METABOLIZM I PRZEMIANA MATERII PROCES ODDYCHANIA DZIELI SIĘ NA oddychanie zew.-polega na doprowadzeniu cząstek tlenu atmosferycznego do wnętrza komórek oddychanie wew.-czyli wewnątrzkomórkowe - w czasie, którego cząsteczki tlenu wchodzą reakcje chemiczne ODDYCHANIE ZEWNĘTRZNE-jest procesem złożonym, w którym biorą dział ukl.oddechowy - składający się z dróg oddechowych i płuc mięśnie poprzecznie prążkowane szkieletowe, krew i układ sercowo-naczyniowy oraz ośrodki nerwowe sterujące oddychaniem. Oddychanie zew.dzieli się na szereg procesów: wentylacja płuc, dyfuzja gazów między powietrzem pęcherzykowym i krwią, transport gazów za pośrednictwem krwi, dyfuzja gazów pomiędzy krwią i komórkami WENTYLACJA PŁUC Wdechy i wydechy -w czasie wentylacji płuc wciągane jest powietrze atmosf. zawierające tlen i inne gazy oraz bardzo mało CO2. Powietrze wydychane zawiera mniej tlenu, a zawartość CO2 jest w nim znacznie większa. Wentylacja płuc jest uzależniona od ruchów oddechowych klatki piersiowej. Polegają one na wdechu i wydechu. SPOKOJNY WYDECH - jest aktem biernym nie wymagającym skurczu mięśni. W czasie nasilonego wydechu kurczą się mięśnie międzyżebrowe wewn. i mm.proste brzucha. W nasilonych wdechach biorą udział mm. mostkowo-obojczykowo-sutkowe, piersiowe mniejsze, zębate przednie, czworoboczne, dźwigacze łopatki, równoległoboczne, pochyłe POJEMNOŚĆ PŁUC - u mężczyzny w płucach na szczycie najgłębszego wdechu znajduje się ok.6l powietrza. Jest to pojemność płuc całkowita -TLC. Pojemność płuc całkowita dzieli się na pojemność wdechowa - IC i pojemność zalegająca czynnościowa - FRC. POJEMNOSC WDECHOWA (IC) - stanowi powietrze wciągane do płuc w czasie najgłębszego wdechu po spokojnym wydechu POJEMNOŚĆ ZALEGAJĄCA CZYNNOŚCIOWA (FRC) - jest to powietrze pozostające w płucach po spokojnym wydechu. Każda z tych dwóch pojemności (IC,FRC) W czasie swobodnego wdechu wprowadzone jest do dróg oddechowych ok. 500ml powietrza stanowiące objętość oddechowa (TV).Do pęcherzyków płucnych dostaje się ok. 350ml, a pozostałe 150ml. Wypełnia przestrzeń martwa anatomiczna. Powietrze pęcherzykowe nie podlegające wymianie stanowi tzw. przestrzeń martwa fizjologiczna W czasie spoczynku jest wdychane i wydychane ok. 8l powietrza na 1 minutę - 16 oddechów x 500ml. jest to wentylacja płuc minutowa. DYFUZJA GAZÓW W PŁUCACH - dyfuzja gazów przez ścianę pęcherzyków odbywa się zgodnie z gradientem prężności cząsteczek gazów. Cząsteczki O2 dyfundują do krwi, musza pokonać ścianę pęcherzyka płucnego i ścianę naczynia włosowatego O2 po przejściu przez te przegrodę rozpuszcza się w osoczu. Z osocza O2 dyfunduje do erytrocytów. Cząsteczki CO2 dyfundują z osocza krwi w kierunku przeciwnym niż O2.
TRANSPORT TLENU - O2 wiąże się z hemoglobiną tworząc hemoglobinę utlenowaną - oksyhemoglobinę. 1 cząsteczka Hb4 wiąże się z 4 cząsteczkami tlenu. Dzięki występowaniu hemoglobiny zdolność krwi do transportu wzrasta ok. 70x.Transport CO2-CO2 jest transportowany do płuc ok. 6% w postaci CO2, ok.88% w postaci jonów HCO3, ok. 6% w postaci karbaminianów DYFUZJA GAZÓW W TKANKACH - w tkankach o intensywnym metabolizmie prężność tlenu w komórkach jest mała i jednocześnie te tkanki zużywają więcej tlenu. Krew żylna odpływająca z tkanek o intensywnym metabolizmie zawiera mniej tlenu i więcej CO2. Stopień zużycia tlenu przez poszczególne tkanki wyraża się różnicą tetniczo-żylną. W spoczynku pojemność minutowa serca wynosi ok. 5,4l. REGULACJA ODDYCHANIA - czyli częstotliwość, głębokość oddechów odbywa się za pośrednictwem ośrodka oddechowego, w rdzeniu przedłużonym. W skład tego ośrodka wchodzą dwa rodzaje neuronów tworząc dwa ośrodki o przeciwnej funkcji. Są to neurony wdechowe tworzące ośrodek wdechu znajdujące się w jądrze samotnym oraz ośrodek wdechu w jądrze dwuznacznym nerwu błędnego. Neurony ośrodka wdechu stanowią rozrusznik dla czynności oddechowej. Średnio 16 razy na minutę. Neurony ośrodka wdechu pobudzają się i wysyłają salwę impulsów nerwowych OŚRODEK PNEUMATAKSYCZNY - hamuje zwrotnie ośrodek wdechowy na jedna dwie sekundy CHEMORECEPTORY - modulatorem aktywności ośrodka wdechu są impulsy aferentne biegnące do chemoreceptorów kłębuszków szyjnych i kłębków aortowych. Pod wpływem impulsacji współczulnej komórki chromochlonne kłębuszka szyjnego uwalniają dopaminę która zmniejsza pobudliwość chemoreceptorów. INTERORECEPTORY I PROPRIORECEPTORY Rozciągnięcie tkanki płucnej pobudza interoreceptory - mechanoreceptory inflacyjne - znajduje się pomiędzy mięśniami gładkimi oskrzeli i wyzwala oddech. Zmniejszenie stopnia rozciągnięcia płuc w czasie wydechu pobudza receptory deflacyjne są to odruchy Heringa - Brenera. Wdechowe lub wydechowe ustawienie klatki piersiowej drażni odpowiednie proprioreceptory i wpływa na częstość i głębokość oddechów ODDYCHANIE WEWNĘTRZNE Przemiana pośrednia w komórkach - cząsteczki O2 dyfundujące do wnętrza komórki wychwytywane są przez mitochondria .W obrębie błony zewnętrznej mitochondriów znajdują się wszystkie enzymy cyklu Krebsa na błonie wewnętrznej enzymy łańcucha oddechowego. Enzymy łańcucha oddechowego przenoszą atomy wodoru na tlen. W procesie tym powstają cząsteczki wody.
Gromadzenie energii w komórce - wśród związków fosforowych wysokoenergetycznych pośrednikiem energii jest adezynotrifosforan-ATP.ATP rozszczepia się na ADP i ortofosforan. Uwolnienie ortofosforanu wyzwala znaczne ilości energii.Do resyntezy ATP z ADP i ortofosforanu dostarczana jest energia z katabolizmu węglowodanów, białek i tłuszczów. Glikoza - w czasie glikozy beztlenowej wg. schematu EMBDENA -MEYERHOFA następuje zużycie energii czerpanej z ATP.W wyniku ostatecznym energia wyzwolona z rozpadu glukozy do mleczanu przenosi się na ATP. Glikoza w warunkach tlenowych jest znacznie wydajniejsza od glikolizy beztlenowej. Resyntezuje się 38 cząsteczek ATP. PRZEMIANA W ORGANIZMIE Energetyczny równoważnik tlenu - zużycie 1L tlenu wyzwala przeciętnie ok.20,2kj Współczynnik oddechowy RQ- wskazuje na stosunek objętościowy między uwolnionym z organizmu CO2 i pochłoniętym tlenem w jednostce czasu. Nerwowa regulacja oddychania - z ośrodkiem oddechowym komunikują się nerwy czuciowe skóry, dróg oddechowych, narządów jamy brzusznej. Drażnienie tych nerwów wpływa na zmiany w rytmie oddychania . Odruchy obronne chroniące drogi oddechowe przed dostaniem się do nich ciał obcych nagły zimny prysznic - zahamowanie wydechów , drażnienie śluzówki nosa - odruch kichania, podrażnienie śluzówki krtani – kaszel, podrażnienie zakończeń nerwów autonomicznych w trzewiach - może spowodować gwałtowne skurcze przepony – czkawka, strach - może spowodować zahamowanie oddychania, radość - przyśpieszenie rytmu. PRZEMIANA MATERII Jej celem jest pozyskanie energii z substratów. Na przemianę materii składają się: procesy kataboliczne i anaboliczne. Decyduje o niej ilość tkanki tłuszczowej. Zrównoważony bilans energetyczny – tyle ile energii się zużywa tyle się pozyskuje. Średnio wydatkujemy: mężczyzna 3200, kobieta 2400-2800 kcal na dobę. Energia może być magazynowana w organizmie w postaci tłuszczów, węglowodanów (w mięśniach i wątrobie), glikogenu. Nie można magazynować białek bo nie są one substratami energetycznymi. Zawartość tkanki tłuszczowej: mężczyzna 10-15% (min. 3% większa przemiana materii), kobieta 20-25% (min. 17% słabsza przemiana materii). Podstawowa przemiana materii – najmniejsza ilość energii niezbędna do przeżycia. Mierzy się ją przy rozluźnionych wszystkich mięśniach i narządach (przy głębszym śnie, utracie przytomności). Spoczynkowa przemiana materii – na leżąco w całkowitym spoczynku fizycznym i psychicznym, ok. 14h po max wysiłku, przy temp. 27C dla rozebranego człowieka, 3 dni wcześniej powinien być na diecie bezbiałkowej (bo podnoszą one przemianę materii do 30%). Czynościowa przemiana materii – merzy się ją w czasie wysiłku. Natężenie przemiany materii – forma odkładania nadmiaru energii, jest tk tł, glikogen w m i wątr.
Metody pomaru – kalorymetr – analizator gazowy, kalorymetria – nauka zajmująca się badaniem przemiany materii, pomiar ilości wydzelanego ciepła, metoda oparta na pomiarze produkt w org ciepła. – kalorymetria bezpośrednia – polega na pomiarze bezpośr produkt w org ciepła, mierzy się ją w komorze termicznej, gdzie czł wydziela ciepło na dobrze przep ścianie, ciepło to przech na wode i podnosi się jej temp. – kalorymetria pośrednia mierzy się zmiany stężenia gaów O2 CO2 w powiet wydechowym za pomocą szybkiego analizatora gazów. Wartość kaloryczna tł – wynosi 9,2 kcal/kg. Współczynnik oddechowy RQ – stosunek ilości pobranego tlenu do ilości wydalanego CO2, wskaźnik RQ-0,7 świadczy o wykorzysta przez org tł, RQ-0,85 metabolizow są prod mieszane (tł, węglowod), RQ-1 metabolizow węglowodan, glikogen. RQ przyjm wyższ wart – powyżej 1 ale nigdy nie więcej niż 2, produktów czasie wysiłku więcej produkt CO2 niż pobiera tlenu. Równoważ kalorycz tlenu – ilość energii spalania 1l tlenu, przy współczyn RQ. Bomba kalorymetr – komora produktów której spala się pokarm, węglow spal się tak samo produktów org jak produktów produktów komorze, natom białka produktów komorze spal się produktów całości. Pomiar w warunkach ATPS – aktualna temp ciśń, wilgotność, temp i ciśń wpływ na obj gazów. STPD warunki standardowe – nowoczesne urządze przelicz inne warunki na STPD. 0C, ciśń 774mmHg, powiet jest suche. Gosp wod-elektrolit: Diureza wodna – chartka się wydal dużej ilości hipotonicz moczu, występ po wypiciu dużych ilości płynów na bazie wody, ciśn osma osocza obniż się. Wazopres regul wydal wody, gdy jest dużo wody blokow jest poziom wazopres. Diureza osmotyczna – niepropor między spoą alkoh, kawy a ilością wydal moczu. –Mocz ostateczny- 1,5l najmniej można wydal 200ml moczu by się pozbyć mocznika i kreatyny. –Urometr- służy do mierzenia ciężaru moczu (1030-mocz gęsty, duże możliw zagęszcz, może występ choroba nerek), ciężar prawidł 1020-1030. –Mocz- efekt ubocz przem mater, przez nerki przep K która podl filtrowaniu, proporcj do ciśn cień odbywa się proc filtracji. Mocz wydal wszyst co szkodl, powinna być gł woda, nie powin być białek bo wtedy jest zwiększ przep nacz krwion, -krwinek, -cukru chorych na cukrz. Ph- lekko kwośny.
I. procesy, których zadaniem jest doprowadzenie tlenu do krwi. Tu uczestniczą drogi oddechowe i płuca. Dr. odd. i płuca to część, przez którą przepływa powietrze tj. wentylacja minutowa (litry na min., ok. 8 l/min – VE [l/min] ). Może wzrosnąć do 120 l/min u nie wytrenowanych.
Proces wdechu i wydechu warunkuje przepływ powietrza przez płuca. W ciągu 1 min – 16 wdechów – wciągamy 500 ml powietrza. Wdech – wciąganie powietrza do płuc dzięki mięśniom oddechowym (m. przeponowy i mm. międzyżebrowe) lub brzuszny (u kobiet w ciąży, dzieci i mężczyzn m. przeponowy pracuje bardziej). Dzięki skurczom tych mięśni powietrze wciągane jest do płuc. Wydech – akt bierny, m. wracają do swojej pierwotnej długości, czasem maja charakter nasilony lub regulowany. Włączają się czasem dodatkowe m. np. kapturowy, które normalnie nie występują. Objętość oddechowa – mierzymy ją w czasie spokojnego oddychania. Jest też obj. dodatkowa wdechowa obj. dodatkowa wydechowa i to daje razem pojem. życiową (w l) w zależności u K – 3,5 l, a u M – 4 lub 5 l. Pojemność życiowa płuc (VC) zależy od: - rozmiaru klatki piersiowej (mierzymy max wdech i max wydech), - stopień wytrenowania m. oddechowych. Objętość – mała ilość powietrza Pojemność – duża objętość
Po max wydechu jest 1,5 – 2 l powietrza zalegającego. Mierzymy go w procesie wykonania odmy płucnej. Powietrze atmosferyczne – wciągane - 78% N, 21% O2, 0,04% CO2, - wydychane – 78% N, 15-17% O2, 4-6% CO2. Powietrze pęcherzykowe – 78% N, 18-19% O2, 8% CO2. Warunkiem wymiany gazowej w płucach jest gradient stężeń. Kiedy ciśnienie gazowe jest małe np. na dużych wysokościach (spada ciśnienie, wymiana gazowa nie zachodzi, stosowane są maski tlenowe, które zapewniają gradient). Azot w niektórych warunkach jest problemem np. podczas nurkowania, choroba dekompresyjna w czasie gwałtowanego wynurzania, wzrasta ciśnienie, zmienia się gradient, gazy są ściśliwe, zwiększa się ilość rozpuszczonych gazów w osoczu krwi i azot uwalnia się w formie gazowej. Klatka piersiowa ànadaje wielkość płucom Opłucna płucna à jama opłucna z płynem tkankowym à opłucna ścienna. W jamie płucnej panuje podciśnienie. Objętość zalegająca mierzona: nakłuwamy płuco, opłucna płucna odkleja się od opłucnej ściennej bo powietrze dostało się od innej strony np. w wypadku tj. odma, płuco się zapada. Po nakłuciu – 300 ml tj. powietrze resztkowe, które wciągamy do płuc z pierwszym wdechem. Płuca? maja dzięki tym pęcherzykom odpowiednią strukturę i tkanka płucna nie tonie.
Obj. wdechowa < obj. wydechowa (pow. wydychane jest cieplejsze) Do płuc dociera tylko 350 ml a 150 ml zostaje w drogach anatomicznych martwych, nie podlegają wymianie gazowej, ulega ogrzaniu i oczyszczeniu. Gdy droga nieużyteczna (martwa) jest za długa to świeże powietrze nie będzie wciągnięte i nie nastąpi wymiana gazowa. Pojemność całkowita – suma wszystkich objętości + pojemność zalegająca. Tor oddychania związany z zaburzeniami Prawidłowy tor oddychania
Sposób, częstość i głębokość oddechu podlega modyfikacjom przez stany patologiczne. U podłoża tych zmian leżą zmiany kontroli czynn. oddech. na poziomie: a) kontroli nerwowej czynn. oddech: Ośrodek oddech. jest w rdzeniu przedłużonym, dzieli się na ośrodek wdechu i wydechu. Dominujący jest wdechowy. W krążeniu są hemoreceptry (co2 i o2) lub wrażliwe na ciśnienie. W tk. płucnej mechanoreceptory – odruch Helinga Werena. Dzięki nim pojawia się wydech. Wdech i wydech – zmiana prężności gazów we krwi: CO2 – silny aktywator procesu oddychania do momentu w którym stężenie w pow à 4% przekroczy i niemożliwa jest czynność oddechowa. Gdy wypłukany zostanie tlen w krwi (głęboko i często oddychamy) powoduje to okres bezdechu. Zmiana oddychania mająca charakter wzdychający – obniżenie czułości receptorów wrażliwych na Co2. Odruchy związane z czynnością ukł. oddech.: - ziewanie, kichanie, kaszel (podrażnienie mechanoreceptorów). Ziewanie – kiedy jest mało tlenu = spadek prężności tlenu. Powierzchnia dyfuzyjna – dyfuzja odbywa się przez ścianę, gdy gazy oddech. rozpuszczą? się we frakcji płynnej np. woda. Tendencja do zapadania się pęcherzyków płucnych. Sunfalktant pokrywa wnętrze wszystkich pęcherzyków tj. substancja powierzchniowo czynna np. szampon, one zmniejszają napięcie powierzchowne i pojawiają się liczne drobne granule. Ten Sulfalktant też to powoduje i dzięki temu siła powodująca zapadanie się pęcherzyków zmniejsza się. Prężność gazu w płucach dla O2 – 12,66 mmHg, CO2 – 5,47 mmHg, H2O – 6,27 mmHg umożliwia to przesuwanie się pęcherzyków. Hipoksja – niedotlenienie, H. ogólna – w pęcherzykach płucnych. H. hipotoksy, H. przechodzi do zmian niewydolności przemiany materii. Zapotrzebowanie energii: min to podstawowa przemiana materii (PPM). Zapotrzebowanie tlenu: min 4 oddechów na min (1,5 l powietrza). Spoczynkowa przemiana materii (SPM): większa niż podstawowa. Czynnościowa przemiana materii – w czasie aktywności ruchowej (CPM).
FIZJOLOGIA MIĘŚNI SZKIELETOWYCH Budowa i zadania tkanki mięśni szkieletowych MIĘSIEŃ POPRZECZNIE PRĄŻKOWANY – (szkieletowy) jest zbudowany z wielu tyś.kom.mięśniowych tworzących pęczki. W zależności od długości samego mięśnia jego kom.mają od kilku milimetrów do ok. 50cm.długości. na obu końcach kom.mięśniowe są popyczepiane do ścięgien. ZADANIA – kurcząc się pociąga kości, do których są przyczepione ścięgna, wykonują pracę mech., wytwarzając ciepło w organizmie, współdziałają w krążeniu krwi, należą do czynnego aparatu ruchu. RODZAJE – poprzecznie prążkowane skórne, szkieletowe, gładkie, sercowy. Mikroskopijna budowa mięśni szkieletowych – mają poprzeczne prążkowanie, na przemian jasne i ciemne prążki wynikające z naprzemianległego ułożenia białek kurczliwych – aktyna (jasne), miozyna (ciemne) Komórka mięśniowa poprzecznie prążkowana – jest wielojąrzastą kom., cylindryczną na przekroju poprzecznym, o średnicy ok. 50mm. Komórka mięśniowa otoczona jest sarkolemną – pobudliwą błoną kom. Wnętrze kom.wypełnia sarkoplazma i włókienka kurczliwe – miofibryle. Miofibryle – ma odcinki o mniejszym i większym współczynniku załamania światła występujące naprzemiennie. Odcinki silniej załamujące światło tworzą ciemniejsze prążki (miozyna) zwane prążkami anizotropowymi (A), odcinki słabiej załamujące światło tworzą jasne prążki (aktyna) izotropowe (I). W miofibrylach położonych obok siebie prążki anizotropowe i izotropowe sąsiadują ze sobą i w ten sposób tworzą poprzeczne prążkowanie całej kom..mięśniowej Włókienko mięśniowe składa się z grubych i cienkich nitek, zwanych miofilamentami zbudowanych z białek kurczliwych tzw. aktomiozyny. Nitkę grubą tworzą cząsteczki miozyny. Nitka cienka utworzona jest z cząsteczek aktyny i tropomiozyny. Molekularny mechanizm skurczu mięśni – rola białek kurczliwych, regulatorowych Pod wpływem bodźca fizjologicznego (dla poprzecznie prążkowanych jest to acetylocholina uwalniana na synapsach nerwowo-mięśniowych) dochodzi do pobudzenia błony kom.czyli do jej depolaryzacji. Pod wpływem acetylocholiny błona kom.zmienia swoje właściwości. Depolaryzacja przesuwa się do wnętrza kom. Uwalniają się jony wapnia, które zmieniają tropinę w aktynę. Pod wpływem miozyny ATP przechodzi w ADP i fosforan. Głowy miozyny stykają się z aktyną. Nitki aktyny wsuwają się pomiędzy grube nitki miozyny. Powoduje to skracanie się kom.mięśnia poprzecznie prążkowanego i skurcz całego mięśnia! Czerpanie z hydrolizy ATP to sprzężenie mechaniczno-chemiczne. W czasie rozkurczu pompa wapniowa wciąga wolne Ca2+ do zbiorników końcowych i nitki cienkie wysuwają się z grubych. Następna depolaryzacja błony kom.komórki mięśniowej powoduje otwarcie kanałów jonów Ca, ponowne zsuwanie się nitek. Jest to proces sprzężenia elektromechanicznego.
Białka regulatorowe – warunkują kurczliwość np. tropina, tropomiozyna występują w prążkach ciemnych przyłączając się do aktyny. Normalnie białka regulatorowe blokują połączenie aktyny z miozyną ale poprzez Ca2+ następuje odblokowanie. W czasie skurczu aktyna usuwa się pod miozynę. Energetyka skurczu mię Bezpośrednim źródłem energii potrzebnej do skurczu m.szkieletowych jest ATP, które w czasie skurczu rozkłada się do ADP i fosforanu. Energia do resyntezy ATP czerpana jest w procesie metabolizowania składników odżywczych do produktów końcowych tj. do CO2 i H2O. Rozpad podstawowego ...
Aguuul6