом. Рекомендується споживати не менше 0,75 г білка на 1 кг маси тіла на добу, що для дорослої здорової людини масою 70 кг становить не менше 52,5 г повноцінного білка (білковий мінімум). Для надійної стабільності азотистого балансу рекомендується споживати з їжею 85 – 100 г білка на добу (білковий оптимум), у дітей, вагітних ці норми вищі.
Ліпіди відіграють в організмі енергетичну і пластичну роль. Внаслідок окиснення жирів забезпечується близько 50 % енергетичних потреб дорослої людини. Жири слугують резервом живлення організму, їх запаси у людини в середньому становлять 10 – 20 % від маси тіла. З них близько половини знаходиться у підшкірній клітковині, значна кількість відкладається у великому сальнику, колонирковій клітковині та між м'язами. В потиличній ділянці шиї, між лопатками, вздовж великих судин грудної і черевної порожнин розміщена бура жирова тканина. Головну енергетичну роль відіграють нейтральні жири – тригліцероли, а пластичну здійснюють фосфоліпіди, холестерин і жирні кислоти, які виконують функції структурних компонентів клітинних мембран, входять до складу ліпопротеїдів, є попередниками стероїдних гормонів, жовчних кислот і простагландинів. При тривалому виключенні жирів з їжі можуть виникнути важкі порушення, тому добовий раціон дорослої людини повинен містити не менше 60 г жирів.
Біологічна роль вуглеводів для людини визначається перш за все їх енергетичною цінністю: процеси перетворення вуглеводів забезпечують 60 % сумарного енергообміну. Організм людини отримує вуглеводи, головним чином, у вигляді рослинного полісахариду крохмалю і в невеликій кількості – у вигляді тваринного полісахариду глікогену. Добова потреба дорослої людини становить близько 500 г (мінімальна потреба 100 – 150 г на добу).
Гуморальні механізми регуляції інтенсивності метаболізму
Гормон | Вуглеводи | Ліпіди | Білки |
Адреналін | ↑ глікогенолізу (в печінці та м’язах) | ↑ ліполізу | - |
Глюкокортикоїди | ↑ глюконеогенезу | ↑ ліполізу | ↓ синтезу ↑ розпаду |
Глюкагон | ↑ глікогенолізу (в печінці, але не у м’язах) ↑ глюконеогенезу ↓ глікогенезу | - | - |
Інсулін | ↑ транспорт у клітини, особливо м’язів та печінки ↑ глікогенезу ↓ глікогенолізу ↓ глюконеогенезу | ↑ ліпогенезу з вуглеводів ↓ ліполізу | ↑ синтезу ↓ розпаду |
Тиреоїдні гормони | Посилення багатьох процесів метаболізму з переважанням ↑синтезу білка і ↑ розпаду ліпідів і вуглеводів | ||
Соматотропний гормон | ↓ транспорт у клітини, особливо м’язів та печінки ↑ глюконеогенезу | ↑ ліполізу | ↑ синтезу |
Тестостерон | - | - | ↑ синтезу, в основному у м’язах |
Естрогени | - | ↑ ліпогенезу в характерних місцях | ↑ синтезу |
Основну роль у забезпеченні внутрішнього середовища організму зі сталими фізико-хімічними властивостями відіграють мінеральні речовини у складі біологічних рідин. Процеси всмоктування, засвоєння, розподілу, перетворення і виділення з організму неорганічних сполук забезпечують в сукупності мінеральний обмін.
Вітаміни – це органічні низькомолекулярні сполуки, регулюють усі види обміну речовин, клітинне дихання, беруть участь у синтезі жирних кислот, гормонів, нуклеїнових кислот, у процесах обміну кальцію та фосфору; у процесах згортання крові, регулюють окисно-відновні реакції.
Методи прямої і непрямої калориметрії
Кількість тепла, що виділяється або поглинається у різних фізичних та хімічних процесах, розраховують методами прямої і непрямої калориметрії. Пряма калориметрія заснована на безпосередньому і повному обліку кількості виділеного організмом тепла. Вимірювання проводять у спеціальних камерах – біокалориметрах, добре герметизованих і теплоізольованих від навколишнього середовища. Метод непрямої калориметрії заснований на визначенні газометричних показників обміну – кількості спожитого кисню та виділеного двооксиду вуглецю за певний відрізок часу (повний газовий аналіз) або в умовах відносного спокою – тільки кількості спожитого кисню (неповний газовий аналіз) із подальшим обчисленням теплопродукції.
Співвідношення об’ємів виділеного двооксиду вуглецю та спожитого кисню називається дихальним коефіцієнтом. Дихальний коефіцієнт (ДК) характеризує переважаючий тип поживних речовин, що окиснюється в організмі на момент його визначення. ДК обчислюють, виходячи з формул хімічних окислювальних реакцій: при окисненні білків становить 0,8, при окисненні жирів – 0,7, а вуглеводів – 1,0. Кожному дихальному коефіцієнту відповідає певний калоричний еквівалент кисню, тобто кількість тепла, яка вивільняється при повному окисненні 1 г поживної речовини (до кінцевих продуктів) у присутності 1 л кисню.
Основний обмін, методи дослідження
Основний обмін – це мінімальні для організму витрати енергії, необхідні для підтримання його автономних функцій (кровообігу, дихання, виділення, підтримання температури тіла, функціонування життєво важливих нервових центрів мозку, процесів клітинного метаболізму, секрецію ендокринних залоз тощо), відтак, визначені у строго контрольованих стандартних умовах: 1) при температурі «комфорту», яка не викликає відчуття холоду або жару (18 – 20 ºС); 2) у положенні лежачи (але обстежуваний не повинен спати – під час сну рівень основного обміну знижується на 8 – 10 %); 3) у стані емоційного спокою, оскільки стрес підсилює метаболізм; 4) натщесерце, тобто через 12 – 16 годин після останнього приймання їжі (щоб запобігти збільшенню інтенсивності обміну речовин). Обчислення основного обміну проводять за таблицями Харіса та Бенедикта. Спеціальні таблиці дають можливість за зростом, віком й масою тіла визначити середній рівень основного обміну людини. Обчислення основного обміну може здійснюватися за гемодинамічними показниками (формула Ріда). Розрахунок базується на взаємозв'язку між артеріальним тиском, частотою пульсу і теплопродукцією організму. Формула дає можливість обчислити відсоток відхилення величини основного обміну від норми. Для кожної вікової групи людей визначені та стандартизовані величини основного обміну. Це дає можливість за необхідності виміряти його величину у людини і порівняти отримані у неї результати з нормативними. Відхилення ± 10 % вважається у межах норми.
Температура тіла та забезпечення її сталості
Обмін речовин та енергії, як основа життєдіяльності організму, супроводжується виробленням тепла у процесах біологічного окиснення білків, жирів та вуглеводів. Температурний діапазон, в межах якого температура організму підтримується сталою без додаткової участі терморегуляторних механізмів, називають термонейтральною зоною, чи температурою «комфорту» (18 – 20 ºС). Температура тіла людини залежить від її фізіологічного стану, а також змінюється впродовж доби, досягаючи максимального значення о 18 – 20 год. та знижуючись до свого мінімуму о 4 – 6 год. (амплітуда добових коливань не перевищує 1 ºС).
Зміни температури «ядра» та «оболонки» тіла людини сприймаються організмом за допомогою терморецепторів – закінчень тонких чутливих нервових волокон типу С і А (δ), що знаходяться в шкірі, слизових оболонках, м’язах, судинах, внутрішніх органах – периферичні терморецептори. Нейрони медіальної преоптичної ділянки переднього гіпоталамуса, серед яких холодо - та теплочутливі, становлять центральну терморецепторну ланку. Центральні терморецептори переважно активуються при підвищенні температури «ядра» тіла людини, співвідношення холодо - та теплочутливих нейронів в гіпоталамусі становить 1:6. У шкірі та на слизових оболонках людини знаходиться близько 250 тис. холодових, розміщених на глибині 0,17мм, та близько 30 тис. теплових рецепторів, розміщених на глибині 0,3 мм.
Підтримання температури «ядра» тіла людини та теплокровних тварин на відносно сталому рівні досягається за участі ендогенних терморегуляторних механізмів. У результаті цього підтримується стійка рівновага між кількістю продукованого в організмі за одиницю часу тепла – теплопродукцією, та кількістю тепла, що розсіюється організмом за цей самий проміжок часу в навколишнє середовище, – тепловіддачею. Віддача тепла організмом в навколишнє середовище відбувається такими шляхами, як випромінювання, теплопроведення, конвекція, випаровування.
Дослідження температурного балансу організму
Процеси терморегуляції організму досліджують різними методами, серед переліку тих, що пропонуються для проведення студентами на практичному занятті:
- вимірювання температури різних ділянок шкіри людини за допомогою електротермометра;
- обчислення шкірно-температурного коефіцієнту;
- дослідження адаптації температурних рецепторів шкіри до дії високої і низької температур.
Структурно-логічна схема змісту заняття:
“Дослідження енергетичного обміну та терморегуляції”
6. План та організаційна структура заняття
№ з. п. | Основні етапи заняття їх функції та зміст | Цілі | Методи контролю і навчання | Матеріали методичного забезпечення | Час, хв. |
1. | 2. | 3. | 4. | 5. | 6. |
Підготовчий етап | 35 хв. | ||||
I. | Організаційні заходи | ||||
II. | Постановка навчальних цілей та мотивація | див. п.1 «Актуальність теми»; див. п.2 «Навчальні цілі» | |||
III. | Контроль вихідного рівня знань: 1. Механізми регуляції інтенсивності метаболізму; | α = II | Усне опитування, письмова робота, тестовий контроль ІІ р., задачі ІІ р | Питання для усного опитування і письмової роботи; схеми, тести ІІ р., типові задачі ІІ р., структурно-логічна схема п. 5 | |
2. Фізіологічні основи методів прямої й непрямої калориметрії, методи повного і неповного газового аналізу; | α = II | ||||
3. Основний обмін речовин та енергії, умови його визначення, фактори, що визначають його рівень; | α = II | ||||
4. Загальний обмін речовин та енергії, робочий обмін речовин та енергії, енерговитрати організму при різних видах праці; | α = II | ||||
5. Теплотворення, тепловіддача, шляхи тепловіддачі та їх регуляція; | α = II | ||||
6. Роль потових залоз у процесах терморегуляції; | α = II | ||||
7. Функціональна схема, що забезпечує сталість температури внутрішнього середовища організму. | α = II | ||||
Основний етап | 105 хв. | ||||
IV. | Формування професійних вмінь: 1. Інтерпретувати інтенсивність метаболізму на підставі аналізу енергетичних витрат, що характеризують основний обмін; | α = IV | Практичний тренінг з виконання та інтерпретації способів визначення інтенсивності енергообміну та аналізу систем терморегуляції. Професійний тренінг з вирішення нетипових фізіологічних задач IV р. | Спірограми, таблиці для розрахунку належних величин, електротермо-метр, алгоритм для формування професійних вмінь. | |
2. Пояснювати переважаюче окиснення білків, жирів, чи вуглеводів у процесі метаболізму на підставі аналізу дихального коефіцієнту; | α = IV | ||||
3. Аналізувати добові енергетичні витрати людей різних професій та відповідність енергетичним витратам їх харчових раціонів; потреби білків, жирів, вуглеводів. | α = IV | ||||
Підсумковий етап | 20 хв. | ||||
V. | Контроль та корекція рівня професійних вмінь та практичних навиків | α = IV | Аналіз та оцінка результатів дослідження параметрів енергообміну та терморегуляції; індивідуальний контроль навичок; написання тестів IV р., розв’язок нетипових ситуаційних задач IV р. | Результати досліджень енергообміну та терморегуляції; нетипові ситуаційні задачі IV р., тести IV р. | |
VI. | Підведення підсумків практичного заняття | Підсумкове оцінювання студентів, перевірка протоколів, загальна оцінка навчальної діяльності. | |||
VII. | Домашнє завдання | Орієнтовна карта для самостійної роботи з літературою. Рекомендована література (основна, додаткова, електронні джерела). |
7. МАТЕРІАЛИ МЕТОДИЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЗАНЯТТЯ
7. 1. Матеріали контролю для підготовчого етапу заняття
Питання теоретичного опитування (α = ІІ)
1. Обмін речовин між організмом і зовнішнім середовищем, як основні умови життя і збереження гомеостазу.
2. Пластична і енергетична роль харчових речовин. Баланс приходу і витрат речовин.
3. Пряма й непряма калориметрія. Калоричний коефіцієнт одного літра кисню. Дихальний коефіцієнт.
4. Основний обмін, величина, умови його дослідження.
5. Специфічно-динамічна дія харчових речовин. Робочий обмін. Енергетичні витрати організму при різних видах праці.
6. Потреби білків, жирів, вуглеводів.
7. Сталість температури внутрішнього середовища, як необхідна умова нормального перебігу метаболічних процесів.
8. Температура різних ділянок шкіри і внутрішніх органів людини.
9. Фізична і хімічна терморегуляція.
10. Тепловіддача. Способи віддачі тепла з поверхні тіла (випромінювання, проведення, конвекція, випаровування).
11. Центр терморегуляції. Периферичні та центральні терморецептори.
12. Нервові й гуморальні механізми терморегуляції.
Тестовий контроль (α-ІІ)
Тести з множинним вибором:
1. Серед переліку зазначених нижче гормонів вкажіть ті, котрим, як один з механізмів впливу на метаболізм, властиво активувати ліполіз:
* A. адреналін;
* B. глюкокортикоїди;
* C. соматотропний гормон;
D. інсулін;
E. естрогени.
Правильна відповідь: *.
2. Із урахуванням частоти пульсу та величини артеріального тиску обстежуваного можна визначити відхилення основного обміну від норми за формулою чи номограмою Ріда, проте клінічні формули не застосовуються для хворих з:
* A. декомпенсованими захворюваннями серця, нирок, печінки;
* B. гіпертонічною хворобою;
* C. миготливою аритмією;
* D. пароксизмальною тахікардією;
* E. недостатністю клапанів аорти;
F. гайморитом;
G. поверхневим отітом.
Правильна відповідь: *.
Тест, що передбачає визначення правильності послідовності дій із заданої довільної множини даних:
2. Вкажіть правильну послідовність:
A. поживні речовини;
B. хімічна, електрична, осмотична, механічна робота;
C. дихальний обмін клітини;
D. амінокислоти, моносахариди, жирні кислоти;
E. Н2О, СО2.
Відповідь: A, D, C, B, E.
Тест на знаходження логічних зв’язків між елементами двох груп даних:
3. Знайдіть логічні пари:
1. хімічна терморегуляція A. термометрія;
2. фізична терморегуляція B. неповний газовий аналіз;
3. скоротливий термогенез C. механізми теплотворення;
4. температурна схема тіла D. повний газовий аналіз;
5. дихальний коефіцієнт E. механізми тепловіддачі.
Відповіді: 1 = С, 2 = Е, 3 = С, 4 = А, 5 = В.
Конструктивний тест:
Заповніть пропущені позиції у функціональній схемі обміну енергії в клітині:
Відповідь: 1 - амінокислоти, моносахариди, жирні кислоти; 2 - хімічна робота, 3 - електрична робота, 4 - осмотична робота, 5 - механічна робота.
Типові задачі (α-ІІ)
1. Обчисліть (у ккал і кДж) прихід енергії при надходженні в організм з їжею 10 г білків, 10 г жирів, 10 г вуглеводів.
Відповідь:
; 
,
де 17,5 ккал – енергія незасвоєних поживних речовин (втрати з калом – близько 10 %).
2. Обчисліть дихальний коефіцієнт (ДК), якщо відомо, що у видихуваному повітрі міститься 17 % кисню і 4 % вуглекислого газу.
Відповідь:
Якщо врахувати, що в атмосферному повітрі зазвичай мітиться 21 % О2, відсоток спожитого кисню становить: 
. СО2 у видихуваному повітрі також становить 4 %. Тому: 
.
7.2. Матеріали методичного забезпечення основного етапу заняття: професійні алгоритми (орієнтовні карти для формування практичних навичок та професійних вмінь, навчальні задачі)
Професійний алгоритм
№ | Завдання | Послідовність виконання | Примітки |
1. | Оволодіти способом визначення основного обміну за таблицями Харіса та Бенедикта | 1. Визначають масу тіла та зріст обстежуваного. 2. Із урахуванням статі, маси тіла, зросту та віку за таблицями визначають величину належного основного обміну. Таблиці мають частини А та Б. У частині А, враховуючи масу, знаходять перше число, з частини Б, враховуючи вік та зріст, визначають друге число. 3. Сума чисел відповідає величині основного обміну за добу. | Вказати належний рівень основного обміну обстежуваного, обчислений за таблицями Харіса та Бенедикта. Назвати причини можливого відхилення належного основного обміну від основного обміну, визначеного у обстежуваного методом прямої калориметрії. |
2. | Оволодіти навичкою розрахунку величини основного обміну за допомогою формул Харіса та Бенедикта | 1. Визначають масу тіла та зріст обстежуваного. 2. Із урахуванням статі, маси тіла, зросту та віку за формулами визначають величину належного основного обміну за добу. Для жінок: | Вказати фактори, що впливають на величину основного обміну. Назвати причини можливого відхилення належного основного обміну від основного обміну, визначеного у обстежуваного методом прямої калориметрії. |
3 | Оволодіти способом розрахунку величини основного обміну за даними поверхні тіла | 1. Визначають масу тіла та зріст обстежуваного. 2. За номограмою визначають площу поверхні його тіла у м2 (середня шкала – перетин прямої лінії, що з'єднує дані зросту та маси). 3. Відповідно до статі та віку обстежуваного з використанням таблиці 2 (додаток) знаходять К-стандарти основного обміну на 1м2/год. 4. Належну величину основного обміну за добу обчислюють за формулою: | Порівняти результати, отримані при обчисленні основного обміну за таблицями Харіса та Бенедикта, з даними, отриманими при використанні номограм. |
4 | Оволодіти навичкою визначення відповідності основного обміну обстежуваного до середньостатистичного рівня основного обміну за гемодинаміч-ними показниками | 1. Із дотриманням умов, необхідних для визначення основного обміну (положення лежачи, натщесерце, у стані фізичного та психічного спокою, при температурі «комфорту») визначають частоту пульсу, вимірюють артеріальний тиск та обчислюють пульсовий тиск. 2. З використанням номограми Ріда з'єднавши прямою показники, що відповідають частоті пульсу та величині пульсового тиску, знаходять в місці перетину прямої зі середньою шкалою величину відхилення основного обміну у відсотках | Оцінити отримані результати. Правило поверхні є лише відносно вірним. Про це свідчить той факт, що у індивідуумів з однаковою поверхнею тіла інтенсивність метаболізму може істотно відрізнятися. Це пов'язано з особливостями метаболізму, станом нервової, ендокринної та інших систем організму. |
5. | Оволодіти навичкою визначення енерговитрат методом неповного газового аналізу за спірограмами | 1. Обстежуваному пропонують надіти маску, герметично під’єднану до дихальної системи спірографа. 2. Після звикання до дихання з маскою (2 – 3 хв.) перемикають кран спірографа на циркуляцію повітря через апарат і вмикають стрічко-протяжний механізм. 3. Відповідно до ритму дихання реєструється крива дихальних рухів – спірограма, яка внаслідок поступового використання кисню рівномірно зміщується під нахилом від горизонталі. 4. Висота зміщення відповідає кількості спожитого кисню за 1 хв. Із урахуванням параметрів запису (швидкості руху, амплітуди) проводять калібрування. 5. Зазвичай одному міліметру нахилу кривої дихальних рухів відповідає 40 мл утилізованого кисню: якщо, наприклад, нахил спірограми – 7,5 мм, тоді за одну хвилину обстежуваний спожив: | Охарактеризувати суть методу визначення енерговитрат людини за кількістю спожитого кисню. |
6. | Оволодіти способом вимірювання температури різних ділянок шкіри людини за допомогою електро-термометра | 1. Вибрати датчик для заданого виду вимірювання та приєднати його до приладу. 2. Перевірити положення стрілки вказівника. 3. У положенні «В» (вимкнено) ручки перемикача положення стрілки повинно співпадати із відміткою шкали +29 °С (встановлюють коректором). 4. Зафіксувати ручку перемикача в положення «К» (регулювання напруги) і за допомогою змінного резистора встановити стрілку на відмітку шкали +42 °С (встановлено робочу напругу в схемі приладу). 5. Перевести ручку перемикача на необхідний діапазон вимірювань (червона або синя мітка на панелі вказівника). 6. Стрілка зупиниться на поділці шкали, що відповідає значенню температури зовнішнього середовища, якщо температура середовища не виходить за межі вибраного діапазону. 7. Встановлення робочої напруги проводять при кожній заміні датчика. 8. Вимірювання температури за допомогою пахвового датчика проводять аналогічно, як і ртутним термометром. 9. Шкірний датчик при вимірюванні температури шкіри можна утримувати на вибраній ділянці тіла рукою. 10. Для тривалих спостережень у динаміці датчик закріплюють гумовою стрічкою. 11. Перед застосуванням датчики стерилізуються етиловим спиртом. | Провести вимірювання шкірної температури на симетричних ділянках тіла (обличчя, кисті, передпліччя). Обчислити шкірно-температурний коефіцієнт, описати отримані результати. |
7. | Оволодіти навичкою дослідження адаптації температурних рецепторів шкіри до дії високої і низької температур | 1. У трьох ємностях знаходиться вода з температурою 10, 25 і 40 ºС. Обстежуваний занурює кисть правої руки у ємність з водою температурою 10 ºС і кисть лівої руки в ємність з водою температурою 40 ºС. 2. Визначають час адаптації терморецепторів, впродовж якого відчуття тепла чи холоду слабшає. 3. Потім руки одночасно виймають і занурюють їх в ємність з водою температурою 25 ºС. 4. Про відчуття, які при цьому виникають у лівій та правій руці, обстежуваний повідомляє експериментатору. | Вказати час адаптації температурних рецепторів до холоду і тепла. Описати відчуття обстежуваного при перенесенні рук з холодної і гарячої води в теплу. Пояснити механізми зміни специфічності термочутливості шкіри на основі властивості адаптації терморецепторів. |
; для чоловіків: 
, де Х – величина основного обміну за добу (ккал/добу); М – маса тіла (кг); С – зріст (см); А – вік (роки).
, де Х – величина основного обміну за добу (ккал/добу); К – стандарти основного обміну на 1м2/год; Р – площа поверхні тіла (м2); 24 – добовий проміжок часу (год).
кисню.Навчальні задачі (α = IV)
1. Чому в перші хвилини після інтенсивної і тривалої фізичної роботи дихальний коефіцієнт у людини є більшим за одиницю?
Відповідь:
Тому що СО2 виділяється більше, ніж споживається О2, оскільки молочна кислота, що нагромаджується у м'язах, надходить у кров і витісняє СО2 з бікарбонатів.
2. Чи доцільно у гарячу погоду споживати м’ясо?
Відповідь:
Білкова їжа завдяки своїй специфічно-динамічній дії на 30 % підвищує рівень обміну речовин. В гарячу погоду це може призвести до додаткового перегрівання організму.
3. Які зміни виникнуть в організмі при тривалій відсутності в харчовому раціоні жирів і вуглеводів, але при оптимальному надходження білків з їжею (80 – 100 г на добу)? Чому?
Відповідь:
Буде спостерігатися перевищення витрат азоту організмом, порівняно з надходженням, втрата ваги, оскільки енерговитрати будуть покриватися в основному за рахунок білків і запасів жиру, які не поповнюються.
7.3. Матеріали контролю для підсумкового етапу
Класифікаційний тест (α = IV)
Вкажіть, які з перелічених гормонів виявляють стимулюючий вплив на інтенсивність обміну вуглеводів, ліпідів та білків, а саме, призводять до активації глюконеогенезу, ліполізу та синтезу білків:
Гормон | Вуглеводи | Ліпіди | Білки |
Адреналін | + | ||
Глюкокортикоїди | + | + | |
Глюкагон | + | ||
Інсулін | + | ||
Соматотропний гормон | + | + | + |
Тестостерон | + | ||
Естрогени | + |
Нетипові задачі (α = IV)
1. Назвіть причини і поясніть механізм швидкого охолодження дітей (особливо грудного віку) при зниженні температури навколишнього середовища.
Відповідь:
Підвищена тепловіддача у дітей внаслідок інтенсивного кровопостачання шкіри, недостатньої теплоізоляції (тонка шкіра, відсутність підшкірної жирової клітковини) і незрілості центру терморегуляції; недостатнє звуження судин.
2. У людей, адаптованих до теплових впливів, у складі поту зростає вміст жирних кислот. В чому полягає пристосувальне значення таких змін?
Відповідь:
Охолоджуюча дія поту пов’язана з його випаровуванням зі шкіри. Отже, чим більше поту встигає випаруватись за одиницю часу, тим ефективнішою є тепловіддача. Жирні кислоти знижують поверхневий натяг, завдяки цьому краплі поту краще розтікаються по шкірі і швидше випаровуються.
3. Чому при тій самій температурі повітря люди більше мерзнуть у сльоту, ніж у суху погоду?
Відповідь:
Більш вологе повітря містить в надлишку водяні пари і завдяки цьому стає більш теплопровідним. Тому тепловіддача з поверхні тіла відбувається швидше, ніж у сухому повітрі і людина мерзне.
7.4. Матеріали методичного забезпечення самостійної роботи студентів з літературою по темі заняття
Орієнтовна карта для організації самостійної роботи студентів з літературою
Навчальні завдання | Вказівки до завдання | |
1. | Регуляція обміну речовин та енергії в організмі; фізіологічні саморегуля-торні механізми | Охарактеризувати основні регуляторні системи: нервову, гуморальну, саморегуляторні механізми |
2. | Енергообмін як основна умова життя та збереження гомеостазу | В чому полягає суть терміну «гомеостаз», яка роль у його забезпеченні процесів енергообміну? |
5. | Водний баланс, регуляція водного та мінерального обмінів | Скласти схему взаємозв’язків водного та мінерального обмінів |
4. | Вітаміни, їх фізіологічна роль | Описати основні фізіологічні особливості впливу вітамінів на обмін речовин та енергії |
5. | Енергетичний баланс організму та фактори, що його визначають | Намалювати функціональну схему обміну енергії в клітині |
6. | Основні принципи лікувального голодування | Описати фізіологічні основи різних теорій харчування |
7. | Функціональна система, що забезпечує підтримання сталості температури внутрішнього середовища | Охарактеризувати периферичні та центральні механізми системи терморегуляції |
8. Література:
а) Навчальна
Основна:
1. Нормальна фізіологія / за ред. В. І. Філімонова. – К. : Здоров’я, 1994. – 608 с.
2. Нормальная физиология человека : учебник [для высших учебных заведений] / под ред. . – 2-е изд., испр. и доп. - М. : Медицина, 2005. – 928 с.
3. Нормальная физиология : практикум / под ред. . – М. : Мед. информ. агентство, 2008. – 232 с.
4. Посібник з фізіології / за ред. . – Вінниця : Нова Книга, 2005. – 576 с.
5. Фізіологія людини [для студ. вищих фармацевтичних закладів освіти та фармацевтичних факультетів вищих медичних закладів освіти III - IV рівнів акредитації] / [, Філімонов В. І., та ін.]. – К. : Книга плюс, 2005. – 495 с.
Додаткова:
1. Гігієна харчування з основами нутрициології / за ред. B. I. Ципріяна. – К. : Здоров’я, 1999. – 800 с.
2. Гурин и биологически активные вещества крови / , . - Минск, 20с.
3. Мак- Обмен веществ у человека : основы учения о взаимосвязи биохимии с физиологией и патологией / Мак-; [пер. с англ. ]. – М. : Мир, 1980. – 368 с.
4. Руководство к практическим занятиям по нормальной физиологии : учеб. пособие [для студ. учреждений высш. проф. образования] / [, , и др.]; под ред. , . – 2-е изд., стер. – М. : Академия, 2010. – 336 с.
5. Смоляр питание / – К. : Наук. думка, 1991. – 368 с.
6. Теппермен Дж. Физиология обмена веществ и эндокринной системы / Дж. Теппермен, Х. Теппермен; пер. с англ. – М. : Мир, 1989. – 578 с.
7. Уголев адекватного питания и трофология / – СПб. : Наука, 1991. – С.
б) Наукова
1. Биодобавки доктора Аткинса. Природная альтернатива лекарствам при лечении и профилактике болезней / ; пер. с англ. - М. : Рипол-Классик, Трансперсональный институт, 20с.
2. Викторов лекарств и пищи / , , . – К. : Здоровье, 1991. – 240 с.
3. Питание по группе крови / – М. : Рипол Классик, 2000. – 320 с.
в) Методична
1. Мілерян В. Є. Методичні основи підготовки та проведення навчальних занять в медичних вузах (методичний посібник). - Київ «Хрещатик», 20с.
