Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
1
FIZJOLOGIA PRACY
P
ODSTAWY BIOLOGII PRACY CZŁOWIEKA
D
R HAB
. P
IOTR
Ł
ASZCZYCA
W
YKŁADY DLA STUDENTÓW
W
YśSZEJ
S
ZKOŁY
Z
ARZĄDZANIA
O
CHRONĄ
P
RACY
K
ATOWICE
2003
Zakres tematyczny wykładów
1. Podstawowe definicje, charakterystyka i analiza procesów pracy fizycznej, operatorskiej i umysłowej w
kontekście właściwości człowieka jako istoty Ŝywej i członka społeczeństwa.
2. Elementarne właściwości biologiczne człowieka w środowisku Ŝycia i środowisku pracy; w tym własności
psychofizjologiczne i antropometryczne - jako czynnik limitujący adaptację.
3. Podstawy normowania. Pojęcie normy biologicznej, fizjologicznej, ergonomicznej i higienicznej.
4. Przystosowanie człowieka do środowiska pracy (fizjologia pracy) i środowiska pracy do człowieka
(ergonomia) – zagroŜenia kondycji człowieka w związku z wykonywaną pracą
5. Podstawy diagnozy ergonomicznej w odniesieniu do stanowisk pracy i całego procesu wytwarzania i
konsumpcji dóbr materialnych.
6. Praktyczny zarys fizjologii pracy fizycznej.
7. Wysiłek fizyczny, koszt biologiczny pracy, wydolność fizyczna, trening, zmęczenie, wypoczynek.
8. Analizę czynników środowiska pracy, w tym: nowoczesnej pracy operatorskiej
9. Czynniki uciąŜliwe i szkodliwe w środowisku pracy - zagroŜenia i metody zapobiegania im.
10. Praca w warunkach ekstremalnych: hałas, wibracje, nieprawidłowe oświetlenie, zapylenie, promieniowanie,
czynniki chemiczne, skrajne warunki fizyczne ciśnienia, temperatury, przeciąŜeń itp.
11. Ergonomia Ŝycia codziennego - projektowanie i adaptacja środowiska pracy pod kątem zmniejszenia
uciąŜliwości
12. Praca umysłowa jako przetwarzanie informacji.
13. Własności układu nerwowego i czynności nerwowe warunkujące zdolność do pracy umysłowej i
operatorskiej.
14. Elementy ergonomii pracy umysłowej i operatorskiej.
15. Biologiczne uwarunkowania pracy i Ŝycia społecznego człowieka.
Zakres wykładu bieŜącego
1. Podstawowe definicje: praca i własności człowieka jako istoty Ŝywej i członka społeczeństwa.
2. Adaptacja i elementarne właściwości biologiczne człowieka jako czynnik limitujący adaptację.
3. Fizjologiczne podstawy normowania. Pojęcie normy biologicznej, fizjologicznej, ergonomicznej i
higienicznej.
4. Antropometria
5. Zdrowie.
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
2
P
IŚMIENNICTWO
L
ITERATURA
- F
IZJOLOGIA PRACY
Miętkiewski E.: Zarys fizjologii lekarskiej. PZWL W-wa 1984.
Traczyk w., Trzebski A. (red): Fizjologia człowieka z elementami fizjologii klinicznej. PZWL W-wa 1989 (lub
późniejsze)
wybrane rozdziały: T. II., Rozdz. 26. Kozłowski S.: Wysiłek fizyczny i adaptacja do środowiska
naturalnego. (str. 445-478)
Gołąb B. Traczyk W.: Anatomia i fizjologia człowieka. PZWL 1989 (i wydania późniejsze)
Michajlik i Ramotowski.: Anatomia i fizjologia człowieka. PZWL 1994.
Valentin H. i in.: Medycyna pracy. PZWL 1985
Krause M.: Ergonomia. Praktyczna wiedza o pracującym człowieku i jego środowisku. ŚOT 1992
Grandjean E. Ergonomia mieszkania. Arkady 1978
Koradecka D. (red.): Bezpieczeństwo pracy i ergonomia CIOP 1997,
Lewandowski J. (red): Ergonomia. Materiały do ćwiczeń i projektowania. Marcus. Łódź 1995.
Malinowski A. Strzałko J. Antropologia. PWN 1989
Okoń J., Paluszkiewicz L.: Psychologia inŜynieryjna. PWN 1966
Rosner J.: Podstawy ergonomii. PWN 1982
L
EKTURY OGÓLNOBIOLOGICZNE I POMOCNICZE
lub
Czechowski W. i inni. - Biologia. PZWL 1992.
Nason A., Dehaan R.L.: Świat biologii. PWRiL Warszawa 1982
Podręczniki do III kl. Liceum ogólnokształcącego
Mała encyklopedia zdrowia PWN 1993.
Miniencyklopedia - Ciało człowieka. Collins-Atena 1993
F
ORMA ZALICZENIA
Na podstawie opanowania materiału wykładów - wynik egzaminu
K
ONTAKT
Katedra Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii
Uniwersytet Śląski
Bankowa 9, 40 007 Katowice
Telefon wewnętrzny przez numer kierunkowy z miasta: 359 1728
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
3
C
ZŁOWIEK JAKO ISTOTA śYWA
C
ECHY WYRÓśNIAJĄCE ISTOTY śYWE
:
1.
Materialne podłoŜe struktury i funkcji,
2.
Organizacja - uporządkowanie - struktura - indywidualność - hierarchia integronów,
3.
Metabolizm: katabolizm, anabolizm, asymilacja, dysymilacja, wymiana, przepływ, entropia,
4.
Pobudliwość - reaktywność:
,
5.
Adaptatywność:
Homeostaza (
),
Stres (
),
6.
Rozwój (ontogeneza),
7.
RozmnaŜanie,
8.
Dziedziczenie,
9.
Ewolucja i zmienność.
P
OZIOMY INTEGRACJI BIOLOGICZNEJ
- I
NTEGRONY
:
•
molekularny,
•
subkomórkowy,
•
komórkowy,
•
tkankowy,
•
narządowy,
•
układowy,
•
organizmalny,
•
populacyjny,
•
biocenotyczny,
•
biogeocenotyczny,
•
kosmiczny?
C
ZŁOWIEK WŚRÓD INNYCH ORGANIZMÓW
-
Cechy charakterystyczne dla:
Jądrowych (Eucaryota), Zwierząt (Animalia), Tkankowych (Histozoa), Dwubocznych (Bilateralia),
Strunowców (Chordata), Kręgowców (Vertebrata), Ssaków (Mammalia), Naczelnych (Primates).
E
C
H
Y
Z
W
I
E
R
Z
Ą
T
W
Y
ś
S
Z
Y
C
H
:
tkanki, symetria dwuboczna, cefalizacja, metameria,
E
C
H
Y
S
S
A
K
Ó
W
budowa serca i łuku aorty, płuca pecherzykowate, przepona, stałocieplność, macica, sutki,
sierść, gruczoły skórne, rozbudowane kresomózgowie,
E
C
H
Y
N
A
C
Z
E
L
N
Y
C
H
:
stopochodność, rotacja przedramienia, przeciwstawny kciuk, paznokcie, sutki takŜe na piersi,
wzór zębowy: ICPM - mleczne i stałe, szczęki skrócone, oczodoły frontalnie,
E
C
H
Y
M
A
Ł
P
:
pojedyncza macica, łoŜysko krwiokosmówkowe, menstruacja, 1 para sutek piersiowych, tylko
paznokcie, kły przed zgryzem, ICPM - 2123
E
C
H
Y
C
Z
Ł
E
K
O
K
S
Z
T
A
Ł
T
N
Y
C
H
:
linie papilarne, redukcja ogona, C-kształtny kręgosłup, redukcja kręgów do Th-L = 16-18,
wzrost do S = 4-5, wypukła klatka, mostek jednoczęściowy
C
ZŁOWIEK
-
PRACOWNIK
I JEGO ODRĘBNOŚĆ
:
C
ECHY BANALNE
:
dwunoŜność, pionizacja, prosty staw kolana, S-kształtny kręgosłup, dwustronna dźwignia czaszki,
wypiętrzona czaszka, skrócona szczęka, bródka, kły w linii zgryzu, zęby bez przerw,
płaska twarz, małe łuki brwi, długi nos i przegroda,
wolna ręka, manipulacja,
cerebryzacja - kora rozbudowana, termoregulacyjna hipoteza hominizacji,
C
ECHY NIEBANALNE
:
-
DŁUGI ROZWÓJ
osobniczy,
-
DŁUGA OPIEKA NAD POTOMSTWEM
,
-
PEDOGENEZA
- neotenia - dojrzałość płciowa przed dojrzałością społeczną,
-
SEKS ODERWANY OD ROZRODU
,
-
CYWILIZACJA I KULTURA MATERIALNA
,
-
NIEGENETYCZNY PRZEKAZ KULTURY I MOWY
,
-
MOWA
jako szczególny system komunikacyjny:
•
członowana (artykułowana),
•
symboliczna (umowna),
•
oderwana od tu i teraz,
•
nieemocjonalna,
•
produktywna,
•
składniowa (syntaktyczna),
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
4
C
O TO JEST PRACA
P
RACA
-
DEFINICJA W RÓZNYCH DYSCYPLINACH NAUKI
Praca w sensie fizyki
czyli
ENERGIA
Praca w sensie fizjologicznym
czyli
WYSIŁEK
Praca ...
Praca ...
Praca w sensie ekonomicznym
czyli
WARTOŚĆ DODANA
Praca w sensie społecznym
czyli
ZASPAKAJANIE POTRZEB
Praca w sensie biologicznym ...
P
RACA
(def)
•
zespół czynności fizycznych i psychicznych
•
wykonywanych na obiektach lub ich odwzorowaniach (równieŜ psychicznych)
•
za pomocą organów ciała i narzędzi
•
w wyniku którego osiągany jest efekt materialny lub informacyjny - zmiana środowiska
•
który przyczynia się do podniesienia zdolności adaptacyjnej jednostki, populacji lub gatunku.
Praca w sensie biologicznym
czyli
MECHANIZM ADAPTACYJNY
P
RACA
-
RODZAJE
•
FIZYCZNA
bezpośrednia (np. ręczna), z narzędziami, zmechanizowana, ...
lekka, średnio cięŜka, cięŜka
krótkotrwała, długotrwała,
...
•
OPERATORSKA
•
UMYSŁOWA
zmechanizowana,
stereotypowa,
odtwórcza,
odtwórcza z uczeniem,
twórcza - wolna
F
IZJOLOGIA PRACY A
E
RGONOMIA
-
NAUKA O OPTYMALIZACJI SYSTEMU ZASPAKAJANIA POTRZEB
N
AUKI SKŁADOWE
E
RGONOMII
Fizjologia pracy
Antropometria
Higiena pracy
Medycyna pracy
Psychologia pracy
Socjologia
Organizacja pracy
Prakseologia
InŜynieria
Wzornictwo przemysłowe
Ekonomia
...
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
5
Z
ACZNIJMY OD POCZATKU
- M
ATERIALNE PODŁOśE śYCIA
P
OZIOM
M
OLEKULARNY
-
TRZEBA SIĘ SKŁADAĆ Z JAKICHŚ ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH
,
A ONE MAJĄ PEWNE WŁASNOŚCI
.
P
IERWIASTKI
• makroelementy ( > 0.1% sw.m.) w tym: „CHONSP” -
STRUKTURALNE
oraz Na, K, Cl, Ca
• mezoelementy (Fe, Mg),
• mikroelementy -
REGULACYJNO
-
KATALITYCZNE
: - przykłady: Zn-insulina, J-tyronina, ... Cu, Co, Mn, F i
inne
Z
WIĄZKI CHEMICZNE
(
TRZEBA O TYM MÓWIĆ W ZWIĄZKU Z TOKSYKOLOGIĄ
):
•
NIEORGANICZNE
,
- woda i jej własności
(ciepło właściwe, ciepło parowania i zamarzania, anomalna rozszerzalność, polarność, hydroliza, odczyn,
kohezja ...)
- kwasy, sole, tlenki ... etc.
•
ORGANICZNE
- szereg pochodnych od
H-(CH
2
)
n
-H,
Zwiazki Organiczne Proste:
- węglowodory
4
- alkohole (polihydroksy-, amino-)
2
5
3
5
3
- aldehydy, ketony
3
3
- kwasy (keto- i hydroksy- kwasy oraz kw.tłuszczowe)
- izoprenoidy
- steroidy
- aminy
- heterocykle
- cukry (szereg genetyczny cukrów)
3
5
6
- aminokwasy (20 z pośród 100 znanych rodzajów)
Związki Organiczne ZłoŜone:
nukleotydy, porfiryny, witaminy, tłuszczowce, cukrowce, białka, kwasy nukleinowe,
-
NAJWAśNIEJSZE UGRUPOWANIA FUNKCYJNE
:
hydroksylowe, karbonylowe, karboksylowe, aminowe, tiolowe, ...
-
NAJWAśNIEJSZE WIĄZANIA
: bezwodnikowe - estrowe, glikozydowe, peptydowe, ...
,
Rzędowość struktury biopolikondensatów (skrobia, celuloza, białka, DNA, RNA):
Rząd struktury
C
ELULOZA
B
IAŁKO
DNA
RNA
E
K
W
E
N
C
J
A
1
14000 razy Glk
300 z 20 AK
3.5 mld par
z 4 N
70 -10000
z 4 N
O
N
F
O
R
M
A
C
J
A
2
harmonijka
helisa/dywan
dwie nici
jedna nić
3
helisa
splątek = węzeł
helisa
klucz/nić
4
włókno
agregat
nukleosom
5
agregat
kompleks
w komórce
superhelisa 4-5
6
sieć
chromatyda
7
chromosom
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
6
S
ZCZEGÓLNE ZWIĄZKI BUDUJĄCE ORGANIZM
:
- hormony:
aminokwasowe (adrenalina, 3J-Tyrozyna),
białkowe
(Insulina, Glukagon, Hormon wzrostu ...),
sterydowe
(andro-, estro-, gesta- geny, aldo-, kortyko- steron)
- witaminy i koenzymy (rola: jak wymienne końcówki robocze uniwersalnym narzędziu)
budowa na planie budowy nukleotydów:
CoA:
A-Ryb-P-P-PaA-β-Ala-NH-C
2
H
4
-SH
(PaA = pantacyna)
NAD: A-Ryb-P-P-Ryb-PP
(PP = niacyna)
FAD:
A-Ryb-P-P-RybOH-B
2
(B
2
= ryboflawina)
CoCo: A-dez-O-Ryb-P-B
12
(B
12
= kobalamina)
K
LASYFIKACJA
B
IAŁEK NA
T
YPY CZYNNOŚCIOWE
- B
IAŁKOWE
N
ARZĘDZIA
ś
YCIA
-
BIAŁKA SPEŁNIAJĄ PRZERÓśNE FUNKCJE
,
ALE ZAWSZE SPOŚRÓD PONIśSZYCH KATEGORII
:
• budulcowe (keratyna, kolagen ...)
• enzymatyczne (pepsyna, cytochromy ...) - główne klasy enzymów
1. Oksydoreduktazy
2. Transferazy
3. Hydrolazy
4. Liazy (w tym syntazy)
5. Izomerazy
6. Ligazy (syntetazy)
• hormonalne i neuroprzekaŜnikowe
(insulina, hormon wzrostu, endorfiny, ...)
• receptorowe błonowe
(receptor androgenów, receptory opiatowe /morfiny/ ...)
• antygenowe
(antygeny A, B, Rh ...)
• przeciwciała
(aglutyniny, lizyny ...)
• transportowe, w tym:
kanały błonowe (kanał sodowy, ... );
pompy błonowe (pompa sodowo-potasowa, ...;),
nośniki błonowe ...
K
LASYFIKACJA
K
WASÓW
N
UKLEINOWYCH NA TYPY CZYNNOŚCIOWE
• kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA)
- w chromosomach, podłoŜe istnienia genów i dziedziczności
• kwas rybonukleinowy:
m-RNA, t-RNA, r-RNA, a-RNA - produkty transkrypcji, uczestniczą w syntezie białek
C
ENTRALNY
D
OGMAT
B
IOLOGII
M
OLEKULARNEJ
R
EAKCJE CHEMICZNE
,
BIOCHEMICZNE I PROCESY FIZJOLOGICZNE W KOMÓRKACH POLEGAJĄ NA WZAJEMNYM
ODDZIAŁYWANIU CZĄSTECZEK CHEMICZNYCH MAJACYCH DOPASOWANE DO SIEBIE KSZTAŁTY ORAZ
UZUPEŁNIAJĄCE WŁASNOŚCI FIZYCZNE
.
K
SZTAŁT WSPÓŁODDZIAŁYWUJĄCYCH CZĄSTECZEK MUSI SOBIE WZAJEMNIE ODPOWIADAĆ
.
Z
ASADA
:
KLUCZ
-
ZAMEK
Z
ASADA DOPASOWYWANIA WZAJEMNEGO
„
RĘKI I RĘKAWICZKI
”
D
OGMAT DOTYCZY INERAKCJI
:
*
EMZYMU Z SUBSTRATEM
,
*
HORMONU LUB MEDIATORA Z RECEPTOREM
(B
IAŁKIEM
)
BŁONOWYM
,
*
ANTYGENU Z PRZECIWCIAŁEM
(
IMMUNOGLOBULINĄ
),
*
BIAŁKA TRANSPORTOWEGO
(
KANAŁU
,
POMPY
)
Z PRZENOSZONĄ SUBSTANCJĄ
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
7
K
OMÓRKA PODSTAWOWY MODUŁ BUDOWY I CZYNNOŚCI
B
UDOWA
K
OMÓRKI
- O
RGANELLA
Błona cytoplazmatyczna i błony wewnątrzplazmatyczne
budowa wg Singera-Nicolsona - model płynnej mozaiki
-
-
Cytoplazma - hialoplazma:
- woda: 60-90%, 40-50% c.stałych - białka, w tym
cytoszkielet: mikrofilamenty, mikrotubule,
Mitochondria:
- podwójna błona, grzebienie, grzybki,
- cykl Krebsa, łańcuch oddechowy,
Rybosomy, Polirybosomy.
Centrosom - Centriole - Kinetochor - Wici - Rzęski - Wrzeciono
kariokinetyczne
(
×
)
Lizosomy, Peroksysomy.
Proteasomy
- (2 mln dalton) o budowie cylindra zakończonego dwoma „główkami”
- specyficzna, zaleŜna od ATP degradacja białek piętnowanych ubikwityną (76 aa)
Diktiosom - Aparat Golgiego
- stos pęcherzyków do gromadzenia, pakowania i wydzielania ...
Siateczka śródplazmatyczna (czyli Retikulum Endoplazmatyczne)
- szorstka (od rybosomów) - fabryka białek
- gładka (z cytochromem P450) - syntezy i przetwórstwo chemiczne, w tym detoksykacja
mikrosomy jako artefakt
Jądro i jąderko
- chromosomy
chromatydy DNA
- chromatyna (eur- , hetero- )
nukleosomy
- jąderko + przewęŜenie wtórne (organizator jąderka)
- błona jądrowa ...
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
8
N
APĘD śYCIA
- P
RZEMIANY CHEMICZNE
Reakcje chemiczne - Równowaga reakcji.
Reguła Le Chateliera i Brauna (reguła przekory)
- układ w równowadze przeciwdziała zaburzeniu składu lub warunków fizycznych.
Kataliza - katalizatory.
Próg energetyczny reakcji.
Kataliza enzymatyczna.
C
ENTRALNY CDOGMAT BIOLOGII MOLEKULARNEJ
R
EAKCJE CHEMICZNE
,
BIOCHEMICZNE I PROCESY FIZJOLOGICZNE W KOMÓRKACH POLEGAJĄ NA WZAJEMNYM
ODDZIAŁYWANIU CZĄSTECZEK CHEMICZNYCH MAJACYCH DOPASOWANE DO SIEBIE KSZTAŁTY ORAZ UZUPEŁNIAJĄCE
WŁASNOŚCI FIZYCZNE
. K
SZTAŁT WSPÓŁODDZIAŁYWUJĄCYCH CZĄSTECZEK MUSI SOBIE WZAJEMNIE ODPOWIADAĆ
.
D
OGMAT DOTYCZY INERAKCJI
:
EMZYMU Z SUBSTRATEM
,
HORMONU LUB MEDIATORA Z RECEPTOREM BŁONOWYM
,
ANTYGENU Z PRZECIWCIAŁEM
,
BIAŁKA TRANSPORTOWEGO
(
KANAŁU
,
POMPY
)
Z PRZENOSZONĄ SUBSTANCJĄ
E
NZYMY
- biokatalizatory białkowe - specyficzność wobec substratu i wobec reakcji katalizowanej,
- centrum allosteryczne, centrum katalityczne (miejsce aktywne).
Znaczenie konformacji białka enzymatycznego:
- reguła: klucz - zamek,
- reguła: ręka - rękawiczka.
Inhibitory enzymów:
kompetycyjne
i
allosteryczne (trucizny metaboliczne).
K
LASY ENZYMÓW
:
1. Oksydoreduktazy:
LDH (mleczanowa), COX (oksydaza cytochromowa) CAT (katalaza) ...
2. Transferazy:
AlAT, AspAT (aminotransferazy), Kinazy (HK, PK, CPK)
3. Hydrolazy:
glikozydazy, lipazy, proteazy: proteinazy i peptydazy (e. trawienne),
ATP-azy, AChE (acetylocholinotransferaza)
4. Liazy (w tym syntazy):
rozpad: C-C ; C-O ; C-N ; C-S : dekarboksylazy, aldolaza, syntaza cytrynianowa,
5. Izomerazy:
izomeraza triozofosforanowa, glukozofosforanowa,
6. Ligazy (syntetazy):
synteza: C-O ; C-S ; C-N : syntetaza aminoacylo-t-RNA, syntetaza AcCoA
U
NIWERSALNY NOŚNIK ENERGII
:
ATP - 12-16 kcal/mol (7 kcal/mol wiązania estrowego - 3-8 x więcej niŜ w innych wiązaniach)
ATP → AMP + P
i
+ P
i
+ 12-16 kcal/mol
ATP → ADP + P
i
+ 7 kcal/mol
ATP → AMP + PP
i
+ 7 kcal/mol
P-Cr + ADP → Cr + ATP
Glukoza → 680 -738 kcal brutto → 40% w ATP z oddychania = 266 kcal
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
9
K
ATABOLIZM GLUKOZY
-
CYKL W CZTERECH ODSŁONACH
1. G
LIKOLIZA
- układ zasilania w paliwo surowe:
2 × [NAD
+
→ NADH+H
+
]
Glc → Fru-1,6-dwu P → 2 ald. P-glic. → 2 kw. 1,3-dwu P-glic. → 2 kw. pirogr.
2 ATP → 2 ADP
2 × [2 ADP → 2 ATP]
2. O
DDYCHANIE BEZTLENOWE
(F
ERMENTACJA
)
- awaryjne zasilanie beztlenowe:
2 × [NAD
+
→ NADH+H
+
]
2 ×
[NADH+H
+
→ NAD
+
]
Glc → 2 ald. P-glic. → 2 kw. 1,3-dwu P-glic. → 2 kw. pirogr. → 2 kw. mlekowy
2 ATP → 2 ADP
2 × [2 ADP → 2 ATP]
3. C
YKL
K
WASÓW
T
RÓJKARBOKSYLOWYCH
- mechanizm uzdatniania paliwa wodorowego:
CH
3
COCOOH + CoA-SH + 4 NAD
+
+ FAD + GDP + P
i
+ 2 H
2
O + „C
4
” →
→
CoA-SH + 3 CO
2
+ 4 (NADH + H
+
) + FADH
2
+ GTP + „C
4
”
Bilans wodorów w cyklu kwasów trójkarboksylowych:
Przychód [H]:
4 z pirogronianu + 2 z GTP i P
i
+ 4 z 2 H
2
O.
Rozchód [H]:
8 w 4 [NADH+H
+
] + 2 w FADH
2
.
4. Ł
AŃCUCH
P
RZENOŚNIKÓW
E
LEKTRONÓW
- system kontrolowanego spalania wodoru w tlenie:
SubH
2
→ NAD
+
→ FAD → CoQ → 2 × {cyt b → cyt c → cyt a} → 1/2 O
2
2 H
+
+ 2 e
-
+ 1/2 O
2
+ 3 ADP + 3 P
i
→ H
2
O + 3 ATP
Oddychanie mitochondrialne - spalanie wodoru tlenem w mitochondriach:
Bilans energetyczny oddychania mitochondrialnego z glikolizą:
Aktywacja:
– 2 ATP/Glc
Glikoliza:
+ 4 ATP/Glc + 2 (NADH+H
+
)/Glc
Cykl k.t-k. :
+ 2 GTP/Glc + [8 (NADH + H
+
) + 2 FADH
2
] /Glc
Fosforylacja:
2 × 3 ATP/(NADH+H
+
) + 8 × 3 ATP/(NADH+H
+
) + 2 × 2 ATP/ FADH
2
=
= (34 + 4) ATP = 38 ATP
Razem:
(34 + 2 + 4 - 2) ATP = 38 ATP ( – 2 ATP - transport w mitochondrium)
266 kcal/mol Glk,
40% brutto
Beta Oksydacja Wolnych Kwasów Tłuszczowych:
CH
2n+1
CH
2
CH
2
COOH + 2 HS-CoA + ATP + FAD + NAD
+
+ H
2
O →
→
CH
2n+1
CO-S-CoA + CH
3
CO-S-CoA + ADP + P
i
+ FADH
2
+ NADH + H
+
bilans wodoru:
Przychód:
2 z węgli alfa i beta, 1 z -COOH i 2 z 2 HS-CoA, 2 z H
2
O,
Rozchód:
2 w FADH
2
, 2 w NADH+H
+
, 1 w CH
3
CO-S-CoA, 2 w ADP i P
i
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
10
P
RZYKŁADY
R
EAKCJI
A
NABOLICZNYCH
:
• Glukoneogeneza:
mleczan
→
→
→
→
glukoza
→
→
→
→
glikogen
• Lipogeneza:
aminokwasy/cukrowce
→
→
→
→
ketokwasy
→
→
→
→
tłuszcze
• Sterydogeneza, synteza porfiryn i prostaglandyn:
aminokwasy + (cukrowce/tłusczowce)
→
→
→
→
porfiryny, sterydy, prostaglandyny
• Synteza zasad azotowych:
aminokwasy + akt.octan
→
→
→
→
puryny, pirymidyny
• Synteza mocznika:
2 NH
3
+ CO
2
→
→
→
→
(NH
2
)
2
CO
• Synteza białka:
.................
Z
ASADY OGÓLNE PROCESÓW BIOSYNTETYCZNYCH
:
• synteza związków wielkocząsteczkowych w komórce ze zw. drobnocząsteczkowych,
• substraty - nieliczne związki podstawowe,
• szlaki syntez róŜne od szlaków rozpadu, (przedziałowość)
• synteza na koszt ATP,
• produkty syntez specyficzne gatunkowo i osobniczo,
Cykl Mocznikowy
-
Ornityna + NH3 + CO2 + ATP → Cytrulina + Asparagina + ATP → Arginionobursztynian →
→
Arginina (+ Fumaran) → Ornityna + Mocznik
Synteza lipidów
Pozamitochondrialny układ syntezy lipidów
AcCoA
palmitynian
1/ AcCoA + HCO
3
-
+ ATP
Malonylo-CoA
(C
4
)
biotynowa karboksylaza AcCoA
2/ AcCoA + 7 Malonylo-CoA NADPH
Palmitylo-CoA
kompleks syntazy kwasów tłuszczowych z pantacyną
Cytozolowy retikularny układ elongacji łańcucha kwasów tłuszczowych
AcCoA
palmitynian
C
10
+ AcCoA
C
12
-CoA
Kwasy tłuszczowe
C
4
Masłowy (n-butanowy)
CH
3
-(CH
2
)
2
-COOH
C
6
Kapronowy (n-heksaanowy)
CH
3
-(CH
2
)
4
-COOH
C
8
Kaprylowy (n-oktanowy)
CH
3
-(CH
2
)
6
-COOH
C
10
Kaprynowy (n-dekanowy)
CH
3
-(CH
2
)
8
-COOH
C
12
Lauronowy (n-dodekanowy)
CH
3
-(CH
2
)
10
-COOH
C
14
Mirystynowy (n-tetradekanowy)
CH
3
-(CH
2
)
12
-COOH
C
16
Palmitynowy (n-heksadekanowy)
CH
3
-(CH
2
)
14
-COOH
C
18
Stearynowy (n-oktadekanowy)
CH
3
-(CH
2
)
16
-COOH
C
20
Arachinowy (n-ejkozanowy)
CH
3
-(CH
2
)
18
-COOH
C
22
Behenowy (n-dikozanowy)
CH
3
-(CH
2
)
20
-COOH
C
24
Lignocerynowy (n-tetrakozanowy)
CH
3
-(CH
2
)
22
-COOH
C
26
Cerotynowy (n-heksakozanowy)
CH
3
-(CH
2
)
24
-COOH
Mitochondrialna desaturacja przez desaturazę i jej produkty:
C
4
Krotonowy
1 n.n.
CH
3
-CH=CH-COOH
C
16
Palmityloolejowy
1 n.n.
CH
3
-(CH
2
)
5
-CH=CH-(CH
2
)
7
-COOH
C
18
Oleinowy
1 n.n.
CH
3
-(CH
2
)
7
-CH=CH-(CH
2
)
7
-COOH
C
18
Linolowy
3 n.n.
CH
3
-(CH
2
)
4
-CH=CH-CH
2
-CH=CH-(CH
2
)
7
-COOH
C
18
Linelonowy
4 n.n
CH
3
-(CH
2
)
5
-CH=CH-CH
2
-CH=CH-(CH
2
)
7
-COOH
C
18
Rycynolowy
2 n.n
CH
3
-CH
2
-CH=CHOH-(CH
2
-CH=CH)
2
-(CH
2
)
7
-COOH
C
20
Arachidonowy
5 n.n
CH
3
-(CH
2
)
4
-(CH=CH-CH
2
)
3
-CH=CH-(CH
2
)
3
-COOH
C
24
Nerwonowy
1 n.n
CH3-(CH2)
7
-CH=CH-(CH2)
13
-COOH
WaŜna reakcja tłuszczowców błonowych - Fosfolipazy w akcji
Fosfatydyloinozyl (PiP
2
)
PL-aza A Trójfosforan Inozytolu (IP
3
) + Dwuacyloglicerol (DAG)
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
11
R
EPLIKACJA
DNA, T
RANSKRYPCJA
RNA, T
RANSLACJA
- B
IOSYNTEZA
B
IAŁKA
Replikacja - semikonserwatywna:
Transkrypcja - zgodnie z regułami kodu genetycznego
Cechy kodu genetycznego:
1. trójkowy,
2. bezprzecinkowy,
3. niezachodzący,
4. zdegenerowany,
5. uniwersalny.
UWAGA:
KOD TO SPOSÓB ZAPISU
,
INFORMACJA GENETYCZNA
(
TREŚĆ
) -
JEST ZAPISYWANA KODEM
kodony = znaki kodu genet.; kodony sygnalne: AUG - Met - start, UAA, UGA, UAG - stop
Translacja - czyli montowanie białek z 20 elementów wg zapisanej instrukcji
Od Genu do Cechy Fenotypowej - następstwo zaleŜności fizjologicznych
replikacja
replikacja
Sekwencja DNA (G
ENY
) → Sekwencja DNA potomnego → ...
transkrypcja
↓
Sekwencja m-RNA, t-RNA, r-RNA
translacja = biosynteza białka
↓
Sekwencja polipeptydu (białka)
↓
Konformacja (kształt) białka
zasada: klucz - zamek
↓
Czynności białek (struktura, funkcja, regulacja)
↓
Skutki czynności białek (istnienie, metabolizm, rozwój, reagowanie)
C
ECHY FENOTYPOWE
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
12
P
itd
R
EAKCJA
-
-
-
-
-
W
SZECHOBECNE
P
RAWO
W
EBERA
-F
ECHNERA
S = k × log I
x
/I
0
LUB INACZEJ UŁAMEK WEBERA
∆I/I
0
= k
W
ARIACJE NA TEMAT
-
PRAWO
S
TEVENSA
Ψ = k × (Φ - Φ
0
)
n
skala
P
P
Ś
- ADAPTACJI
W
- HOMEOSTAZĘ
P
=
0
.
5
P
>
0
.
5
P
<
0
.
5
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
H
OMEOSTAZA
(C.B
ERNARD
, W.C
ANNON
)
Z
ASADY UTRZYMANIA
H
OMEOSTAZY
•
•
•
•
A
DAPTACJA
FIZJOLOGIA
, N
EUROFIZJOLOGIA I
P
SYCHOLOGIA OPISUJĄ RÓśNE ASPEKTY PROCESÓW
A
DAPTACJI
T
OLERANCJĘ
O
PORNOŚĆ
B
RAK OPORNOŚCI
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
Z
ASADA TOLERANCJI
S
HELFORDA I PRAWO MINIMUM
L
IEBIGA
Przykład:
nadmiar lub niedomiar poŜywienia
nadmiar lub niedomiar wybranego
składnika
poŜywienia,
nadmiar lub brak wody,
nadmiar lub niedobór ruchu , wysiłku
... tlenu,
... informacji,
... kontaktów socjalnych,
... troski rodzicielskiej ...
S
TRES
(H. S
ELYE
)
•
•
•
•
W
Synonimy dla terminu „Reakcja stresowa”
or
F
AZY REAKCJI STRESOWEJ
:
F. P
MOC BODŹCA
SPRAWNOŚĆ
Tolerancja
Oporność
Oporność
Brak
oporności
Brak
oporności
Optimum
Pejus
Pejus
Pessimum
Pessimum
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
Podwzgórze
Przysadka
Gruczoł
Tropina
Liberyna
Hormon obwodowy
R
R
EGULACJA
N
ERWOWA
-
...
R
EGULACJA
H
ORMONALNA
-
Hormony gruczołowe, tkankowe, cytokiny, neurohormony, mediatory nerwowe, feromony
Hormony:
• podwzgórza:
• przysadki:
• obwodowe zaleŜne od przysadki:
• obwodowe niezaleŜne od przysadki:
•
* - hormon sterydowy; ** - hormon aminokwasowy, *** - inne
nieoznakowane = pozostałe - hormony peptydowe/białkowe
•
•
Oś wydzielnicza - Kaskadowe wzmocnienie hormonalne
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
M
ECHANIZM DZIAŁANIA HORMONÓW
Wewnątrzkomórkowy system wzmacniania bodźca hormonalnego
Hormony peptydowe i aminokwasowe
Hormony sterydowe
Samohamowanie - Ujemne sprzęŜenie zwrotne
Podwzgórze
Przysadka
Gruczoł
Tropina
Hormon obwodowy
Liberyna
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
R
OZWÓJ
O
SOBNICZY
-
JAK ROZWIJA SIĘ PRACOWNIK
R
OZWÓJ
- P
OJĘCIE I WŁASNOŚCI
-
.
M
ATERIALNE OBJAWY ROZWOJU
(
WG
N. W
OLAŃSKIEGO
)
dodatnie - progresywne, ujemne - regresywne
•
WZRASTANIE
•
RÓśNICOWANIE
•
DOJRZEWANIE
•
POSTĘP
I
LOŚCIOWE WSKAŹNIK ROZWOJU
•
KINETYKA
•
ROZMACH
∆
•
DYNAMIKA
•
RYTM
d
2
E
TAPOWOŚĆ ROZWOJU CZŁOWIEKA
O
KRESY
R
OZWOJU
•
PROGRESYWNEGO
•
TRANSGRESYWNEGO
•
REGRESYWNEGO
F
AZY ROZWOJU
(
WG
N.W
OLAŃSKIEGO
):
•
FAZA BIERNOŚCI
•
FAZA EKSPANSJI
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
N
ORMA ROZWOJOWA
- N
ORMA ODDZIAŁYWAŃ ŚRODOWISKA
I NORMA REAKCJI NA WARUNKI ŚRODOWISKA
P
OJĘCIE NORMY
wg J. Lata: Norma normatywna-postulatywna, statystyczna, funkcjonalna,
•
•
•
Norma obejmuje:
- wartość lub własność najczęstszą
- dopuszczalne odchylenie od wartości najczęstszej
- metodę pomiaru, prezentacji i oceny
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
S
TATYSTYCZNE UJĘCIE NORMY ANTROPOMETRYCZNEJ I HIGIENICZNEJ
•
•
•
W
.
x
x
n
j
ij
i
nj
j
=
=
∑
1
(
)
1
1
2
−
−
=
∑
=
j
nj
i
średnie
ij
j
n
x
x
s
( )
s
x
n
x
n
j
ij
j
ij
i
nj
i
nj
j
=
−
−
=
=
∑
∑
2
1
2
1
1
1
sr
± ×
sr
±
×
×
×
×
×
×
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
20
Procenty i centyle
Praktycznie stosowane miary pozycji w populacji:
-
-
-
•
•
•
0
20
40
60
80
100
120
Wielkość cechy
Procent
Centyl
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
21
Siatka Centylowa - Najlepszy sposób na przedstawienie normy zmiennej w
czasie
O
PTIMUM
E
KOLOGICZNE A
H
IGIENICZNA
N
ORMA
Ś
RODOWISKOWA
Podstawy normowania intensywności obciąŜeń czynnikami srodowiska:
-
U
-
Podstawy normowania szkodliwości środowiskowych wg klasyfikacji WHO:
•
•
•
Własności praktycznych testów do oceny wydolności organizmu i naraŜenia
środowiskowego:
SIATKA CENTYLOWA CECHY
25
30
35
40
45
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
...
wiek
cecha
90
70
30
30
70
90
95
85
65
50
35
15
5
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
22
P
OJĘCIE
Z
DROWIA I
C
HOROBY
.
•
•
•
•
S
YNTETYCZNA
D
EFINICJA
Z
DROWIA
:
C
HOROBA
:
Przebieg choroby:
•
•
•
•
•
•
•
•
Zejście choroby:
•
•
•
•
D
WIE ZŁOTE ZASADY
„Primum - non nocere, secundum - expectare.”
Profilaktyka tańsza od leczenia.
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
Z
→
•
dziedziczne
wrodzone
•
biogeograficzne
ekonomiczno-społeczne
(akceleracja i intensyfikacja procesów progresywnych - retardacja procesów inwolucyjnych)
•
•
•
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
T
RZY ASPEKTY PROJEKTOWANIA Z WYKORZYSTANIEM DANYCH ANTROPOMETRYCZNYCH
:
•
•
•
•
•
•
•
D
YMORFIZM PŁCIOWY CZŁOWIEKA
Typologiczne ujęcie róŜnic dymorficznych w zakresie budowy ciała:
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
Morfologiczna i funkcjonalna asymetria
Asymetria ciała człowieka
asymetria skrzyŜna (lewa strona głowy, prawy pas barkowy, lewy pas miedniczny)
Konsekwencje ergonomiczne asymetrii:
ukształtowanie chwytów narzędzi, sterów, rozmieszczenie sterowników,
sposób pisania ręcznego - ukształtowanie chwytu, kierunek zapisu (ale pismo arabskie, japońskie, chińskie),
u męŜczyzn nawyk noszenia genitaliów w prawej nogawce - fabrycznie szersza w kroju,
organizacja pola spostrzegania i przestrzeni roboczej,
organizacja ruchu drogowego?
Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002
P
:
P