FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

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.

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

2

P

IŚMIENNICTWO ZALECANE Z ERGONOMII I FIZJOLOGII PRACY

Piśmiennictwo podstawowe
Koradecka D. (red.): Bezpieczeństwo pracy i ergonomia, Tom I i II. CIOP Warszawa 1997
Rosner J.: Podstawy ergonomii, PWN, 1982 (1992)
Górska E.. Ergonomia. Projektowanie, diagnoza, eksperymenty. O.Wyd. Polit. Warszawskiej 2007
Lewandowski J. (red.): Ergonomia. Materiały do ćwiczeń i projektowania, Marcus, Łódź 1995
Horst W. (red.) Ergonomia z elementami bezpieczeństwa pracy. (pr.zbior) Wyd. Polit. Poznańskiej
Wykowska M. Ćwiczenia laboratoryjne z ergonomii; Kraków 1999
Olszewski J. Podstawy ergonomii i fizjologii pracy. Poznań 1993
Wróblewska M. Ergonomia. Książka PDF, http://www.eduskrypt.pl/ebook-ergonomia-734.html

Pozycje dodatkowe
Czajka J. Ergonomia. Materiały do ćwiczeń. W-wa 1998
Dudek B. (red.). Obciążenie psychiczne w pracy. Łódź: IMP 1988.
Filipkowski S. Ergonomia przemysłowa. Zarys problematyki. W-wa 1970
Górska E. Diagnoza ergonomiczna stanowisk pracy. O.W. Polit. Warszawskiej. Warszawa 1998.
Górski J. (red.): Fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego, PZWL, Warszawa 2006 2001
Grabosz J., Sikorski M.; Jak ocenić ryzyko pracy przy komputerze. Wyd. ODDK 1999
Idczak D. Ergonomia w kształtowaniu warunków pracy. Wyd. ODDK Gdańsk 1999
Idczak D. Ergonomia w kształtowaniu warunków pracy Wyd. BHP i PPOś 1999
Indulski J. (red.): Higiena pracy, Tom 1 i 2, Instytut Medycyny Pracy, Łódź 1999
Jab J. (red). Ergonomia produktu. Ergonomiczne zasady projektowania produktów.
Janiga J.. Podstawy fizjologii pracy i ergonomii. Tow. Wolnej Wszechnicy Polskiej. O/Legnica 2000
Jasiński Z. (red), Zarządzanie Pracą-Organizowanie, Planowanie, Motywowanie, Kontrola, Ag. Wyd.

Placet W-wa 1999.

Kamieńska-śyła M. Ergonomia stanowiska komputerowego Kraków 2000
Knapik S. (red) Ergonomia i ochrona pracy Kraków 1996
Kozłowski S., Nazar K. (red.): Wprowadzenie do fizjologii klinicznej. PZWL, Warszawa 1999
Krause M.: Ergonomia. Praktyczna wiedza o pracującym człowieku i jego środowisku. ŚOT, 1992
Kubica R. Podstawy fizjologii pracy i wydolności fizycznej. Skrypt AWF Kraków. 1995.
Lewkowicz B. Psychofizyczne właściwości człowieka. Gdańsk 1999
Lindsay PH., Norman DA. Procesy przetwarzania informacji u człowieka. Wprowadzenie do

psychologii. Warszawa: PWN. 1984.

Malarecki I. Zarys fizjologii wysiłku i treningu sportowego. Warszawa 1981
Malinowski A., Bożiłow W.: Podstawy antropometrii. WN PWN W-wa 1997.
Mały Poradnik Ochrony Pracy. Wojewódzki Klub Techniki i Racjonalizacji Zd. Usług Techn. Ostrów

Wlkp. 1998

Nowakowski J. (red) Nauka o pracy W-wa 1981
Puzyna Cz. Podstawowe wiadomości o dźwiękach. W-wa 1985
Rączkowski B. BHP w praktyce Gdańsk 1999
Rączkowski B. BHP w praktyce. Ośrodek Doradztwa i Doskonalenia Kadr Gdańsk 2005.
Stefaniak A. Kodeks Pracy. W-wa 2000
Terelak JF. Psychologia menedżera. Wyd. Difin, Warszawa 1999
Terelak JF. Stres psychologiczny. OW Branta Bydgoszcz 1993
Valentin H. i in.: Medycyna pracy. PZWL, 1985
Zagórska I. Przydatność o pracy i do zawodu. (w: Ratajczak Z. /red./. Zarys psychologii pracy.

Katowice: Uniwersytet Śląski) 1979.

Zastosowanie ergonomii. (pr.zbior) Komisja Ergonomiczna. PT Ergonomiczne, PAN Odział Poznań,

2003

W celu uzupełnienia podstawowych wiadomości nt. fizjologii człowieka

Podręcznik biologii dla klas I-III LO (np. Wydawnictwa Operon)
Solomon E.P., Berg L.R. Martin D.W. Biologia Wyd.: Multico 2008; lub Ville C. Biologia (dowolne

wydanie po roku 1990, tylko rozdziały dotyczące człowieka) – także inne równorzędne

Doleżych B., Łaszczyca P. (red.) Biomedyczne podstawy rozwoju z elementami higieny szkolnej. Wyd.

Adam Marszałek, Toruń 2003 (można zamówić droga internetową w Wydawnictwie)

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

3

P

RZEGLĄD HISTORYCZNEGO KRAJOWEGO

PIŚMIENNICTWA ERGONOMICZNEGO I

HIGIENICZNEGO

Broucha L. Fizjologia w przemyśle W-wa 1980
Brzeziński Z. Korczak C. Higiena i ochrona zdrowia PZWL....
Bugajska J. Komputerowe stanowisko pracy, aspekty zdrowotne i ergonomiczne. Centralny Instytut Ochrony

Pracy W-wa 1997, 1999

Dreisbach R.H., Robertson W.O. Vademecum zatruć. PZWL 1995.
Fibiger W. Ocena obciążenia statycznego IW CRZZ 1978 (fihp)
Fibiger W. Obciążenie na stanowiskach pracy a wydolność fizyczna. IW CRZZ 1978 (fihp)
Fibiger W. Rogoziński A. Koszt energetyczny pracy. IW CRZZ 1977
Galubińska K. Środowisko pracy a sprawność psychofizyczna PZWL 1976 (blp)
Grandjean E. Ergonomia mieszkania. Arkady 1978
Grzegorczuk L. Walasek M. Drgania i ich oddziaływanie na organizm ludzki. PZWL 1972 (blp)
Indulski J. (red): Higiena pracy. Tom 1 i 2 Instytut Medycyny Pracy, Łódź 1999
Jankowiak J Biometeorologia człowieka. PZWL ....
Jaworowski Z. Radioaktywność a zdrowie człowieka. WP 1972 (omega)
Jethon Z. Zmęczenie. IW CRZZ ....
Jethon Z. Działalność operatorowa - nowa postać pracy człowieka. PWN 1976
Jethon Z. Klonowicz S. Operatorzy. IW CRZZ 1976
Jethon Z. Krasucki P. Rogoziński A. Normy fizjologiczno-higieniczne w medycynie przemysłowej. PZWL 1982
Kania J. Metody ergonomiczne PWEkonom. 1980
Klonowicz S. Badania fizjologiczne w zakładzie przemysłowym. PZWL
Klonowicz S. Słownik terminologiczny fizjologii i higieny pracy. PZWL 1973
Klonowicz S. Praca umysłowa. PZWL 1974
Klonowicz S., Kozłowski S. Człowiek a środowisko termiczne. Bibl. Lek. Praktyka. PZWL, W-wa 1970.
Konecki S. Światło i barwa. IW ZZ 1982 (fihp)
Koradecka D. (red.): Bezpieczeństwo pracy i ergonomia. CIOP Warszawa 1997
Kozłowski S. Nazar K. Wprowadzenie do fizjologii klinicznej. PZWL 1984
Kozłowski S. Granice przystosowania. WP 1986
Krasucki P. Michalski E. Ergonomia praktyczna. IW CRZZ 1980 (fihp)
Krause M. Zarys ergonomii dla lekarzy przemysłowych. PZWL 1970
Krause M. Ergonomia. Praktyczna wiedza o pracującym człowieku i jego środowisku. Ś.O.Techn. K-ce. 1992.
Lehmann G. Praktyczna fizjologia pracy., PZWL, Warszawa 1966,
Lewandowski J. (red) Ergonomia. Materiały do ćwiczeń i projektowania. Marcus. Łódź 1995.
Lisiewicz J. Zatruty świat. Ossolineum 1989 (ndw)
Makarewicz B. Popularny poradnik BHP. WZ CRZZ 1967
Markiewicz L. Wibracja IW CRZZ (fihp)
Malinowski A: Wstęp do antropologii i ekologii człowieka Wyd. Uniw. Łódzkiego. Łódź 1999; 1989
Malinowski A. Rozwój somatyczny człowieka a norma biologiczna . IWZZ 1987
Malinowski A. Strzałko J. Antropologia. PWN 1989
Malinowski A., Wolański N.: Metody badań w biologii człowieka. Wybór metod antropometrycznych. PWN 1988
Ogiński A. Krasucki P. Ergonomia w praktyce lekarza przemysłowego. PZWL 1972 (blp)
Okoń J. Paluszkiewicz L. Psychologia inżynieryjna. PWN 1966
Olszewski J. Podstawy ergonomii i fizjologii pracy. Wyd. Akad. Ekonom. Poznań. 1997; 2001
Pacholski L. (red). Ergonomia. Wyd. Politechniki Poznańskiej. Poznań 1996.
Pałka M. Elementy praktycznej fizjologii pracy. IW CRZZ 1977
Pałka M. Praca w zmienionym ciśnieniu atmosferycznym. IW CRZZ 1978 (fihp)
Podstawy Ergonomii i Fizjologii pracy - Poradnik (pr. zbior.) Wyd. TarBonus ( wysyłka TarBonus, Sandomierska

102, 39-400 Tarnobrzeg; tel. [phone]; fax: [phone])

Puzyna C. Hałas w przemyśle. IW CRZZ 1979 (fihp)
Rączkowski B. BHP w praktyce. Ośrodek Doradztwa i Doskonalenia Kadr Gdańsk 2005.
Rosner J. Podstawy ergonomii. PWN 1982
Stanioch W. Oświetlenie pomieszczeń pracy. IW ZZ 1982 (fihp)
Szopa J., Mleczko E., Źak S. Podstawy antropomotoryki. Wyd. Naukowe PWN W-wa 1996
Szymczykiewicz K. Pył przemysłowy. IW CRZZ 1979 (fihp)
Traczyk W.,Trzebski A. Fizjologia człowieka z elementami fizjologii klinicznej. PZWL 1992.
Valentin H. i in.: Medycyna pracy. PZWL 1985
Wojtowicz R. Zarys ergonomii technicznej. PWN 1977
Wojtusiak R. Biometeorologia a organizm ludzi i zwierząt.
Wolański N. Antropologia inżynieryjna. KiW 1966
Wolański N.(red) Czynniki rozwoju człowieka. PWN 1981

Oznaczenia serii wydawniczych:

fihp - Fizjologia i higiena pracy (IW CRZZ); blp - Biblioteka lekarza przemysłowego (PZWL)
omega - Seria „Omega” wyd. Wiedza Powszechna

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

4

WYBRANE STRONY INTERENETOWE POŚWIĘCONE FZIJOLOGII PRACY I ERGONOMII

Portal BHP.pl

http://www.portalbhp.pl/

http://www.ciop.pl/

Portal Politechniki Wrocławskiej, Instytut Organizacji i Zarządzania: Laboratorium ergonomii.

http://ergonomia.ioz.pwr.wroc.pl/index.php

Linki do stron poświęconych ergonomii:
(http://www.ergonomia.e-ar.pl/)

Pierwsza wirtualna encyklopedia ergonomii (w wersji rozwojowej, około 1200 haseł
powiązanych z ergonomią, w języku niemieckim i angielskim).

http://www.lfe.mw.tum.de/~fraczek/ErgEnz/ergodat.php?login=&lang=eng

CZASOPISMA BRANśOWE

„Ergonomia” - kwartalnik

„Atest – Ochrona Pracy” - miesięcznik

„Promotor" - miesięcznik poświęcony bezpieczeństwu i higienie pracy, ocenie ryzyka pracy
oraz ergonomii stanowisk pracy. Możliwe czytanie w Internecie oraz otrzymanie darmowego
egzemplarza

„Praca i zdrowie” - miesięcznik

„Zastosowania Ergonomii” - miesięcznik/

Bezpieczeństwo pracy - miesięcznik

„Problemy jakości” – miesięcznik

“International Journal of Occupational Safety and Ergonomics” - miesięcznik CIOP

F

ORMA ZALICZENIA

Na podstawie opanowania materiału wykładów - wynik egzaminu

Konsultacje – do uzgodnienia przez starostę roku

K

ONTAKT

Katedra Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii
Uniwersytet Śląski
Bankowa 9, 40 007 Katowice
Telefon wewnętrzny przez numer kierunkowy z miasta: 359 1728

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

5

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: aktywna zmiana stanu organizmu (reakcja) w odpowiedzi na zmianę stanu
środowiska (bodziec) przeciwdziałająca nieodwracalnym zmianom stanu,

5.

Adaptatywność:
Homeostaza (względna niezmienność stanu - odwracalność zmian - w wyniku równowagi przepływów),
Stres (nadmiarowa, stereotypowa, nieadekwatna reakcja na bodźce),

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).
C

ECHY ZWIERZĄT WYśSZYCH

:

tkanki, symetria dwuboczna, cefalizacja, metameria,

C

ECHY SSAKÓW

budowa serca i łuku aorty, płuca pecherzykowate, przepona, stałocieplność, macica, sutki,
sierść, gruczoły skórne, rozbudowane kresomózgowie,

C

ECHY NACZELNYCH

:

stopochodność, rotacja przedramienia, przeciwstawny kciuk, paznokcie, sutki także na piersi,
wzór zębowy: ICPM - mleczne i stałe, szczęki skrócone, oczodoły frontalnie,

C

ECHY MAŁP

:

pojedyncza macica, łożysko krwiokosmówkowe, menstruacja, 1 para sutek piersiowych, tylko
paznokcie, kły przed zgryzem, ICPM - 2123

C

ECHY CZŁEKOKSZTAŁTNYCH

:

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

(i inwestycja w małą liczbę potomstwa wysokiej jakości),

-

DŁUGA OPIEKA NAD POTOMSTWEM

(stwarza ważne miejsca pracy w edukacji i opiece),

-

PEDOGENEZA

- neotenia - dojrzałość płciowa przed dojrzałością społeczną,

-

SEKS ODERWANY OD ROZRODU

(konkurencja o najlepszego partnera zmusza do pracy),

-

CYWILIZACJA I KULTURA MATERIALNA

(dzięki pracy i przekazywaniu wiedzy i umiejętności)

,

-

NIEGENETYCZNY PRZEKAZ KULTURY I MOWY

,

-

MOWA

jako szczególny system komunikacyjny i narzędzie pracy umysłowej :

• członowana (artykułowana),

• symboliczna (umowna),

• oderwana od tu i teraz,

• nieemocjonalna,

• produktywna,

• składniowa (syntaktyczna),

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

6

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

Pod jakimi warunkami wysiłek jest pracą?

... ??? paradoks zmęczonego chuligana i paradoks białych kołnierzyków projektu Manhattan (1942)

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

P

RACA

(po nowemu)

• E

NERGETYCZNA

• I

NFORMACYJNA

lub po staremu

PRACA

•

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

...

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

7

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

(trzeba o tym mówić w związku z fizjologią żywienia):

• 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 ...)

- polarny - dipolowy charakter cząsteczki wody, oddziaływania wzajemne cząsteczek wody

- kwasy, sole, tlenki ... etc.

•

ORGANICZNE

- szereg pochodnych od

H-(CH

2

)

n

-H,

Zwiazki Organiczne Proste:

- węglowodory np. metan = CH

4

- alkohole (polihydroksy-, amino-) np. etanol = C

2

H

5

OH i gliceryna = C

3

H

5

(OH)

3

- aldehydy, ketony

np. aldehyd mrówkowy = HCHO oraz aceton = CH

3

COCH

3

- kwasy (keto- i hydroksy- kwasy oraz kw.tłuszczowe)

np. cytrynowy lub masłowy ...

- izoprenoidy

np. karotenoidy

- steroidy

np. cholesterol, testosteron, estradiol,

- aminy

np. adrenalina, serotonina ...

- heterocykle

np. zasady azotowe (A,G,C,T,U) i hem np. hemoglobiny ...

- cukry (szereg genetyczny cukrów)

w tym:

triozy - C

3

- (aldehyd glicerynowy),

pentozy - C

5

- (ryboza, dezoksyryboza),

heksozy - C

6

- (glukoza, fruktoza, maltoza, ...) ...

- aminokwasy (20 z pośród 100 znanych rodzajów)

w tym: Gli, Ala, Wal, Met, Cys, Arg, Liz, GluA, AspA, Fen, Tyr, Try, Ser, ...

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, ...

- hydro-, lipo- ... fobowość,-filowość,

polarność, apolarność,

Rzędowość struktury biopolikondensatów (skrobia, celuloza, białka, DNA, RNA):

Rząd struktury

C

ELULOZA

B

IAŁKO

DNA

RNA

S

EKWENCJA

1

14000 razy Glk

300 z 20 AK

3.5 mld par

z 4 N

70 -10000

z 4 N

K

ONFORMACJA

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

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

8

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

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

9

K

OMÓRKA PODSTAWOWY MODUŁ BUDOWY I CZYNNOŚCI

B

UDOWA

K

OMÓRKI

-

O

RGANELLA

(więcej szczegółów

Encyklopedie i Internet)

Błona cytoplazmatyczna i błony wewnątrzplazmatyczne

budowa wg Singera-Nicolsona - model płynnej mozaiki
-
- dwie przylegające do siebie tafle tłuszczowców z
powbijanymi w nie cząsteczkami białek
- miejsce dziania licznych trucizn i leków, np. nikotyny

Cytoplazma - hialoplazma:

- woda: 60-90%, 40-50% c.stałych - białka, w tym cytoszkielet: mikrofilamenty, mikrotubule,

Mitochondria:

- podwójna błona, grzebienie, grzybki,
- cykl Krebsa, łańcuch oddechowy,
- miejsce odtwarzania ATP

oddychanie!!!

- miejsce działania niektórych trucizn, np. cyjanków …

Rybosomy, Polirybosomy.

Centrosom - Centriole - Kinetochor - Wici - Rzęski - Wrzeciono

kariokinetyczne
(plan budowy: 9

×

2 +2)

także

miejsce działania trucizn, np. kolchicyny

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)

- miejsce syntezy i przetwórstwa chemicznego,

w tym detoksykacja

TOKSYKOLOGIA

mikrosomy jako artefakt podczas badania siateczki gładkiej

Jądro i jąderko

- chromosomy

chromatydy
DNA

- chromatyna (eur- , hetero- )

nukleosomy

- jąderko + przewężenie wtórne (organizator jąderka)
- błona jądrowa ...

z punktu widzenia fizjologii pracy i ergonomii:
jądro - cześć komórki, którą należy szczególnie chronić przez promieniowanie UV, X, kosmicznym, alfa,
beta, gamma, N oraz mutagenami i kancerogenami

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

10

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 jako szczególny przypadek katalizy.

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, np. cyjanki, CO, pestycydy fosforoorganiczne …).

K

LASY ENZYMÓW

:

1. O

KSYDOREDUKTAZY

(m.in. w procesach oddychania, …):

LDH (mleczanowa), COX (oksydaza cytochromowa) CAT (katalaza) ...

2. T

RANSFERAZY

(m.in. w medycynie wazny wskaźnik uszkodzeń watroby):

AlAT, AspAT (aminotransferazy), Kinazy (HK, PK, CPK)

3. H

YDROLAZY

(m.in. w mięśniach podczas pracy):

glikozydazy, lipazy, proteazy: proteinazy i peptydazy (e. trawienne),
ATP-azy, AChE (acetylocholinotransferaza

model w toksykologii)

4. L

IAZY

(w tym syntazy)

(m.in. w procesach oddychania):

rozpad: C-C ; C-O ; C-N ; C-S : dekarboksylazy, aldolaza, syntaza cytrynianowa,

5. I

ZOMERAZY

:

izomeraza triozofosforanowa, glukozofosforanowa,

6. L

IGAZY

(syntetazy):

synteza: C-O ; C-S ; C-N : syntetaza aminoacylo-t-RNA, syntetaza AcCoA

U

NIWERSALNY NOŚNIK ENERGII

:

Zapamiętaj poprawną pełną nazwę – adenozynotrifosforan
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

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

11

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

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

12

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:

osobna dłuższa opowieść .................

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

- anaboliczny system usuwania trującego amoniaku

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)

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

13

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

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

14

P

OBUDLIWOŚĆ

- zdolność do czynnej (tzn. z wydatkowaniem energii) zmiany stanu organizmu (reakcji) w odpowiedzi na

zmianę fizycznych oddziaływań środowiska na organizm (bodziec).

- wyrazem pobudliwości jest zawsze zmiana przebiegu przemiany materii w komórkach organizmu, nawet

wtedy gdy nie ma zewnętrznych tego objawów, np. przy zaniechaniu reakcji, przy uczeniu się ...

- pobudliwość polega na kaskadowym wzmocnieniu słabego bodźca i przetworzeniu go na reakcję z dużym, a co

najmniej większym, wydatkiem energii

B

ODZIEC

- wyłącznie zmiana energii oddziaływań fizycznych na organizm
- bodziec progowy (wykrywany z prawdopodobieństwem 1/2), nadprogowy, maksymalny ... itd

R

EAKCJA

- skutek przetworzenia bodźca według „zapisanego” w układzie nerwowym algorytmu (programu)

przetwarzania, może polegać wyłącznie na zmianie procesów chemicznych lub na wynikającym z
tych zmian wydzielaniu pewnych substancji, zmianie kształtu, ruchu w środowisku...

- reakcje są kontrolowane na drodze nerwowej lub hormonalnej (wydzielanie hormonów jest

kontrolowane przez układ nerwowy)

Pojęcie bodźca progowego:

-

WYKRYWANY Z PRAWDOPODOBIEŃSTWEM

1/2

-

SCHARAKTERYZOWANY PRZEZ ILOCZYN MOCY FIZYCZNEJ I

CZASU DZIAŁANIA

(

ENERGIĘ

)

-

NALEśY DO RODZINY BODŹCÓW PROGOWYCH DANEGO

RODZAJU

(

NIE JEDEN

,

LECZ NIESKOŃCZENIE WIELE

)

-

GRAFICZNIE INTERPRETOWANY JAKO PUNKT NA HIPERBOLI

MIĘDZY OSIAMI

:

MOC

-

CZAS DZIAŁANIA

Zasada Logarytmicznego Przełożenia Bodziec - Reakcja

W

SZECHOBECNE

P

RAWO

W

EBERA

-F

ECHNERA

S = k × log I

x

/I

0

LUB INACZEJ UŁAMEK WEBERA

∆I/I

0

= k

Działa we wszystkich przypadkach (uniwersalne prawo przyrody) :
- rozpoznawania głośności dźwięku, intensywności światła, rozróżniania ciężarów ...
- reakcji na leki i trucizny ...
... lecz jest tylko jednym z możliwych ujęć matematycznych ...

W

ARIACJE NA TEMAT

-

PRAWO

S

TEVENSA

Ψ = k × (Φ - Φ

0

)

n

Przykład zastosowania prawa W-F:

skala decybelowa ...

oznaczanie wskaźnika toksyczności ostrej LD

50

P

OBUDLIWOŚĆ JEST NIEZBĘDNA DO

P

RZYSTOSOWANIA SIĘ DO

Ś

RODOWISKA

-

ADAPTACJI

W

SKUTEK

ADAPTACJI

ORGANIZM UTRZYMUJE NIEZMIENNOŚĆ SWOJEGO STANU

(

WZGLĘDNĄ

)

I

RÓWNOWAGĘ PRZEPŁYWÓW MATERII I ENERGII DO I OD SWOJEGO WNĘTRZA

-

HOMEOSTAZĘ

Czas działania bodźca

P = 0.5

P > 0.5

P < 0.5

Moc bodźca
lub
Subiektywne wrażenie

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

15

H

OMEOSTAZA

(C.B

ERNARD

,

W.C

ANNON

)

- względna stałość własności organizmu (układu) dzięki równoważeniu się przepływów materii, energii

i informacji do i od organizmu (układu),

- odwracalne, ograniczone wahania stanu wokół poziomu optymalnego (tzw. punktu nastawienia -set point)
- punkt nastawienia homeostazy może się zmieniać w trakcie rozwoju - przypadek homoeostazy płynnej

rozwojowo czyli homeorezy

- przykłady:

stała masa ciała, stała temperatura ciała, stałe ciśnienie tętnicze, …
stała zawartość tlenu lub cukru we krwi ... ,
równowaga pobierania i utraty wody, soli, węgla ... przez organizm
zrównoważenie budżetu dobrze funkcjonującego przedsiębiorstwa lub państwa

Z

ASADY UTRZYMANIA

H

OMEOSTAZY

• reakcje kontrolowane w pętlach sprzężeń zwrotnych

• współdziałanie procesów przeciwstawnych

• oddzielenie - kompartmentyzacja czyli przedziałowość - procesów o przeciwstawnym charakterze

• oscylacje wokół stanu równowagi - punktu nastawienia

A

DAPTACJA

FIZJOLOGIA

,

N

EUROFIZJOLOGIA I

P

SYCHOLOGIA OPISUJĄ RÓśNE ASPEKTY PROCESÓW

A

DAPTACJI

Adaptacja

- Zespół procesów w wyniku, których w miarę trwania narażenia (ekspozycji) na czynnik środowiska
(bodziec) skutki działania tego bodźca maleją lub nie osiągają przewidywanych wartości, a organizm
(układ) narażony na bodziec przeciwdziała tym skutkom i zachowuje stałość swojego stanu (homeostazę)

Adaptacja zachodzi dzięki procesom regulacji nerwowej (także dzięki zachowaniu się człowieka – w tym

pracy) oraz regulacji hormonalnej.

Względem danego bodźca organizm może wykazywać:

T

OLERANCJĘ

- nieograniczony czas narażenia, bodziec optymalny, często korzystny

O

PORNOŚĆ

- ograniczony czas narażenia, bodziec uciążliwy

B

RAK OPORNOŚCI

- nieodwracalna zmiana stanu, bodziec szkodliwy

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

16

Z

ASADA TOLERANCJI

S

HELFORDA I PRAWO MINIMUM

L

IEBIGA

Dla każdego rodzaju bodźca działającego na układ (organizm) istnieje taki zakres jego intensywności, w którym
funkcje układu (funkcje życiowe organizmu) przebiegają najsprawniej tj. najmniejszym kosztem energetycznym,
behawioralnym etc. i w którym sprawność układu (organizmu) wyrażona zdolnością do przeżycia, pracy,
rozrodu itp. jest najwyższa. Bodźce silniejsze lub słabsze ograniczają sprawność organizmu

Ilustracją zasady tolerancji jest wykres Hessa,
Prawo minimum Liebiga opisuje „połowę” zasady
tolerancji
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

)

–

ŚCISLE

:

R

EAKCJA

S

TRESOWA

szczególny rodzaj reakcji adaptacyjnej (reakcji stresowej - w odpowiedzi na bodziec - stresor):

• niespecyficzny względem bodźca i sposobu reakcji (podobne objawy niezależnie od przyczyny)

• uogólniony (obejmuj różne - wszystkie istotne - funkcje organizmu)

• stereotypowy (zawsze o tym samym przebiegu, tych samych elementach, podobnej sile)

• nieadekwatny do działającego bodźca (nie zapewnia przeciwdziałania i zachowania homeostazy)

Synonimy dla terminu „Reakcja stresowa”

Ogólna reakcja adaptacyjna,

Reakcja alarmowa

Reakcja ogólnego wzbudzenia

Reakcja „walcz albo uciekaj” (Fight or fly reaction)

Wg H. Selye można wyróżnić:

Eustres
- reakcja adekwatna do bodźca lub co najmniej umożliwiająca odzyskanie zaburzonej homeostazy - ma
wartość przystosowawczą – stres zakończony sukcesem przystosowawczy

Dysstres
- przeciwieństwo eustresu, brak wartości przystosowawczej – stres zakończony klęską przystosowawcza
lub przeciągający się ponad możliwości uzyskania sukcesu

Większość przypadków stresu współcześnie to stres spowodowany bodźcami psychicznymi bez realnego
i natychmiastowego zagrożenia fizycznego, ale także jako „stres” uciążliwe i szkodliwe czynniki fizyczne
i chemiczne

F

AZY REAKCJI STRESOWEJ

:

F.

A

LARMOWA

- przygotowawcza, wstępna, niskiej oporności

F.

O

PORNOŚCI

- przystosowania - przejściowej adaptacji

F.

P

ODATNOŚCI

- wyczerpania

MOC BODŹCA

SPRAWNOŚĆ

Tolerancja

Oporność

Oporność

Brak

oporności

Brak

oporności

Optimum

Pejus

Pejus

Pessimum

Pessimum

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

17

P

RZEBIEG STRESU

W

FAZIE

A

LARMOWEJ STRESU

-

GŁOWNIE MOBILIZACJA METABOLIZMU PRZEZ CZEŚĆ SYMPATYCZNĄ UKŁADU AUTOMOMICZNEGO I HORMONY

RDZENIA NADNERCZY

(

NORADRENALINĄ I ADRENALINĘ

)

W

FAZIE ADPATACJI REAKCJI STRESOWEJ PRZY CZASACH TRWANIA

(

PONAD KILKA GODZIN

)

-

GŁOWNIE DZIĘKI CZYNNOŚCI HORMÓW STEROIDOWYCH KORY NADNERCZY

(

KORTYZOLU

)

PRZESTROJENIE

ORGANIZMU NA CZYNNOŚCI PODTRZYMUJĄCE ZDOLNOŚC DO OBRONY Z WYŁACZENIEM INNYCH PROCESÓW

,

CO

PROWADZIĆ MOśE DO WYNISZCZENIA ORGANIZMU

S

TRES OSTRY I STRES PRZEWLEKŁY

–

OBJAWY

W

S

PITZER

.

J

AK UCZY SIĘ MÓZG

.

ZA

S

APOLSKY

(1992)

STRES

OSTRY

STRES

PRZEWLEKŁY

M

OBILIZACJA ENERGII

M

IOPATIA

,

ZMĘCZENIE

,

CUKRZYCA

P

ODWYśSZONE CIŚNIENIE SERCOWO

-

NACZYNIOWE

N

ADCIŚNIENIE TĘTNICZE

W

ZROST ZDOLNOŚCI POZNAWCZYCH

O

BUMIERANIE NEURONÓW

Z

AHAMOWANE TRAWIENIE

W

RZODY śOŁĄDKA I DWUNASTNICY

Z

AHAMOWANY WZROST

P

SYCHOGENNA KARŁOWATOŚĆ

,

OSTEOPOROZA

Z

AHAMOWANE PROCESY REPRODUKCYJNE

Z

ANIK MIESIĄCZKI

,

IMPOTENCJA

,

UTRATA POPĘDU

Z

AHAMOWANY UKŁAD ODPORNOŚCIOWY

P

ODWYśSZONE RYZYKO ZACHOROWAŃ

Czas działania
stresora

Sprawność

F.Alarmowa
F.Adaptacji
F.Podatności

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

18

Bodziec

Podwzgórze

Przysadka

Gruczoł

Tropina

Liberyna

Hormon obwodowy

Bodziec

Bodziec

R

EGULACJA CZYNNOŚCI

R

EGULACJA

N

ERWOWA

-

TEMAT RZEKA

...

R

EGULACJA

H

ORMONALNA

-

NA RAZIE TYLKO CO NAJWAśNIEJSZE

Hormony gruczołowe, tkankowe, cytokiny, neurohormony, mediatory nerwowe, feromony
Hormony:

• podwzgórza:

liberyny - RH, statyny - IH; np. kortykoliberyna, tyroliberyna, gonadoliberyna, ... itd.

• przysadki:

GH (hormon wzrostu), TSH (tyrotropina), ACTH (hormon adrenokortykotropowy),

FSH (folistymulina), LH (lutropina), PRL (prolaktyna), LPF (ipotroppina),

MSH (hormon melanotropowy), ADH = VA (wazopresyna), OT (oksytocyna)

• obwodowe zależne od przysadki:

glikokortykosterydy (kortyzol)*, androgeny (testosteron)*, estrogeny (estriol)*, T3/T4 (tyroksyna)**,

• obwodowe niezależne od przysadki:

tymopoetyna, tymozyna, melatonina**,

PTH (parthormon), kalcytonina, mineralokortykoidy (aldosteron)*,

glukagon, insulina, adrenalina**, noradrenalina**

• hormony tkankowe:

serotonina**, bradykinina, histamina**, prostaglandyny***, .... itd.

* - hormon sterydowy; ** - hormon aminokwasowy, *** - inne

nieoznakowane = pozostałe - hormony peptydowe/białkowe

Mechanizmy regulacji hormonalnej

• wzmocnienie kaskadowe bodźca
• sprzężenie zwrotne ujemne - pętla krótka, pętla długa

uruchamianie wykonawczych mechanizmy komórkowych

Oś wydzielnicza - Kaskadowe wzmocnienie hormonalne

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

19

M

ECHANIZM DZIAŁANIA HORMONÓW

STERYDOWYCH

,

BIAŁKOWYCH I AMINOKWASOWYCH

- związek z koncepcją operonu

DLA NIESTERYDOWYCH

- układ drugiego przekaźnika:

- drugie przekaźniki: c-AMP, c-GMP, IP

3

, DAG, Ca

2+

, arachidonian, NO

- białkowy receptor błonowy lub cytoplazmatyczny uruchamia kaskadę enzymatycznego
wzmocnienia (z udziałem kinaz białkowych fosforylujących białka), której końcowym efektem
jest zmiana aktywności metabolicznej w komórkach: włączenie / wyłączenie enzymu, transkrypcja
i translacja nowego białka i dalsze konsekwencje zmienionej aktywności, np. zjawiska pamięci,
skurcz mięśnia, pojawienie się nowej cechy osobniczej w rozwoju (np. zarostu)

Wewnątrzkomórkowy system wzmacniania bodźca hormonalnego

Hormony peptydowe i aminokwasowe

Hormony sterydowe

Samohamowanie - Ujemne sprzężenie zwrotne

Ciąg reakcji

metabolicznych

Synteza białka

Receptor

Receptor

Hormon

Hormon

Hormon

na transporterze

Podwzgórze

Przysadka

Gruczoł

Tropina

Hormon obwodowy

Liberyna

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

20

R

OZWÓJ

O

SOBNICZY

-

JAK ROZWIJA SIĘ PRACOWNIK

R

OZWÓJ

-

P

OJĘCIE I WŁASNOŚCI

- zespół skoordynowanych procesów/zmian w czasie
- wzrost zdolności przystosowawczej osobnika, populacji i gatunku do środowiska
- współdziałanie/równoważenie procesów twórczych i niszczących
definicja musi obejmować starzenie i śmierć oraz wskazywać na skutek rozwoju.

M

ATERIALNE OBJAWY ROZWOJU

(

WG

N.

W

OLAŃSKIEGO

)

dodatnie - progresywne, ujemne - regresywne

•

WZRASTANIE

rozplem = namnażanie - hiperplazja

rozrost = powiększanie = hipertrofia

•

RÓśNICOWANIE

= dyferencjacja

•

DOJRZEWANIE

( u człowieka: osiągniecie zdolności rozrodczej i samodzielności społecznej)

specjalizacja

integracja = scalenie = współdziałanie

•

POSTĘP

I

LOŚCIOWE WSKAŹNIK ROZWOJU

•

KINETYKA

- poziom cechy - wartość w danym czasie

x

•

ROZMACH

- zmiana - wielkość zmiany między dwoma wybranymi momentami ∆x

•

DYNAMIKA

- szybkość zmian

dx/dt

•

RYTM

- przyspieszenie: wskaźnik zmian szybkości

d

2

x/dt

Typowe krzywe odwzorowujące rozwój:

logarytmiczna, wykładnicza, logistyczna, dwufazowa

E

TAPOWOŚĆ ROZWOJU CZŁOWIEKA

Trzy główne O

KRESY

R

OZWOJU

(na nie dopiero nakłada się inne podziały)

•

PROGRESYWNEGO

wzrastania

•

TRANSGRESYWNEGO

stabilizacji, równowagi

•

REGRESYWNEGO

inwolucyjny, starości

F

AZY ROZWOJU

(

WG

N.W

OLAŃSKIEGO

):

•

FAZA BIERNOŚCI

niezdolność do samodzielnej regulacji homeostazy osobniczej,

zależność regulacji od organizmu matki

•

FAZA EKSPANSJI

zdolność do samodzielnej regulacji homeostazy,

wykształcone osobnicze mechanizmy homeostatyczne

(regulacja hormonalna i odporność immunologiczna)

Przełomowe biologiczne zjawiska rozwojowe - okresy krytyczne, przełomy epigenetyczne ...

Z PUNKTU WIDZENIA FIZJOLOGII PRACY

• Okres przedprodukcyjny
• Okres produkcyjny
• Okres poprodukcyjny – emerytalny

Także z punktu widzenia rozwoju człowieka ważne:

• Ochrona pracy młodocianych
• Ochrona pracy kobiet w ciąży
• Urlopy wychowawcza

• Ochrona pracy osób starszych

Problem przechodzenia na renty i emerytury

Ochrona pracy osób niepełnosprawnych

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

21

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 arbitralno-postulatywna (komunikacyjna, normatywna, ujednolicająca - norma etyczna i estetyczna,

normy społeczne, standardy produkcyjne, przepisy prawa, dekalog)

• Norma statystyczna - częstotliwościowa (powszechności zjawiska, odwzorowująca wbudowany genetycznie

program rozpoznawania wzorca normalności - nie rzuca się w oczy, nie drażni)

• Norma optymalizacyjno-funkcjonalna (maksymalizująca wydolność, homeostatyczna - np. zdrowia,

obciążenia wysiłkowego, żywienia)

Norma obejmuje:

- wartość lub własność najczęstszą

- dopuszczalne odchylenie od wartości najczęstszej

- metodę pomiaru, prezentacji i oceny

Rozwój pojęcia normy:

Etap obserwacyjno-empiryczny (kanony klasyczne, ideał, złoty podział, złoty środek)

- kanony rzeźby greckiej, kanony malarstwa egipskiego, etc.,

Etap typologiczny kształtowania pojęcia normy (biometria, statystyka, wskaźnik punktowy)

- typy charakterystyczne czesto odbiegają od przeciętnego zakresu zmienności (K.Stohyłwo)
- jednostka zawsze odchyla się od normy w jakimś szczególnym aspekcie - będąc pod tym względem
nienormalna (R.J.Williams).

Etap populacyjny kształtowania pojęcia normy (norma dynamiczna, statystyczna, zakresowa)

- norma definiowalna przez zakres zmienności ograniczony wartościami ekstremalnymi, arbitralnie
uznany za typowy, zoptymalizowany (F.Johnston)
- norma homeostatyczna w oparciu o kryteria homeostazy, stresu, adaptacji (C.Bernard, H.Selye)

Kryteria normowania pojęte nowocześnie:

Norma środowiskowa, norma higieniczna, norma fizjologiczna
- określona przez możliwość zachowania homeostazy, nienaruszalność stanu, odwracalność zmian

Biologiczno-ewolucyjne uzasadnienie normy

- istnieje tylko to co było zdolne przeżyć, rozmnożyć się, wygrało w konkurencji o istnienie, jest więc
na pewno lepsze w danych warunkach od form, które nie przetrwały - optymalne, bo gdyby coś inne
było lepsze to nie obserwowalibyśmy aktualnej formy, aktualnej normy

Norma higieniczna, norma oddziaływań środowiskowych

wrażliwość osobnika opisana zasadą tolerancji Shelforda, wrażliwość i siła reakcji osobników na
bodźce środowiska zróżnicowana - może być rozpatrywana w kategoriach częstości reakcji przy danym
nasileniu bodźca, rozkład wrażliwości najczęściej opisany krzywą rozkładu normalnego,
- za podstawę normowania przyjęta tolerancja, oporność i podatność na czynnik ujęte statystycznie w
populacji

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

22

S

TATYSTYCZNE UJĘCIE NORMY ANTROPOMETRYCZNEJ I HIGIENICZNEJ

Metody oceny rozkładu częstości występowania cechy

pomiary w dużej zbiorowości: przekrojowe lub długoterminowe - longitudinalne

analiza statystyczna

Główne wskaźniki zmienności biologicznej

• średnia arytmetyczna wartość cechy (lub inne miary wartości centralnej: mediana - połówkowa,

modalna - najczęstsza)

• rozstęp wartości cechy, wariancja, odchylenie standardowe lub błąd standardowy

• przedziały / zakresy centylowe (przedziały kwartylowe, staniny i inne)

W

YLICZYĆ ŚREDNIĄ ARYTMETYCZNĄ I JEJ ODCHYLENIE STANDARDOWE WCALE NIE JEST TRUDNO

.

Średnia arytmetyczna:

x

śr

= x

x

n

j

ij

i

nj

j

=

=

∑

1

Odchylenie standardowe:

SD = OS =

(

)

1

1

2

−

−

=

∑

=

j

nj

i

średnie

ij

j

n

x

x

s

Lub wzór wygodniejszy w liczeniu:

( )

s

x

n

x

n

j

ij

j

ij

i

nj

i

nj

j

=

−











−

=

=

∑

∑

2

1

2

1

1

1

Odchylenie standardowe dodane lub odjęte od średniej arytmetycznej (X

sr

±

n

×

SD) wyznacza

granice wartości w których mieści się pewna część badanej populacji, tak jak ilustruje to tabelka.

Umownie przyjęto, że za normę biologiczną (pedagogiczną, medyczną, higieniczną) uważa się 90%

(lub 95%) spośród wszystkich istniejących przypadków skupionych wokół najczęstszej (średniej - przeciętnej)
wartości cechy, co zarazem wyklucza po 5% (lub po 2,5%) przypadków skrajnych o najmniejszej oraz o
największej wartości tej cechy, które są uważane za odbiegające od normy.

Miary pozycji centralnej i odchylenia standardowego jako miary zmienności


Średnia arytmetyczna i odchylenie standardowe


Tabela.
Związek między zakresem przedziału zmienności określonego przez wielokrotność SD a procentem przypadków
objętych tym zakresem

X

sr

± n × SD:

×××× SD

±±±±0,5

±±±± 1,0

±±±±1,5

±±±±1,65

±±±±1,96

±±±±2,0

±±±±2,5

±±±±3,0

%

38,2

68,3

86,7

90%

95%

95,6

98,8

99,7

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

23

Procenty i centyle

Centyle - skumulowane procenty częstości występowania lub reakcji na rosnące nasilenie czynnika

Praktycznie stosowane miary pozycji w populacji:

Centyl (percentyl) - skumulowana (zsumowana) częstość (względna ilość) występowania wśród badanej

populacji (grupy, zbiorowości) wielkości cechy nie większej niż pewna wybrana wartość,
np.: wzrost dziecka odpowiada 50 centylowi w jego grupie wiekowej, gdy 50% jego rówieśników jest
niższych lub równych wzrostem temu dziecku (czyli nie przewyższa go),
tj. używając skali centylowej zawsze porównujemy badanego osobnika do populacji (zbiorowości), z której
pochodzi i dowiadujemy się jak jego cechy mają się do przeciętnej i skrajnych cech tej grupy

Kwartyl - frakcja populacji obejmująca po 25% populacji, odpowiednio: od 0 do 25 centyla, od 25 do 50

centyla, od 50 do 75 centyla i od 75 do 100 centyla

Staniny - frakcje obejmujące w porządku wzrastającej wartości cechy badanej odpowiednio po 4, 7, 12, 17, 20,

17, 12, 7, 4 % populacji

inne: Skala Z, Skala T, Skal GRE, Skala AGCT

Metody prezentacji norm oraz rejestracji i oceny wskaźników indywidualnych

• Siatki centylowe
• Morfogramy
• Tabele Pirqueta

Problem:

• Jak prawidłowo interpretować wskaźnik centylowy (rangę centylową)
• Gdzie w fizjologii pracy, higienie i ergonomii stosuje się skale centylowe

0

20

40

60

80

100

120

Wielkość cechy

Procent

Centyl

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

24

Siatka Centylowa - Najlepszy sposób na przedstawienie normy zmiennej
w czasie
– np. w odniesieniu do zminieajcych się w rozwoju osobniczym cech człowieka

O

PTIMUM

E

KOLOGICZNE A

H

IGIENICZNA

N

ORMA

Ś

RODOWISKOWA

Podstawy normowania intensywności obciążeń czynnikami srodowiska:

Organizm wykazuje względem bodźca - czynnika:

T

OLERANCJĘ

- nieograniczony czas narażenia, bodziec optymalny, często korzystny,
- środowisko normalne

O

PORNOŚĆ

- ograniczony czas narażenia bez szkodliwych skutków, bodziec uciążliwy
-

U

CIĄśLIWOŚĆ ŚRODOWISKOWA

B

RAK OPORNOŚCI

- następuje nieodwracalna zmiana stanu pod działaniem bodźca, bodziec szkodliwy

- S

ZKODLIWOŚĆ ŚRODOWISKOWA

objęta normami np. NDS

Podstawy normowania szkodliwości środowiskowych wg klasyfikacji WHO:

•

CZYNNIKI PROGOWE

(intensywnościowe - skutek niezależny od czasu ekspozycji),

• C

ZYNNIKI KUMULATYWNE

(chronointensywnościowe - skutek narasta, sumuje się ze wzrostem czasu

ekspozycji),

• C

ZYNNIKI NIENORMOWALNE

(o długim okresie utajenia, o nieprzewidywalnych skutkach, wysokim

wskaźniku ryzyka)

Własności praktycznych testów do oceny wydolności organizmu i narażenia
środowiskowego:

Warunki „dobroci” testu
- Rzetelność - powtarzalność wyniku w kolejnych, niezależnych pomiarach w standardowych warunkach
- Trafność - adekwatność pomiaru testem względem założeń, odpowiedniość wyniku do celu pomiaru
- Prostota techniczna
- Taniość
- Szybkość wykonania

Szybkie testy przesiewu (screening tests) - do wyodrębnienia przypadków wątpliwych
Badania szczegółowe - do oceny stanu w przypadkach wątpliwych wyodrębnionych testami przesiewu

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

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

25

P

OJĘCIE

Z

DROWIA I

C

HOROBY

.

Klasyczne definicje zdrowia:
•

Galen - stan równowagi i harmonii organizmu, nieodczuwanie bólu i niezahamowanej aktywności życiowej

•

Definicja WHO 1947: Zdrowie - stan nieobecności choroby, niesprawności, kalectwa lub ich objawów
współwystępujący ze stanem ogólnego dobrego samopoczucia fizycznego, psychicznego i społecznego.
„Zdrowie jest to całkowity dobrostan fizyczny, psychiczny i społeczny, a nie tylko brak choroby lub
niedomagania”.

•

Definicja Marcina Kacprzaka: Zdrowie - stopień przystosowania fizycznego, psychicznego i społecznego,
jaki jest osiągalny w najkorzystniejszych warunkach.

•

Definicja wg J. Brzezińskiego i C. Korczaka: Zdrowie - osiągnięty w rozwoju poziom sprawności ustroju
oraz sztuka panowania nad własnym ciałem i psychiką. Zdrowie - stan pożądanej normy funkcjonalnej.

S

YNTETYCZNA

D

EFINICJA

Z

DROWIA

:

- minimalny koszt biologiczny, fizjologiczny, psychiczny, społeczny i ekonomiczny utrzymania osobnika,
- maksymalna zdolność adaptacyjna do środowiska - zachowanie homeostazy,
- stan uznany za typowy w populacji,
- stan uznany za pożądany w populacji

C

HOROBA

:

- nie zdrowie

Przebieg choroby:

A/

•

ostry,

•

podostry,

•

przewlekły;

B/

•

prosty,

•

nawrotowy,

•

powikłany;

C/

•

lekki,

•

ciężki

Zejście choroby:

*

całkowite,

*

niezejście chroniczne,

*

zejście śmiertelne (choroby),

*

zejście częściowe - z trwałym uszkodzeniem zdrowia.

D

WIE ZŁOTE ZASADY

„Primum - non nocere, secundum - expectare.”

Profilaktyka tańsza od leczenia.

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

26

ANTROPOMETRIA

INśYNIERYJNA

Z

MIENNOŚĆ BIOLOGICZNA A DOPASOWANIE DO URZĄDZEŃ I SPRZĘTÓW

Zmienność biologiczna parametrów antropometrycznych

częstość występowania poszczególnych wielkości / wariantów danej cechy,

różnice międzypopulacyjne (narodowe, „rasowe”)

krzywa dzwonowata - rozkład normalny cechy biologicznej (rozkład gaussowski),

przyczyny zmienności biologicznej → czynniki rozwoju
Czynniki rozwoju człowieka

wg N. Wolańskiego

•

ENDOGENNE

dziedziczne

genetyczne

determinanty

wrodzone

paragenetyczne

stymulatory

•

EGZOGENNE

biogeograficzne

ekologiczne

ekonomiczno-społeczne

kulturowe

modyfikatory

N

ORMA ROZWOJOWA

-

B

ADANIE I OCENA ROZWOJU CZŁOWIEKA

Norma statystyczno-częstotliwościowa (wartość średnia, najczęstsza i dopuszczalne odchylenie od niej)

Tendencja przemian - trend sekularny albo akceleracja
(akceleracja i intensyfikacja procesów progresywnych - retardacja procesów inwolucyjnych)

Hipotetyczne przyczyny akceleracji:

- h. troficzna - "żywieniowa"
- h. efektu heterotycznego - promień krzyżowania - zawierania małżeństw - demograficzna,
- h. efektu wzrastającego wieku rodziców - paragentyczna,
- h. sztucznie wydłużonego fotoperiodu,
- h. wychodzenia z XIX w. dołka retardacyjnego - postindustrialna,
- h. efektu higieniczno-cywilizacyjnego - zdrowotna,
- h. stymulacji wskutek feromonalnych pobudzeń w wychowaniu koedukacyjnym

Zdjęcie antropologiczne populacji

badania przekrojowe i długoterminowe
konieczność aktualizacji

Zastosowanie danych antropometrycznych:

w produkcji odzieży, obuwia, narzędzi, sprzętów, urządzeń, oprzyrządowania sterującego, pojazdów,
kształtowaniu przestrzeni użytkowej, również wykresów, rysunków, tablic informacyjnych itp.

Indywidualne potrzeby użytkownika pod względem wymiarów zaspokajane przez:

- dobór pod względem indywidualnych wymagań z asortymentu rozmiarowego,
- wykonanie na miarę,
- w wymianie międzynarodowej:

dobór części asortymentu,

zamówienie produkcji na miarę

T

ECHNIKA POMIARÓW ANTROPOMETRYCZNYCH

Główne wyznaczniki topograficzne ciała człowieka :

• Płaszczyzny:

środkowa strzałkowa (pośrodkowa) - prawa / lewa połowa,
czołowa główna - grzbietowa / brzuszna część ciała w osi pionowej (punkt vertex),
pozioma frankfurcka (jedna z poprzecznych: punkty: tragion, orbitale),
poprzeczne (poziome)

• Linie:

„ślady” po przebiegu płaszczyzn

• Punkty:

charakterystyczne miejsca wyznaczane przez budowę poszczególnych kości szkieletu

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

27

O

ZNACZENIA WYBRANYCH PUNKTÓW ANTROPOMETRYCZNYCH

–

PRZYKŁAD

cg - masa ciała

o - orbitale najniższy w lewym oczodole - do PHF
t - tragion - najwyższy na guzku ucha - do PHF

b-gn - długość twarzy (dolna) -
n-gn - wysokość twarzy całkowita (bez czoła)
t-v - wysokość czaszki (po-v)
v-gn - wysokość głowy

b - bregma - zbieg szwów czaszki strzałkowego i wieńcowego
v - vertex - szczyt czaszki w PHF
gn - gnathion - najniżej na dolnej krawędzi żuchwy
n - nasion - zbieg grzbietu nosa i kości czołowej w linii brwi
po - porion - najwyższy brzeg otworu słuchowego
t - tragion - najwyższy punkt guzka ucha

B-v - wysokość ciała w PHF
B-sst - wysokość nadmostkowa
B-a - wysokość dobarkowa
B-sty - wysokość dopromieniowa
B-da - wysokość dopalcowa
B-ic - wysokość do górnej krawędzi grzebienia miednicy
B-sy - wysokość nadspojeniowa = B-tro -jako długość nóg
B-tro - wysokość krętarzowa
a-da - długość ręki

B - podstawa
sst - między obojczykami w zagłębieniu na szczycie rękojeści mostka
a - najbardziej bocznie na łopatce
sty - na wierzchołku wyrostka rylcowatego kości promieniowej - nad kciukiem
da - dolny czubek palca wskazującego
ic - górna krawędź grzebienia miednicy
sy - spojenie łonowe - przez ucisk w dół brzucha
tro - oś krętarza w biodrze - podczas ruchu
xi - punkt nadmieczykowaty mostka
ths - na wyrostku kolczystym kręgu w poziomie xi
thl - najbardziej bocznie na tułowiu w poziomie xi

a-a - szerokość barków
ic-ic - szerokość największa bioder
tro-tro - szerokość międzykrętarzowa
is-is - szerokość międzykolcowa miednicy
sty - da - długość dłoni
sst-sy - długość tułowia
ap-pte - długość stopy
xi-ths - głębokość klatki piersiowej (tu także obwód klatki piersiowej, o ile nie podpachowy)

ap - (akropodion) najbardziej wysunięty do przodu punkt stopy na paluchu lub palcu II
pte - (pterion) najbardziej wysunięty do tyłu punkt pięty

cm-cl - szerokość międzykłykciowa kości ramiennej
epl-epm - szerokość nasady kolanowej kości udowej

cm, cl - cubitale mediale et laterale - nadkłykcie kości ramiennej w stawie łokciowym
epl, epm - epicondylion mediale et laterale - nadkłykcie kości udowej

circum.. thorac. - obwód podpachowy lub w xi-ths u obu płci w bezdechu, na szczycie wdechu i wydechu
circum. antebr. - obwód na bicepsie w najszerszym miejscu
circum. cox. - obwód na udzie tuż pod pośladkami
plic. cut.-lip. antebrach. - na mięśniu trójgłowym pośrodku ramienia fałd zebrany pionowo
plic. cut.-lip. subscapul.. - pod dolnym kątem łopatki fałd zebrać poziomo
plic. cut.-lip. abdomin. - na brzuchu w 1/4 odległości od pępka do kolca biodrowego przedniego (is) - ukośnie
plic. cut.-lip. tibialis - na łydce od tyłu poniżej wcięcia podkolanowego, stopa wsparta na palcach, kolano ugięte,

mięśnie luźne, fałd pionowo

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

28

Pochodne wskaźniki antropometryczne:

szerokości, długości, głębokości,
obwody, grubości fałdu,
kąty,
masy, objętości,
proporcje, wskaźniki syntetyczne ..., wskaźniki funkcjonalne,

T

RZY ASPEKTY PROJEKTOWANIA Z WYKORZYSTANIEM DANYCH ANTROPOMETRYCZNYCH

:

• dopasowanie funkcjonalne umożliwiające użycie - pracę

• zapobieganie przeciążeniom i powstawaniu zmęczenia wskutek wymuszenia pozycji, ułożenia itp
• dopuszczenie zmienności sposobów użycia dla przeciwdziałania znużeniu i zmęczeniu

Wykorzystanie danych antropometrycznych w projektowaniu i konstruowaniu urządzeń:
• zastosowanie wskaźnika przeciętnego (50 centyl)
jest często nieprawidłowym podejściem

• zastosowanie w doborze wymiarów wskaźnika minimalnego (3-5 centyl) - osobnik minimalny
• wskaźnika maksymalnego (95-97 centyl) - osobnik maksymalny
• analiza krytycznych wartości wymiarów wzgl. funkcjonalności (np. zasięgi w pasach bezpieczeństwa)

wielkość krytyczna wymiaru projektowego:

wysokość i szerokość drzwi, rozmiar fotela dopasowane do „największego”,
położenie sterowników względem siedziska do „najmniejszego”
rozmiar uchwytów względem sposobu użycia ręki, ilości zaangażowanych palców

sposób użycia kończyny a wymiar projektowy:

chwyt obcęgowy, pensetkowy, „klipsowy”, pełną dłonią (dłoniowy) - a zmiany wymiaru dłoni i
przestrzeń potrzebna do ruchu

wielkość wydatkowanej siły w czasie pracy a wymiary projektowe

optymalne kąty zgięcia kończyn, kierunki przyłożenia siły, ramię siły, skok ruchu

D

YMORFIZM PŁCIOWY CZŁOWIEKA

- fizyczny średnio wyrażony, przeciętnie wyrażający się 8% różnicami morfometrycznymi,
- typowy dla gatunków poligamicznych,
- zewnętrznie przejawiający się drugo- i trzeciorzędowymi cechami płciowymi

(genitalia, piersi, różnice budowy kośćca, owłosienia, cechy psychiczne, rola społeczna).

Różnice przeciętnego wzrostu mężczyzn i kobiet 10-12 cm
Różnice sięgów 5-40 cm między płciami

Typologiczne ujęcie różnic dymorficznych w zakresie budowy ciała:

Typ męski:

silna budowa górnych części ciała, karku i obręczy barkowa, duża głowa, wystający profil twarzy, wąskie
biodra, relatywnie krótszy tułów i dłuższe kończyny(!!), otłuszczenie 15-18% mc, mięśnie 42% mc,

Typ żeński:

mniejsza wysokość i masa ciała, drobniejsza głowa o bardziej dziecięcych proporcjach twarzy, bardziej
zaokrąglone kształty, relatywnie dłuższy tułów, krótsze kończyny przy czym górne krótsze względem
długich w porównaniu do mężczyzn, znaczniejsze otłuszczenie (24-28% mc) skupiające się głównie w
obręczy biodrowej, subtelniejsza budowa kośćca i słabsze mięśnie (36% mc), luźniejsze torebki stawowe,
większa gibkość i precyzja ruchów, niżej środek ciężkości ciała, mniejsza - także relatywnie - pojemność
płuc i serca, wyższa częstość tętna, o 50% mniejsza siła mięśniowa i o 25-30% mniejsza niż u mężczyzn
wydolność fizyczna, niższa przemiana podstawowa, wyższa odporność, mniejsze zróżnicowanie osobnicze,

FP W 1 – Podstawy, P. Łaszczyca WSZOP 2009

29

Morfologiczna i funkcjonalna asymetria

Asymetria ciała człowieka (w przypadku typowej dominacji prawostronnej)

asymetria skrzyżna (lewa strona głowy, prawy pas barkowy, lewy pas miedniczny)

PO PRAWEJ WIĘKSZE

(bardziej nasilone, liczniejsze)

PO LEWEJ WIĘKSZE

(bardziej nasilone, liczniejsze)

prawa połowa ciała przeciętnie większa, szersza,
grubsza, cięższa, silniejsza od lewej,
kość czołowa i ciemieniowa czaszki, otwór szyjny w
czaszce, i prawa połowa trzewioczaszki
lepiej rozwinięte mięśnie mimiczne i wyraz emocji w
prawej połowie twarzy,
kość ramienna jeszcze przed urodzeniem
kość promieniowa masa kości ręki, łopatka,
prawostronnie częstsza niewielka fizjologiczna
skolioza: skośne ułożenie mostka,
pochylenie barków (bez skoliozy nabytej wyższy
prawy)
liczba rowków i listewek na skórze palców rąk i nóg,
miednica prawostronnie większa ,
prawe płuco większe i trójpłatowe,
jądra i jajniki, wrażliwość skóry niemowlaka,
ułożenie płody w macicy
wir (zakręt) włosów (także w kierunku ruchu
wskazówek zegara)

większa lewa połowa mózgoczaszki i większa lewa
półkula mózgu, szersza i krótsza lewa połowa
trzewioczaszki,
kość jarzmowa twarzoczaszki,


szybkość wzrostu kośćca,

liczba rowków na dłoniach,


miednica wyższa z lewej,
kość udowa, silniejsza lewa noga (inicjuje skok)
stężenie sodu w pocie wyższe po lewej

PRAWOSTRONNA PRZEWAGA FUNKCJONALNA

LEWOSTRONNA PRZEWAGA FUNKCJONALNA

praworęczność (rozwija się ok. 4 roku życia) w
czynnościach precyzyjnych i silniejsza
precyzyjne sterowanie - noga prawa (w związku z lewą
półkulą)
dominacja prawego oka, ucha, prawej części jamy
nosowej i lewego pola widzenia częstsza,

okolice Wernickego, Broki i Aschnera - zdolności
werbalne, rozumienie treści tekstu, rozwiązywanie
zadań matematycznych, planowanie, ustalanie
sekwencji zjawisk,
poczucie rytmu,
analiza werbalna obrazów,
sprzężenie sensomotoryczne, gestykulacja

leworęczność w 5-10% przypadków
lewa noga silniejsza i inicjująca na schodach, w
skokach, długotrwałym podparciu,
bardziej wrażliwa lewa pierś



prosodia, muzyka, orientacja przestrzenna, analiza cech
przestrzennych - umiejscowienia w przestrzeni, analiza
dotykowa, analiza znaczeń emocjonalnych,
interpretacja kontekstu, rozumienie metafor, określania
powierzchni, rozpoznanie liczby sygnałów optycznych,
rozpoznanie błysku, rozpoznanie sygnałów
dźwiękowych niewerbalnych

PRAWOSTRONNIE CZĘSTSZE PATOLOGIE

LEWOSTRONNIE CZĘSTSZE PATOLOGIE

stopa szpotawa,
wrodzona przepuklina pachwinowa,
guzy jajników,
palec młotkowaty,
neuralgia nerwu trójdzielnego,
gruźlica płuc, rak płuca,
bóle fantomowe (kończyn, sutka)

wrodzona polidaktylia i politelia (sutek),
żylaki powrózka nasiennego,
zwichnięcia stawu biodrowego u niemowląt,
zwichnięcie stawu kolanowego dorosłych,
rak sutka, zapalenie nerwu wzrokowego,
niedrożność tętnicy nerkowej,
zmiany zwyrodnieniowe kości i stawów ręki,

Zadanie werbalne lub arytmetyczne (odjąć dwie liczby) - spojrzenie w prawo
Zadanie związane z zależnościami przestrzennymi (położenie przedmiotu na regałach) - spojrzenie w lewo

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?