METABOLIZM: ENERGIA, CIEPŁO, PRAC I MOC CIAŁA

1. Podstawowe parametry fizyczne (praca, moc, energia)

praca - miara ilości energii przekazywanej między układami

fizycznymi w procesach mechanicznych,elektrycznych, termodynamicznych i innych.

, gdzie W - praca,

- siła, - przesunięcie

W termodynamice klasycznej praca równa jest energii jaką układ termodynamiczny wymienia z otoczeniem przy zmianie swoich parametrów makroskopowych

1 [J] = 1 [N*m]

moc - jest skalarną wielkością fizyczną określającą pracę wykonaną w jednostce czasu przez układ fizyczny

, 1[W] = 1[J/s] = 1 [N*m/s] = 1 [kg * m2/s3]

energia - skalarna wielkość fizyczna opisująca stan materii i zdolność materii do wykonania pracy lub spowodowania przepływu ciepła. Jest wielkością addytywną i zachowawczą.

2. Wykorzystanie energii przez organizm, jednostki i przeliczniki energii 100 W = 1,43 kcal

1 kcal = 4184 J

1J = 0,238846 cal

1 kU = 642 kcal/h = 746W

1 kcal/h = 1,162 W

3. Zasada zachowania energii w organizmie

wszystkie żywe organizmy są tak naprawdę układami otwartymi wymieniającymi nieustannie materię i energię z otoczeniem. Nie pozostają one wprawdzie w stanie równowagi termodynamicznej, są jednak systemami dyssypatywnymi, utrzymującymi stan wysokiej złożoności dzięki zwiększaniu entropii swego otoczenia. Jest to osiągane dzięki łączeniu spontanicznych (niewymagających doprowadzenia energii) reakcji katabolicznych z niespontanicznymi procesami anabolizmu. Druga zasada termodynamiki pozostaje spełniona, ponieważ wzrost stopnia uporządkowania wewnątrz organizmu, jest kompensowany obniżeniem stopnia uporządkowania w środowisku otaczającym organizm.

Tym samym entropia całego układu stale wzrasta. Można powiedzieć, że metabolizm utrzymuje porządek tworząc nieporządek.

// jak opisać zas. zach. energii? No po prostu ☺ energia nie bierze się znikad, tylko z wiazan chemicznych z szeregu reakcji rozpadu. Energie tą wydatkujemy, więc musimy też dostarczać.//

4. Ciepło ciała ludzkiego

To co przerabialismy na cwiczeniach - tempo przemian metabolicznych i sposoby oddawania ciepła przez organizm, np. konwekcja, parowanie itd.

5. Powstawanie energii w organizmie

W procesie fosforylacji oksydacyjnej, elektrony pobrane z cząsteczek związków organicznych w drodze m.in. cyklu kwasu cytrynowego przekazywane są na tlen, a uwolniona energia używana jest do tworzenia ATP. U eukariotów dzieje się to za pośrednictwem grupy białek występujących w błonie mitochondriów, zwanych łańcuchem oddechowym.

ATP 14 9,7 · 10

6. BMR – basal metabolic rate, skalowanie BMR

BMR (skrót od angielskiego Basal Metabolic Rate, w języku polskim podstawowa przemiana materii) jest ilością energii (mierzoną w kaloriach) wydatkowaną przez organizm w trakcie hipotetycznego całodobowego odpoczynku w celu zapewnienia jego podstawowych czynności życiowych takich jak akcja serca, oddychanie, trawienie czy utrzymanie stałej temperatury ciała. Podstawowa przemiana materii stanowi około 60-70% zużytej przez nas energii.

obliczanie BMR:

Mężczyźni

BMR= (9.99 X waga (kg)) + (6.25 X wzrost (cm)) - (4.92 X wiek) + 5

Kobiety

BMR= (9.99 X waga (kg)) + (6.25 X wzrost (cm)) - (4.92 X wiek) – 161

7. Podstawowe przemiany metaboliczne i wydatek energetyczny

(gr. metabole - przemiana) czyli przemiana materii. Ogół reakcji chemicznych zachodzących w organizmie żywym bądź bezpośredniow plazmie komórek (metabolizm komórkowy), lub też w specjalnie do tego celu przeznaczonych jamach, wgłębieniach albo rurowatych przewodach.

Procesy asymilacji (anabolizm) prowadzą do budowania białek, węglowodanów i tłuszczów (oraz innych skomplikowanych połączeń organicznych) ze związków prostszych, do czego niezbędne jest otrzymywanie energii z zewnątrz.

pierwszy etap obejmuje produkcję podstawowych elementów biomolekuł. W drugim etapie cząsteczki te są aktywowane do form reaktywnych energią pochodzącą z ATP, zaś etap trzeci to łączenie wytworzonych cząsteczek w cząsteczki złożone –

białka, polisacharydy, lipidy i kwasy nukleinowe.

Dysymilacyjnymi (katabolizm) nazywamy te reakcje, podczas których następuje daleko posunięty rozpad wielkich cząsteczek organicznych, przy czym uwalnia się energia zużywana przez ustrój do dalszych przekształceń chemicznych, ruchu, świecenia lub podnoszenia temperatury ciała. Między tymi dwoma krańcowymi procesami w organizmie odbywa się mnóstwo reakcji łańcuchowych lub cyklicznych, których konsekwencją są wszystkie skomplikowane zjawiska zachodzące w ciele istot żywych

8. Praca i moc ciała

Energia gromadzona w ciele jest zamieniana na pracę zewnętrzną.

Wydajność (sprawność) ciała ludzkiego jest stosunkiem pracy wykonanej do dostarczonej energii, np. jazda na rowerze- około 20%, pływanie – około 2-4%, silnik parowy – około 17%.

Maksymalna zdolność ciała do wykonywania pracy:

W krótkim czasie – bardzo wysokie poziomy mocy

W dłuższym czasie – moc jest proporcjonalna do maksymalnego zuzycia tlenu w pracujących mięśniach.

9. Straty ciepła (wypromieniowanie, konwekcja, parowanie, przewodzenie) promieniowanie:

∆

∆ λ ·

konwekcja:

∆ K

,

∆

!" · A# ,

K !" 10,45 % & 10√% (

)·*·+

λ !" K !" · - ./

*·+

gdzie

Kconv – stala zalezna od ruvow powietrza

Au – nieodkryte powierzchnie ciala

przewodzenie:

∆ K0123·A0

.789/

,

∆

4

, 5 L

6

, .789/ 0,18 ( )·*·+

0123

I - izolacja

Ac – odkryte powierzchnie ciała

L – grubość materiału

pocenie, parowanie:

∆ -K ·

,, gdzie ;% - tempo pocenia

∆

, K 580 ;% (

*·+

10. Temperatura ciała - 36,6*C … ☺

normalnie temp ludzkiego ciala waha się w granicach 36 – 37*C. Temperatura ciała wykazuje fizjologiczne wahania w ciągu doby. Najmniejsza jest rano (pod pachą 36,0 stopni Celsjusza, w ustach 36,2°C, w odbytnicy 36,5°C), najwyższa po południu (pod pachą 37,2°C, w ustach 37,5°C, w odbytnicy 37,8°C). W zależności od miejsca, w którym mierzymy temperaturę, normy prawidłowej i nieprawidłowej ciepłoty ciała są różne. Po owulacji oraz po wysiłku fizycznym temperatura zwiększa się średnio o 0,5°C.

Za regulowanie temperatury ciała odpowiada ośrodek regulacji ciepła, który mieści się w podwzgórzu (podwzgórze jest to część mózgowia). Ośrodek ten składa się z dwóch części.

Ośrodek znajdujący się w przedniej części podwzgórza, tzw. ośrodek utraty ciepła, uruchamia reakcje sprzyjające utracie ciepła z organizmu do otoczenia (rozszerzenie naczyń krwionośnych skóry, wydzielanie potu), natomiast drugi, nazywany ośrodkiem zachowania ciepła - zatrzymuje ciepło w ustroju, np. poprzez stymulowanie procesów przemiany materii.