Регуляция теплообразования

Теплообразование и теплоотдача

Регуляция теплообразования

Протекание основных ферментативных реакций, процессов жизнедеятельности ограничена пределами температуры внутренней среды.Для человека повышение температуры тела до $43\circ \ C$ и снижение ниже $25\circ \ C$, как правило, смертельно. Нервные клетки являются самыми чувствительными к изменениям температуры.

Температура тела зависит от следующих факторов:

  1. Теплообразование, или теплопродукция – интенсивность образования тепла.
  2. Теплоотдача – величина потерь тепла.

Основное условие сохранения постоянной температуры тела – устойчивый баланс теплообразования и теплоотдачи.

Организм человека получает или отдает тепло в результате

  • излучения;
  • теплопроведения;
  • конвекции.

Тепло является побочным продуктом биохимических реакций организма. Вся энергия, высвобождающаяся при окислении питательных веществ превращается в тепло.

Теплообразование в организме тем больше, чем интенсивнее протекают процессы метаболизма.Конденсация на тепловой баланс практически не влияет.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Определение 1

Терморегуляция – совокупность физиологических процессов, обеспечивающих наилучшее соотношение теплопродукции и теплоотдачи.

Химическая терморегуляция

Замечание 1

Химическая терморегуляция осуществляется в результате изменения уровня метаболизма, что приводит к уменьшению или повышению выработки тепла в организме.

Общее теплообразование состоит из

  • первичной теплоты, которая образуется вследствие постоянно протекающих биохимических реакций в тканях;
  • вторичной теплоты, выделяющейся при использовании энергии макроэргических соединений на осуществление определенной работы.

В различных тканях и органах интенсивность метаболизма неодинакова. Больше всего тепла образуется в мышечных волокнах при их сокращении и напряжении.

Сократительный термогенез – это образование тепла мышцах при сильном напряжении и сокращении, является основным механизмом получения дополнительного тепла у взрослого человека.

У новорожденных механизм ускоренного теплообразования наблюдается за счет повышения скорости окисления жирных кислот бурого жира, находящегося вдоль крупных сосудов грудной и брюшной полостей, в межлопаточной и затылочной областях.

Несократительный термогенез – процесс образования тепла в буром жире. Полипептид, находящийся в митохондриях жировых клеток, разобщает протекающие в них процессы окисления и образования АТФ. В детском организме бурого жира больше, чем во взрослом.

Физическая терморегуляция

Определение 2

Физическая терморегуляция– это совокупность физиологических процессов, которые ведут к изменениям уровня отдачи тепла.

Повышение температуры внешней среды ведет к увеличению теплоотдачи, понижение – к ее уменьшению.

Во внешнюю среду организм человека отдает тепло разными способами:

  1. Излучение. Испускание электромагнитных волн инфракрасного диапазона. Количество тепла, отдаваемое организмом, пропорционально площади поверхности частей тела, контактирующих с воздухом. Организм взрослого человека при температуре внешней среды $20\circ \ C$ и относительной влажности воздуха $40-60\%$ рассеивает $40-50\%$ отдаваемого тепла. При повышении температуры кожи излучение возрастает. Если температура окружающей среды и температура поверхности кожи выравниваются, то отдача тепла излучением останавливается.
  2. Кондукция, или теплопроведение – это отдача тепла в результате непосредственного контакта тела с другими физическими объектами. При этом, отдаваемое во внешнюю среду количество тепла пропорционально площади соприкасающихся поверхностей, разнице средних температур контактирующих тел, теплопроводности, времени контакта.Низкой теплопроводностью обладают жировая ткань, сухой воздух, поэтому они являются теплоизоляторами. Нахождение в среде с высокой влажностью и при низкой температуре сопровождается увеличением теплопотерь организма.
  3. Конвекция – это отдача тепла, реализуемая путем транспорта тепла движущимися частицами воды или воздуха. Конвекционный теплообмен связан с обменом молекулами. При свободной конвекции тело окружает неподвижный воздух, а теплый воздух, отходящий от тела, переносит как энергию, так и молекулы. При принудительной конвекции теплообмен зависит от скорости движения окружающего тело воздуха, скорости переноса молекул и энергии.При температуре внешней среды $20\circ \ C$ и относительной влажности воздуха $40-60\%$ в результате конвекции и теплопроведения организм рассеивает около $25-30\%$ тепла.
  4. Испарение – это отдача тепла во внешнюю среду в результате испарения влаги или пота с поверхности слизистых дыхательных путей и кожи. Организм человека при температуре $20\circ \ C$ отдает около $20\%$ рассеиваемого тепла.

Источник: https://spravochnick.ru/biologiya/vydelenie_teploregulyaciya/teploobrazovanie_i_teplootdacha/

Регуляция теплоотдачи

Регуляция теплообразования

ДЫХАТЕЛЬНАЯСИСТЕМА– особенно важное значение имеет унепотеющих животных (не имеющих механизмапотоотделения) – наземные хищники,ящерицы, собаки, кошки и др. При повышениитемпературы среды у них развиваетсятепловаяодышка –сильно учащенное, но крайне поверхностноедыхание. Увеличивает испарение воды сослизистой полости рта и верхнихдыхательных путей.

Постоянствотемпературы тела обеспечиваетсясовместным действием механизмов,регулирующих с одной стороны, интенсивностьобмена веществ и зависящее от неготеплообразование(химическаятерморегуляция), а с другой –теплоотдачу(физическая терморегуляция).

Функциональная система, обеспечивающая постоянство температуры тела

1 звенополезныйприспособительный результат– поддержание температуры тела напостоянном уровне.

2 звенорецепторы.Терморецепциюосуществляют свободные окончания тонкихсенсорных волокон типа А (дельта) и С.

(Регуляцияпостоянства температуры – этосложнорефлекторный акт, осуществляющийсяв результате раздражения рецепторовкожи, кожных и подкожных сосудов, а такжеЦНС.)

3 звенофункциональной системы– нервныйцентр

4 звенофункциональной системы исполнительныеорганы.Температура тела определяетсяопределяется соотношением интенсивности:

1) образованиятепла

2) отдачи тепла

Локализация и свойства терморецепторов

Периферическиетерморецепторынаходятся в коже, подкожных тканях,кожных и подкожных сосудах. Кожныетерморецепторы представляют собойнеинкапсулированные нервные окончания.

Центральныетерморецепторырасположены в медиальной преоптическойобласти гипоталамуса (центральныенейроны-термосенсоры), ретикулярнойформации среднего мозга, спинном мозге.

(Согласно другойклассификации выделяют три группытерморецепторов:

• поверхностныетерморецепторы, расположенные в толщекожи;

• терморецепторы,локализованные в стенках кровеносныхсосудов;

• терморецепторыЦНС, расположенные в гипоталамусе,мозжечке, ретикулярной формации стволамозга и в спинном мозге.)

Функциональнаямобильность терморецепторов. Свойствотерморецепторов кожи изменять своючувствительность к температурнымвоздействиям в зависимости от измененияобщего состояния организма отражаетуниверсальное свойство рецепторов,открытое П.Г. Снякиным и получившееназвание «функциональная мобильностьрецепторов».

Терморецепторыподразделяютна тепловыеи холодовые.

Xолодовыерецепторы располагаются в толще кожи,на глубине около 0,17 мм, тепловыерецепторы — на глубине 0,3 мм. Общее числоточек поверхности кожи, воспринимающиххолод, значительно превышает числоточек, воспринимающих тепло. Холодовыеи тепловые рецепторы располагаютсянеравномерно по кожной поверхности.Имеются индивидуальные зоны преимущественнойлокализации тепловых и холодовыхтерморецепторов.

Среди периферическихтерморецепторов преобладают холодовые,среди центральных – тепловые. Приоптимальной для человека температуреокружающей среды терморецепторыгенерируют разряды со стационарнойчастотой.

С понижением окружающейтемпературы частота импульсации ихолодовых рецепторов возрастает,тепловых — снижается. Наоборот, приповышении окружающей температурывозрастает частота импульсации тепловыхрецепторов и снижается — холодовых.

Частота импульсов холодовых рецепторовкожи максимальна при температуре равной20-300С,а для тепловых рецепторов температураравна 38-430С.

Ощущениегорячего – жжение– возникает при температуре выше 450Си воспринимается другими рецепторами– горячевымиили рецепторамижженияОтносятся к полимодальным ноцицепторами являются промежуточным звеном междутерморецепторами и ноцицепторами.

Изменениетемпературы крови вразличных областях кровяного русла всторону, как снижения, так и повышениявоспринимается терморецепторамисосудистой стенки и окружающих тканей.

Наличие терморецепторов в сосудах иокружающих их тканях доказывают опытыс перфузией кровью различной температурыизолированных органов, сохранивших сорганизмом нервные связи.

При этомвыявляется отчетливая реакция животного:изменяются дыхание, сердцебиение, диурези др.

Тепловые и холодовыерецепторы в ЦНС реагируют на изменениетемпературы крови, притекающей к нервнымцентрам.Замеченоповышение теплообразования при охлаждениисонной артерии, приносящей кровь кголовному мозгу.

Особеннобогата терморецепторами гипоталамическаяобластьЭкспериментально было установлено, чтоосновные (главные) центры терморегуляциинаходятся в гипоталамусе (за счет нихвоспринимаются изменения в окружающей и внутренней среде).

Разрушениегипоталамуса – утрачивается способностьрегулировать температуру тела и животноестановится пойкилотермным..К нейронам гипоталамической областиадресуется и импульсация, возникающаяв терморецепторах внутренних органови поверхности кожи.

Сенсорная информация от терморецепторовраспространяется по нервным волокнамтипа А-дельта и через лемнисковые путик нейронам таламуса, а затем в гипоталамуси сенсомоторную область коры большогомозга. Терморецепторы ЦНС находятся впередней части гипоталамуса, впреоптической зоне, ретикулярнойформации среднего мозга и в спинноммозге.

Доказательстваналичия центральных терморецепторов:

1) погружениеденервированных задних конечностейсобаки в холодную воду вызывает дрожьмышц головы, передних конечностей,туловища и увеличение теплообразования.Это связано с тем, что «холодная» кровьраздражает центральные терморецепторы;

2)приохлаждении сонной артерии, приносящейкровь к головному мозгу, развиваютсядрожь и сужение сосудов кожи, что приводитк повышению теплообразования и ограничениютеплоотдачи соответственно.

Найдены терморецепторы в дыхательных путях, в продолговатоммозге и в двигательной коре.

3 звенофункциональной системы– нервныйцентр. Основной центральный механизмтерморегуляции находится в гипоталамусе,т.к. после его разрушения животноеутрачивает способность регулироватьтемпературу тела, т.е. становитсяпойкилотермным.

Источник: https://StudFiles.net/preview/7050183/page:8/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.