Füsioloogia vol.1

Järgnevalt ilmub 10 osaline vähe põhjalikum ülevaade ja tutvustus ühest olulisest teadusharust FÜSIOLOOGIAST. Kindlasti on see abiks ka neile kes soovivad tulevikus omandada treeneri kutsetunnistust.

Sissejuhatus.

Füsioloogia kui teadus organismi talitlusest. F on bioloogia haru. See on teadus organismide, nende
elundkondade, elundite ja rakkude talitlusest. F on eksperimentaalteadus, mis on võrsunud inimese ja loomade uurimisest. Uuritakse eluvaldusi iseloomustavaid nähtusi, nagu ainevahetus, organismi ja kudede hapnikutarbimist, kehatemperatuuri, vererõhku, bioelektrilisi potensiaale jne.
Füsioloogia ja inimese F harud. F harud:*üldF käsitleb eluvalduste üldiseid seaduspärasusi (erutuvust, energia muundumist, homöostaasi jne.). *eriF käsitleb eriorganismide ja elundkondade talitlust /imetajateF, lindudeF, putukateF, vereringeF, seedimiseF jne./. Uurituim on inimeseF, sellesse kuuluvad ka spordi-,töö- , ea- ja psühhofüsioloogia eriharud. *võrdlev F uurib erineval arenguastmel olevate organismide talitlust. Talitluse seost organismide, nende elundkondade ja elundite arenguga käsitleb evolutsioonilineF, haigete organismide talitlust patoloogiline- ja kliinilineF.
Inimese F harud: närvisüsteemi-, liikumisaparaadi-, sisesekretsiooni-, vereringe-, hingamisaparaadi-, seedimise-, erituselundite-, termoregulatsiooniF.
Füsioloogia seosed teiste teadustega. F-st on välja arenenud eraldunud anatoomia, biokeemia ja biofüüsika. F uurimismeetodid on valdavalt *keemilised või *füüsikalised. *Psühholoogia on kujunenud närvielundite ja meeleelundite F baasist. *Anatoomiaga talitlust ei saa uurida, kui ei tunne ehitust. *Bioloogia, *Histoloogia, *Funktsionaalne morfoloogia, *Biokeemia, *Spordi bioloogia käsitlevad üht-sama vaatlusaluste ringi erinevatest vaatenurkadest.

I OSA

AINEVAHETUSE FüSIOLOOGIA
Ainevahetuse olemus ja üldine regulatsioon.
Ainevahetus e. metabolism kui organismi elutegevuse tähtsaim alus. AV on biokeemiliste protsesside kompleks, mille kaudu organism on seoses ümbritseva keskkonnaga ning mis võimaldab tema kasvamist, säilimist, uuenemist ja paljunemist. Organismi AV-s kulgeb 2 täiesti vastupidist, kuid lahutamatut protsessi: anabolism ja katabolism.
Anabolismil moodustuvad toitainete omastamise e. assimilatsiooni (orgaaniliste ainete süntees) tulemusena organismi koostisosad. (rohelistel taimedel põhineb anabolism fotosünteesil, mis lähtub lihtsaist anorgaanilistest ühenditest CO”, H2O, NH3; loomadel, seentel, väiksemal osal taimedest aga pms toiduga saadavatest valmis, kuid kehavõõrastest orgaanilisest ainest, mis paljudel juhtudel pärast esialgset teatava tasemelist lagundamist, kasutatakse organismiomaste ainete ehitamiseks). Katabolismil toimub organismi kehaomaste ainete või vastuvõetud toitainete lammutamine lihtsamateks ühenditeks e. dissimilatsioon vaheainevahetuse käigus.dissimilatsiooni lõppsaadused on CO2, H2O ja NH3, ühtlasi vabanevad orgaaniliste ainete koostises olnud mineraalühendid (ortofosfaat, vesiniksulfiid jt), kuid lagundamisprotsess võib peatuda ka vaheastmeil, s.o. keerukamate ühendite tasemel. Loomad eritavad AV mittevajalikud lõppsaadused normaaljuhul väliskeskkonda.
Organismi sisekeskkond ja selle konstantsus. Organismi sisekeskkond säilitatakse vereplasma osmootse rõhu regulatsiooni kaudu. Igasugune osmootse rõhu kõrvalekadumine ekstra- või intratrsellulaarses ruumis põhjustab vee või elektrolüütide ümberpaiknemise. Sisekeskkonnas on püsiv veel onkootne rõhk (kolloidosmootne rõhk), mida säilitakse plasma proteiinide abil. proteiinide muutus võib tuua kaas ioonide ja vee liikumise kas rakkku sisse või välja. Palsmavalkude (albumiinide) kontsentratsiooni väehenmine põhjustab vee retensiooni rakkude sees. See tõttu peab plasmat asendavate ainete kolloidosmootsete ainete hulk vastama plasma omale..
Homöostaas ja homöostaatiline regulatsioon ja selle erinevad tasandid. Homöostaas kajastab reguleerimisprotsesse, mille abil organism hoiab oma tegevuseks vajalikud tingimused konstantsena. Regulatsioon toimub nii raku kui kogu organismi tasandil. Raku AV tasandid: *tegevusAV, *valmidusAV, *säilitusAV. Kogu organismi AV( on teised tingimused) kui hingamislihaste või südamelihaste AV langeb valmidusAV tasemele, siis nende aktiivsus lakkab, hukuvad kõik rakud ja ka organism. AV tase *puhkeolekuAV ja *PõhiAV. Homöostaas säilitamine toimub lähtuvalt siseskeskkonna ja/või väliskeskkonna muutustest. Reguleerimisprotsessid on näiteks kehatemperatuuri säilitamine, vererõhu säilitamine, kehaasendi säilitamine gravitatsiooni keskkonnas. Vere ringlusel säilitatakse lahustunud ainete kontsentratsioon, temperatuur, pH, nende konstantsus. Regulatsiooniprotsessides osalevad põhiliselt närvisüsteem ja/või hormonaalsed süsteem. homöostaasi säilitamise ajendid on nälg ja janu. Need tuleb rahuldada, et kindlustada ellu jäämine. Need on kaasa sündinud aisitngud.
Valkude ainevahetus.
Valgud e. proteiinid on elusa organismi iseloomulikemaiks osadeks, nad kuuluvad kõikide rakkude struktuuri, kiirendavad paljusid keemilisi reaktsioone, on regulaatoraineteks ja antikehadeks. Valkudest olenevad mitmed elutähtsad protsessid: vee ja veeslahustunud ainete vahetus vere ja kudede vahel, O2 ja süsinikdioksiidi trantsport, lihaste kokkutõmme jne. Organismi võime valke sünteesida on piiratud, omastatakse loomse ja taimse valgu kujul toiduga, mis lähevad organismis kudede ülesehitamiseks(energiavajaduseks 11 13% kogu energiakulust). Ööpäevane valgu vajadus on 0,8 g valku 1 kg kehamassi kohta puhkeolekus, kehalisel tööl on see poole suurem. Oluline on ka nende aminohappeline koostis 20-st teadaolevast on 9 asendamatud peamiselt loomsed valgud (leutsiin, isoleutsiin, lüsiin, metioniin, fenüülalaniin, teroniin, trüptofaan, valiin, histidiin). Neid organismis ei sünteesita (saab toiduga). Mida enam neid valgus on, seda suurem on valgu bioloogiline väärtus.
Seedetraktis lõhustatakse valgud polü- ja oligopeptiidideks ja edasi aminohapeteks pankrese fermetide toimel ja seejärel imenduvad peensoolest verre.
Maksa peafunktsioonid valkude AV-s: aminohapete trans- ja desamiinimine, glükoosi, glükogeeni ja rasvhapetest lähtudes, asendavate aminohapete sünteesimine, maksa struktuur ja ensüümvalkude ning vereplasma valkude sünteesimine, eksogeensete ainete detoksikatsioon, amoniaagi tekkimine ja uurea sünteesimine. Lisaks on maksal veel ekskretoorne funktsioon, ta nõristab sappi (rasvade imendumise tagamiseks soolestikust).Veri kannab aminohapped maksa, nad aminorühma eemaldamise ja ülekandmise teel lõhustatakse või ehitatakse ümber, muudetakse kehaomaseks. Valkude lammutusproduktidest tekivad maksas , ka neerudes amoniaak ja kusiaine (eritatakse uriiniga)
Muudes kudedes toimuvad valkude AV-ga seotud protsessid. Maksas ümbertöötatud aminohapped viiakse verega kudedesse, kus neist sünteesitakse rakkude ribosoomides koevalgud. Aminohappeid,mida ei kasutata lähevad energiakuludeks või muudetakse süsivesikuteka ja lipiidideks.
Maksa, vereplasma ja lihaskoe valkude mobiliseerimine nälgimisel.
Kõige pealt kasutakse vabad süsivesikud, maksas talletuv glükogeen, seejärel talletunud rasvad ja kõige viimases faasis hakatakse lihasvalkusid ja teisi valke ümbertöötama energeetilisse tsüklisse.
Valkude AV peamised lõpp-produktid ja nende organismist väljutamine.
Valgu ainevahetuse lõppproduktideks on lämmastikku sisaldavate produktide väljutamine. Need on kreatiniin, ammoniaak, kusiaine, kusihape. Enamus eritub kusiainena ja on vabalt filtreeriv. Kusiaine on väikse molekulkaaluga, neutraalne. Kusiaine eritumine sõltub diureesist.
Kreatiniin pärineb lihaste valguainevahetusest. Ööpäevane kreatiniini hulk sõltub ööpäevasest lihasmassist, seetõttu on tema kontsentratsioon plasmas suhteliselt konstante (9mg/l). kreatiniin elimineeritakse glomerulaarfiltratsiooni teel.
Ammoninium (NH4 +) ja ammoniaak (NH3) on valguainevahetuse ühed tähtsad lõppproduktid. erituvad neerutorukestes. Torukeste rakkudes desamineeritakse aminohape glutamiin glatamaadiks ja siis oksogluteraadiks ja selle käigus tekib üks molekul ammooniumi,. Ühe eritunud ammooniumi molekuli asemele tekib üks molekul bikarbonaati. Lõpliku uriini pH ja erituva ammooniumi vahel on linewaarne sõltuvus. Mida happelisem on uriin, seda rohkem on eritunud ammooniumi,
Lämmastikubilanss kui organismi valguAV seisundit iseloomustav näitaja. Kusiaine plasmakontsentratsioon sõltub valgu katabolismi ja glomerulaarfiltratsioonist. kusiaine sisaldus on määratav ja selle järgi hinnatakse neerufunktsiooni.
Valkude AV regulatsioonil oluline koht üldist kasvu ja arengut mõjutavad hormoonid (hormonaalne regulatsioon). Hüpofüüsi eessagara somatotroopne H suurendab rakumembraani läbilaskvust aminohapete suhtes ja tõstab valgu sünteesi intensiivsust. KilpnäärmeH-d türoksiin ja trijodotüroniin stimuleerivad valgu sünteesi ja soodustavad kudede diferentseerumist. Neerupealise glükokortikoidid hüdrokortisoon ja kortisoon suurendavad valgu lammutamist kudedes, eriti lihastes, maksas tõstavad nad valgu sünteesi taset. Meessuguhormoonid omavad anaboolset funktsiooni.
Nii insuliin kui kasvuhormoon võimaldavd aminohapete transporti rakkudesse. Insuliin suurendab rakutuumas DNA transkriptsiooni, kiirendab proteiinide sünteesi.
Süsivesikute ainevahetus.
Süsivesikud on loomorganismidele peamised energeetilised materjalid. . Ööpäevasest energiakulust kaetakse nende arvel ~60%. Süsivesikud on kergesti oksüdeeritavad, annavad lõpproduktiks süsinikdioksiidi ja vee. 1 g SV te oksüdatsioonil vabaneb 4,o kcal. Toidus leiduvad SV:
Tselluloos,kui inimese seedetraktis seedumatu polüsahhariidi tähtsus toidus.
Annab soolestiku täitematerjali. Stimuleerib soolestiku motoorikat, kiirendab soolepassaa¸i, säilitab väljaheite pehme konsistentsi. Soovitav kogus 30g/ööpäevas.
Süsivesikud lahustatakse seedetraktis monosahhariidideks, peamiselt glükoosiks, ka galaktoosiks ja fruktoosiks, mis imenduvad peensoolest verre, kantakse laiali kudedesse ja maksa.
Maksas muudetakse glükoos jt monosahhariidid SV varuaineks glükogeeniks (monosahhariididest-glükogeneesiks). Glükogeen võib maksas tekkida ka piimhappest ja valkude ja lipiidide AV produktidest, siis kannab see protsess glükoneogenees. Glükogeeni kui sV varuaine säilitatakse maksas ja ka lihastes. SV vajaduse suurenemisel lammutatakse maksaglükogeen glükogenalüüsi käigus ja saadetakse verre glükoosina. SV liig korral toidus muudetakse need organismis lipiidideks, mis ladestuvad rasvadepoodesse. AV on seotud lipiidide AV-ga.glükoosi konsentratsiooni tõus veres suurendab triglütseriidide sünteesi, glük. Langus pidurdub trigl süntees ja intensiivistub nende lammutamine.neerupealise säsi H adrenaliin mobiliseerib rasvu nende depoodest, suureneb vabade rasvhapete tase veres. Hüpofuusi eessagara somatotroopne hormoon viib lipiidid nende depoodest välja, kiirendab vabade rasvhapete vastuvõttu lihaskoes.
SV te AV oluliseks reguleeritavaks suuruseks on glükoosi tase veres, mille konsentratsiooni muutusi registreerivad glükoosiretseptorid maksas, veresoontes ja hüpotalamuse ventrolateraalses tuumas. Vere glükoositase hoitaksesuht püsivana 3,3…6,1 mmol/l. Nälgimisel ja suurtel koormustel võib veresuhkru tase langeda.
Vere glükoositaseme langust alla normväärtuse nim. hüpoglükeemiaks. Liigne magusa söömine tõstab veresuhkru taset, selle tõus üle normi on hüperglükeemia.
Hüpoglükeemiline sokk ja glükosuuria. Vere suhkrusisalduse langus, mis võib kaasneda raske füüsilise pingutuse järgselt, insuliini sisalduse tõusu puhul veres (näiteks suhkruhaiguse puhul võib olla kõikumisi). Vere suhkrusisladuse langemine väga madalale võib olla fataalne.
Glükosuuria on glükoosi eraldumine uriiniga. Normaalselt ei peaks seda uriinis olema. Kui veres suhkrusisaldus tõuseb ,siis eritub see neeurude kaudu.
Laktaadi teke lihastes puhkeseisundis ja kehalisel tööl ja selle kasutamine erinevates kudedes. Tervetel inimestel glükoositase töö ajal muutub vähekauakestval tööl arteriaalne glükoosi kontsentratsioon langeb, on kurnatuse märgiks. Seevastu laktaadi konsentratsioon veres, olenevalt pingutusest ja selle kestusest väga erinev (9,10). See sõltub laktaadi produktsiooni ulatusest anaeroobselt töötavates lihastes ja tema eliminatsiooni kiirusest. Laktaat lammutatakse või töötatakse ümber mittetöötavas skeletilihases, rasvkoes, maksas, neerus ja südamelihases. Puhkeolekus on lac 1 mmol/l, raskel tööl 15 mmol/ (max väärtused). Pika kestusega raskel tööl langeb laktaadi kontsentratsioon peale esialgset tõusu uuesti.
SV AV regulatsioon NS kaudu: Bernard ”suhkrutorge”; vere glükoositaseme tõus stressisituatsioonis (stardieelne seisund) ?´KNS-I rakud katavad oma suured energiavarud glükoosiga, mis on insuliinist sõltumatu, kui vere suhkrunivoo langeb alla 0,5-0,2 g/l madalamale tekib hüpoglükeemiline sokk koos teadvuse hämardumise või koomaga.
SV AV hormonaalne regulatsioon. Kõhunäärme Langerhansi saarekeste B-rakkude hormoon insuliin langetab veresuhkru taset, suurendab glükoosi vastuvõttu kõikidesse keharakkudesse, intensiivistub glükogenees. Insuliin suurendab glükogeeni teket stimuleerivate ja langetab glükogeeni lammutavate ensüümide aktiivsust, intensiivistub glükoosi kasutamine energeetilistes protsessides. Kõhunäärme Langerhansi saarekeste A-rakkude hormoon glükagoon stimuleerib glükogeeni lammutamist maksas, tõstes veresuhkru taset, stimuleerib glükoneogeneesi, aktiviseerib adenülaaditsüklaasi ja suurendab cAMP teket. Neerupealisekoore H-d glükokortikoidid stimuleerivad glükoneogeneesi maksas ja vähendavad rakkudes glükoosi kasutamist. Neerupealisesäsi H adrenaliin stimuleerib glükagooni teket ja tõstab vere glükoositaset. Hüpofüüsi eessagara somatroopne e. kasvuhormoon vähendab ka glükogeenivarusid ja intensiivistab glükoosi teket, pidurdab glükoosi vastuvõtmist rakkude poolt, tõstes veresuhkru taset. Kilpnäärme H-d (türeoidH)toimel intensiivistub SV-d lõhustuvate ensüümide aktiivsus, suurened SV-te utilisatsion. Epinefriin ? ja norepinefriin ?
Lipiidide ainevahetus
Lipiidid moodustavad ~10-20% kehakaalust. Erinevus on rakustruktuuri kuuluva (hulk suhteliselt püsiv) ja depoorasva vahel (hulk sõltub õigest toitumis-, elureziimist ja pärilikkusest). Lipiidid on energiarikkad 1g lipiide annab oksüdatsioonil 9,0 kcal.. oluline kohht meie energiabilansis, lipiidide arvel ~30% ööpäevases energiakulus. Ööpäevane lipiidide vajadus on 80-90 g (toiduga omastab 95%). Toit peab sisaldama nii taimseid kui ka loomseid rasvu.
Seedetraktis lõhustutakse toiduga saadud lipiidid rasvhapeteks ja glütserooliks, mis peensoolest osaliselt verre, peamiselt aga lümfisoontesse imenduvad ja lümfiga vereringesse kantakse. Tsütoplasmaatilisi lipiide kasutatakse kudede ülesehitamiseks, energiavajaduste rahuldamiseks, ülejäägid viiakse nahaalusesse rasvkoesse (depoorasv). Organismis võivad lipiidideks muutuda ka SV-d.
Maksa peamised funktsioonid lipiidide ainevahetuses. Lipiidide täielikul oksüdatsioonil on lõppproduktideks süsinikdioksiid ja vesi, mittetäielikul oksüdatsioonil moodustuvad ketokehad, mis väljutatakse uriiniga.
Vere lipoproteiinide koostis ja põhiklassid.Mono- di triglütseriidid ?
Muudes kudedes toimuvad lipiidide ainevahetusega seotud protsessid. ?
Lipiidide hormonaalne regulatsioon. Lipiidide AV kontrollib hüpotalamusEpinefriin, norepinefriin, glükagoon- stimuleerib lipolüüsi, glükokortikoid- lõhustavad triglütseriide ja vere rasvhapete nivoo tõuseb, kasvuhormoon- vähendab rasvavarusid, insuliin hüpofüüsi eessagara somatotroopne H viib lipiide nende depoodest välja, kiirendab vabade rasvhapete vastuvõtu lihaskoes.
Vee ja mineraalainete ainevahetus.
Vee ja mineraalainete tähtsus inimese organismi talitlusele.
Inimese organismis on ~57-65% vettilma veeta on elu võimalik väga lühikest aegs, sest organismist ei saa eraldada ainevahetusjääke, häiritud on osmootse rõhu ja hppe-leelis tasakaaluregulatsioov, vesilahuses toimuvate keemiliste reaktsioonide kulg jne. Inimene vajab tavaliselt 2,2 2,8 l vett ööpäevas, mida saadakse toiduga (1,9-2,4 ja endogeense veena (0,3-0,4l ), mis tekib eelkõige lipiidide oksüdatsioonil.vett antakse ära uriini, higi, väljaheidetega ja väljahingatud õhuga. Saadud ja eritatud vee hulgad peavad olema võrdsed. Ülemäärane veekaotus-dehüdratsioon. Mineraalained-
Organismisisene vedelikukäive, endogeenne vesi. ?
Vee jaotumine erinevate vedelikuruumide vahel organismis ja seda mõjutavad tegurid: elektrolüütide konsentratsioon ekstratellulaarses vedelikus, kapillaarne vererõhk, vereplasma valkude konsentratsioon.Veekogus esineb 1. rakusisese e.intratsellulaarse veena 60%- kuulub raku koostisse ja 2. rakuvälise e. ekstratsellulaarse vedelikuna 40%- ümbritseb rakke.selle kaudu toimub toitainete, ainevahetusjääkide ja regulaatorainete viimine rakku ja sealt välja. Ekstratsellulaarne jaotub: interstitsiaalkoe 31%,vereplasma 7% ja transtsellulaarse 2% vedelike vahel. Veesisaldus hoitakse regulatsioonimehhanismide abil suhteliselt konstantsena.
Makroelemendid ja mikroelemendid, nende ligikaudne hulk organismis ja vajalik sisaldus toidus. *Na, K (piisab NaCl -10-20g ja KCl 2-4g ööpäevas) elusate rakkude ja koevedelike koostisosad, roll osmootse rõhu säilitamisel ja rakumembraanide biolektriliste potensiaalide tekkes. *Kaltsiumisoolad oluline luukoe ehitusmaterjal. Ca (1 g)on oluline osa erutuse tekkelja levikul;mõjutab rakkumembraanide K ja Na juhtivust, vajalik lihaskontraktsiooni elektromehaanilisel sisestusel, võimaldab transmitteri vabanemist sünapsites, osaleb vere hüübimisel, on ensüümidele aktivaatoriks, sekundaarne virgatsaine rakufunktsioonide juhtimisel. *Fosforhappesoolad(1 g) on asendamatud luukoe moodustamisel ja energiarikaste ühendite sünteesil. Olulised fosfaadid: ATP, cAMP, kreatiinfosfaat, DNA, cGMP. *raud (15 mg- N; 10 mg-M)vaja hemoglobiini ja müoglobiini ja oksüdatsiooniprotsessides osalevate ensüümide ja mõnede valkude sünteesil. Rauda eritatakse vähe, hoitakse ringluses, kasutatakse korduvalt. *Ensüümide koostises olevad:
*tsink vereloomes ja SV, lipiidide ja valkude ainevahetuses ja *koobalt . *iood vajalik kilpnäärme H-de sünteesil. *väikestes kogustes: mangaan, magneesium, vask, fluor,…
Makas peamised funktsioonid vee ja mineraalainete vahetuses: toimimine veedepoona, vitamiin D mõjutamise kaudu Ca ainevahetuse reguleerimine.
Vee ainevahetuse regulatsioon NS kaudu: suu limaskesta retseptorite, mao baroretseptorite, kudede osmoretseptorite, südame ja veresoonkonna mahuretseptorite, hüpotalamuse, higinäärmete ja neerude koordineeritud talitlus.
Vee AV hormoraalne regulatsioon: reniin, angiotensiin II, antidiureetiline H, aldosteroon.
Kaltsiumi ainevahetuse hormonaalne regulatsioon: kaltsioniin ja parathormoon

EKFK – Eesti Kulturismi ja Fitnessi Koolituskeskus

Autor: EKFK