124)Теплопродукция. Обмен в-в как источник тепла. Роль отдельных органов в теплопродукции , регуляция этого процесса.

Теплопродукция - (теплообразование) , образование тепла в организме в процессе его жизнедеятельности. У человека происходит главным образом в результате окислительных процессов, связанных с дыханием, пищеварением, работой мышц, и находится в прямой зависимости от их интенсивности.

Участие надпочечников в терморегуляции обусловлено выделением ими в кровь адреналина, который, усиливая окислительные процессы в тканях, в частности в мышцах, повышает теплообразование и суживает кожные сосуды, уменьшая теплоотдачу. Поэтому адреналин способен вызывать повышение температуры тела (адреналиновая гипертермия).

Освобождение энергии в организме совершается за счет окислительного распада белков, жиров и углеводов, поэтому все механизмы, которые регулируют окислительные процессы, регулируют и теплообразование.

Свободная энергия для организма может поступать лишь с пищей. Она аккумулирована в сложных химических связях белков, жиров и углеводов. Для того чтобы освободить эту энергию, питательные вещества вначале подвергаются гидролизу, а потом — окислению в анаэробных или аэробных условиях.

В процессе гидролиза, который осуществляется в желудочно-кишечном тракте, высво­бождается незначительная часть свободной энергии (менее 0,5%). Она не может быть ис­пользована для нужд биоэнергетики, т. к. не аккумулируется макроэргами типа АТФ. Она превращается лишь в тепловую энергию (первичную теплоту), которая используется орга­низмом для поддерживания температурного гомеостаза.

2-й этап высвобождения энергии — это процесс анаэробного окисления. В частности, таким способом высвобождается около 5% всей свободной энергии из глюкозы при окисле­нии до молочной кислоты. Эта энергия, однако, аккумулируется макроэргом АТФ и ис­пользуется на совершение полезной работы, например, для мышечного сокращения, для работы натрий-калиевого насоса, но, в конечном итоге, она тоже превращается в теплоту, которая называется вторичной теплотой.

3-й этап — основной этап высвобождения энергии — до 94,5% всей энергии, которая способна высвободиться в условиях организма. Осуществляется этот процесс в цикле Кребса: в нем происходит окисление пировиноградной кислоты (продукт окисления глюкозы) и ацетилкоэнзима А (продукт окисления аминокислот и жирных кислот). В процессе аэроб­ного окисления свободная энергия высвобождается в результате отрыва водорода и перено­са его электронов и протонов по цепи дыхательных ферментов на кислород. При этом осво­бождение энергии идет не одномоментно, а постепенно, поэтому большую часть этой свободной энергии (примерно 52—55%) удается аккумулировать в энергию макроэрга (АТФ). Остальная часть в результате «несовершенства» биологического окисления теряется в виде первичной теплоты. После использования свободной энергии, запасенной в АТФ, для со­вершения полезной работы она превращается во вторичную теплоту.

Таким образом, вся свободная энергия, которая высвобождается при окислении пита­тельных веществ, в конечном итоге, превращается в тепловую энергию. Поэтому замер количества тепловой энергии, которую выделяет организм, является методом определения энерготрат организма.

В результате окисления глюкоза, аминокислоты и жирные кислоты в организме превраща­ются в углекислый газ и воду.

Теплопродукцуия на примере мышцы .

Среди различных локомоций можно выделить несколько этапов участия мышц в теплопродукции. 1. Терморегуляционные тонус.При этом мышцы не сокращаются. Повышаются только их тонус и метаболизм. Этот тонус возникает вообще в мышцах шеи, туловища и конечностей. Вследствие этого теплопродукция повышается на 50-100%.2. Дрожь возникает неосознанно и заключается в периодической активности высокопороговых двигательных единиц на фоне терморегуляционные тонуса.При дрожании вся энергия направлена лишь на увеличение теплообразования, в то время как при обычных локомоциях часть энергии расходуется на перемещение соответствующей конечности, а часть - на термогенез. При дрожании теплопродукция повышается в 2-3 раза. Дрожь начинается часто с мышц шеи, лица. Это объясняется тем, что прежде всего должен повыситься температура крови, которая течет к головному мозгу.3. Произвольные сокращения заключаются в сознательном повышении сокращения мышц.Это наблюдается в условиях низкой внешней температуры, когда первых двух этапов не достаточно. При произвольных сокращениях теплопродукция может увеличиться в 10-20 раз.

Регуляция температуры заключается в согласовании процессов теплопродукции (химическая терморегуляция) и теплоотдачи (физическая терморегуляция).

Регуляция теплообразования осуществляется нейрогуморальными механизмами. Сигналом для изменения теплообразования служат импульсы с температурных рецепторов, передаваемые в высшие подкорковые центры терморегуляции.

Центральный аппарат терморегуляции находится в передней и задней части гипоталамуса, а также в ретикулярной формации среднего мозга. Разрушение гипоталамуса сопровождается потерей способности поддерживать постоянную температуру тела. Теплокровное животное в том случае регулирует температуру тела по пойкилотермному типу.

Физическая терморегуляция контролируется передними ядрами гипоталамуса. При разрушении ядер преоптической области гипоталамуса животное гибнет от перегревания, так как процессы физической теплоотдачи у него нарушаются. Задние ядра гипоталамуса регулируют теплообразование путем усиления обмена веществ. Выключение этих центров приводит к снижению интенсивности тканевого обмена и переохлаждению.

Исполнительные команды терморегуляционных центров передаются на скелетные мышцы, потовые железы, кровеносные сосуды и диафрагму через спинной мозг. Следовательно, спинной мозг выступает в качестве важнейшего регулятора теплопродукции и теплоотдачи.

Гуморальные факторы терморегуляции — гормоны и биологически активные вещества — изменяют уровень теплопродукции и теплоотдачи через обменные процессы в клетках и тканях организма.