Bài giảng: Chuyển hoá năng lượng

Bài giảng: Chuyển hoá năng lượng

chuyển hoá năng lượng

Mục tiêu học tập:

- Trình bày được các nguyên nhân tiêu hao năng lượng của cơ thể.

- Nhu cầu năng lượng của cơ thể.

1.2 Các dạng năng lượng tron cơ thể

- Nhiệt năng: duy trì thân nhiệt, phần nhiệt năng dư thừa thải ra ngoài bằng quá trình thải nhiệt.

- Động năng (cơ năng): cho các cơ quan hoạt động.

- Điện năng: do dòng ion chuyển động qua màng, tạo điện thế màng tế bào

- Hoá năng: NL tích luỹ trong các liên kết

+ Chất cung cấp năng lượng trực tiếp cho tế bào

+ ATP có chứa một liên kết nghèo năng lư ợng và 2 liên kết giàu năng lượng

Khi bị thuỷ phân:

ATP-ase ATP ADP + P + 12000 calori.

+ Tổng năng lượng trong ATP của mỗi tế bào chỉ đủ dùng cho tế bào đó trong một vài giây

Vai trò của ATP:

+ Có 1 liên kết cao năng, nhưng không cung cấp trực tiếp cho tế bào sử dụng

mà phải chuyển qua ATP.

+ Ngay khi ATP → ADP, ngay lập tức nhận năng lượng từ creatinphosphat →

ATP.

Vai trò của creatinphosphat :

- Điều kiện cơ sở: nghỉ ngơi hoàn toàn, thức tỉnh, không vận cơ, không tiêu hoá, không

điều nhiệt.

+ Nghỉ ngơi hoàn toàn: Có người chở đến phòng đo, nghỉ trước khi đo 30 phút, nằm ở tư thế gi n cơ ã

+ Không tiêu hoá: nhịn ăn 12h trước đo, tối hôm trước ăn cháo đường.

+ Không điều nhiệt: T o phòng đo 24-26 0 C

Đây là điều kiện quy ước, khi ngủ CH còn

- Thay đổi CHCS theo:

• giới,

• tuổi,

• vùng khí hậu.

•Trạng thái cơ thể:

CHCS tăng khi sốt, ưu năng tuyến giáp.

CHCS giảm khi đói ăn kéo dài, suy kiệt

CHCS người trưởng thành: 39-40 KCal/m 2 /h.

- Đơn vị đo: KCal/m 2 /h.

Dùng phương pháp hô hấp vòng kín, xác

định V O 2 bị tiêu hao trong 1 giờ ở đ.kiện đo (ml) rồi qui về điều kiện chuẩn (0 0 C, 760mmHg), nhân với giá trị nhiệt lượng của

O 2 là 4,825 KCal (ứng với TSHH 0,83 - chế

độ ăn hốn hợp bình thường)

Diện tích cơ thể (m 2 ) tính theo công

- Phương pháp đo CHCS:

2.2 Chuyển hoá trong lao động

+ Chủ yếu là vận cơ NLdạng hoá năng→

thành công năng và nhiệt năng.

+ Nếu cơ co đẳng trương, công chỉ đạt 20-25% Cơ co đẳng trường, toàn bộ năng lư ợng tiêu hao dưới dạng nhiệt, mà không sinh công.

+ Thường có sự kết hợp cả hai dạng co cơ.

§i nhanh: 180 KCal/m 2 /h.

Ch¹y chËm: 295 KCal/m 2 /h.

Ch¹y nhanh: 400 KCal/m 2 /h.

+ Dựa vào tiêu hao năng lượng , chia các nhóm LĐ sau:

LĐ nhẹ, tiêu hao: 1200-1500 KCal/8h LĐ vừa, tiêu hao: 1600-2000 KCal/8h LĐ nặng, tiêu hao: 2100-3000 KCal/8h LĐ rất nặng, tiêu hao: >3000 KCal/8h

(Mức tiêu hao ở nữ được tính thấp hơn nam cùng loại: 20-30%).

2.3 Tiêu hao năng lượng do tiêu

hoá- Là năng lượng để ăn, bài tiết, tiêu

hoá, hấp thu, đó là tác dụng động lực đặc hiệu của thức ăn (SDA).

- Đó là tỷ lệ % của mức tiêu hao năng lượng tăng thêm so với trước khi ăn

- Với protein SDA là 30%, lipid là 4%, glucid là 6%, chế độ ăn hỗn hợp là 10%.

- Để có tiêu hao năng lượng đúng, cần

2.4 Tiêu hao năng lượng do điều nhiệt

Để giữ thân nhiệt hằng định→ cơ thể phải tiêu hao năng lượng để chống lạnh hoặc chống nóng.

Cả 4 loại năng lượng tiêu hao trên đây cần thiết cho cơ thể tồn tại (không làm tăng trọng và sinh sản) Vì vậy còn gọi là năng lư ợng tiêu hao để duy trì cơ thể.

2.5 Tiêu hao năng lượng cho phát

4 Điều hoà CHNL

4.1 Điều hoà CHNL ở mức tế bào

- Phụ thuộc vào hàm lượng ATP

và ADP.

• Tế bào không hoạt động: hàm lượng ATP tăng, ADP giảm; PƯ sinh năng lư ợng giảm.

• Tế bào hoạt động: hàm lượng ATP giảm; ADP tăng → oxy hoá tạo năng lư

- Insulin t¨ng vËn chuyÓn glucose vµo

TB → t¨ng sö dông glucose.

- Testosteron, estrogen, progesteron: t¨ng

4.2 §iÒu hßa CHNL ë møc c¬ thÓ

Vai trß cña TK:

- KÝch thÝch giao c¶m → t¨ng CH.

- KÝch thÝch phã giao c¶m → gi¶m CH.

5 Nhu cầu năng lượng

- Năng lượng đưa vào < năng lượng tiêu hao: cân băng năng lượng âm (gầy, lao động kém, mệt mỏi).

- Năng lượng đưa vào > năng lượng tiêu hao: cân bằng năng lượng dương (tăng trọng, béo) → béo phì

- Nhu cầu năng lượng phụ thuộc vào tuổi, giới, loại lao động

8h ngủ: 450 KCal 8h sinh hoạt: 750 KCal 8h lao động: 1.200 KCal

2.400 KCal

- Người trưởng thành, LĐ và sinh hoạt

BT, số năng lượng tiêu hao 24h như sau:

- Người trưởng thành, LĐ và sinh hoạt

BT, số năng lượng tiêu hao 24h như

sau:

+ Tuỳ mức độ LĐ → chế độ dinh dưỡng khác nhau

+ LĐ quân sự nhu cầu năng lượng cũng khác nhau.

Nếu 1 ngày cần 3000 KCal thì:

• Glucid: 400-500g (70%),

• Lipid: 90-110g (15-20%, trong đó 1/2

là L có nguồn gốc động vật),

• Protid: 80-100g (10-15%, trong đó 1/3 protid có nguồn gốc động vật, tối thiểu / 24h cần 30g P).

- Năng lưọng lấy từ thức ăn : P, L, G.

- Ngoài đủ calori, khẩu phần ăn cần các vật chất khác như nước, muối khoáng, vitamin

(nhất là vitamin C)

3 Nguyên tắc đo tiêu hao năng lượng

Năng lượng dù tiêu hao bất kỳ dạng gì cũng đều phải thải ra ngoài dưới dạng nhiệt → đo nhiệt lượng.

3.1 Phương pháp đo nhiệt lượng trực tiếp

Dùng phòng nhiệt lượng kế.

Nhiệt toả ra đ làm nóng dòng nước chảy ã qua phòng và được tính:

Q = V(t1 -t2)C

* V: thể tích nước từ fòng chảy ra

* t 1 - t 2 : chênh lệch nhiệt độ của dòng nước chảy vào và chảy ra.

* C: nhiệt dung của nước.

Phương pháp này rất chính xác nhưng cồng kềnh, phức tạp.

3.2 Phương pháp đo nhiệt lượng gián tiếp qua thông số hô hấp

3.2.1- Thương số hô hấp và giá trị nhiệt lượng của oxy

- GTNL của O2 là nhiệt lượng giải phóng khi dùng 1 lit O2 để đốt cháy một chất nào đó thành CO2 + H2O.

PP này không tính được TSHH, vì vậy thư ờng chỉ để đo CHCS, và lấy GTNL của O2 = 4,825KCal cho chế độ ăn hỗn hợp có TSHH = 0,83

3.2.3- Phương pháp hô hấp vòng mở.

Đối tượng đeo túi Douglas,

Đối tượng lao động 6 hay

10 min, lấy khí từ túi; xác

định V, thành phần khí và

so với thành phần khí hít vào

VÝ dô: trong 10min, V thë ra lµ 100l, thµnh phÇn khÝ thë ra vµ hÝt vµo lµ:

3.3 Phương pháp gián tiếp qua thông số

thức ăn

Theo phương pháp này, phải định lượng khẩu phần ăn: P, L, G, ăn vào trừ đi phần thức ăn đào thải ra ngoài theo phân, rồi nhân với giá trị nhiệt của từng chất

- 1g G cho 4,1 Kcal

- 1g P cho 4,1 Kcal

- 1g L cho 9,3 Kcal

Phương pháp này độ chính xác không

®iÒu hoµ th©n nhiÖt

1 Hằng nhiệt và biến nhiệt

• Động vật biến nhiệt (ĐV máu lạnh)

• Động vật hằng nhiệt (ĐV máu nóng)

• Hằng nhiệt ở ĐV máu nóng rất quan trọng.

- Điều nhiệt là giữ cho nhiệt độ cơ thể "hằng

định” trong điều kiện nhiệt độ môi trường thay đổi.

2 Thân nhiệt

TN là nhiệt độ cơ thể do quá chuyển hoá vật chất tạo ra.

Chia TN làm 2 loại: nhiệt độ ngoại vi và

nhiệt độ trung tâm TN là chỉ nhiệt độ trung

tâm của cơ thể.

2.1 Nhiệt độ trung tâm.

- NĐ TTâm, gọi là “nhiệt độ lõi”, là NĐ của các cơ quan nội tạng

- Đặc điểm: luôn cao , ổn định, ít chịu

ảnh hưởng của NĐ môi trường, ảnh hư ởng trực tiếp tới CH TB

Thường đo NĐTTâm ở:

• Trực tràng : 36 o 5-37 o 5C

• Dưới lưỡi : thấp hơn trực tràng 0 0 5C

• Hố nách : thấp hơn trực tràng 0 0 6-1 0 C (thư ờng được dùng nhất).

• Thông thường NĐ hố nách: 36 0 2-36 0 9C (lấy giới hạn trung bình là 37 0 C).

2.2 Nhiệt độ ngoại vi

- Là NĐ ở phần da cơ thể, hay NĐ "vỏ",

- Đặc điểm: thấp hơn NĐTT, ít ảnh hưởng tới chuyển hoá vật chất, dao động theo NĐ môi trường.

- NĐ ở các vùng da là khác nhau: cao ở thân mình, đầu; thấp dần từ đầu chi đến ngọn chi

(Trong đó: 0,5; 0,36; 0,14 là hệ số chỉ phần diện tích da: thân, chi dưới, chi trên

so với toàn cơ thể).

2.3 Dao động bình thường của thân nhiệt

- Dao động trong ngày: 0,5 - 0,7 0 C (thấp: 2-4 giờ

sáng, cao :13-15 giờ chiều).

- Ngủ: T o thấp hơn thức.

- Khi nóng, sau ăn, sau lao động: T o tăng 1-2 0 C.

- ở phụ nữ, nửa sau CKKN T o tăng 0,3-0,5 0 C.

-Giới hạn nhiệt độ cơ thể: 25 0 -42 0 C

khi T o <25 0 C và >42 0 C: chết.

3 Qu¸ tr×nh sinh nhiÖt

3.1 ChuyÓn ho¸ vËt chÊt

- Oxy ho¸ vËt chÊt trong c¬ thÓ lµ nguån SN c¬ b¶n: CHVC ë gan chiÕm 20-30% → nhiÖt

3.2 Co cơ

-Co cơ, hoá năng→cơ năng và nhiệt năng (75% năng lượng sinh ra dưới dạng nhiệt)

- Căng cơ SN tăng 10% so với khi cơ ở trạng thái gi n Khi lao động nặng, tiêu hao ã

NL tăng 400-500% so với lúc nghỉ.

- Run cơ do lạnh, SN tăng tới 200% so với lúc yên nghỉ

4 Qu¸ tr×nh th¶i nhiÖt

Sù th¶i nhiÖt phô thuéc nhiÒu vµo 2 yÕu tè: líp c¸ch nhiÖt vµ hÖ to¶ nhiÖt cña da.

4.1 Líp c¸ch nhiÖt vµ hÖ to¶ nhiÖt cña da.

- Líp c¸ch nhiÖt bao gåm da vµ c¸c m« dd (m« mì) c¸ch nhiÖt tèt Phô n÷ cã líp mì

dd dµy h¬n→ c¸ch nhiÖt tèt h¬n nam

- Hệ toả nhiệt của da phụ thuộc quá trình ĐH dòng máu qua hệ mạch dd

4.2 Thải nhiệt bằng truyền nhiệt

- Truyền nhiệt bức xạ: nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật nhiệt độ thấp mà

không tiếp xúc trực tiếp.

Màu trắng phản chiếu 100% tia bức xạ,

màu đen hấp thụ 100% tia bức xạ nhiệt của mặt trời.

- Dẫn truyền nhiệt: là truyền nhiệt trực tiếp khi cơ thể tiếp xúc trực tiếp với vật có nhiệt

độ thấp hơn

- Truyền nhiệt đối lưu: cơ thể tiếp xúc với không khí hoặc nước có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ da và luôn chuyển động, tạo nên

4.2 Thải nhiệt bằng truyền nhiệt

Truyền nhiệt đối lưu phụ thuộc vào diện tích da và tốc độ gió Cơ thể ngâm mình trong nước → truyền nhiệt đối lưu nhanh hơn nhiều so với không khí→dễ cảm lạnh.

*Ba hình thức thải nhiệt nêu trên chỉ thực hiện được khi nhiệt độ da lớn hơn nhiệt độ môi trường.

Nếu nhiệt độ môi trường >34 0 C thì cơ thể lại nhận nhiệt từ môi trường.

4.3 Thải nhiệt bằng đường bốc hơi nước

- 1g H 2 O từ lỏng thành hơi: lấy đi 0,58 KCal.

- Cơ thể thải 400-500KCal/24h, tương đương thải 700-900ml H 2 O, (300-350ml qua đường hô hấp; 400-600ml qua da).

+ Bốc hơi nước qua đường hô hấp: thông khí phổi tăng→bốc hơi nước tăng ít có ý nghĩa chống nóng đối với người.

- Kho¶ng 2 triÖu tuyÕn

ĐH hoạt động của tuyến do hệ thần kinh

giao cảm và các yếu tố thể dịch.

-S ợi giao cảm chi phối tuyến mồ hôi tiết

Acetylcholin;

-catecholamin cũng kích thích bài tiết mồ hôi

- Các hormon: mineralocorticoid làm tăng tái hấp thu Na + , Cl - , tăng đào thải K +

- Một số chất: pilocarpin, cholin, eserin,

prostigmin làm tăng bài tiết mồ hôi atropin

- Theo Dubois Reymond : khi nhiệt độ không khí 200C:

Lúc nghỉ cơ thể thải 100KCal/h (bức xạ 66%; bốc hơi 19%, dẫn truyền và đối lưu 15%).

Sau khi thi đấu TT → tổng nhiệt thải

600 KCal/h: - bốc hơi nước 75%,

- bức xạ 12%,

- đối lưu và dẫn truyền 13%.

- Khi nhiệt độ không khí >35 0 C: thải nhiệt chỉ còn con đường bốc hơi nước

Nếu cơ thể sản xuất 2400-2800KCal/24h → bốc hơi 4,5 lít nước qua da

Khi lao động trong môi trường nóng, có thể bài tiết 3,4 l mồ hôi/1h.

- Sự bốc hơi phụ thuộc quan trọng nhất vào độ

ẩm không khí.

- Quần áo da, nilon, cao su, vải dày, xốp→ cản trở bốc hơi nước

5 Điều hoà thân nhiệt

Cơ thể duy trì ổn nhiệt 37 0 C khi nhiệt độ môi trường dao động -50 0 C → +50 0 C là nhờ cơ chế điều nhiệt (phản xạ điều nhiệt).

5.2 Đường dẫn truyền cảm giác nhiệt

- Xung động theo sợi cảm giác → rễ sau

TS → bắt chéo cột sống sang bên đối diện

5.3 Trung khu điều nhiệt

- Phần trước vùng dươí đồi: ĐH Qtr` thảI Nh (chống nóng): gây gi n mạch, ra mồ hôi ã

- Phần sau vùng DĐ: ĐH Qtr` Sinh Nh (chống lạnh): co mạch, tăng chuyển hoá, tăng glucose máu, run

- Đa số VK, VR tác động và TKĐN→sốt.

- Nhiều thuốc điều trị sốt cũng tác dụng vào TK

ĐN

- VN o: cảm nhận được nóng, lạnh ã → ĐH bằng H/

5.4 §­êng dÉn truyÒn ly t©m.

- D©y TK giao c¶m vµ phã giao

c¶m → §H SN vµ TN

-TKhu §N → tuû sèng → run.

- Hormon d® → hormon t.yªn → hormon th.thËn, gi¸p tr¹ng → ®h` SN vµ TN.

5.5 Cơ quan thực hiện.

- Tất cả các tế bào của cơ thể, đặc biệt

là gan, cơ, tuyến mồ hôi, mạch máu da,

hệ hô hấp.

- Tế bào tuyến nội tiết → bài tiết hormon.

6 C¬ chÕ chèng

nãng.

= t¨ng TN, gi¶m

SN.

Lao động trong môi trường nóng b.tiết 3,5 l

mồ hôi/1h, 8h lao động bài tiết 10-12 l mồ hôi

Do mất nước qua đường mồ hôi quá lớn→mất

Na +→rối loạn cân bằng nước-điện giải→chuột

rút, co giật, có thể truỵ tuần hoàn.

6.2 Gi n mạch thải nhiệt ã

- B thường khối lượng

máu qua da 5-10% lưu lư

ợng tim (200-300ml/m 2 da/ min).

6.3 Tăng thông khí thải nhiệt

Một số ĐV có ít tuyến mồ hôi (chó, trâu) hoặc có nhiều lông nên thải nhiệt bằng tăng thông khí: thở nhanh và nông → tăng lưu chuyển dòng khí trên đường thở → tăng bốc hơi nước chứ không làm tăng thông khí

ở người vai trò này không đáng kể, chỉ có ý nghĩa khi lao động trong môi trường nóng, độ ẩm cao.

6.4 Giảm sinh nhiệt.

- Giảm b.tiết catecholamin, T3- T4, giảm tiêu hoá và hấp thu do có cảm giác mệt, chán ăn, giảm hoạt động cơ

- Run c¬ do PX l¹nh: TK ë vïng dd (phÇn sau) → tuû sèng → run.

7.2 Giảm thải nhiệt

- TK giao cảm→co mạch da→tăng bề dày cách nhiệt và giảm chuyển nhiệt từ vùng lõi ra vùng

vỏ→giảm TN.

- Giảm b tiết mồ hôi và bốc hơi nước qua da→

giảm TN.

- Dựng chân lông → tăng bề dày lớp lông cách nhiệt (ĐV)

- ở người: lạnh → Pxạ sởn da gà

chống lạnh có ý thức

8 Mức chuẩn của cơ chế điều hoà nhiệt vùng dưới đồi

- Mức chuẩn (set point) ở TKĐN vùng dđ: b.thường vùng dđ đạt mức tới hạn 37,1 0 C → SN chỉ còn mức cơ sở, q trình TN bắt đầu tăng

- Khi NĐ cơ thể >37,1 0 C → b tiết mồ hôi.

TN > SN → ổn nhiệt.

- Khi NĐ cơ thể <37,1 0 C → tăng SN (run cơ).

SN > TN → ổn nhiệt.

9 Rối loạn điều hoà nhiệt

9.1 Sốt

- TKĐN tổn thương do u, bị k.thích do VK, VR, hoá chất, mô tổn thương (các chất gây sốt: Interleukin-1 tăng→ prostaglandin), môi trường quá nóng→mức chuẩn tăng hơn b.thường→tăng SN→tăng NĐ cơ thể→sốt.

(aspirin ƯC tổng hợp prostaglandin→hạ sốt).

- Khi sốt, thấy lạnh, co mạch da, nổi gai ốc, run cơ, tăng adrenalin

9.2 Say nóng, say nắng

Lao động nặng trong môi trường nóng

ẩm cao, hoặc trời quá nóng → vượt giới hạn ĐN thân → NĐ cơ thể tăng

Khi NĐ cơ thể 41,50C-420C: bị say nóng,

gi n mạch ngoại vi ã → da đỏ, nóng bừng, ngây ngất, choáng váng → mê sảng, bất tỉnh → sốc.

9.3 Cảm lạnh

NĐ cơ thể < 35 0 C đến 29-30 0 C→ không còn hiệu lực ĐN: run cơ, co mạch ngoại vi → da tái nhợt →

NĐ tiếp tục giảm → giảm chuyển hoá, nhịp tim, huyết áp, da lạnh cóng, mất cảm giác, hôn mê Nếu đầu ngón chân, ngón tay bị đông cứng→tổn thương mô.

9.4 Hạ nhiệt nhân tạo

NĐ cơ thể hạ 30-320C → chuyển hoá và nhu cầu oxy giảm → sự biến đổi sinh lý không có gì nghiêm trọng → cơ thể tăng sức chịu đựng với phẫu thuật và thời gian ngừng tim.

Hạ nhiệt toàn thân: thuốc an thần ức chế TKhu ĐN vùng d/đ sau đó tiến hành hạ nhiệt cơ thể Cũng có thể hạ nhiệt bộ phận bằng cách truyền huyết thanh lạnh