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 żywej i członka społeczeństwa.

2. Elementarne właściwości biologiczne człowieka w środowisku życia 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) – zagrożenia 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 uciążliwe i szkodliwe w środowisku pracy - zagrożenia i metody zapobiegania im.
10. Praca w warunkach ekstremalnych: hałas, wibracje, nieprawidłowe oświetlenie, zapylenie, promieniowanie,

czynniki chemiczne, skrajne warunki fizyczne ciśnienia, temperatury, przeciążeń itp.

11. Ergonomia życia codziennego - projektowanie i adaptacja środowiska pracy pod kątem zmniejszenia

uciążliwości

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 życia społecznego człowieka.

Zakres wykładu bieżącego

1. Podstawowe definicje: praca i własności człowieka jako istoty żywej 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 inżynieryjna. 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 podłoże 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.

Rozmnażanie,

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 także na piersi,
wzór zębowy: ICPM - mleczne i stałe, szczęki skrócone, oczodoły frontalnie,

E

C

H

Y

M

A

Ł

P

:

pojedyncza macica, łożysko 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

:

dwunożność, 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 (również 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 ciężka, ciężka
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

Inżynieria

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 Złożone:

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 neuroprzekażnikowe

(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, podłoże 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, zależna 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 + przewężenie 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 niż 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 różne 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

Ważna 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 zależności 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 pożywienia
nadmiar lub niedomiar wybranego

składnika

pożywienia,
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 zależne od przysadki:

• obwodowe niezależne 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 sprzężenie 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 obciążeń czynnikami srodowiska:

-

U

-

Podstawy normowania szkodliwości środowiskowych wg klasyfikacji WHO:

•
•

•

Własności praktycznych testów do oceny wydolności organizmu i narażenia
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 różnic dymorficznych w zakresie budowy ciała:

Fizjologia Pracy W 1 - Podstawy © P. Łaszczyca KFziE UŚl 2002

Morfologiczna i funkcjonalna asymetria

Asymetria ciała człowieka

asymetria skrzyżna (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 mężczyzn 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