- •Аннотация
- •К окончанию изучения курса возрастной анатомии, физиологии и гигиены студенты должны знать:
- •К окончанию изучения курса возрастной анатомии, физиологии и гигиены студенты должны уметь:
- •Программа курса
- •1. Общие закономерности роста и развития организма
- •2. Анатомия, физиология и гигиена нервной системы, ее возрастные особенности
- •3. Высшая нервная деятельность, ее становление в процессе развития ребенка. Нейрофизиологические основы поведения человека
- •4. Анатомия, физиология и гигиена сенсорных систем
- •5. Гигиена учебно-воспитательного процесса в школе. Гигиенические основы режима дня учащихся
- •6. Анатомия и физиология желез внутренней секреции
- •7. Возрастные особенности и гигиена опорно-двигательного аппарата. Гигиенические требования к оборудованию школ
- •8. Анатомия и физиология органов пищеварения. Возрастные особенности органов пищеварения. Гигиена питания
- •9. Обмен веществ и энергии.
- •10. Возрастные особенности крови. Органы кровообращения. Сердечно-сосудистая система. Возрастные особенности и гигиена сердечно-сосудистой системы
- •11. Возрастные особенности органов дыхания. Гигиенические требования к воздушной среде учебных помещений
- •12. Возрастные особенности органов выделения и кожи. Гигиена кожи ребенка. Личная гигиена. Гигиена одежды и обуви
- •13. Состояние здоровья детей и подростков. Медико-гигиеническое и половое воспитание учащихся
- •14. Гигиена физического воспитания, трудового обучения и производительного труда
- •15. Гигиенические требования к планировке школьного здания, земельного участка
- •Предмет, содержание и задачи возрастной анатомии, физиологии и гигиены Глава 1. Общие закономерности роста и развития организма § 1. Рост и развитие организма
- •§ 2. Показатели физического развития и методы их исследования
- •Литература
- •Глава 2. Анатомия и физиология нервной системы § 3. Строение и функции нервной системы
- •§ 4. Белое и серое вещество полушарий конечного мозга
- •§ 5. Развитие нервной системы
- •§ 6. Высшая нервная деятельность
- •§ 7. Возрастные особенности рефлекторной деятельности
- •§ 8. Изменение высшей нервной деятельности у детей и подростков под влиянием различных факторов
- •§ 9. Патологические изменения высшей нервной деятельности у детей и подростков
- •Литература
- •Глава 3. Нейрофизиологические основы поведения человека §10. Особенности психики человека
- •§ 11. Мотивация и регуляция поведения
- •§ 12. Организованность сознания - внимание
- •Литература
- •Глава 4. Анатомия, физиология и гигиена сенсорных систем
- •Литература
- •Глава 5. Гигиена учебно-воспитательного процесса в школе § 13. Гигиена как наука
- •§ 14. Гигиенические основы учебно-воспитательного процесса в школе
- •§ 15. Гигиенические требования к режиму учебно-воспитательного процесса
- •Литература
- •Глава 6. Анатомия и физиология желез внутренней секреции (эндокринной системы)
- •Литература
- •Глава 7. Анатомия, физиология и гигиена опорно-двигательного аппарата § 16. Скелет человека
- •§ 17. Мышцы человека
- •§ 18. Сколиоз и плоскостопие
- •§ 19. Гигиенические требования к оборудованию школ
- •Литература
- •Глава 8. Анатомия и физиология органов пищеварения § 20. Анатомия пищеварительной системы
- •§ 21. Переваривание пищи
- •§ 22. Всасывание
- •§ 23. Пищеварение в различных отделах желудочно-кишечного тракта
- •§ 24. Гигиена питания
- •Литература
- •Глава 9. Обмен веществ и энергии § 25. Метаболизм
- •§ 26. Тканевое дыхание
- •§ 27. Механизм работы электронтранспортной цепи
- •Литература
- •Глава 10. Физиология крови § 28. Состав крови
- •§ 29. Плазма крови
- •§ 30. Клетки крови
- •§ 31. Гемостаз
- •§ 32. Группы крови
- •Литература
- •Глава 11. Физиология сердечно-сосудистой системы
- •Литература
- •Глава 12. Физиология органов дыхания § 33. Система органов дыхания: строение и функции
- •§ 34. Гигиенические требования к воздушной среде учебных заведений
- •Литература
- •Глава 13. Анатомия, физиология и гигиена кожи ребенка § 35. Кожа: строение и функции
- •§ 36. Терморегуляция
- •§ 37. Гигиена одежды и обуви
- •Литература
- •Глава 14. Здоровье детей и подростков
- •Литература
- •Глава 15. Гигиена трудового обучения и производительного труда учащихся
- •Литература
- •Глава 16. Гигиенические требования к планировке школьного здания, земельного участка
- •Литература
- •Список литературы, использованной при составлении кейса
- •Тестовые задания и вопросы для контроля знаний по разделам Вопросы по теме: “физическое развитие детей и подростков”
- •Тест «нервная система»
- •Тест «сенсорная система».
- •Тест «опорно-двигательная система».
- •Тест «пищеварительная система».
- •Тест «сердечно-сосудистая система».
- •Тест «органы дыхания».
- •Тест «выделительная и репродуктивная система».
- •Вопросы для контроля знаний по дисциплине «Возрастная анатомия, физиология и гигиена»
- •Темы курсовых работ и рефератов
- •Словарь терминов
§ 26. Тканевое дыхание
Это процесс потребление клетками тканей организма кислорода, который участвует в биологическом окислении. Такой вид окисления называют аэробным окислением. Если конечным акцептором в цепи переноса водорода выступает не кислород, а другие вещества (например пировиноградная кислота), то такой тип окисления называют анаэробным.
Т.о. биологическое окисление - это дегидрирование субстрата с помощью промежуточных переносчиков водорода и его конечного акцептора.
Дыхательная цепь (ферменты тканевого дыхания) - это переносчики протонов и электронов от окисляемого субстрата на кислород. Окислитель - это соединение, способное принимать электроны. Такая способность количественно характеризуется окислительно- восстановительным потенциалом по отношению к стандартному водородному электроду, рН которого равен 7,0. Чем меньше потенциал соединения, тем сильнее его восстанавливающие свойства и наоборот.
Т. о. любое соединение может отдавать электроны только соединению с более высоким окислительно-восстановительным потенциалом. В дыхательной цепи каждое последующее звено имеет более высокий потенциал, чем предыдущее.
Дыхательная цепь состоит из: НАД - зависимой дегидрогеназы; ФАД- зависимой дегидрогеназы; Убихинона (КоQ); Цитохрмов b, c, a+a3 .
НАД-зависимые дегидрогеназы. В качестве кофермента содержат НАД и НАДФ. Пиридиновое кольцо никотинамида способно присоединять электроны и протоны водорода.
ФАД и ФМН-зависимые дегидрогеназы содержат в качестве кофермента фосфорный эфир витамина В2 (ФАД).
Убихинон (КоQ) отнимает водород у флавопротеидов и превращается при этом в гидрохинон.
Цитохромы - белки хромопротеиды, способные присоединять электроны, благодаря наличию в своем составе в качестве простетических групп железопорфиринов. Они принимают электрон от вещества, являющегося немного боле сильным восстановителем, и передают его более сильному окислителю. Атом железа связан с атомом азота имидазольного кольца аминоксилоты гистидина с одной стороны от плоскости порфиринового цикла, а с другой стороны с атомом серы метионина. Поэтому потенциальная способность атома железа в цитохромах к связыванию кислорода подавлена.
В цитохроме с порфириновая плоскость ковалентно связана с белком через два остатка цистеина, а в цитохромах b и а, она ковалентно не связано с белком.
В цитохроме а+а3 (цитохромоксидазе) вместо протопорфирина содержатся порфирин А, который отличатся рядом структурных особенностей. Пятое координационное положение железа занято аминогруппой, принадлежащей остатку аминосахара, входящего в состав самого белка.
В отличии от гема гемолгобина атом железа в цитохромах может обратимо переходить из двух в трехвалентное состояние это обеспечивает транспорт электронов.
§ 27. Механизм работы электронтранспортной цепи
Наружная мембрана митохондрии проницаема для большинства мелких молекул и ионов, внутренняя почти для всех ионов (кроме протонов Н) и для большинства незаряженных молекул.
Все вышеперечисленные компоненты дыхательной цепи встроены во внутреннюю мембрану. Транспорт протонов и электронов по дыхательной цепи обеспечивается разностью потенциалов между ее компонентами. При этом каждое увеличение потенциала на 0,16 В освобождает энергию, достаточную для синтеза одной молекулы АТФ из АДФ и Н3РО4. При потреблении одной молекулы О2 образуется 3 АТФ.
Процессы окисления и образования АТФ из АДФ и фосфорной кислоты т.е. фосфорилирования протекают в митохондриях. Внутренняя мембрана образует множество складок - крист. Пространство органиченное внутренней мембраной - матриксом. Пространство между внутренней и наружной мембранами называется межмембранным.
Такая молекула содержит в себе три макроэргических связи. Макроэргической или богатой энергией называют химическую связь, при разрыве которой высвобождается более 4 ккал/моль. При гидролитическом расщеплении АТФ до АДФ и фосфорной кислоты высвобождается 7,3 ккал/моль. Ровно столько же тратится для образования АТФ из АДФ и остатка фосфорной кислоты и это один из основных путей запасания энергии в организме.
В процессе транспорта электронов по дыхательной цепи высвобождается энергия, которая тратится на присоединение остатка фосфорной кислоты к АДФ с образованием одной молекулы АТФ и одной молекулы воды. В процессе переноса одной пары электронов по дыхательной цепи высвобождается и запасается в виде трех молекул АТФ 21,3 ккал/моль. Это составляет около 40 % высвободившейся при электронном транспорте энергии.
Такой способ запасания энергии в клетке называется окислительным фосфорилированием или сопряженным фосфорилированием.
Молекулярные механизмы этого процесса наиболее полно объясняет хемоосмотическая теория Митчелла, выдвинутая в 1961 году.
Механизм окислительного фосфорилирования:
НАД-зависимая дегидрогеназа расположена на матриксной поверхности внутренней мембраны митохондрий отдает пару электронов водорода на ФМН-зависимую дегидрогеназу. При этом из матрикса пара протонов переходит также на ФМН и в результате образуется ФМН Н2. В это время пара протонов, принадлежащих НАД выталкивается в межмембранное пространство.
ФАД-зависимая дегидрогеназа отдает пару электронов на КоQ а пару протонов выталкивает в межмембранное пространство. Получив электроны КоQ принимает из матрикса пару протонов и превращается в КоQ Н2.
КоQ Н2 выталкивает пару протонов в межмембранное пространство, а пара электронов передается на цитохромы и далее на кислород с образованием молекулы воды. В итоге при переносе пары электронов по цепи из матрикса в межмембранное пространство перекачивается 6 протонов (3 пары), что ведет к созданию разницы потенциалов и разницы рН между поверхностями внутренней мембраны.
Разница потенциалов и разница рН обеспечивают движение протонов через протонный канал обратно в матрикс.
Такое обратное движение протонов ведет к активации АТФ-синтазы и синтезу АТФ из АДФ и фосфорной кислоты. При переносе одной пары электронов (т.е. трех пар протонов) синтезируется 3 молекулы АТФ.
Разобщение процессов дыхания и окислительного фосфорилирования происходит если протоны начинают проникать через внутреннюю мембрану митохондрий. В этом случае выравнивается градиент рН и исчезает движущая сила фосфорилирования. Химические вещества - разобщители называются протонофорами, они способны переносить протоны через мембрану. К таковым относятся 2,4 -динитрофенол, гормоны щитовидной железы и др.
Образовавшаяся АТФ из матрикса в цитоплазму переносится ферментами транслоказами, при этом в обратном направлении в матрикс переносится одна молекула АДФ и одна молекула фосфорной кислоты. Понятно, что нарушение транспорта АДФ и фосфата тормозит синтез АТФ.
Скорость окислительного фосфорилирования зависит в первую очередь от содержания АТФ, чем быстрее она расходуется, тем больше накапливается АДФ, тем больше потребность в энергии и следовательно активнее идет процесс окислительного фосфорилирования. Регуляцию скорости окислительного фосфорилирования концентрацией в клетке АДФ называют дыхательным контролем.