Для поддержания жизни всех теплокровных, включая и человека, нужно тепло. Но откуда и как оно появляется в организме? Что такое АТФ и какова роль кислорода и питательных веществ?
ОТКУДА В ТЕЛЕ БЕРЕТСЯ ТЕПЛО?
Из школьной программы мы знаем, что тепло, это конечное превращение энергии. Когда мы сжигаем уголь, нефть, природный газ, дерево, бумагу и т.д., углерод и водород, содержащиеся в этих материалах, вступают в химическое соединение с кислородом. Этот процесс в химии получил название окисления.
Начальным этапом окисления является потеря окисляющимся веществом электрона или атома водорода (с электроном) и присоединение их к молекуле кислорода с образованием отрицательно заряженного иона О2— или бирадикала — О – О, если был присоединен и водород. Последний сопровождается, как правило, выделением тепловой энергии [ 1 ].
Если реакция происходит быстро, то кроме тепла появляется еще и пламя.
Реакции в организме происходят намного медленнее чем в фейерверке, поэтапно, и более строго контролируются. Пламя не возникает, и даже производство тепла сведено к минимуму; в основном энергия сохраняется в виде высокоэнергетических химических соединений — АТФ (универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах).
АТФ в свою очередь, обеспечивает работу мышц, нервов, способствуют образованию сложных молекул, например белков. Этому способствуют химические реакции, протекающие в клетках. Клетки запасают энергию или используют ее, а избыток выделяют в виде тепла [ 2 ], который рассеивается в клетке. Подробно эти процессы зарядки-разрядки АТФ мы разбираем здесь.
Окисление и белков, и жиров, и углеводов дает человеку ту химическую энергию, которая и поддерживает жизнь во всех ее проявлениях. При производстве энергии внутри организма чаще всего возникает проблема не с продуктами питания, а с окислитлем — кислородом. И оказывается, что каждая единица кислорода, идущая на окисление белков, жиров и углеводов, выделяет примерно равное количество теплопродукции — 4,5 ккал/л О2, 4,7 и 5,0.
Холод — это недостаток тепла.
Тепло — сопутствующий продукт экзотермических реакций окисления атомов углерода и водорода. А поскольку производство энергии происходит в каждой клетке тела, то источником тепла в организме являются все ткани. Но наиболее интенсивно процесс теплообразования идет в мышцах, лёгких, печени, почках. [ 4 ] Поэтому температурные различия между внутренними органами, мышцами и кожей могут составлять до 5-10 °С.
Некоторые считают, что тепло выделяется за счет сокращения мышц. Это не так. Академик РАН В. П. Скулачев на это приводит такой афоризм: «Чтобы поддерживать свою температуру тела за счет сокращения мышц, мышь должна бежать вертикально вверх со скоростью курьерского поезда».
При расщеплении питательных веществ часть освобождённой энергии аккумулируется в АТФ, часть рассеивается в виде тепла (первичная теплота — 65-70 % энергии). При использовании макроэргических связей молекул АТФ часть энергии идёт на выполнение полезной работы, а часть рассеивается (вторичная теплота). Таким образом, теплопродукцией являются два потока теплоты — первичной и вторичной.
Тепло и энергия понятия тесно связанные. В своё время, «энергия», появившись как наука, имела несколько названий, в том числе «динамическая теория тепла» (англ. dynamical theory of heat). В 1920-х годах её называли «термодинамика» — наука о преобразовании энергии. Особенности преобразования тепла и работы были показаны в самых первых двух законах термодинамики. Впоследствии, наука об энергии разделилась на множество различных областей, таких как биологическая термодинамика.
Количество произведенного организмом человека тепла зависит от количества и характера пищи, получаемой организмом, а также от выполняемой работы. Например, на дыхание, кровообращение, пищеварение мужчина расходует 59 ккал в час, женщины – 54 ккал в час). Когда человек начинает двигаться, потребность в энергии возрастает — у человека, выполняющего легкую физическую работу, образуется 95-110 ккал в час; у выполняющего работу средней тяжести — 130-150 ккал в час; у выполняющего тяжелую физическую работу количество образующегося тепла превышает 180 ккал в час. [ 5 ]
У человека весом 70 кг количество тепла, которое образуется в спокойном состоянии, составляет примерно 70 килокалорий в час. Этого тепла достаточно для того, чтобы поднять на один градус температуру 70 килограммов воды или вскипятить килограмм воды, начальная температура которой составляла 30°. [ 6 ]
В следующей статье мы узнаем как происходит регуляция температуры тела человека.
Как наше тело вырабатывает тепло, если для этого нет специального органа
Терморегуляция – так называют процесс выработки тепла в организме и её отдачи во внешнюю среду. Как у большинства млекопитающих, так и у человека терморегуляция протекает по одинаковому принципу. Какой орган отвечает за отопление тела и каким образом организму удается поддерживать постоянную температуру?
Как работает наша печка?
В отличие от пресмыкающихся, чья жизнь зависима от температуры окружающей среды, терморегуляция млекопитающих позволяет обеспечивать нормальный обмен веществ независимо от времен года и погоды. Возможность держать постоянную температура тела также обеспечивает оптимальные условия для работы ферментов, ускоряющих наши биохимические процессы.
Разные участки тела отапливаются не одинаково. Например, если в подмышечной впадине у здорового человека температура колеблется от 36.5 до 36.9 °С, то температура стоп и кистей варьируется от 24.4 до 30 °С, шея разогрета до 34 °С, а голова – до 33.5 °С.
Ввиду того, что у внутренних органов меньшая теплоотдача, чем у кожи, то температура там несколько выше. Самый горячий орган в нашем теле печень. Она разогревается от 37,8 до 38.5 °С. Такая разница обусловлена задачами, которые она выполняет. Печень – центральная химическая лаборатория в организме, отвечающая за выработку пищеварительной желчи, фильтрацию (очищение) крови и переработку поступающего с пищей сырья в необходимые химические элементы для работы остальных органов.
При этом существует определенный график подачи тепла в течения суток. В 3-4 часа утра организм отапливает тело меньше всего и, наоборот, в 16-18 часов включает печку на полную.
Правда, стоит заметить, что в зависимости от особенностей организма конкретного человека, указанные выше цифры могут немного отличаться.
Кто в нашем организме главный энергетик?
Выработку тепла называют химической терморегуляцией, а её потерю – физической терморегуляцией.
Так вот, химической терморегуляцией, то есть выработкой тепла, занимаются все клетки нашего тела, все ткани и каждый внутренний орган. Кто-то вырабатывает тепла меньше, кто-то больше.
Однако существуют три наиболее интенсивных источника тепла. Это мускулы, вышеописанная печень и бурая жировая ткань. Главным энергетиком, руководящим всем процессом отопления, можно назвать гипоталамус – небольшую область в головном мозге.
Топливом для печки является потребляемая нами пища, которая расщепляется на белки, жиры и углеводы. При окислении этого богатства высвобождается нужная энергия.
Мышцы производят примерно 20% всего тепла в организме и, даже если мы будем лежать неподвижно, мускулы свою работу не бросят. Если лежать неподвижно, но при этом напрячься, то теплообразование увеличится на 10%. Незначительная физическая нагрузка увеличит нагрев еще на 50-80%, а тяжелая мышечная работа – на все 500%.
Если происходит перегрев, то включается процесс конвекции, кондукции, потоотделения и радиации (инфракрасного излучения). Это будет уже физическая терморегуляция – отдача тепла.
В ситуации, когда организм, напротив, переохлажден, мышцы «включают» режим дрожи – беспорядочного сокращения.
О пищеварительной системе и печени мы уже немного рассказали. Тепло вырабатывается в процессе расщепления пищи. Логично, что органы, работающие с топливом напрямую, будут жить теплее остальных. Более любопытна бурая жировая ткань.
Жир, сам по себе, это запас энергии. Однако бурый жир, в отличие от обычного белого, расходуется легче и быстрее. Когда мышцы и остальные органы не справляются с обогревом тела, организм оперативно сжигает бурый жир, получая дополнительное тепло.
Беда в том, что у взрослого человека бурого жира почти нет. Наиболее развит он лишь у новорожденных и составляет около 5% от массы тела. Так природа позаботилась о том, чтобы мы не замерзли в первые месяцы своей жизни. Бурым жиром богаты животные, особенно те, которые впадают в зимнюю спячку, например, медведи.
Тепло по организму разносит кровь. Однако если организм почувствует холод, то кровеносные сосуды сужаются, уменьшая приток крови. Если ситуация будет отличной – тело испытывает перегрев, то кровеносные сосуды расширяются. Казалось бы, все должно быть наоборот. Как согреть, например, руки, если организм уменьшил подачу крови туда?
Дело в том, что при суженых сосудах кровь теряет меньше тепла. При увеличенных сосудах физическая терморегуляция, напротив, больше. Другими словами, если у организма не получается согреть ваши руки, он перестанет тратить на них энергию, чтобы не замерзли другие участки тела. Тут вам придется греть их самому, засунув конечности, например, в карманы.
Гипоталамус ответственный начальник, но наивный. Обмануть его могут пирогены – вещества, вырабатываемые самим организмом, либо вредоносными микробами.
Получить результаты Компания «Новые Медицинские Технологии»
Результаты анализов
Получение результатов возможно только при подписании пункта 5.2 договора на предоставление медицинских услуг пациенту на платной основе. Если Вы не подписывали данный пункт, Вы сможете получить свой результат только при личном визите в медицинский центр НМТ при наличии товарного чека.
Заполняя форму, Вы соглашаетесь с Политикой обработки ПДн.
Мед. учреждениям
Сотрудничество с компанией «НМТ»
Пациентам
Статьи, новости, врачебный приём и другое
Поставщикам
Приглашаем к сотрудничеству поставщиков
Врачам
Приглашаем к сотрудничеству врачей всех специальностей
23779044 исследований мы сделали
на 08 Декабря 2021 г.
Здоровый интерес
Статьи на медицинскую тематику
Мы и СМИ
Публикации в СМИ о нашей компании
Ну кто сказал, что ваша идеальная температура — 36,6 °С? А если на градуснике 35,4 или 37,2 °С и вы при этом неплохо себя чувствуете? Стоит ли в этом случае бить тревогу, пачками глотать таблетки для профилактики и бежать в больницу? Температура тела молодого здорового человека колеблется от 36,2 до 36,8 °С. И лишь для 5 % людей нормальными являются показатели ниже или выше среднестатистических. Вот почему одни, для кого характерны нижние пределы, при 37,2 °С «почти умирают», а другие подобного незначительного повышения просто не замечают. Выяснить, какова норма лично для вас, можно, если при хорошем самочувствии измерить температуру утром, днем и вечером. Ведь в течение суток она изменяется: самой низкой бывает до полудня, когда организм еще спит, затем постепенно повышается и примерно к 16 часам достигает максимума.
Как правильно измерять температуру?
На разных участках тела температура кожи неодинакова, например, на ступне — всего около 20 °С. В спортивной медицине есть понятие средневзвешенной температуры кожи (СВТК), которая измеряется в пяти точках (в области лба, груди, кисти, бедра и голени). Самый распространенный «домашний» способ узнать температуру — это поставить градусник под мышку. Но он наименее достоверен. Температура во рту колеблется в зависимости от съеденной холодной или горячей пищи. Лучше всего ставить градусник, причем только электронный, в ухо или прямую кишку. Если термометра под рукой не оказалось, постарайтесь определить температуру, прикасаясь ко лбу губами или тыльной стороной ладони.
Что может влиять на температуру?
В первую очередь – индивидуальные характеристики организма. Как правило, у людей с замедленным обменом веществ температура ниже, чем у тех, у кого он устойчивый и высокий. Но если, несмотря на хорошее самочувствие, вы продолжаете волноваться из-за слишком низкой температуры тела, попробуйте излюбленный школьниками способ: на кусочек сахара капните несколько капель йода и съешьте его. Если столбик термометра поползет вверх, значит, все в порядке: организм работает исправно, а низкие показатели — ваша норма.
Факторы, влияющие на температуру женщины:
Менструальный цикл. За 2 недели до его начала, она, как правило, понижается, а в первый день — увеличивается. Беременность. Без видимых причин на протяжении нескольких месяцев она у 30 % будущих мам бывает повышена на несколько десятых градуса. Курение. Никотин препятствует нормальному кровообращению, снижает поступление кислорода в сосуды. Эти отклонения в системе и приводят к понижению температуры тела. Возраст. Со временем она может менять свои «здоровые» показатели. К 65 годам они часто снижаются на 1-2°. В этом есть некоторые преимущества: например, женщинам становится легче переносить изнуряющую жару. Генетика, образ жизни, окружающая среда. Правда, значение этих факторов не так велико.
Температура и спорт
Во время занятий спортом активизируются обменные процессы, увеличиваются сердечный выброс, минутный объем крови, ее приток к коже…Такие изменения приводят к повышению температуры. При обычных тренировках оно небольшое — несколько десятых градуса. К тому же наш мозг быстро компенсирует затраты на привычные упражнения и приводит показатели к норме. Другое дело — экстремальные нагрузки, когда восстановительный процесс занимает больше времени, так как изменения весьма значительны. Например, у марафонцев температура тела к финишу достигает 38,9 °С независимо от погоды. Если бы на подобный забег отважились вы, то столбик термометра мог бы подняться до 40 °С и выше. Просто у профессиональных спортсменов механизмы терморегуляции отработаны лучше, чем у обычных людей. Иными словами, они начинают потеть, когда сил в запасе еще предостаточно. А любитель часто уже задыхается, но при этом остается абсолютно сухим, что вредно для организма.
Отклонения от нормы
Бывают ситуации, в которых гипоталамусу, отвечающему за поддержание теплового баланса, необходима помощь извне. Жар – один из способов борьбы организма с инфекцией, когда воспалительный процесс заканчивается освобождением крови от ненужных химических элементов на клеточном уровне. Но если повышенная температура не падает ниже 38,5 °С несколько дней, необходимо начать принимать какое-нибудь жаропонижающее средство, потому что внутренние органы человека не могут долго функционировать при высокой температуре. Помощь организму нужна и при понижении температуры до 35 °С, что случается из-за длительного переохлаждения (гипотермии). В этом случае необходимы согревающее питье и теплая одежда. Небольшое понижение температуры может наблюдаться и в посттравматический период, а также у людей преклонного возраста из-за малой активности или неполноценного питания. Часто критические изменения температуры тела бывают вызваны неадекватным поведением самого человека. Последуйте советам: одевайтесь всегда в соответствии с погодой, не засиживайтесь в парилках и не прыгайте в прорубь сразу, как только решили стать моржом.
Интересные факты
Существует особый метод лечения — пиротерапия (от греческого «огонь»), когда человеку специально вводят пирогены — вещества, вызывающие жар. Лихорадочное состояние сопровождается активностью гипофизарно-надпочечниковой системы, ускорением в 2-3 раза кровотока во внутренних органах, стимуляцией иммунитета. При такой высокой температуре эффективней растворяются тромбы, рассасывается плотная рубцовая ткань, гибнут переродившиеся опухолевые клетки и восстанавливается деятельность нервной системы.
Нагревающий микроклимат как вредный фактор рабочей среды
Нагревающий микроклимат — сочетание параметров микроклимата (температура воздуха, влажность, скорость его движения, относительная влажность, тепловое излучение), при котором имеет место нарушение теплообмена человека с окружающей средой, выражающееся в накоплении тепла в организме выше верхней границы оптимальной величины (>0,87 кДж/кг) и/или увеличении доли потерь тепла испарением пота (>30%) в общей структуре теплового баланса, появлении общих или локальных дискомфортных теплоощущений (слегка тепло, тепло, жарко).
Оптимальные и допустимые значения параметров микроклимата для производственных помещений установлены Санитарными правилами и нормами СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности (или) безвредности для человека факторов среды обитания». Их значения зависят от периода года (холодный или теплый), а также от категории выполняемых работником работ которые разграничиваются в зависимости от интенсивности энерготрат организма в ккал/ч (Вт).
Измерения параметров микроклимата необходимо проводить два раза в год — в холодный и в теплый период года. Измерения следует проводить на всех рабочих местах не менее трех раз за смену (в начале, в середине и в конце смены).
Если в течение рабочей смены работник находится в нескольких рабочих зонах, измерения проводятся в каждой из них. При наличии источников лучистого тепла тепловое облучение измеряется от каждого источника.
При облучении тела человека свыше 100 Вт/кв. м необходимо использовать средства индивидуальной защиты (в т.ч. лица и глаз).
Измерения параметров микроклимата, определяющие нагревающий микроклимат на рабочих местах должны проводится приборами, прошедшими государственную аттестацию и имеющими свидетельство о поверке.
Для оптимизации производственного процесса в условиях нагревающего микроклимата необходимо проводить комплекс мероприятий:
• рациональную организацию системы отопления и вентиляции;
• совершенствование технологического процесса и механизацию тяжелых работ;
• защиту от источников теплового облучения (защитные экраны) при нагревающем микроклимате; применение средств индивидуальной защиты;
• рационализацию режима труда и отдыха (введение регламентированных перерывов, оборудование комнаты отдыха);
• В целях профилактики обезвоживания организма рекомендуется правильно организовать и соблюдать питьевой режим. Питьевая вода должна быть в достаточном количестве и в доступной близости.
Наши координаты: 430030, г. Саранск, ул. Дальняя, д. 1а ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Мордовия»
Электромагнитные поля пагубно влияют на здоровье человека. Но в нынешнем этапе развития человек уже не сможет без этого прожить. Ведь сейчас даже маленьких детей не отпускают на улицу без телефонов, а телефон первый в списке пагубных влиятелей на здоровье человека. Уровень биологического воздействия электромагнитных полей не зависит от длительности его воздействия. При воздействии электромагнитного поля у человека может наблюдаться повышенная утомляемость, вялость, изменение кровяного давления и пульса, возникновение болей в сердце, боли.
Влияние физических факторов на организм человека (на примере электромагнитных волн)
Люди подвергаются различным опасностям, под которыми обычно понимают явления, которые наносят ущерб здоровью человека, т.е. вызывают различные нежелательные последствия.
В настоящее время в быту, люди пользуются различными приборами- источниками электромагнитных волн, которые излучают энергию и тем самым оказывают значимое влияние на организм человека.
Источниками естественных электромагнитных полей являются атмосферное электричество, космические лучи, излучение солнца, а искусственные источники: различные генераторы, лазерные установки, линии электропередач, измерительные приборы, и др.
Жизнь на нашей планете возникла в тесном взаимодействии с электромагнитным полем Земли. К земному полю люди приспособились в процессе своего развития эволюции. Земное поле стало необходимым и важным фактором в жизни человека. Любое действие полей, как увеличенная, так и уменьшенная может повлиять на человека.
Электромагнитная сфера нашей планеты определяется в основном электрическим и магнитным полями, атмосферным электричеством, радиоизлучением, а также полями искусственных источников.
Перед грозой и во время грозы у человека появляется плохое самочувствие из-за усиления электрического поля, а одним из причин ДТП на дорогах являются магнитные бури, которые возникают из-за солнечной активности, которые так же ухудшают здоровье больных людей в пожилом возрасте.
В быту электрические поля пользуются большим спросом для производства домашних утварей, детских игрушек, мужских и женских одежд, обуви, для конструкции общественных точек и жилых домов, так же и строй материалов являющимися синтетическими полимерами.
Все промышленные и бытовые электро- и радиоустановки являются источниками искусственных полей разной силы.
По мере убывания длины волны в диапазон включаются инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение и гамма- излучение.
Электростатические поля возникают при работе легко электризующимися материалами. В радиотехнике используются электромагниты с постоянным током и металлокерамические магниты- они и являются постоянными источниками магнитных полей.
Источниками электрических полей промышленной частоты являются: линии электропередачи, специальные устройства защиты, автоматики, измерительные приборы, высоковольтные установки промышленной частоты.
Источниками электромагнитных излучений радиочастот являются мощные радиостанции, антенны, генераторы, установки индукционного и диэлектрического устройства, высокочастотные приборы в медицине и в быту.
Источником повышенной опасности в быту являются микроволновые печи, телевизоры, мобильные телефоны. В настоящее время признаются источником риска электроплиты, электрические чайники, утюги, холодильники (при работающем компрессоре) и другие бытовые электроприборы.
Особым видом магнитного излучения является лазерное излучение, которое генерируется в лазере [1].
Воздействия электромагнитных волн на человека
Механизм воздействия электромагнитных волн на биологические объекты недостаточно изучен. В постоянном электрическом поле молекулы, из которых состоит тело человека, поляризуются.
Частоты электромагнитных излучений широки, и используются в телерадиовещании, радионавигации и др. При повышении частоты электростатические свойства живых тканей сильно изменяются. Электромагнитные поля оказывают на организм человека тепловое и биологическое воздействие. Переменное поле вызывает нагрев тканей человека. Энергия проникшего в организм многократно преломляется в многослойной структуре тела с разной толщиной слоев тканей [2].
Тепловая энергия, возникшая в тканях человека, увеличивает тепловыделение. Если механизм терморегуляции тела не сможет рассеять избыточное тепло, то неизбежно повышение температуры тела. Выделение теплоты может приводить к перенагреванию тканей и органов, которые недостаточно хорошо снабжены кровеносными сосудами. Например, хрусталик глаза, желчный пузырь.
Такие органы как мозг, глаза, почки и ткани человека, которые обладают слабо выраженной терморегуляцией, более чувствительны к облучению. Перегревание тканей и органов ведет к их заболеваниям. Отрицательное воздействие электромагнитного поля может привести к торможению рефлексов, понижению кровяного давления, замедлению сокращений сердца, изменению состава крови, помутнению хрусталика глаза (катаракта) [3].
Воздействие сверхвысоких частот – излучения интенсивностью может привести к потере зрения. При длительном облучении умеренной интенсивности возможны нарушения со стороны эндокринной системы, так же изменение углеводного и жирового обмена, сопровождающееся похудением, повышением возбудимости.
При работе лазерных установок на организм человека могут воздействовать следующие вредные факторы: инфракрасное излучение, шум, вибрация. При воздействии лазерного излучения на организм человека возникают биологические эффекты. Всего различают первичные и вторичные эффекты. Первичные изменения происходят в тканях человека непосредственно под действием излучения (ожоги, кровоизлияния), а вторичные (побочные явления) вызываются различными нарушениями в человеческом организме, резвившимися вследствие облучения.
Наиболее чувствителен к воздействию лазерного излучения глаз человека. Опасно попадание лазерного луча на кожу человека, в результате чего могут возникнуть ожоги различной степени тяжести. Лазерные лучи высокой интенсивности вызывают поражение различных внутренних тканей и органов человека, что выражается в виде кровоизлияний, отеков, а также свертывания крови. Все это указывает на неоднозначность реакций организма на воздействие электромагнитного поля.
Люди довольно часто подвергаются воздействию различных видов электромагнитного излучения. Для уменьшения воздействия излучения на организм человека существуют различные методы, например, рациональное размещение облучающих объектов, ослабляющее воздействие излучения на людей; ограничение времени нахождения человека в электромагнитном поле; использование поглощающих экранов или же применение средств индивидуальной защиты.
Для защиты глаз от воздействия электромагнитного излучения применяются специальные очки.
