Khái niệm Năng lượng - Năng lượng sức mạnh (khả năng) biến đổi vật - Năng lượng khả thực công Năng lượng phân loại thành hai loại: - Động năng: lượng vật thể có chuyển động - Thế : lượng tiềm ẩn vật thể, có vị trí hay xếp phần nó, nói cách khác nhờ vị trí tương đối vật với môi trường cấu trúc bên vật thể Thế vật chất cấu trúc xếp theo trật tự phân tử hiểu cảm tính Thí dụ lượng nam châm,của loại đá quí, băng,… - Năng lượng sinh học: hoàn toàn chưa hiểu Sự biến đổi lượng thể Trong thể sống loại công khác thực hiện, dạng công công hóa học , công học , công thẩm thấu công điện Công hóa học: thực việc tổng hợp hợp chất cao phân tử protein, AND từ hợp chất thấp phân tử, tổng hợp ATP từ ADP, thực phản ứng hóa học định, trình đòi hỏi tiêu phí lượng nên đánh giá thực công Công học: công dịch chuyển phận, quan thể chống lại lực học Công thực co Công thẩm thấu: công thực vận chuyển chất khác qua cấu trúc màng theo chế vận chuyển chủ động từ nơi nồng độ thấp đến cao chống lại xu khuếch tán đòi hỏi tiêu phí lượng tế bào Công điện: công vận chuyển ion thể trước tiên chuyển lượng tiềm ẩn thức ăn để tổng hợp ATP sau nhờ ATP thực loại công hoạt động sống ATP “energy money” Trong thể : thức ăn glucose tế bào glucose bị oxi hóa thành CO2 nước theo trình phức tạp (sự hô hấp tế bào) kèm theo ATP tổng hợp từ ADP Như ATP tổng hợp nhờ dùng lượng tiềm ẩn glucose Nhưng hiệu việc sử dụng lượng thức ăn để tổng hợp ATP từ ADP phụ thuộc trạng thái sinh lý thể đặc tính “không nhìn thấy” thức ăn Sau loại công thể thực phải dùng lượng giải phóng ATP thủy phân thành ADP tế bào Tạo ATP từ ADP • ADP + HPO42− ATP + H2O • ADP ATP cần lượng, chủ yếu lấy từ trình C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O • Quá trình phức tạp oxi hóa glucose gọi hô hấp tế bào Một phân tử glucose bị oxi hóa tạo đến 36 phân tử ATP từ ADP (đây thí nghiệm, trình thực diễn tế bào ) • Nhiệt lượng thất thoát tất yếu • Hiệu suất tổng hợp ATP (bao nhiêu ATP từ phân tử glucose) khác thể sống khác • Ngoài có trình khác cung cấp lượng cho tổng hợp ATP Sự hô hấp yếm khí không cần oxi C6H12O6 2CH3CH(OH)COOH (acid lactic) + ATP ADP + creatin phosphate ATP +… (sản xuất ATP tức thời ~ 20 s hoạt động thể chất đột ngột, mạnh) Phản ứng thủy phân ATP giải phóng lượng • ATP + H2O ADP + HPO42− • • Năng lượng giải phóng ATP thủy phân thành ADP sử dụng cho hoạt động tế bào – phát triển, vận chuyển chủ động, chuyển hóa, sửa chữa, tổng hợp… Hiệu suất trình này: – lượng giải phóng từ thủy phân ATP khác phụ thuộc môi trường phản ứng trạng thái sinh lý Thí dụ: Các nghiên cứu cho thấy độ pH môi trường thể ảnh hưởng mạnh đến lượng giải phóng ra, độ pH cao thủy phân ATP giải phóng nhiều lượng – Nhiệt lượng thất thoát tất yếu – hiệu sử dụng lượng giải phóng để thực công thể khác chưa hiểu biết Mọi trình sinh công thể cần trình tổng hợp ATP trình thủy phân ATP Vì phản ứng hóa sinh có hiệu suất hữu ích nhỏ 100%, nên có kèm thất thóat nhiệt vô ích gọi nhiệt lượng sơ cấp Nhiệt lượng sơ đồ kí hiệu Q1 Năng lượng, trực tiếp dùng để thực loại công hữu ích bên thể, cuối biến thành nhiệt Thí dụ: lượng tim sử dụng việc vận chuyển máu hệ mạch (thực công học) tiêu hao vào việc thắng sức cản ma sát cuối biến thành nhiệt tỏa Nhiệt có chất gọi nhiệt lượng thứ cấp kí hiệu sơ đồ Q2 Nếu thể thực thực công hoạt động nâng, di chuyển vật,… phần công hữu ích thực thể, phần công học thực lên môi trường A Tóm lại – nhiệt lượng sơ cấp thất thoát trực tiếp lượng từ phản ứng hóa sinh thể – nhiệt lượng thứ cấp kết biến đổi thành nhiệt phần lượng mà ban đầu tiêu hao để thực công hữu ích bên thể Đọc thêm Sự xoay vòng ATP • Tổng số lượng ATP + ADP thể người ~ 0.1 mole Tại thời điểm tổng số ATP + ADP tương đối ổn định Nhìn chung ATP không tổng hợp “mới”, mà tái tạo từ ADP • Năng lượng mà tế bào thể dùng đòi hỏi thủy phân 100 – 150 mole ATP hàng ngày ( 50 – 75 kg) • Điều có nghĩa phân tử ATP tái tạo 1000 – 1500 lần ngày • ATP dự trữ được, tiêu hao gắn liền với tổng hợp lại từ ADP hô hấp tế bào diễn liên tục Glycogen • Glycogen có nhiều loại tế bào, đóng vai trò quan trọng vòng quay glucose glucose glycogen glucose • Glycogen tạo dạng dự trữ lượng (trong gan, cơ) nhanh chóng huy động để thỏa mãn nhu cầu glucose tăng đột ngột • Sự vận chuyển glucose từ vào tế bào tổng hợp glycogen cần hormone insulin • Dạng dự trữ glycogen “linh hoạt”dễ dàng nhanh chóng giải phóng thành glucose Định luật Hess • Nhiệt tỏa hay thu vào trình hóa học không phụ thuộc vào bước diễn (tức phụ thuộc sản phẩm đầu sản phẩm cuối phản ứng) Năng lượng thức ăn = ? • Trong thể : thức ăn glucose glucose bị oxi hóa thành CO2 + nước giải phóng lượng để tổng hợp ATP • dựa kiện đó, áp dụng định luật Hess, đầu kỷ 20 người ta đưa kết luận thiếu thuyết phục rằng: thức ăn mang lại cho thể lượng nhiệt lượng tỏa đốt cháy thức ăn oxy ??? • Từ sở người ta chế tạo buồng đốt thức ăn để xác định lượng thức ăn gọi calori kế (calorimeter) Thức ăn đồ uống sấy khô?, đốt hộp trụ kim loại kín đựng oxi cháy tỏa nhiệt làm nóng nước mà hộp kín ngâm đó??? • Ngày khoa học dinh dưỡng người ta quan tâm “lượng calories” thức ăn mà quan tâm chủ yếu đến khả tạo ATP thức ăn Lưu ý trước thành glucose thức ăn phải trải qua trình tiêu hóa phức tạp tiêu tốn lượng tức tiêu thụ ATP, nhiều chất vô ích có hại thức ăn phải thải trừ tiêu tốn ATP Do xét khả tạo ATP thức ăn phải tính đến số lượng ATP thặng dư tổng cộng thu (số lượng NET ) tức hiệu lượng ATP tạo trừ lượng ATP tiêu thụ Như nhiều thứ mà gọi thực phẩm thực chất giá tri dinh dưỡng không sinh ATP mà tiêu tốn nhiều ATP thể để tiêu hóa, thải trừ chất khỏi thể Thí dụ rõ rệt người bị bệnh Gút (Gout) ăn thịt cá vào lại bị sưng đau khớp nặng thức ăn sinh nhiều acid uric có hại mà thể không thải hết chức thận yếu Thức ăn nhiều chất thể không dùng đến thành chất có hại phải tống Làm tiêu tốn lượng bắt quan thải gan , thận làm việc nhiều Các trường phái dinh dưỡng tự nhiên quan tâm đến lượng sinh học, dạng lượng trừu tượng không đo đếm thực phẩm, đặc biệt thực phẩm thiên nhiên Rất nhiều chứng cho thấy ý nghĩa quan trọng lượng SỨC KHỎE • • • • “One-quarter of what you eat keeps you alive The other three-quarters keeps your doctor alive.” • “Một phần tư bạn ăn trì bạn sống Ba phần tư lại trì bác sĩ bạn sống” • Nội dung dòng chữ tượng hình tìm thấy lăng mộ Ai cập cổ • “Let food be thy medicine, and let thy medicine be food.” • “Hãy để thức ăn thuốc bạn để thuốc bạn thức ăn” Hippocrates Suy ngẫm tôi: “ ngày nay, thức ăn chất độc thuốc chất độc nữa, suy tôn Hippocrates để làm ta làm ngược lại lời ông?” SỰ ĐIỀU HÒA THÂN NHIỆT CỦA CƠ THỂ chế trao đổi nhiệt tự nhiên S – diện tích tiếp xúc hai vật thể nhiệt độ khác TRUYỀN NHIỆT = ĐỐI LƯU Đối lưu truyền nhiệt nhờ chuyển động vật chất Để đối lưu nhiệt xảy cần số điều kiện sau Vật chất chuyển động thành dòng, chất lưu, nói chung chất lỏng chất khí Chất lưu phải thay đổi mật độ nhiệt độ thay đổi Có lực trọng trường nguồn nhiệt vị trí thích hợp để chất lưu có mật độ thấp chuyển động lên xa nguồn nhiệt TRUYỀN NHIỆT = BỨC XẠ • Các vật phát xạ sóng điện từ Nếu nhiệt độ không cao phát xạ hồng ngoại Nhiệt độ cao phát sáng • • Các công thức xạ nhiệt không cần phải ghi nhớ Từ công thức chế rút kết luận quan trọng là: “Tốc độ trình trao đổi nhiệt môi trường thể tỷ lệ thuận với đại lượng: – chênh lệch nhiệt độ thể > < môi trường hay xác chênh lệch nhiệt độ bề mặt thể tiếp xúc môi trường > < môi trường – diện tích bề mặt tiếp xúc thể - môi trường SỰ TRAO ĐỔI NHIỆT GIỮA CƠ THỂ SỐNG VÀ MÔI TRƯỜNG Sự sinh nhiệt thể • Các phản ứng hóa sinh nguồn gốc tạo lượng cho thể: tiêu hóa thức ăn; tạo ATP ; thủy phân ATP kèm nhiệt lượng thất thoát vô ích (nhiệt lượng sơ cấp Q1) • Hoạt động sản sinh nhiệt lượng thứ cấp Q2 kết công hữu ích biến thành • Tiêu hao lượng thể thời gian dt dE = dQ1 + dQ2 + dA • Công suất sinh nhiệt thể = d(Q1 + Q2)/dt Sự tỏa nhiệt (sự nhiệt) thể Các chế trao đổi nhiệt thể - môi trường Cơ thể phát xạ nhiệt vùng bước sóng hồng ngoại Trao đổi nhiệt cách dẫn nhiệt qua bề mặt tiếp xúc thể với môi trường xung quanh, bao gồm quần áo Trao đổi nhiệt đối lưu nhờ dòng không khí chuyển động bề mặt thể nhờ hô hấp Sự bốc mồ hôi Mồ hôi bốc làm thể mát nhiệt lượng theo tỷ lệ 0.58 kcal/ml Tốc độ bốc tỷ lệ thuận với bề mặt tiết mồ hôi tiếp xúc môi trường, chênh lệch nhiệt độ độ ẩm không khí Độ ẩm không khí lớn, bốc mồ hôi chậm Trời nóng độ ẩm không khí bão hòa (100%) bay mồ hôi xảy Hơi nước không khí thở làm mát nhiệt lượng thể nước thể bốc thu nhiệt • • Với chế 1, 2, tốc độ trao đổi nhiệt tỷ lệ thuận diện tích bề mặt độ lớn chênh lệch nhiệt độ bề mặt thể (tức nhiệt độ da) môi trường, chiều trao đổi nhiệt (tức thể thu nhiệt hay nhiệt) phụ thuộc vào dấu chênh lệch nhiệt độ Còn chế 4, làm thể nhiệt SỰ ĐIỀU HÒA THÂN NHIỆT CỦA CƠ THỂ • Con người, động vật có vú khác có hệ thống điều hòa thân nhiệt để trì nhiệt độ ổn định cần thiết cho hoạt động quan quan trọng bên thể • Nhiệt độ cao hay thấp mức “giới hạn” ảnh hưởng không tốt đến hoạt động sống, mức độ cao tử vong • Tuy nhiên có thể tự tạo trạng thái có nhiệt độ cao mức bình thường để bảo vệ nó sốt CÂN BẰNG SINH NHIỆT > < TỎA NHIỆT • Cơ thể điều hòa thân nhiệt trung tâm điều hòa nhiệt hypotalamus (vùng đồi thị huy hệ thần kinh thực vật) • Trung tâm trạng thái bình thường ngầm “mặc định” mức nhiệt độ “bình thường” cho quan bên Nhiệt độ khác loài máu nóng khác • Xét trạng thái nhiệt độ thể mức “bình thường” • Khi công suất sinh nhiệt dQsinh nhiệt /dt cao (hoặc thấp hơn) công suất tỏa nhiệt dQtỏa nhiệt /dt, thể hấp thụ (hay mất) nhiệt lượng chênh lệch thể nóng lên (hoặc lạnh • Nhiệt độ cảm nhận thụ cảm thể nhiệt độ phân bố khắp nơi thể Các thông tin nhiệt độ từ thụ cảm thể truyền vùng đồi thị (hypotalamus), “so sánh” với mức “mặc định” Nếu nhiệt độ quan thiết yếu thể tăng giảm mức nhiệt độ “mặc định” hypotalamus gửi đến quan, tuyến hormones,…những tín hiệu thích ứng hoạt động sinh lý làm tăng, giảm sinh nhiệt tỏa nhiệt thích hợp Các chế cân sinh nhiệt tỏa nhiệt vô thức (không chủ động) • Các hoạt động điều khiển hypotalamus hoạt động năng, vô thức • chế quan trọng đổ mồ hôi bị nóng chế run bị lạnh ví dụ cách thể cân sinh nhiệt - tỏa nhiệt cách vô thức • Cơ chế co dãn mạch ngoại biên nhờ hormones: lạnh (nóng) mạch ngoại vi co (dãn) để giảm (tăng) lưu thông máu từ lõi bề mặt thể đối lưu thể giảm (tăng) T bề mặt da giảm (tăng) giảm (tăng) tỏa nhiệt • Một số hormones làm tăng trao đổi chất, với hiệu tạo ATP thấp sinh nhiệt tăng (nhiệt lượng sơ cấp) Cơ chế tự nguyện (chủ động) • Để tăng hay giảm tỏa nhiệt người chủ động (có ý thức) tăng hay giảm độ truyền nhiệt k, bề mặt tiếp xúc môi trường chế dẫn nhiệt đối lưu • Để tăng sinh nhiệt người chủ động tăng hoạt động • Khi nhiệt độ không khí nóng quá, công suất tỏa nhiệt thấp, công suất sinh nhiệt không chủ động giảm nhiệt độ thể tăng đến mức “khó chịu” người tăng k cách cởi bớt quần áo, tắm, ngồi trước quạt • Khi nhiệt độ không khí lạnh nhiệt độ thể giảm đến mức “khó chịu” người giảm k cách mặc thêm quần áo, hấp thụ nhiệt từ nguồn nhiệt lửa, lò sưởi, co ro ( giảm S) Đọc thêm: Cơn sốt gì? • Cơn sốt thường dấu hiệu báo thể chiến đấu chống lại virus vi khuẩn có hại tình trạng cân nội môi nghiêm trọng (do tích tụ nhiều độc tố,…) Cũng sốt thể chịu thương tổn, cần sửa chữa, hàn gắn • Khi có bùng phát hoạt động virus, vi khuẩn có hại thể, bạch cầu tiết hormone tên interleukin-1 theo dòng máu hypothalamus loại neuron tiết chất prostagladin có tác dụng nâng mức nhiệt độ “mặc định” lên cao mức bình thường • Theo chế điều hòa nhiệt nêu trên, sinh nhiêt thể tăng lên (run, tăng trao đổi chất) nhiệt độ thể tăng lên đến mức “mặc định” • SỐT kích hoạt để hỗ trợ thể tự vệ, tình trạng khẩn cấp Cả nhiệt độ cao interleukin-1 làm tăng hiệu hệ miễn dịch chống đỡ virus, vi khuẩn có hại, làm tăng sản xuất kháng thể lên 20 lần Nhiệt độ cao giúp tiêu diệt vô hiệu hóa virus, vi khuẩn ngoại nhập • Nhiệt độ cao tăng trao đổi chất mô bị tổn thương hồi phục nhanh hơn, trình thải độc tố mạnh lên Hạ sốt thuốc có phải tốt? • Các thuốc hạ sốt tác động lên hypothalamus • Lưu ý đặc biệt – PARACETAMOL: thành phần vô số loại thuốc giảm đau, chống viêm, hạ sốt Trong sốt, loại protein pyrogen sản sinh, protein kích thích tăng sinh chất prostagladin nói hypothalamus làm tăng mức nhiệt độ “mặc định” Paracetamol ức chế pyrogen (antipyretic) ức chế tiết prostagladin Paracetamol làm hạ nhanh nhiệt độ tác dụng gây toát mồ hôi dãn mạch Như Paracetamol tác động lên thần kinh • aspirin ức chế tổng hợp chất prostagladin • Tóm lại loại thuốc hạ sốt không chống lại tác nhân gây bệnh mà ngược lại dừng chế tự bảo vệ, tự chữa lành thể, cản trở thể chiến đấu chống bệnh thải độc • Ngoài paracetamol hại gan, hại thần kinh, aspirin hại cho dày, dễ gây chảy máu • Tuy nhiên sốt cao đến 390C kéo dài không tốt cho hệ thần kinh, lúc hạ nhiệt đầu , không thiết = thuốc mà = chườm lạnh đầu nhiều loại cỏ kiểm chứng kinh nghiệm dân gian trình lâu dài • KNOWLEDGE IS POWER - TRI THỨC LÀ SỨC MẠNH • LEARN AND LIVE, IF YOU DON’T, YOU WON’T - HỌC THÌ SỐNG, KHÔNG HỌC THÌ CHẾT • "Give me fever, and I can cure your patient." – Hippocrates • “Hãy cho sốt chữa cho bệnh nhân bạn” – Hippocrates • "If your child contracts an infection, the fever that accompanies it is a blessing, not a curse A rising body temperature simply indicates that the process of healing is sped up It is something to rejoice over, not to fear." The "people's doctor," Dr Robert Mendelsohn, in his book How to Raise a Healthy Child in Spite of Your Doctor • “Nếu đứa trẻ bạn chống đỡ bệnh truyền nhiễm, sốt kèm theo hồng ân điều để than trách…Nhiệt độ thể tăng cao đơn dấu hiệu cho ta thấy trình tự chữa lành tăng cường Đó điều mà ta phải vui mừng sợ hãi” Bác sĩ nhân dân Robert Mendelsohn, trích sách “Làm để phát triển đứa trẻ khỏe mạnh bất chấp bác sĩ bạn”