Главная Прочие дисциплины Безпека життєдіяльності - Желібо Є.П.

Безпека життєдіяльності - Желібо Є.П.

ЛЕКЦІЯ 4. Тема 2.2. Фізіологічні особливості організму людини

Вивчення цієї теми дозволяє студенту:

– розширити та поглибити знання в області анатомо-фізіологічних властивостей людини;

– з’ясувати фізіологічні можливості організму людини при взаємодії з навколишнім середовищем;

– засвоїти будову та характеристики основних аналізаторів безпеки життєдіяльності;

– усвідомити значення гомеостазу та нервової системи для забезпечення безпеки організму людини;

– мати загальні уявлення про обмін речовин і енергію, основні види харчових речовин.

У результаті вивчення теми студент повинен усвідомити, що вплив небезпек на людину залежить від фізіологічного стану організму людини.

1. Анатомо-фізіологічна структура людини.

2. Будова, властивості аналізаторів.

3. Характеристика основних аналізаторів безпеки життєдіяльності.

4. Значення гомеостазу для забезпечення безпеки організму людини.

Контрольні питання

1. Значення органів чуття для безпеки життєдіяльності людини та їх будова.

2. Психофізіологічний закон Вебера-Фехнера.

3. Роль органів чуття в забезпеченні безпеки людини.

4. Загальне уявлення про обмін речовин.

Література

1. Шостак В.И. Природа наших ощущений. – М.: Просвещение, 1983. – 127 с.

2. Бакка М.Т., Мельничук А.С., Сівко В.І. Охорона і безпека життєдіяльності людини: Конспект лекцій. – Житомир: Льонок, 1995. – 165 с.

3. Словарь-справочник по экологии / К.М. Сытник, А.В. Брайон, А.В. Городецкий и др. – К.: Наукова думка, 1994. – 666 с.

4. Вернадський В.С. Биосфера и ноосфера. – М.: Наука, 1989. – 262 с.

5. Васильев В.Н.. Здоровье и стрессы. – М.: Знание, 1991. – 160 с.

6. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / Под общей ред. С.В. Белова. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высшая шк., 1999. – 448 с.

Учені встановили, що за всю історію еволюції людини вона в анатомо-фізіологічному відношенні мало змінилася. Що ж являє собою організм людини? Це сукупність тілесних (соматичних), фізіологічних і психічних систем: нервової, серцево-судинної, кровообігу, травлення, дихання, сенсорної, опорно-рухової та ін. Однією з найбільш важливих систем людини є нервова система, що пов’язує між собою всі системи й частини тіла в єдине ціле. Центральна нервова система бере особливу участь у прийомі, опрацюванні та аналізі будь-якої інформації, що надходить від зовнішнього і внутрішнього середовища. При виникненні пе-ревантажень на організм людини нервова система визначає ступінь їх впливу та формує захисно-адаптаційні реакції. Антропологи й фізіологи відзначають надзвичайно важливу фізіологічну особливість людського організму, його великі потенційні й часто не використані життям можливості.

Еволюція забезпечила людський організм високими резервами стійкості та надійності, які обумовлені взаємодією усіх систем, цілісністю, спроможністю до адаптації і компенсації у всіх ланках і станом відносної динамічної стабільності. Достатньо привести декілька прикладів. У першу чергу, це стосується людського мозку. Деякі дослідники вважають, що він використовується на 2–3 %, інші – на 5–6 % від потенційних можливостей. Запас міцності “конструкції людини” має коефіцієнт 10, тобто організм людини може витримувати навантаження в 10 разів більші, ніж у практичній діяльності. Серце людини являє собою орган кровообігу; воно протягом усього життя чинить більше 109 скорочень, у той час як найсучасніша система забезпечує 107, тобто у 100 разів менше. Із наведених прикладів видно, що резерви організму людини надзвичайно високі. Це дає можливість виживати людині як біологічному виду в складних умовах існування. У результаті своєї бурхливої трудової діяльності людина на рубежі сторіч досягла величезних успіхів у перетворенні навколишнього світу. Проте досягнення людини в області науки, техніки, виробництва при створенні комфортних умов життя призвели до утворення нових видів небезпеки та до деградації резервів організму людини.

Будова і властивості аналізаторів

Одним із основних завдань навчальної дисципліни “Безпека життєдіяльності” є з’ясування питання ідентифікації небезпек, визначення рівня та шляхів впливу цих небезпек на організм людини, розробка засобів запобігання або зниження їх наслідків до таких меж, що не створювали б загрозу здоров’ю та життю людини. Для вирішення цих питань необхідно, насамперед, розглянути фізіологічні спроможності організму людини та шляхи взаємодії людини з навколишнім середовищем і як саме всі зміни навколишнього середовища відображаються в його свідомості.

Людина отримує різноманітну інформацію про навколишній світ, сприймає всі його різноманітні сторони за допомогою органів чуття.

З позицій безпеки життєдіяльності особливо важливим є те, що органи чуття сприймають і сигналізують про різноманітні види та рівні небезпеки. Наприклад: людина бачить на своєму шляху автомобіль, що рухається, і відходить убік; шум грому, що наближається, змушує людину укритися, – і таких прикладів можна привести безліч. Отримана інформація передається в мозок людини; він її аналізує, синтезує і видає відповідні команди виконавчим органам. Залежно від характеру одержуваної інфор-мації, її цінності, вирішальною буде наступна дія людини. Разом з тим, для з’ясування засобів відображення у свідомості людини об’єктів і процесів, що відбуваються у зовнішньому середовищі, необхідно знати, яким чином улаштовані органи чуття і мати уяву про їх взаємодію.

Сучасний етап розвитку фізіології органів чуття пов’язаний з іменами таких учених, як І.М. Сєченов (1829–1905) та І.П. Павлов (1849–1936). І.П. Павлов розвинув працю І.М. Сєченова про рефлекси головного мозку, створив учення про аналізатори як про сукупність нервово-рецепторних структур, що забезпечують сприйняття зовнішніх подразників, трансформацію їх енергії у процес нервового збудження і проведення його в центральну нервову систему. За думкою І.П. Павлова, будь-який аналізатор складається з трьох частин: периферичної (або рецепторної), провідникової і центральної, де завершуються аналітично-синтетичні процеси за оцінкою біологічної значимості подразника.

У даний час наука про відчуття використовує декілька термінів, дуже близьких за значенням: “органи чуття”, “аналізатори”, “аферентні системи”, “сенсорні системи”, що часто розглядаються як рівнозначні.

У сучасній фізіології, враховуючи анатомічну єдність і спільність функцій, розрізняють вісім аналізаторів (хоч, звичайно, людина вважає, що їх у неї лише 5, припускаючи, що шосте чуття близьке до інтуїції): зоровий, слуховий, смаковий, нюховий, шкірний (або тактильний), вестибулярний, руховий і вісцеральний (або аналізатор внутрішніх органів). Проте в системі взаємодії людини з об’єктами навколишнього середовища головними або домінуючими при виявленні небезпеки все ж таки виступають зоровий, слуховий та шкірний аналізатори. Інші виконують допоміжну або доповнюючу дію. Але необхідно враховувати також і ту обста-вину, що в сучасних умовах є цілий ряд небезпечних чинників, що створюють надзвичайно важливу біологічну дію на людський організм, але для їх сприйняття немає відповідних природних аналізаторів. Це, насамперед, стосується до іонізуючих випромінювань і електромагнітних полів надвисоких діапазонів час-тот (так названі НВЧ-випромінювання). Людина не спроможна їх відчути безпосередньо, а починає відчувати лише їх опосередковані (в основному дуже небезпечні для здоров’я) наслідки. Для усунення цієї прогалини розроблені різноманітні технічні засоби, що дозволяють відчувати іонізуюче випромінювання, “чути” радіохвилі та ультразвук, “бачити” інфрачервоні випромінювання і т. д.

Будова аналізаторів. У цілому аналізатори являють собою сукупність взаємодіючих утворень периферичної і центральної нервової системи, що здійснюють сприймання та аналіз інформації про явища, що відбуваються як у навколишньому середовищі, так і всередині самого організму. Усі аналізатори в принциповому структурному відношенні однотипні. Вони мають на своїй периферії апарати, що сприймають – рецептори, у яких і відбуває-ться перетворення енергії подразника у процес збудження. Від рецепторів по сенсорних (чуттєвих) нейронах і синапсах (контактах між нервовими клітинами) надходять у центральну нервову систему. Розрізняють такі основні види рецепторів: механорецеп-тори, що сприймають механічну енергію: до них належать рецептори слухової, вестибулярної, рухової, тактильної, частково віс-церальної чутливості; хеморецептори – нюх, смаки судин і внутрішніх органів; терморецептори, що мають шкіряний аналізатор; фоторецептори – зоровий аналізатор та інші види. Кожен рецептор виділяє із множини подразників зовнішнього і внутрішнього се-редовища свій адекватний подразник. Цим і пояснюється дуже висока чутливість рецепторів.

Властивості аналізаторів. Усі аналізатори, завдяки своїй однотипній будові, мають загальні психофізіологічні властивості:

1. Надзвичайно високу чутливість до адекватних подразників. Ця чутливість близька до теоретичної межі й у сучасній техніці поки що не досягнута. Кількісною мірою чутливості є гранична інтенсивність, тобто найменша інтенсивність подразника, вплив якої дає відчуття.

2. Абсолютну, диференційну та оперативну межі чутливості до подразника. Абсолютна межа має верхній та нижній рівні. Нижня абсолютна межа чутливості – це мінімальний розмір подразника, що викликає чутливість. Верхня абсолютна межа – максимально допустима величина подразника, що не викликає в людини болю. Диференційна чутливість визначається найменшим розміром, на якому варто змінити силу подразника, щоб викликати мінімальну зміну відчуття. Це положення вперше було вве-дено німецьким фізіологом А. Вебером і кількісно описано німецьким фізиком Г. Фехнером. Основний психофізичний закон фізіології Вебера – Фехнера: інтенсивність відчуттів пропорційна логариф-му інтенсивності подразника. У математичній формі закон Вебера – Фехнера виражається так: S = C х lgI, де S – інтенсивність (або сила) відчуття; I – розмір чинного подразника; С – коефіцієнт пропорційності. У наступних дослідженнях закон Вебера – Фехнера був доповнений американським ученим С. Стівенсом. Детально дослідивши залежність між інтенсивністю відчуття і розміром подразника, що безпосередньо впливає, він прийшов до висновку, що вона виражається степеневою кривою. Згідно із ученням С. Стівенса, залежність між інтенсивністю відчуття (S) і значенням зовні шнього подразника (I) можна уявити так: S = K х Іn, де К – константа, що залежить від обраної одиниці виміру, n – по-казник, що залежить від модальності відчуття. Дискусія про те, який закон більш повно відображає зв’язок інтенсивності відчуття і сили подразника, продовжується і нині. Проте, не заглиблюючись у тонкощі цієї дискусії, можна сказати, що за своїм змістом вони дуже близькі: 1) існують кількісні відношення між інтенсивністю відчуття та інтенсивністю подразника; 2) відчуття змінюються непропорційно інтенсивності подразника; 3) інтенсивність відчуття росте набагато повільніше, ніж сила подразників.

3. Спроможність до адаптації, тобто можливість пристосовувати рівень своєї чутливості до подразників. При високій інтенсивності подразників чутливість знижується і, навпаки, при низьких – підвищується. Це досить часто ми зустрічаємо у повсякденному житті й не потребує коментарів.

4. Спроможність тренуватися. Дана властивість виражається як у підвищенні чутливості, так і прискоренні адаптації (наприклад, часто говорять про музичний слух, чуттєві органи дегустаторів і т. д.).

5. Спроможність певний час зберігати відчуття після припинення дії подразника. Наприклад, людина може відновити у своїй свідомості на коротку мить побачену характеристику або почуті звукові інтонації. Така “інерція” відчуттів визначається як наслідок. Тривалість послідовного образу значно залежить від інтенсивності подразника та в деяких випадках навіть обмежує можливість аналізатора.

6. Постійна взаємодія один з одним. Відомо, що оточуючий нас світ – багатогранний, і лише завдяки властивості аналізаторів взаємодіяти здійснюється повне сприйняття людиною об’єктів і явищ зовнішнього середовища.

У повсякденному житті ми постійно стикаємося з проявом закону Вебера – Фехнера. Наприклад, тінь від свічки непомітна при світлі сонця, при сильному шумі ми не чуємо тихих звуків тощо. Така реакція людського організму обумовлена процесом тисячолітнього відбору, у ході якого наша свідомість виробила потужну систему самозбереження і самозахисту організму. Якби організм людини фіксував усі, без винятку, зовнішні подразники, то була б втрачена захисна реакція всієї нервової системи. Саме тому зовнішні подразники фіксуються не за їх абсолютною величиною, а тільки за відносною.

Існує поріг, заборонена границя зовнішнього впливу на організм людини, у межах якої відбувається її фізична та психічна деградація аж до повного руйнування генофонду. Такі явища спостерігаються в зонах стихійного лиха.

Характеристика основних аналізаторів безпеки життєдіяльності

Отже, ми з’ясували загальні властивості аналізаторів, а тепер коротко розглянемо деякі характеристики чотирьох основних аналізаторів, що мають найбільше значення у забезпеченні безпеки життєдіяльності.

Зоровий аналізатор. У житті людини зір відіграє першо-рядну роль. Достатньо сказати, що більше 90 % інформації про зовнішній світ ми одержуємо через зоровий аналізатор. Відчуття світла виникає у результаті впливу електромагнітних хвиль довжиною 380 – 780 нанометрів (нм) на рецепторні структури зорового аналізатора. Тобто першим етапом у формуванні світловідчуття є трансформація енергії подразника у процес нервового збудження. Це відбувається у сітчастій оболонці ока. Характерною рисою зо-рового аналізатора є відчуття світла, тобто спектрального складу світлового (сонячного) випромінювання.

Людина розрізняє приблизно 150 відтінків кольорів. У техніці, відповідно до Держстандарту 12.04.026-76, встановлено 4 сигнальних кольори: червоний, жовтий, зелений і синій. Червоний колір сигналізує про безпосередню небезпеку; жовтий застосовується для попередження небезпеки; зелений застосовується для знаків, що наказують робити саме так; синій – для вказівних знаків. Для транспорту зелене світло дозволяє рух. Фарбування у визначені різноманітні кольори для сприятливого (повноцінного) відчуття сприймання образу дуже часто використовується при будівництві будинків, квартир, офісів. Особливо велике значення має колір при доборі одягу. Психологи підтверджують, що колір одягу може впливати не тільки на настрій, але і на самопочуття людини: зелений – діє заспокійливо на нервову систему, знімає головний біль, втому, дратівливість; червоний – збільшує вміст адреналіну в крові, підвищує працездатність; жовтий – стимулює мозкову діяльність; фіолетовий – покращує роботу серця, судин, легень, цей колір збільшує витривалість організму, жовтогарячий – підвищує настрій і тому незамінний у стресових ситуаціях.

Для гігієнічної оцінки умов праці використовуються світлотехнічні одиниці, що застосовуються у фізиці: світловий потік, освітленість, яскравість поверхні. (Детальну інформацію про світлотехнічні розміри можна одержати в курсі “Охорона праці”). Зоровий аналізатор має найбільшу адаптацію, вона триває 8–10 хвилин. Щодо сприйняття об’єктів, у тривимірному просторі розрізняють поняття “гострота зору”, “глибина зору”, “поле зору”. Бінокулярне поле зору по горизонталі – 120…160о, по вертикалі вверх – 55…60о, вниз – 65…72о. Зона оптимальної видимості складає: вгору – 25о, униз – 35о, вправо і вліво – по 32о. Помилка оцінки віддаленості об’єктів (на відстані до 30 м) станлвить приблизно 12 % відстані.

Слід зазначити, що зоровий аналізатор має деякі своєрідні характеристики: інерцію зору, зорове відображення (міражі, гало, ілюзії й ін.), видимість. Останнє говорить про складність процесів, що відбуваються в зоровій системі щодо сприйняття реальної дійсності й безумовної участі в цій діяльності нашого мислення.

Слуховий аналізатор – другий за значимістю сприйняття людиною навколишнього середовища і безпеки життєдіяльності. У той час як око чутливе до електромагнітної енергії, вухо реагує на механічні впливи, пов’язані з періодичними змінами атмосферного тиску у відповідному діапазоні. Коливання повітря, що діють із визначеною частотою, характеризуються періодичними проявами областей високого й низького тиску, сприймаються нами як звуки.

У середовищі, що оточує людину, постійно відбуваються різноманітні механічні процеси, що викликають коливання повітря. Тому більшість таких коливань мають велике сигнальне значення. Тобто несуть інформацію про явища, походження яких стало причиною цих коливань. Завдяки слуховому аналізатору людина сприймає (відчуває) коливання повітря.

Слуховий аналізатор являє собою спеціальну систему для сприйняття звукових коливань, формування слухових відчуттів і впізнання звукових образів. Допоміжний апарат периферичної частини аналізатора – вухо. Розрізняють зовнішнє вухо (вушна раковина, зовнішня слухова і барабанна перетинки), середнє вухо (молоточок, ковадло і стремені) і внутрішнє вухо (де розташовані рецептори, що сприймають звукові коливання).

Фізична одиниця, за допомогою якої оцінюється частота коливань повітря в секунду – герц (Гц), чисельно рівна 1 повному коливанню, що здійснюється за одну секунду. Чим більша частота коливань тиску, тим сильніший за висотою звук, що сприймається. Людина може чути звуки, при яких частота коливань тиску повітря знаходиться в діапазоні від 16 до 20 тис. гц. Діапазон коливання повітря, що сприймається різними живими істотами, різноманітний. Наприклад, кажани й собаки здатні сприймати значно вищі звуки, ніж людина, тобто їм доступний діапазон хвиль звукового порядку, частота яких набагато вища, ніж у людини. Висота звука, що суб’єктивно сприймається, залежить не тільки від частоти коливань тиску повітря. На неї впливає і сила звука, або його інтенсивність, тобто діапазон, амплітуда або різниця тиску між найвищою і найнижчою точками, що відбивають розмір тиску повітря.

Для оцінки суб’єктивної гучності сприйманого звука запропонована спеціальна шкала, одиницею виміру якої є децибел.

Шкіряний або тактильний аналізатор відіграє, безумовно, виняткову роль у житті людини, осо бливо при його взаємодії із зоровим і слуховим аналізаторами при формуванні в людини цілісного сприйняття навколишнього світу. У першу чергу, це стосується трудової діяльності людини. При втраті зору і слуху людина за допомогою тактильного аналізатора за рахунок тренування і різноманітних технічних пристосувань може “чути”, “читати”, тобто діяти і бути корисним суспільству. Тактильна чутливість зобов’язана функціонуванню механорецепторів шкіряного аналізатора. Джерелом тактильних відчуттів є механічні впливи у вигляді дотику або тиску.

У шкірі розрізняють три прошарки: зовнішній (епідерміс), з’єднувально-тканинний (власне шкіра – дерма) і підшкірна жирова клітковина. У шкірі дуже багато нервових волокон і нервових закінчень, які розподілені вкрай нерівномірно і забезпечують різним ділянкам тіла різну чутливість. Наявність на шкірі волосяного покрову значно підвищує чутливість тактильного аналізатора.

Механізм дії тактильного аналізатора можна описати в такий спосіб. Механічна дія на шкіру викликає деформацію нервового закінчення, у результаті якого виникає рецепторний потенціал і поява нервового імпульсу. Цей імпульс (або порушення нервового імпульсу), що несе інформацію подразника, передається до центральної нервової системи у її вищий відділ – кору головного мозку, де і формуються відчуття. Відмінна риса цього аналізатора полягає в тому, що рецепторна площа дотику більша, ніж в інших органів чуття. Це забезпечує шкіряному аналізатору високу чутливість. Закономірності в будові провідних шляхів є такими ж, як і для інших аналізаторів.

У цьому поділі ми розглядаємо шкіряний аналізатор як один із представників сенсорної системи, проте шкіра виконує ще ряд важливих функцій у забезпеченні життєдіяльності людського організму. По-перше, шкіра охороняє людину від шкідливих зовнішніх впливів: механічних ушкоджень, сонячних променів, мікроорганізмів і хімічних речовин. По-друге, шкіра виконує секреторну, обмінну й інші функції, бере участь у підтримці постійної температури тіла, тобто в процесах терморегуляції. Секреторна функція забезпечується сальними і потовими залозами. Обмінна функція шкіри полягає в процесах регуляції загального обміну речовин в організмі, особливо водяного, мінерального і вуглеводів.

Температурно-сенсорну систему розглядають як частину шкіряного аналізатора завдяки збігу, розташуванню рецепторів і провідникових шляхів. Оскільки людина є теплокровною істотою, то всі біохімічні процеси в її організмі можуть протікати з необхідною швидкістю і напрямом при визначеному діапазоні температур. На підтримку цього діапазону температур і спрямовані теплорегуляційні процеси (теплопродукція і тепловіддача). При високій температурі зовнішнього середовища судини шкіри розширюються і тепловіддача посилюється, при низькій температурі – судини звужуються і тепловіддача зменшується. Температурна чутливість має цікаві особливості при аналізі зовнішнього середовища: добре виражена адаптація і наявність температурного контрасту.

Аналізатор внутрішніх органів. Надзвичайно важливу роль для здоров’я і життя людини відіграє аналізатор внутрішніх органів або вісцеральний аналізатор. Якщо зовнішні аналізатори попереджають людину про явну небезпеку, то цей аналізатор визначає небезпеки схованого, неявного характеру. Проте ці небезпеки роблять серйозний вплив на життєдіяльність людського організму. Для розуміння біологічної значимості внутрішнього аналізатора необхідно визначити поняття “внутрішнє середовище організму”. Коли ми говоримо про поганий стан здоров’я, то це говорить, у першу чергу, про порушення рівноваги внутрішнього середовища організму.

Людина є складовою частиною природного середовища й протягом тривалого періоду еволюції організм адаптувався до будь-яких змін цього середовища та знаходиться в стані стійкої динамічної рівноваги. У чому це виражається? У сталості температури тіла (36,5 – 37оС), тиску приблизно (760 мм рт. ст.), утриманні води (приблизно 70 %), складі повітря, чергуванні біоритмів і т. д.

Уявлення про існування двох середовищ (зовнішнього і внутрішнього) та про найважливіше значення сталості внутрішнього середовища (при очевидній мінливості зовнішнього середовища) були сформульовані французьким фізіологом К. Бернаром (1813–1878). Як відомо, параметри зовнішнього середовища існування людини мають різноманітні й часто значні коливання, що створюють загрозу для здоров’я і життя людини. Наприклад, добові, сезонні коливання температури, тиск, вологість повітря, освітленість, звуковий тиск, електромагнітні характеристики і т. д. Ці показники не однакові на різних висотах і широтах. До цього варто додати зміни у зовнішньому середовищі, викликані урбанізацією та антропогенним впливом на зміну хімічного складу води, повітря, ґрунту, бактеріально-вірусного оточення і т. д., а також перебування людини в екстремальних ситуаціях.

Внутрішнє середовище (кров, лімфа, тканинна рідина, з якими контактує кожна клітина живого організму), не дивлячись на всі зміни зовнішнього середовища, зберігає відносну сталість. “Сталість середовища припускає таку досконалість організму, щоб зовнішні зміни в кожну мить компенсувалися і врівноважувалися”, – писав К. Бернар. Американський фізіолог У. Кеннон (1871–1945) цю властивість назвав гомеостазом. Отже, у сучасному розумінні “гомеостаз” – стан внутрішньої динамічної рівноваги природної системи, що підтримується регулярним поновленням основних її структур, матеріально-енергетичним складом і пос-ійною функціональною саморегуляцією у всіх її ланках. Слід зазначити, що це досить складне визначення говорить про те, що дотепер ще не зрозумілі закономірності існування внутрішнього середовища і його мінливості.

Зовнішнє і внутрішнє середовище діалектично єдині. Коли на організм діють надзвичайні подразники, він сам активно формує таке внутрішнє середовище, що дозволяє оптимізувати фізіологічні процеси в нових умовах існування.

Для стабілізації внутрішнього середовища існує спеціальний регуляторний апарат, що вирівнює, компенсує всі зміни внутрішнього середовища. Однією із складових такого апарата є інтероцептивний аналізатор, що сприймає і передає в центральну нервову систему сигнали не тільки про стан внутрішнього середовища, але й про діяльність внутрішніх органів людини. Цей апарат координує діяльність внутрішніх органів і приводить їх у відповідність з потребами всього організму. У даний час відомо, що внутрішні органи мають величезну кількість різноманітних рецепторів. Вони знаходяться на внутрішній поверхні судин, у слизистих оболонках майже у всіх порожнинах внутрішніх органів, у товщині їхніх стінок і на їхній поверхні. Вони поділяються на механорецептори, хіморецептори, терморецептори, осморецептори, рецептори болю.

Необхідно відзначити, що механізм дії інтероцептивного аналізатора ще розкритий не повністю і пояснюється складністю і непевністю відчуттів, що виникають. Проте це не зменшує значущості аналізаторів внутрішніх органів для життєдіяльності всього організму людини.

Загальні уявлення про обмін речовин та енергію

Фізіологічні особливості організму людини необхідно розглядати з урахуванням його взаємодії з навколишнім середовищем. У цьому випадку можливе більш повне уявлення про джерела небезпек для здоров’я та життя людини. Така взаємодія здійснюється шляхом обміну речовин.

Життєві процеси організму пов’язані з постійним поглинанням речовин з навколишнього середовища та виділенням кінцевих продуктів розпаду в це середовище. Сукупність цих двох процесів складає обмін речовин. Саме обмін речовин створює те єднання, яке існує між живими організмами та навколишнім середовищем.

Обмін речовин властивий як живій, так і неживій природі. Однак між ними існує принципова різниця. Внаслідок обміну речовин неживих тіл останні необоротно руйнуються, тоді як обмін речовин живих організмів з навколишнім середовищем є ос новною умовою його існування.

Обмін речовин складається з двох процесів: асиміляції, або анаболізму, – засвоєння речовин та синтез специфічних для кожної тканини сполук, і дисиміляції, або катаболізму, – ферментативного розщеплення органічних речовин та виведення з організ-му продуктів розпаду.

Внаслідок процесів дисиміляції харчових речовин утворюються продукти розпаду та енергія, які забезпечують хід процесів асиміляції. Взаємозв’язок цих процесів забезпечує існування тваринного організму.

В основі обміну речовин лежить велика кількість хімічних реакцій, які відбуваються в певній послідовності й тісно пов’язані одна з одною. Ці реакції каталізуються ферментами і знаходяться під контролем нервової системи.

Обмін речовин можна умовно розділити на зовнішній обмін, який включає надходження харчових речовин в організм та видалення кінцевих продуктів розпаду, і внутрішній, який охоплює всі перетворення харчових речовин у клітинах організму.

Харчові речовини, що потрапили в організм, витрачаються на енергетичні та будівельні процеси, які протікають одночасно. При розпаді харчових речовин виділяється енергія, яка витрачається на синтез специфічних для даного організму сполук, на підтримку постійної температури тіла, проведення нервових імпульсів та ін.

Основним методом дослідження обміну речовин є метод визначення балансу речовин, які потрапили в організм та видали-лись зовні, а також їх енергетичної цінності. Баланс енергії визначається на основі даних про калорійність харчових речовин, які вживаються, а також кінцевих продуктів, які виводяться з організму.

Потреба людини в енергії визначається дослідним шляхом і виражається в калоріях. Кількість калорій, які надходять в організм з будь-якими продуктами, називається калорійністю їжі. Енергозабезпечення їжі повинне відповідати енерговитратам організму, тобто енергетичні потреби людини повинні повністю покриватися за рахунок енергетичної цінності харчових продуктів, які входять у раціон людини.

Основні види харчових речовин

Для нормального функціонування організму щоденний раціон повинен включати 6 основних складових: білки, жири, вуглеводи, вітаміни, мінеральні речовини та воду.

Харчові речовини, які люди отримують разом з їжею, можна умовно розділити на дві групи: ті, які необхідні у великих кількостях, або макрокомпоненти (білки, жири, вуглеводи), та ті, які необхідні у менших кількостях, або мікрокомпоненти (вітаміни та мінеральні речовини).

Білки. Білки належать до життєво необхідних речовин, без яких неможливе життя, ріст і розвиток організму. Це пластичний матеріал для формування клітин і міжклітинної речовини. Усі складові частини людського організму складаються з білків (м’язи, серце, мозок і навіть кістки містять значну кількість білків). Білки входять до складу гормонів, ферментів, антитіл, які забезпечують імунітет. Вони беруть участь в обміні вітамінів, мінеральних речовин, у доставці кров’ю кисню, жирів, вуглеводів, вітамінів, гормонів. Значення білків визначається не тільки різноманітністю їх функцій, але й незамінністю їх іншими речовинами. Якщо жири і вуглеводи тією чи іншою мірою взаємозамінні, то білки будь-чим компенсувати неможливо. Тому білки вважаються найбільш цінними компонентами їжі.

Білки – це органічні речовини, що складаються з амінокислот, які поєднуючись між собою в різних композиціях, надають білкам різноманітних властивостей. Харчова й біологічна цінність білків визначається збалансованістю амінокислот, що входять до їх складу. Певна частина амінокислот розщеплюється до органічних кислот, з яких в організмі знову синтезуються нові амінокислоти, а потім білки. Ці амінокислоти називаються замінними. Однак 8 амінокислот, а саме: ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, фенілаланін, триптофан, треонін і валін – не можуть утворюватись в організмі людини з інших амінокислот і повинні потрапляти з їжею. Ці амінокислоти називаються незамінними.

Взагалі, нестача білка суттєво впливає на стан організму. У дітей при білковій нестачі затримується ріст, порушується утворення кісток, уповільнюється розумовий розвиток. У більшості людей порушується кровотворення, обмін жирів і вітамінів (виникають гіповітамінози), знижується опір до інфекцій, які проходять з ускладненнями.

Також потрібно вказати на негативний вплив надлишку білка в харчуванні. Особливо чутливі до надлишку білків маленькі діти та люди похилого віку. При цьому в першу чергу страждають печінка і нирки. Печінка перевантажується від надмірної кількості амінокислот, а нирки – від виділення із сечею підвищеної кількості продуктів обміну білків. Ці органи збільшуються в розмірах, у них відбуваються небажані зміни. Довгостроковий надлишок білків у харчуванні викликає збудження нервової системи, при цьому відбувається порушення обміну вітамінів і може наступити гіповітаміноз (наприклад, А, В6).

Основним джерелом тваринного білка в харчуванні є м’ясо, яйця, молоко і молочні продукти. Основними джерелами рослинного білка є хліб і крупи. Найдоступнішим джерелом білка є бобові. Доповнюючи їх м’ясом, молоком, яйцями та хлібом, можна задовольнити значну частку потреби організму в білку.

Поєднання білків тваринного та рослинного походження підвищує цінність білкового харчування. Тому в харчуванні людини доцільно поєднувати білки зернових культур з білками молока і м’яса (хліб з молоком, гречану кашу з молоком, вареники з сиром, пиріжки з м’ясом).

Жири. Роль жирів у харчуванні визначається їх високою калорійністю і участю в процесах обміну. Жири забезпечують у середньому 33 % добової енергоцінності раціону. З жирами в організм надходять необхідні для життєдіяльності речовини: вітаміни А, D, Е, К і біологічно важливі фосфоліпіди (лецетин, холін). Жири забезпечують всмоктування з кишечнику ряду мінеральних речовин та жиророзчинних вітамінів. У вигляді сполук з білками жири входять до складу клітинних оболонок і ядер, беруть участь у регулюванні обміну речовин у клітинах.

Дефіцит жирів у їжі послаблює імунітет, тобто знижує опір організму інфекціям. Вони поліпшують смак їжі і викликають відчуття ситості.

При нестачі жирів в організмі потреба в енергії задовольняється в основному за рахунок вуглеводів і частково – білків, що збільшує витрати білків та незамінних амінокислот.

Жири складаються з гліцерину та жирних кислот, які можуть бути насиченими та ненасиченими. Ненасичені жирні кислоти підвищують еластичність та зменшують проникливість судинної стінки, утворюють з холестерином легкорозчинні сполуки, які легко виводяться з організму, забезпечують нормальний ріст і розвиток організму.

Жири можуть бути рослинного та тваринного походження. Тваринні й рослинні жири мають різні фізичні властивості та склад. Тваринні жири – це тверді речовини, до складу яких входить значна кількість насичених жирних кислот. Рослинні жири, як правило, – рідини, які містять ненасичені жирні кислоти. Джерелами рослинних жирів є: олія (99,9 %), горіхи (53–65 %), вівсяна (6,9 %) та гречана (3,3 %) крупи. Джерела тваринних жирів – сало (90–92 %), вершкове масло (72–82 %), жирна свинина (49 %), ковбаси (20–40 %), сметана (30 %), сири (15–30 %).

Потреба організму людини в жирах залежить від характеру роботи, статі, віку та інших факторів. Чим важча фізична праця, тим більша потреба в жирах. При цьому враховуються не тільки явні жири, які потрапляють в організм людини з жировими продуктами, але й приховані, які містяться в інших продуктах харчування.

Дуже цінним для організму є лецетин – жироподібна речовина (ліпоїд). Ця речовина бере участь в обміні холестерину, сприяє виведенню його з організму. Взагалі, фосфоліпіди, до яких належить і лецетин, сприяють кращому всмоктуванню та засвоєнню харчових речовин. Особливо багаті на них клітини нервової системи. Фосфоліпіди покращують окисні процеси, стимулюють ріст, підвищують опір організму кисневому голодуванню та дії високої температури. У значній кількості фосфоліпіди містяться в яйцях, нерафінованій олії, м’ясі, птиці, рибі, вершковому маслі, хлібі та інших зернових продуктах.

Надмірне споживання їжі, яка містить жири, несприятливо впливає на стан організму, призводить до розвитку різних захворювань, зокрема органів кровообігу та інших, порушуються функції печінки, серця, розвивається атеросклероз.

Вибираючи жири для харчування, слід пам’ятати, що вони повинні бути багатими на життєво важливі жирні кислоти та на розчинні в жирах вітаміни.

Холестерин. Постійним компонентом жирових продуктів є холестерин. Він присутній у всіх клітинах та тканинах організму, особливо його багато в нервовій тканині й головному мозку (4 %), менше в печінці (0,3 %) і м’язах (0,2 %).

Яку ж роль відіграє холестерин в організмі людини? Він є будівельним матеріалом для кожної клітини і дуже цінним для обміну речовин. Ця речовина життєво важлива для утворення вітаміну Д, жовчі, статевих гормонів. Окрім того, холестерин зміцнює імунну систему. Він бере участь у підтримці певного рівня води в клітині, транспортуванні різних речовин через клітинні мембрани. Холестерин має властивість зв’язувати деякі отрути, сприяє їх знешкодженню.

Разом з тим, холестерин при порушенні обмінних процесів бере участь у розвитку атеросклерозу та ішемічної хвороби серця. Високий вміст холестерину в крові призводить до виникнення цих хвороб. Холестерин відкладається у стінках артерій і робить їх щільніше.

В організмі людини у результаті обміну речовин підтримується сталий рівень холестерину як за рахунок потрапляння його з їжею, так і завдяки синтезу з жирів і вуглеводів. Джерелом харчового холестерину є продукти тваринного походження. Особливо його багато у жовтках яєць, вершковому маслі, яловичому жирі, сметані, мозку тварин.

При порушенні жирового обміну вживання їжі, яка містить підвищену кількість холестерину, призводить до збільшення його рівня в крові. Тому в харчуванні хворих на серцево-судинні захворювання, а також у харчуванні людей похилого віку необхідно обмежувати продукти з високим вмістом холестерину.

Вуглеводи. Вуглеводи – основна частина харчового раціону. Фізіологічне значення вуглеводів визначається їх енергетичними властивостями. Вони є головним джерелом енергії організму (становлять 55 % енергоцінності добового раціону). Тому в організмі їх міститься тільки близько 2 %, хоча в їжі їх частка становить 70 % (400–500 г на добу). Частково вуглеводи дають початок жирам, органічним кислотам, білкам, використовуються у пластичних та інших процесах організму. Надмірне споживання вуглеводів – поширена причина порушення обміну речовин, що сприяє розвитку ряду захворювань. При раціональному харчуванні до 30 % вуглеводів їжі здатні переходити в жири. У разі ж надмірної кількості вуглеводів цей відсоток вищий.

Вуглеводи поділяють на групи: моносахариди – глюкоза, фруктоза, галактоза; олігосахариди – сахароза; полісахариди – крохмаль, глікоген, клітковина, пектинові речовини. Основним джерелом вуглеводів у харчуванні людини є рослинна їжа, і тільки лактоза і глікоген містяться у продуктах тваринного походження. Моносахариди (прості вуглеводи) легко розчинні у воді, швидко всмоктуються в каналі травлення й легко засвоюються. Вони мають виражений солодкий смак.

Сахароза в харчуванні людини використовується переважно у вигляді цукру. Солодкі страви і напої корисно вживати у кінці їжі, оскільки вони гальмують виділення шлункового соку і створюють відчуття ситості.

Лактоза – молочний цукор – міститься тільки в молоці й молочних продуктах. При наявності лактози розвиваються молочнокислі бактерії, які пригнічують ріст інших мікроорганізмів у кишечнику.

Полісахариди (складні вуглеводи) погано розчинні у воді і всмоктуються в організм поступово, після розщеплення відповідними ферментами до простих вуглеводів. У харчуванні людини основним вуглеводом є крохмаль, він складає 75–80 % вуглеводів, які людина вживає за добу. Крохмаль міститься у великій кількості в зернах пшениці, жита, рису, кукурудзи, до 20 % його містить картопля. Тому основними джерелами крохмалю є: хліб, крупи, картопля.

Глікоген, або тваринний крохмаль, складний вуглевод тваринного походження. Він знаходиться у невеликій кількості в печінці та м’ясі. В організмі людини глікоген утворюється з глюкози. Він накопичується в печінці та м’язах. При значних фізичних навантаженнях глікоген може використовуватись як резервний енергетичний матеріал. Зазвичай глікоген підтримує нормальні функції печінки.

Надмірне вживання цукру протягом значного відрізку часу веде до перенапруги інсулінового апарату підшлункової залози і може сприяти розвитку цукрового діабету. Окрім того, цукор, який потрапляє в організм у надмірній кількості, перетворюється на жир, при цьому збільшується синтез холестерину, що сприяє розвитку ожиріння та інших захворювань.

Найбільш багатими джерелами сахарози в харчуванні людини, окрім цукру, є продукти і страви, які виготовлені з додаванням цукру: кондитерські вироби, компоти, джеми, морозиво і таке інше. Реальним джерелом простих цукрів є овочі та фрукти, які містять одночасно інші корисні харчові речовини. У фруктах і овочах цукри “захищені” клітковиною, тому вони повільніше засвоюються, ніж рафінований цукор, і менше впливають на рівень глюкози у крові, менше використовуються для утворення жиру і синтезу холестерину.

Людям, які працюють фізично, не слід різко обмежувати вживання цукру, оскільки вони витрачають багато енергії. При малорухливій роботі, яка не потребує великих енерговитрат, особливо людям, схильним до повноти, необхідно уникати включення в раціон харчування значної кількості цукру. В організм має потрапляти стільки цукру і складних вуглеводів, скільки необхідно для покриття потреб в енергії.

Вітаміни. Важливе значення для організму людини мають вітаміни. Вони регулюють процеси обміну речовин, необхідні для формування ферментів, гормонів та ін. Вітаміни беруть участь в окисних процесах, внаслідок яких з вуглеводів і жирів утворюються чисельні речовини, які використовуються організмом як енергетичний та пластичний матеріал.

Важливу роль відіграють вітаміни у підтриманні імунобіологічних реакцій організму, забезпечують його стійкість до несприятливих умов навколишнього середовища, що має суттєве значення у профілактиці інфекційних захворювань. Вітаміни пом’якшують або усувають несприятливу дію на організм людини багатьох лікарських препаратів. Вони є незамінними харчовими речовинами, недостатнє надходження яких обов’язково призводить до порушень ферментативних процесів і фізіологічних функцій організму. Потреба людини у вітамінах дуже мала (виражається в міліграмах або навіть у мікрограмах). Однак при довгостроковій відсутності того чи іншого вітаміну в їжі розвиваються важкі захворювання (цинга, пелагра та інші), які називаються авітамінозами.

Коли в організм потрапляє недостатня кількість будь-якого вітаміну, розвивається гіповітаміноз. Так, при низькій температурі навколишнього середовища різко підвищується потреба організму у вітамінах. Підвищується вона і під час перебування в умовах високої температури, через те, що вітаміни виділяються з потом. Особливо виростає потреба у вітамінах при сполученні високої температури навколишнього повітря зі значним ультрафіолетовим випромінюванням. До значних витрат вітамінів призводять фізичне навантаження та нервово-психологічна напруга.

Залежно від здатності розчинятися, вітаміни діляться на дві групи: водорозчинні та жиророзчинні.

До водорозчинних вітамінів належать: аскорбінова кислота (вітамін С); біотин (вітамін Н); біофлавоноіди (вітамін Р); нікотинова кислота (вітамін РР); пантотенова кислота (вітамін В3); пиридоксин (вітамін В6); рибофлавін (в ітамін В2); тіамін (вітамін В1); фолієва кислота (фолацин, В9); цианокобаламін (вітамін В12).

Жиророзчинними вітамінами є: кальцифероли (вітамін Д); ретинол (вітамін А); токофероли (вітамін Е); філохінони (вітамін К).

Вітаміни майже не синтезуються в організмі й повинні надходити з їжею. Відсутність вітамінів у раціоні протягом тривалого часу може спричинити різні захворювання. У нашому кліматичному поясі наприкінці зими та на початку весни найбільш часто зустрічається дефіцит вітамінів А, С, В1, В2 і РР.

Мінеральні речовини. Мінеральні речовини не мають енергетичної цінності, але необхідні для життєдіяльності організму. Потрапляють вони в організм із продуктами харчування у вигляді мінеральних солей. Мінеральні речовини, які містяться в харчових продуктах і тканинах організму в значній кількості, належать до макроелементів. Макроелементи бувають основного та кислотного характеру. До основних належать кальцій, магній, калій, натрій, до кислих – фосфор, сірка, хлор. До продуктів харчування, які містять макроелементи кислотного характеру, належать: м’ясо, птиця, яйця, сичужний сир, хліб, бобові, журавлина. У молоці, ке-фірі, овочах, багатьох ягодах, фруктах містяться макроелементи основного характеру. Основні властивості макроелементів наведені у табл. 1.

Мікроелементи – це група хімічних елементів, що присутні в організмах людей і тварин у малих концентраціях. Добова потреба в них виражається у міліграмах або долях міліграма. Мікроелементи мають високу біологічну активність та необхідні для життєдіяльності організму. До таких мікроелементів належать: залізо, мідь, кобальт, нікель, марганець, стронцій, цинк, хром, йод, фтор. Нестача цих речовин у харчуванні може призвести до структурних та функціональних змін в організмі, а їх надлишок має токсичну дію. Основні властивості мікроелементів наведені у табл. 2.

Найбільш дефіцитні мінеральні елементи в їжі людини – кальцій та залізо.

Неправильне харчування суттєво знижує захисні сили організму і працездатність, порушує процеси обміну речовин, веде до передчасного старіння і може сприяти виникненню багатьох захворювань, зокрема інфекційного характеру. Надмірне харчування, особливо у сполученні з нервово-психічною напругою, малорухливим способом життя, вживанням алкогольних напоїв і палінням, може призвести до виникнення багатьох захворювань.

Всесвітньою організацією охорони здоров’я (ВООЗ) до числа захворювань, пов’язаних з надмірною вагою, занесені атеросклероз, серцево-судинні порушення, гіпертонія, ожиріння, жовчнокам’яна хвороба, цукровий діабет та інші. Переїдання досить часто буває причиною захворювань органів кровообігу.

Як же правильно харчуватись? Це питання обговорювалося досить багато разів у різній спеціальній літературі. Було запропоновано безліч різних рекомендацій раціонального харчування. Однак можна стверджувати, що раціональним вважається таке харчування, яке забезпечує нормальну життєдіяльність організму, високий рівень працездатності й опору впливу несприятливих факторів навколишнього середовища, максимальну тривалість активного життя.

Таблиця 1

Значення макроелементів для організму людини

Таблиця 2

Значення мікроелементів для організму людини