Реферати українською » Биология » Протистояння організму змін баричних і термічних умов


Реферат Протистояння організму змін баричних і термічних умов

Страница 1 из 3 | Следующая страница

>Реферат

по біології

на задану тему:

«Протистояння організму змінбарических і термічних умов»


Пристосування до гіпоксії

Ми вже знаємо, що екстрене пристосування до висотної гіпоксії викликає передусім ряд фізіологічних реакцій, вкладених у максимально повне задоволення потреб організму в кисні. Але цього замало навіть у порівняно невеликих висотах: на рівні 3500 м парціальний тиск кисню в альвеолах легких знижується на 53%, а насичення їм крові – на 20%.

Різні органи влади й складові їх клітини в неоднаковою ступеня чутливі до дефіциту кисню. Особливо страждають від цього центральна нервова система, зокрема нервові клітини її вищого відділу – кори мозку. На невеликих висотах людина цього ще помічає, але інструментальні фізіологічні дослідження свідчать, що вони в розквіті 1500 м в людини погіршуєтьсятемновая адаптація, тобто. пристосування очі до ясному зору під час переходу від яскравого висвітлення до напівтемряві. На висотах 2000–2200 м відзначаються порушення і у функціях кори мозку: збільшується прихований період мовних реакцій, а сама мова стає більш примітивною, порушується тонкадифференцировка сприйняттів. На висоті 4000 м гірше протікають умовні рефлекси, а вище 6000 метрів за корі мозку виникає розлите гальмування, з'являється сонливість і, нарешті, втрачається свідомість. Але ж висоті треба й рухатися, і часто здійснювати значну роботу. І це ще більше збільшує потреба у кисні.

Загальновідомо, що енергію, необхідну всіх проявів життєдіяльності, організм отримує шляхом окислення різних речовин, передусім вуглеводів і жирів, накопичуючи її у вигляді окисногофосфоридирования влегкоутилизируемой формі АТФ. Процес окислення залежить від відчуження водню відокисляемих речовин та перенесенні його протона й електрону через дихальну ланцюг на кисень. Перенесення кожної пари протонів і електронів супроводжується освітою трьох молекул АТФ. У цьому, чим багатші воднемокисляемое речовина, то більше вписувалося вихід АТФ: при окислюванні глюкози утворюється 38 молекул АТФ, а при окислюванні жирних кислот, наприклад пальмітинової, – 136. Якщо ж кисню недостатньо? Якщо протони і електрони рухаються по дихальної ланцюга, а віддавати їх нікому? Якщо вся дихальна ланцюг виявляється відновленої, тобто. забита електронами і протонами? Тоді допоможе «поспішає» гліколіз.

>Гликолиз відбувається так.Глюкоза піддаєтьсяфосфорилированию. Виниклийглю-козо-фосфорний ефір після низки проміжних перетворень івнутримолекулярних перегрупувань розщеплюється на дві молекулифосфотриози, які піддаються окислювання. Їх віднімається водень, але приймає їх кисень, а кофермент НАД. Кінцевим ж продуктом єПВК. Подальша доля цього сполуки неоднакова і від рівня забезпечення організму киснем: якщо його досить, тоПВК окислюється до СО2 і H2>O, а водень з НАД · H2 через дихальну ланцюг переноситься на кисень; нестачі кисню НАД · H2 віддає свій воденьПВК. У результаті зПВК утворюється молочна кислота, а НАД здатний вже приймати нові порції водню, підтримуючи тим гліколіз: СП3->СО-СООН + НАД. H2-^>CH3->СНОН-СООН + НАД.

Схема 8.Аеробное іанаеробное окислювання глюкози

>MK – молочна кислота. // –аеробное окислювання; // – гліколіз; 77/ – шлях від глікогену; IV – шлях від глюкози


На початковому етапі пристосування до гіпоксії інтенсивністьгликолиза зростає, збільшується синтез його ферментів.Повишенними можливостігликолиза залишаються незахищеними і якщо пристосуванні до гіпоксії. Але вгликолиза три суттєвих недоліки. По-перше,аеробноокисляться можуть найрізноманітніші речовини, агликолизируется лише глюкоза; запаси ж глікогену в організмі обмежені. По-друге, гліколіз енергетично малоефективний. По-третє, організму передусім кров,наводняется молочної кислотою; становище погіршується і те, у результаті неповного окислення жирних кислот їх утворюєтьсяв-оксимасляная іацетоуксусная кислоти,сдвигающие, як і молочна кислота, реакцію внутрішнього середовища в кислий бік й здатні перетворюватися на отрутний для організму ацетон.

Природно, що зрушення реакції середовища в кислий бік для організму несприятливий: коли він великий, багато ферменти працюватимуть над умовах оптимуму кислотності, отже, виявлятикемаксимальную активність: всередині молекул багатьох білків можуть порушитися водневі та іонні зв'язку, у результаті станеться зниження і навіть втрата функціональних властивостей даних білків. Звісно, у організму є протистояти цьому. Кров і тканини мають резервної лужністю, яка може регулювати реакцію їхнього середовища, яку проводять буферними системами, які можуть пов'язувати за зміни реакції в кислий бік йOH при зсуві в лужну. Прикладом може бутибикарбонатнея буферна система: при надлишку H+бикарбонат, приєднуючи їх, перетворюється на поганодиссоциирующую вугільну кислоту, а при надлишку ВІН» вугільна кислота перетворюється на їїдвууглекислую сіль, та її водень, з'єднуючись згидроксидом, утворює дуже поганодиссоциирующую воду. Таку саму дію мають та інші буферні системи:фосфатная, що складається з одне- ідвузамещенной солей фосфорної кислоти, і білки плазми крові, оскільки вони теж мають кислу групу –карбоксил і лужнуаминогруппу. Перша пов'язує ВІН-, створюючи воду, і вCOO-, а друга – H+, припиняючи вNH3».Буферним речовиною також і гемоглобін. Передбикарбонатов доводиться 53% всієї буферної ємності крові, частку фосфатів – 5%, білків – 7, гемоглобіну – 35%. Отже, буферні речовини компенсують зрушення реакції середовища в кислу чи лужний бік, прибираючи, пов'язуючи іони H і ВІН.

Оскільки висотах знижений парціальний тиск як кисню, а й вуглекислоти, організм при посиленому подиху втрачає їх у підвищених кількостях. Це теж зменшує кислотність крові й можуть призвести навіть до зрушенню реакції їх у лужний бік. Але втрати вуглекислоти викликають падіння збуджуваності дихального центру на мозку, й ослаблення дихання.Буферние ж системи мають певну ємність, і вона може бути вичерпана. Реакція знову зсувається в кислий бік, що зветьсянекомпенсированнимацидозом.

Для боротьби з головою молочної кислоти організму залишається і можливість у малій частини виділити її з сечею, проте інше – хімічно усунути, що відбувається двома шляхами. Перший – окислювання молочної кислоти доCO2 іН2О у печінці і м'язі серця, але цього необхідно підвищену поглинання кисню, що виключено під час перебування в розквіті і, можливо лише за поверненні нижчі рівні. Друга можливість –гликонеогенез, тобто. переробка молочної кислоти в глюкозу і глікоген. Цей цикл реакцій, під назвою на прізвище відкрив його американського біохіміка До.Кори цикломКори, надаєорга-ентзму ряд переваг. Так, усувається як молочна кислота, а й певна кількість H+,присоединяемое до продуктам перетворення молочної кислоти в глюкозу, і навіть збільшується постачання центральної нервової системи необхідної їй глюкозою. Отже, циклКори – одне із важливих пристосувальних механізмів енергетичного обміну.

Але тривале перебування на висотах і більше постійнеобитание там жадає від організму довгострокової адаптаціюгипоксическим умовам. Сутність і молекулярні механізми цього пристосування можна було зрозуміти, зіставивши біохімічні і фізіологічні особливості організму людей, які живуть лише на рівні моря, иакклиматизировавшихся до висот приепизодическом перебування там, з постійно які у горах.

Якщо житель рівнини відразу підніметься на значну висоту, він там почуватися дуже незатишно, в нього може розвинутися гірська хвороба. Якщо ж висота буде освоюватися поступово чи перебування у ньому буде досить тривалим, то настане акліматизація, людина почуватиметься в розквіті досить комфортно і зможе виконувати там значні фізичні навантаження.Висотний стелю його зросте, тобто. зниження насичення крові киснем й ті зміни функцій, які наставали на даної висоті до акліматизації, тепер проявляться лише з значно більшому рівні. Нарешті, у аборигенів гір найбільший висотний стелю, й у умовах, яких жителям рівнин треба акліматизуватися, в них спостерігається ніякого підвищення і напруги фізіологічних функцій, наприклад у непальських шерпів та її жителів південноамериканських Анд. Такі самі закономірності виявляються і при співставленні гірських тварин із котрі живуть лише на рівні моря, і навіть акліматизованими до висоті.

Схема 9. ЦиклКори

У чому молекулярна функціональний основа цих відмінностей? Усі пристосування, що відбуваються на молекулярному рівні, можна розділити втричі групи: які полегшують перенесення організмом нестачі кисню, створені задля боротьбу можливо більше поглинання кисню в гіпоксичних умовах і забезпечуючі найефективніше використання кисню, надходження до легень.

До першої групи ставляться підвищення вмісту у м'язах КФ і активностікреатинкинази – однієї з основних ферментів, які забезпечуютьресинтез АТФ. У цьому на 20–30% збільшується зміст глікогену в м'язах, а можливостігликолиза – на 40–100%; на 30% зростає резервна лужність крові. Усе це створює кращі економічні умови підтримки рівня АТФ в тканинах для збереження сталості реакції крові за умов гіпоксії.

При пристосуваннях другої групи збільшується можливість поглинання кисню у легенях передусім з допомогою більшого обсягу крові, що проходить них в одиницю часу. У адаптованого до висоті людині він на 25% перевищує величини, характерні жителям рівнин. З іншого боку, зростає киснева ємність організму рахунок підвищення обсягу циркулюючої крові, кількості еритроцитів у ній, дозрівання що у кістковому мозку стимулюється гіпоксією, та змісту гемоглобіну. У цьому не змінюється обсяг плазми крові, становлячи і в жителів рівнин, і в горців близько 45 мл на 1 кг маси тіла, а обсяг еритроцитів у перших дорівнює 35мл/кг, а й у других – 65мл/кг. У горах також зростає вміст гемоглобіну у крові. Так, за даними одній з гімалайських експедицій,2-недельное перебування особи на одне висоті 4000–5000 м призводить до збільшення змісту гемоглобіну на 32%, але в висоті 5800 м – на 41%. При акліматизації пацюків в барокамері з атмосферним тиском, відповідним висоті 9000 м, гемоглобіну у крові прибуває на 38%. У тварин, постійно які у горах, воно значно вище, ніж в які живуть лише на рівні моря: у гірських ховрашків, наприклад, на 55% вище, ніж в рівнинних. Те ж саме згадати і людині. У жителів Паміру зміст гемоглобіну на 20% вище, ніж в жителів рівнини, а й у жителів Анд – на 30%. Такі самі зміни викликає пристосування до гіпоксії у питаннях міоглобіну. Синтез його зростає, а вміст у кістякових м'язах і міокарді збільшується, підвищуючи можливості депонування кисню в організмі.Акклиматизация пацюків до висоті 3810 м супроводжується підвищенням змісту міоглобіну у тому м'язах на 50 – 70%; у собак, які живуть висоті 3730–4510 M>f на 40 – 70% значиміша, ніж в які живуть на рівнині. Цікаві дані цьому плані дає зіставлення для рівнинних та гірських тварин. Як кажуть, в тих воно значно вища й у м'язі серця, й у кістякової м'язі.

Пристосування до дефіциту кисню необхідно як людини й тваринам, які живуть у горах, до і чим видам, провідним водний спосіб життя або хоча б що чинять періодичні пірнання перебуванням що час під водою. Наприклад, водні ссавці можуть бути під водою від 10–15 до 50 хв, а водні черепахи – за кілька годин. У та інших зміст міоглобіну вище, ніж в наземних тварин. То в тюленів і китів вона досягає 16 – 40 р. на 100 р. висушеною тканини. Якщо порівняти чоловіки й тюленя з однаковим масою тіла, то запас кисню, що змиоглобином, в першого дорівнює 335 мл, а й у другого – 2530 мл. Це на більше! У м'язахнениряю щі год тварин міоглобіну значно менше, ніж в пірнаючих, але близьких їм.

>Миоглобин має значно більшим спорідненістю до кисню, ніж гемоглобін крові, і легко приєднує його, забираючи від гемоглобіну. Разом із тим він легко віддає його клітиннимокислительним системам, підтримуючи окисні процеси. При пристосуванні організму до висотної гіпоксії можливості цього зростають.Миоглобин як поглинає, резервує і віддає кисень, а й здійснює у клітині спрямований перенесення його доокислительним ферментам, активуючи їх.

Нарешті, третя група пристосувальних змін, вкладених у ефективніше використання кисню, позначається у кількості мітохондрій, активності та змісту низки окисних ферментів. Активність НАД* H2->цитохром-оксидоредуктази зростає на 15%,сукцинатдегидрогс-нази – на 85,цитохромоксидази – на 100%. Змістцитохрома з – однієї з важливих компонентів дихальної ланцюга – у різних органах підвищується на 16 – 300%. Зростає і ефективність окисного фосфорилювання, тобто. вихід АТФ на одиницю надходження в мітохондрії кисню; на 30% збільшується коефіцієнтР/О. У цьому підвищується як швидкість окисного фосфорилювання, а й активністьАТФази, тобто. можливість і перспективи використання АТФ, і поновлення запасів, у результаті тієї самої кількості АТФ вистачає до виконання більшого обсягу функціональної роботи. Збільшення ефективності процесіваеробного окислення спостерігається як в рептилій, і у ссавців тварин, як провідних водний спосіб життя, а й які роблять пірнання. У тому м'язах підвищений вміст багатьох компонентів дихальної ланцюга, зокремацнто-хрома з.

Через війну що сталися молекулярних змін організм, пристосований до висот, за умов зниженогопарциального тиску, або змісту кисню увдихаемом повітрі споживає більше кисню. Тож якщо в нормальних умов рівнини увдихаемом повітрі 21% кисню, то, на висоті його менше: до 12%; газообмін у не пристосованих до гіпоксії тварин зменшується на 11%, тоді як в пристосованих не змінюється. При ще більшому зниженні змісту кисню споживацьке в тих вище, ніж в перших, на 100–120%. Зростає і стійкість вищих структур клітинних білків доповреждающему дії гіпоксії. Про це можна судити з здібності клітин до прижиттєвої забарвленні нешкідливими барвниками: що більше ушкодження структури білка, є тим інтенсивнішим він забарвлюється. Такі засвідчили, що звидерживании вгипокеических умовах клітинні білки не адаптованих до них тварин 31-ий% інтенсивніше офарблюються, ніж пристосованих.

Але відомі тварини, що потенційно можуть однаково нормально жити і за хорошою доступності кисню, і за вкрай низькому вмісті його, і

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

  • Реферат на тему: Профілактика здоров'я школяра
    Федеральне агентство за освітою Саратовський Державний Університет Імені >Н.Г. Чернишевського
  • Реферат на тему: Процес і проблеми клонування
    >Реферат Процес і проблеми клонування Зміст Запровадження 1. Історія клонування 2. Метод
  • Реферат на тему: Процес запилення у рослин
    Процес запилення рослин   Обпилення - життєво важливий процес всім квіткових рослин, і природа
  • Реферат на тему: Процес трансляції
    >ГОУВПО "Красноярський державний медичний університет імені професора В.Ф. Войно-Ясенецького
  • Реферат на тему: Процес фотосинтезу
    Запровадження 1. >Фотосинтез і первинна біологічна продуктивність 2. Фізіологічна роль азоту,

Навігація