Wejdź na wyższy poziom

Biologiczne funkcje aminokwasów

W organizmie człowieka aminokwasy pełnią szereg zróżnicowanych funkcji. Związki te są jednostkami budulcowymi białek. Udział w łańcuchu polipeptydowym aminokwasów o różnym charakterze nadaje białkom ich specyficzne właściwości i warunkuje różnorodność pełnionych przez nie funkcji.

Nie wszystkie aminokwasy są jednak wbudowywane w strukturę białek – wiele z nich występuje w komórkach w stanie wolnym i bierze udział w różnych przemianach metabolicznych. Niektóre aminokwasy odgrywają rolę w przekazywaniu impulsów nerwowych lub są prekursorami zasad azotowych.

Aminokwasy endogenne

Aminokwasy egzogenne

Aminokwasy niebiałkowe

W komórkach obecne są również tzw. aminokwasy niebiałkowe – nie wchodzą one w skład białek, lecz są homologami, izomerami lub pochodnymi aminokwasów białkowych. Aminokwasy niebiałkowe występują najczęściej w roślinach (np. allicyna) i mikroorganizmach (np. D‑aminokwasy), a nieliczne u zwierząt (beta‑alanina, tauryna). Niektóre aminokwasy niebiałkowe roślin wywołują u zwierząt zaburzenia czynności życiowych, np. latyryzm.

Do aminokwasów niebiałkowych należą m.in.: homocysteina, hydroksyprolina, karnityna, kwas gamma‑aminomasłowy (GABA), ornityna, cytrulina i kwas argininobursztynowy, penicylamina oraz sarkozyna.

Homocysteina

Homocysteina

Jest aminokwasem siarkowym, powstającym podczas demetylacji metioniny (pochodzącej ze spożywanego białka). Podwyższony poziom tego aminokwasu w osoczu krwi (hiperhomocysteinemia) może prowadzić do: chorób układu krążenia (udar mózgu, miażdżyca, zawał), układu nerwowego (choroba Alzheimera) oraz nowotworów.

RcSKsM6ddRQTk

Rysunek przedstawia wzór homocysteiny. Opis od lewej strony: od grupy HS prowadzi zygzakowaty łańcuch z czterema atomami węgla. Przedostatni atom węgla (od prawej strony) łączy się w dół z grupą NH indeks dolny 2. Ostatni atom węgla tworzy grupę COOH.

Hydroksyprolina

Hydroksyprolina

Stanowi główny składnik kolagenu (ok. 13,5% kolagenu u ssaków). Wraz z proliną wpływa na jego wytrzymałość mechaniczną. Występuje w dużych ilościach w żelatynie.

R1JobSqQVS4QB

Rysunek przedstawia wzór hydroksyproliny. Pięcioczłonowy pierścień, w skład którego wchodzi grupa NH łączy się po lewej stronie z grupą HO, a na dole po prawej stronie z grupą COOH.

Karnityna

Karnityna

Uczestniczy w transporcie kwasów tłuszczowych przez błonę mitochondrialną do mitochondrium. W organizmach jest syntetyzowana w wątrobie, nerkach i mózgu z aminokwasów: lizyny i metioniny.

ROBqRGAJLKbVs

Rysunek przedstawia wzór L‑karnityny. Atom azotu (kation) łączy się z trzema grupami metylowymi, dwie grupy są zapisane jako H indeks dolny 3 C a jedna jako CH indeks dolny 3. Następnie po prawej stronie atomu azotu jest łańcuch w kształcie zygzaka. Zawiera trzy atomy węgla. Środkowy atom węgla łączy się u góry wiązaniem zaznaczonym poziomymi liniami z grupą hydroksylową. Po prawej stronie we wzorze jest grupa COO indeks górny minus.

Kwas gamma‑aminomasłowy (GABA)

Kwas gamma‑aminomasłowy (GABA)

Pełni funkcję głównego neuroprzekaźnika o działaniu hamującym w całym układzie nerwowym. Zmniejsza pobudliwość komórek nerwowych oraz wpływa na relaksację komórek mięśniowych.

Rh6si746oF0SA

Rysunek przedstawia zwór kwasu γ‑aminomasłowego. Opis wzoru od lewej strony: grupa H indeks dolny dwa N łączy się w prawo z łańcuchem w kształcie zygzaka. Łańcuch zawiera pięć połączonych ze sobą wiązań pojedynczych. Na końcu łańcucha jest grupa COOH.

Ornityna, cytrulina i kwas argininobursztynowy

Ornityna, cytrulina i kwas argininobursztynowy

R16M44r264BTB

Rysunek przedstawia wzór ornityny. Opis od lewej strony: grupa H indeks dolny dwa łączy się w prawo z łańcuchem w kształcie zygzaka, który łączy kolejno pięć atomów węgla. Przedostatni łączy się w dół wiązaniem w kształcie klina z grupą NH indeks dolny dwa. Ostatni atom węgla wchodzi w skład grupy karboksylowej.

RCVDOwAVgQQsh

Rysunek przedstawia wzór cytruliny. Opis od lewej strony wzoru: grupa H indeks dolny dwa łączy się w prawo z atomem węgla. Atom węgla łączy się w górę wiązaniem podwójnym z atomem tlenu, a w prawo z grupą NH. Grupa NH łączy się w prawo z łańcuchem w kształcie zygzaka zawierającym kolejno pięć atomów węgla. Przedostatni atom węgla łączy się w dół wiązaniem w kształcie klina z grupą NH indeks dolny dwa. Ostatni atom węgla wchodzi w skład grupy karboksylowej.

REQNs8cm0vMue

Rysunek przedstawia wzór argininobursztynianu. Opis od lewej strony wzoru: indeks górny minus OOC wiązanie pojedyncze do atomu węgla, od atomu węgla wiązanie pojedyncze do atomu węgla, który łączy się z grupą COO indeks górny minus. Atom węgla w prawo łączy się z grupą NH, ta zaś z atomem węgla, który w górę łączy się z grupą NH indeks dolny dwa, a w prawo z grupą NH. Pomiędzy grupami z atomami azotu zaznaczono wiązania linia przerywaną. Przy linii przerywanej biegnącej od grupy NH indeks dolny dwa przez atom węgla do grupy NH po jego lewej stronie jest znak plus. Od grupy NH leżącej po prawej stronie atomu węgla jest łańcuch w kształcie zygzaka z pięcioma atomami węgla. Przedostatni łączy się z w dół wiązaniem w kształcie klina z grupą NH indeks dolny 3 indeks górny plus, a w prawo z grupą COO indeks górny minus.

Ornityna, cytrulina i kwas argininobursztynowy biorą udział w cyklu mocznikowym.

R1CITMwq3yDJC

Na zdjęciu przedstawiono kołowy cykl reakcji enzymatycznych. Dochodzi do połączenia dwutlenku węgla z amoniakiem i powstania karbamoilofosforanu. Karbamoilofosforan wraz z ornityną zostają przekształcone w cytrulinę. Ta z kolei łączy się z asparaginianem i powstaje kwas arginiono‑bursztynowy. Kwas arginiono‑bursztynowy ulega przekształceniu do argininy, z której w wyniku reakcji powstaje mocznik i ornityna. Ornityna dalej bierze udział w cyklu i zostaje przekształcona do cytruliny.

Penicylamina

Penicylamina

Wykazuje właściwości chelatujące. Tworzy trwałe, rozpuszczalne w wodzie wiązania m.in. z kationami: miedzi, ołowiu, kadmu, rtęci, żelaza i złota, dlatego  wykorzystywana jest w leczeniu zatruć pokarmowych metalami ciężkimi. Jednak w medycynie wykorzystuje się tylko enancjomer D penicylaminy, gdyż enancjomer L jest toksyczny (hamuje działanie witaminy BIndeks dolny 6₆).

R14chlfvlSKqd

Rysunek przedstawia wzór enancjomeru L penicylaminy. Atom węgla, leżący po lewej stronie wzoru, łączy się z grupami: HS, H indeks dolny 3 C, CH indeks dolny 3. Kolejny atom węgla łączy się z wiązaniem w kształcie klina z grupą NH indeks dolny 2, na końcu wzoru jest grupa COOH.

Sarkozyna

Sarkozyna

Jest produktem pośrednim i pobocznym podczas syntezy i degradacji glicyny.  Występuje w mięśniach ssaków, a także w antybiotykach.

R2FR8NEfAusat

Rysunek przedstawia wzór sarkozyny. Opis od lewej strony wzoru do prawej strony: grupa H indeks dolny C łączy się z grupą NH, ta z kolei łączy się z atomem węgla, atom węgla łączy się z grupą COOH. Wzór ma kształt zygzaka.

Witaminy jako koenzymy

Polecenie 1

R1FmWmPr9OXcm

Obejrzyj film, a następnie wymień witaminy, które pełnią funkcje koenzymów. (Uzupełnij).

R1c14DJcK2SPI

Zapoznaj się z treścią filmu, a następnie wymień witaminy, które pełnią funkcję koenzymów. (Uzupełnij).

RHTAK3BWSWB63

Film pod tytułem: ,,Witaminy jako koenzymy."

Film pod tytułem: ,,Witaminy jako koenzymy."

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RHTAK3BWSWB63

Film pod tytułem: ,,Witaminy jako koenzymy."

RcGzJkrx1QRBj

Grafika przedstawia udział witaminy B 6 jako koenzymu w metabolizmie aminokwasów w postaci schematu strzałkowego. Na górze znajduje się napis przemiana białek i aminokwasów. Odchodzą od niego cztery strzałki, każda podpisana "kompleks enzymatyczny z witaminą B 6 jako koenzymem". Pierwsza strzałka biegnie do kwasu asparaginowego oraz glutaminowego, od których odchodzą strzałki dwukierunkowo odpowiednio do kwasu szczawiooctowego i kwasu alfa ketoglutarowego. Przemiana kwasu glutaminowego w alfa ketoglutarowy i odwrotnie również przebiega z udziałem kompleksu enzymatycznego z witaminą B 6 jako koenzymem. Kwas szczawiooctowy i alfa ketoglutarowy biorą udział w cyklu kwasu cytrynowego. Kolejna strzałka od napisu przemiana białek i aminokwasów podpisana jako kompleks enzymatyczny z witaminą B 6 jako koenzymem biegnie do aktywnego octanu również biorącego udział w cyklu kwasu cytrynowego. Kolejna, dwukierunkowa, strzałka tak samo podpisana biegnie do alaniny i z powrotem. Przekształcenie alaniny w kwas pirogronowy i odwrotnie również odbywa się z udziałem witaminy B 6 jako koenzymu. Ostatnia, czwarta strzałka od przemian białek i aminokwasów podpisana jako kompleks enzymatyczny z witaminą B 6 jako koenzymem biegnie do kwasu pirogronowego, ten następnie przekształca się w aktywy octan, który bierze udział w cyklu kwasu cytrynowego.

R6edyFYOHwsI5

Grafika przedstawia udział witaminy B 1 w oddychaniu komórkowym i powiązanych szlakach. Kompleks enzymatyczny z witaminą B 1 jako koenzymem bierze udział w przekształcaniu kwasu pirogronowego powstałego w wyniku glikolizy do aktywnego octanu i dwutlenku węgla. Powstały aktywny octan bierze udział w cyklu kwasu cytrynowego. W wyniku jego reakcji z kwasem szczawiooctowym powstaje kwas cytrynowy, który następnie przekształcany jest w kwas alfa ketoglutarowy. Kwas alfa ketoglutarowy przy idziale kompleksu enzymatycznego z witaminą B 1 jako koenzymem zostaje przekształcony z wydzieleniem dwutlenku węgla do kwasu szczawiooctowego, który ponownie bierze udział w cyklu kwasu cytrynowego.

R1TyT3bjhgya2

Grafika przedstawia działanie witaminy K w mineralizacji tkanki kostnej i zapobieganiu kalcyfikacji naczyń. Na górze schematu znajduje się napis witamina K w żółtej ramce. Od napisu odchodzą dwie strzałki. Pierwsza z nich prowadzi do napisu wapń. Pod nim znajduje się opis: wiązanie jonów wapnia z białkiem MGP. Od napisu odchodzi kolejna strzałka, która wskazuje na tekst ,,Zahamowanie kalcyfikacji naczyń krwionośnych. Strzałka po prawej prowadzi od napisu witamina K do napisu osteokalcyna. Od niego w dół skierowana jest strzałka na napis wapń oraz opis przyłączanie wapnia do kości. Od tego napisu w dół prowadzi kolejna strzałka, wskazując na napis mineralizacja kości.

Neurohormonalna kontrola czynności przewodu pokarmowego

R15RjK1LRmHEs

Film pod tytułem: Jak wygląda mechanizm połykania?

Film pod tytułem: Jak wygląda mechanizm połykania?

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R15RjK1LRmHEs

Film pod tytułem: Jak wygląda mechanizm połykania?

Gruczoły żołądkowe i jelitowe

Rrwlje3OCwW2Z

Film opisuje gruczoły żołądkowe i jelitowe oraz ich wydzieliny.

Film opisuje gruczoły żołądkowe i jelitowe oraz ich wydzieliny.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/Rrwlje3OCwW2Z

Film opisuje gruczoły żołądkowe i jelitowe oraz ich wydzieliny.

R16GmyT7uW7s7

Ilustracja przedstawia budowę błony śluzowej i gruczołów żołądkowych. W centralnej części ilustracji znajduje się owalny, zwężający się na krańcach żołądek zbliżony kształtem do półksiężyca. W miejscu, do którego prowadzi przełyk zaznaczona jest strefa wpustowa, obok niego strefa trzonu, a w dolnej części widoczne są liczne pofalowania – są to fałdy błony śluzowej. Na dole żołądka zaznaczona jest przerywanymi, równoległymi liniami strefa przejściowa, a u ujścia żołądka widoczne są gruczoły odźwiernikowe. Pod spodem w ramce zobrazowane są schematycznie różne rodzaje komórek znajdujących się w żołądku. Pierwsza z nich to komórka nabłonka powierzchniowego – ma kształt zbliżony do prostokąta i fioletowe, owalne jądro. Druga komórka to komórka okładzinowa (pomiędzy komórką śluzową a komórką główną), ma kształt zbliżony do owalnego, jest płaska u spodu. Wewnątrz znajduje się owalne jądro. Kolejna komórka to komórka śluzowa szyjki. Jest ona podłużna, kształtem zbliżona do prostokąta, lekko zwęża się ku dołowi. Jądro znajduje się na dole, ma kształt półksiężyca. Ostatnia z komórek to komórka główna. Jest ona również kształtem zbliżona do prostokąta, ale znacznie zwęża się ku dołowi. W centralnej części komórki znajduje się owalne, fioletowe jądro. Powyżej schematycznie przedstawionego żołądka znajdują się gruczoły wpustowe w znacznym przybliżeniu. Na samym dole powiększonej ilustracji znajduje się różowa powierzchnia – jest to strefa odźwiernikowa. Powyżej znajdują się nieregularne, postrzępione struktury z licznymi pustymi przestrzeniami wewnątrz. Wewnątrz tych właśnie, nieregularnych struktur znajdują się komórki okładzinowe, które występują na ich obwodzie. Powyżej pomiędzy wypustkami na ich krawędzi zaznaczone są komórki główne, a jeszcze wyżej, w połowie wypustek komórki szyjki. Na samym szczycie wypustek zaznaczone są komórki nabłonka powierzchniowego. Poniżej widoczne są w znacznym przybliżeniu gruczoły właściwe żołądka. Na tym schemacie na samym dole zaznaczona jest warstwa podśluzowa, która pokryta jest błoną mięśniową. Od błony tej odchodzą liczne, bardzo długie i wąskie wypustki równoległe względem siebie. Poczynając od dołu, na ścianie tych wypustek zaznaczone są komórki główne, wyżej komórki szyjki, komórki okładzinowe, a na samym szczycie komórki nabłonka powierzchniowego. Na następnym wycinku przedstawione są gruczoły odźwiernikowe. Podobnie jak w poprzednim przypadku na samym dole znajduje się warstwa podśluzowa, nad nią błona mięśniowa, a od niej odchodzą w górę wypustki, które są jednak bardzo nieregularne, a między nimi występują nieregularne przestwory. Wewnątrz struktury budującej wypustki widoczne są również puste przestrzenie. Jedna z tych pustych przestrzeni w owalnym kształcie opisana jest jako komórka wydzielająca gastrynę. Na skraju tej powierzchni znajduje się półokrągła przestrzeń zbudowana z licznych punktów, które tworzą zwartą strukturę. Jest opisana ona jako pojedynczy węzeł chłonny. W połowie wypustki znajdują się komórki szyjki, a bliżej ich wierzchołków komórki nabłonka powierzchniowego.

Hormonalna kontrola czynności układu pokarmowego

Gdy w przewodzie pokarmowym nie ma pokarmu, wówczas synteza (produkcja) i sekrecja (wydzielanie) soków trawiennych – żołądkowego, trzustkowego i jelitowego – są ograniczone. Procesy te uaktywniają się podczas jedzenia. Regulacja wydzielania soków trawiennych odbywa się głównie za sprawą hormonów układu pokarmowego.

Gastryna

To główny czynnik pobudzający wydzielanie soku żołądkowego. Jest hormonem syntetyzowanym przez komórki G, obecne w błonie śluzowej odźwiernikowej części żołądka oraz częściowo w dwunastnicy. Pobudzenie komórek G następuje w czasie, gdy treść pokarmowa znajduje się w żołądku i mechanicznie podrażnia mechanoreceptory w ścianach tego narządu. Uwolniona wówczas gastryna dociera do komórek okładzinowych żołądka, stymulując je do zwiększenia produkcji i sekrecji soku żołądkowego. Ponadto gastryna powoduje wzmożenie ruchów perystaltycznych żołądka oraz wpływa pobudzająco na trzustkę, przez co wydziela ona więcej soku trzustkowego do dwunastnicy. W efekcie wydzielanie gastryny poprawia trawienie.

Cholecystokinina i sekretyna

Hormony te są syntetyzowane odpowiednio przez komórki I oraz komórki S, zlokalizowane w ścianach dwunastnicy i jelita cienkiego. Ich funkcja jest zbliżona: zarówno cholecystokinina, jak i sekretyna zwiększają efektywność trawienia treści pokarmowej.

Sygnalizacja głodu i sytości

Ośrodkowy układ nerwowy (OUN) jest odpowiedzialny za koordynowanie wszystkich czynności życiowych organizmu, w tym za zachowania pokarmowe. Są nimi apetyt (psychologiczne pragnienie spożycia określonego pokarmu) oraz działania polegające na poszukiwaniu, zdobywaniu, przechowywaniu, przetwarzaniu, podziale i zjadaniu pokarmu. Podejmujemy je pod wpływem impulsów z ośrodków głodu i sytości.

Ośrodek głodu wyzwala mechanizm poszukiwania, zdobywania i przyjmowania pokarmów. Ośrodek sytości hamuje apetyt, gdy organizm ma dość składników odżywczych. Oba zlokalizowane są w części międzymózgowia zwanej podwzgórzem. Część mózgu odpowiedzialna za odczuwanie głodu znajduje się w bocznej części podwzgórza, natomiast obszar hamujący apetyt – w jądrze podwzgórza. Do obu tych ośrodków docierają cztery rodzaje sygnałów informujących o potrzebie poszukiwania jedzenia bądź jej braku: metaboliczne, motoryczne, hormonalne i termiczne.

Nadwaga czy otyłość?

Nadwagę i otyłość można zdiagnozować za pomocą kilku wskaźników.

1. BMI – wskaźnik masy ciała (ang. body mass index)

Na podstawie wartości wskaźnika BMI można w przybliżeniu określić zawartość tkanki tłuszczowej w organizmie i stwierdzić, czy dana osoba ma jej za mało (jest niedożywiona) czy w nadmiarze (ma nadwagę lub jest otyła). BMI pozwala również oszacować ryzyko pojawienia się chorób towarzyszących otyłości. Wskaźnik ten oblicza się na podstawie poniższego wzoru.

R1AUQeCBv7xxm

Grafika przedstawia wzór wskaźnika masy ciała BMI. W liczniku masa ciała w kilogramach. W mianowniku wzrost do potęgi drugiej w metrach.

Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) zaproponowała jednolite, stosowane powszechnie na całym świecie, wspólne kryteria oceny prawidłowej masy ciała osób dorosłych na podstawie wskaźnika BMI. Przedstawiono je w tabeli 1.

U dzieci i młodzieży wskaźnik BMI zmienia się w miarę wzrastania. Dlatego do oceny ich prawidłowej masy ciała stosowane są odpowiednie normy przygotowane dla danego kraju lub regionu. Mają one postać tzw. siatek centylowych, uwzględniających płeć i wiek badanych. Na każdej siatce centylowej wykreślone są krzywe, które pokazują, jaki procent populacji osiąga mniejszą lub większą wartość wskaźnika BMI. Wyniki, które znajdują się pomiędzy 5. a 85. centylem, mieszczą się w zakresie tzw. szerokiej normy.

Slajd 1 z 2

R1ZjkEFjqYgZk

Celem siatek centylowych jest ocena wagi dziecka, tzn. znając wiek i BMI dziecka można sprawdzić czy mieści się ono w normie. Na wykresie osią pionową jest BMI, a poziomą wiek, natomiast krzywe określają dwa różne systemy klasyfikacji jednocześnie. SD to odchylenie standardowe, które nie zawsze jest zaznaczane na tych siatkach i w tym przypadku -2 i 2 SD to krzywe, pomiędzy którymi jest obszar normy (tzn. obejmujący nadwagę i niedowagę, ale nieobejmujący otyłości). c95 to linia 95. centyla, która oznacza, że u 95% dzieci z badanej grupy BMI (badana wartość) było niższe, a centyl 50. to mediana, czyli środek wszystkich wyników. Otyłości, nadwagi i niedowagi to przykładowe wartości, będące poza normą. Dla dziewcząt w wieku 3 lat otyłość klasyfikuje się przy BMI powyżej 19 kg na metr do potęgi 2. Dla dziewcząt w wieku 11 lat otyłość klasyfikuje się przy BMI 28 kg na metr do potęgi 2. Dla dziewcząt w wieku 18 lat otyłość klasyfikuje się przy BMI 30 kg na metr do potęgi 2. Dla dziewcząt w wieku 3 lat nadwagę klasyfikuje się przy BMI 17 kg na metr do potęgi 2. Dla dziewcząt w wieku 11 lat nadwagę klasyfikuje się przy BMI 22 kg na metr do potęgi 2. Dla dziewcząt w wieku 18 lat nadwagę klasyfikuje się przy BMI 25 kg na metr do potęgi 2. Dla dziewcząt w wieku 3 lat niedowagę klasyfikuje się przy BMI przy 14 kg na metr do potęgi 2. Dla dziewcząt w wieku 11 lat niedowagę klasyfikuje się przy BMI przy 15,5 kg na metr do potęgi 2. Dla dziewcząt w wieku 18 lat niedowagę klasyfikuje się przy BMI przy 18,5 kg na metr do potęgi 2.

R1Ey507kIUSEt

Celem siatek centylowych jest ocena wagi dziecka, tzn. znając wiek i BMI dziecka można sprawdzić czy mieści się ono w normie. Na wykresie osią pionową jest BMI, a poziomą wiek, natomiast krzywe określają dwa różne systemy klasyfikacji jednocześnie. SD to odchylenie standardowe, które nie zawsze jest zaznaczane na tych siatkach i w tym przypadku -2 i 2 SD to krzywe, pomiędzy którymi jest obszar normy (tzn. obejmujący nadwagę i niedowagę, ale nieobejmujący otyłości). c95 to linia 95. centyla, która oznacza, że u 95% dzieci z badanej grupy BMI (badana wartość) było niższe, a centyl 50. to mediana, czyli środek wszystkich wyników. Otyłości, nadwagi i niedowagi to przykładowe wartości, będące poza normą. Dla chłopców w wieku 3 lat otyłość klasyfikuje się przy BMI powyżej 19 kg na metr do potęgi 2. Dla chłopców w wieku 11 lat otyłość klasyfikuje się przy BMI powyżej 27 kg na metr do potęgi 2. Dla chłopców w wieku 18 lat otyłość klasyfikuje się przy BMI powyżej 30 kg na metr do potęgi 2. Dla chłopców w wieku 3 lat nadwagę klasyfikuje się przy BMI 17 kg na metr do potęgi 2. Dla chłopców w wieku 11 lat nadwagę klasyfikuje się przy BMI powyżej 20 kg na metr do potęgi 2. Dla chłopców w wieku 18 lat nadwagę klasyfikuje się przy BMI powyżej 23 kg na metr do potęgi 2. Dla chłopców w wieku 3 lat niedowagę klasyfikuje się przy BMI przy 14 kg na metr do potęgi 2. Dla chłopców w wieku 11 lat niedowagę klasyfikuje się przy BMI przy 15 kg na metr do potęgi 2. Dla chłopców w wieku 18 lat niedowagę klasyfikuje się przy BMI przy 18 kg na metr do potęgi 2.

2. WHR – stosunek obwodu talii do obwodu bioder (ang. waist‑hip ratio)

Wskaźnik WHR służy do rozpoznania typu otyłości brzusznej i pośladkowo‑udowej u osób, których BMI jest większe niż 25, czyli mają nadwagę lub są otyli. Poniższy wzór pozwala na obliczenie wskaźnika WHR.

RApcPSF3zoV31

Grafika przedstawia wzór stosunku obwodu talii do obwodu bioder WHR. W liczniku obwód talii w centymetrach. W mianowniku obwód bioder w centymetrach.

Ustalając wartość wskaźnika WHR, należy pamiętać, że obwód w talii powinien zostać zmierzony na wysokości pępka, a obwód w biodrach – na wysokości spojenia łonowego. Wartości określające typ otyłości, wyznaczane na podstawie stosunku obwodu talii do bioder, zawiera tabela 3.

3. Pomiar obwodu talii i bioder

RmmKU3iKdXs8k

Zdjęcie przedstawia kobietę, która centymetrem mierzy swoją talię.

4. Zawartość procentowa tkanki tłuszczowej w organizmie

RngZbJ8kWEYkv

Zdjęcie przedstawia wagę, na której leży zwinięty centymetr oraz jabłko.

Ośrodki nerwowe odpowiedzialne za rytmikę oddychania

Ośrodki oddechowe położone w pniu mózgu (rdzeniu przedłużonym i moście) to grupy neuronów leżące blisko siebie i kontrolujące proces oddychania. Głównym ośrodkiem oddechowym jest ośrodek wdechowy położony w tylnej części rdzenia przedłużonego. Komórki nerwowe tworzące ten ośrodek pełnią funkcję głównego generatora spontanicznego rytmu oddechowego – działają niczym fizjologiczny rozrusznik akcji oddechowej.

Neurony oddechowe są zgrupowane w dwóch skupiskach w rdzeniu przedłużonym. Dzieli się je na:

• neurony oddechowe grzbietowe odpowiadające za czas trwania cyklu oddechowego;

• neurony oddechowe brzuszne.

Neurony oddechowe pnia mózgu przez całe życie stale i w sposób spontaniczny generują cykliczne potencjały czynnościowe, które wyznaczają rytm oddechowy. Oznacza to, że przy braku wpływów nerwowych z pozostałych części ośrodkowego lub obwodowego układu nerwowego wciąż generowałyby potencjały czynnościowe w swoim rytmie. Neurony te, za pośrednictwem motoneuronów rdzenia kręgowego, pobudzają mięśnie wdechowe do skurczu. Podczas wdechu klatka piersiowa oraz płuca zwiększają swoje rozmiary i objętość, a w pęcherzykach płucnych powstaje podciśnienie wymuszające napływ powietrza do płuc (wdech).

W warunkach spontanicznego oddychania wydech jest aktem biernym – powstaje w wyniku rozluźnienia mięśni wdechowych, sprężystego zmniejszenia objętości klatki piersiowej i usunięcia powietrza z wnętrza płuc.

Proces oddychania polega na cyklicznym i naprzemiennym występowaniu wdechu i wydechu. Gdyby wdech był ciągły, nie zachodziłaby wentylacja płuc. Dlatego istnieją dwa kolejne ośrodki oddechowe położone w moście – ośrodek apneustyczny i ośrodek pneumotaksyczny. Ośrodki te działają cyklicznie, naprzemiennie. Pod koniec każdego wdechu, ośrodek pneumotaksyczny przejściowo hamuje aktywność neuronów wdechowych, aby przez jakiś czas nie generowały potencjałów czynnościowych. To umożliwia rozluźnienie mięśni wdechowych i wykonanie wydechu, po zakończeniu którego efekt hamujący tego ośrodka ustaje na skutek aktywacji antagonistycznego ośrodka apneustycznego. Dzięki temu neurony ośrodka wdechowego znów generują potencjały czynnościowe inicjujące kolejny wdech.

RFTDCkQiGMSFF

Ilustracja przedstawia nerwową kontrolę oddychania. Ukazany jest mózg, w centrum którego znajduje się wyspa, most i rdzeń, które okryte są korą mózgową. Ukazane jest powiększenie części mózgu z mostem, a tam wskazane są trzy ośrodki: ośrodek apneustyczny, ośrodek wydechowy i ośrodek wdechowy. Od ośrodka wydechowego prowadzą strzałki do anatomicznej sylwetki klatki piersiowej człowieka, gdzie zaznaczone są mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne. Od ośrodka wdechowego prowadzą strzałki do anatomicznej sylwetki klatki piersiowej człowieka z widocznymi żebrami i płucami, gdzie zaznaczone są mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne oraz przepona znajdująca się pod lewym płatem płuca.

Oprócz wymienionych już ośrodków oddechowych istnieje również ośrodek wydechowy położony w przedniej części rdzenia przedłużonego, który uczestniczy w aktywnym oddychaniu. Ośrodek ten zawiera komórki nerwowe, które wysyłają aksony do motoneuronów unerwiających mięśnie wydechowe. Neurony wydechowe, podobnie jak mięśnie wydechowe, nie są aktywne przy spokojnym, spontanicznym oddechu.

Jednak w warunkach odruchowo pogłębionej akcji oddechowej, np. przy wykonywaniu wzmożonej aktywności fizycznej, stają się aktywne. Dzięki temu wydechy następują szybciej lub są pogłębione. Ośrodek wydechowy może być również aktywowany pod wpływem świadomego, zamierzonego działania człowieka, jeśli zdecyduje się on na wykonanie pogłębionego wydechu. Wówczas na dłużej zahamowany zostanie ośrodek wdechowy, a pobudzony zostanie ośrodek wydechowy.

Ośrodki wdechowy i wydechowy wykazują działanie antagonistyczne i nigdy nie są aktywne w tym samym czasie. Podobnie jak mięśnie wdechowe i wydechowe, one również nie mogą podlegać aktywności w tym samym momencie. Po ustaniu świadomego zamiaru pogłębienia wydechu grupa neuronów wydechowych staje się nieaktywna i automatycznie przywracany jest spontaniczny oddech.

Ciśnienie parcjalne

Ciśnienie parcjalne, inaczej cząsteczkowe, to ciśnienie wywierane przez jeden z gazów w mieszaninie gazowej.

Aby obliczyć wartość ciśnienia parcjalnego jednego z gazów w mieszaninie, należy wiedzieć:

• jaką część w tej mieszaninie stanowi gaz (zawartość procentowa wyrażona w setnych częściach całości),

• jakie jest ciśnienie tej mieszany wyrażone w odpowiednich jednostkach fizycznych – kPa lub mm Hg (1 kPa to 7,5 mm Hg).

Powietrze atmosferyczne to mieszanina m.in. tlenu, dwutlenku węgla, azotu i pary wodnej.

Na poziomie morza atmosfera wywiera siłę skierowaną w kierunku środka ciężkości Ziemi, która równa się sile słupa rtęci o wysokości 760 mm. Dlatego ciśnienie atmosferyczne (mieszaniny gazowej) wynosi 760 mm Hg. Tlen stanowi 21% objętości powietrza atmosferycznego, więc jego ciśnienie parcjalne (POIndeks dolny 2₂) w powietrzu jest iloczynem ciśnienia atmosferycznego i jego zawartości w powietrzu:

POIndeks dolny 2  Indeks dolny koniec₂ = 760 mm Hg × 0,21 = 159,6 mm Hg

Podobnie można obliczyć ciśnienie parcjalne dla pozostałych gazów w powietrzu:

PNIndeks dolny 2₂= 760 mm Hg × 0,7903 = 600,6 mm Hg

Dyfuzja gazów w roztworach lub środowisku gazowym odbywa się na skutek różnicy ciśnień parcjalnych − w kierunku od wyższej wartości do niższej. Różnica ciśnień parcjalnych, głównie tlenu i dwutlenku węgla, warunkuje wymianę gazową (dyfuzję oraz jej kierunek) między środowiskiem zewnętrznym a pęcherzykami płucnymi, krwią i komórkami ciała.

Ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla (PCOIndeks dolny 2₂) w krwi żylnej wynosi 46 mm Hg, a PCOIndeks dolny 2₂ w pęcherzykach płucnych – 40 mm Hg. Różnica 6 mm Hg powoduje dyfuzję COIndeks dolny 2₂ z krwi żylnej do pęcherzyków płucnych. Ciśnienie parcjalne tlenu (POIndeks dolny 2₂) w pęcherzykach płucnych wynosi 100 mm Hg, w krwi żylnej – 40 mm Hg, a w krwi tętniczej – 95 mm Hg. Różnica między POIndeks dolny 2₂ w pęcherzykach płucnych a krwią tętniczą wynosi 5 mm Hg i jest siłą napędową przenikania tlenu z pęcherzyków płucnych do krwi tętniczej. Różnica 55 mm Hg między krwią tętniczą a żylną pozwala na dyfuzję tlenu z krwi tętniczej do komórek ciała.

Slajd 1 z 2

RUvLSHzU4mjsr

Grafika przedstawia schemat różnicy ciśnień parcjalnych warunkujących dyfuzję tlenu. Ciśnienie O indeks dolny 2 równy 100 mm Hg przenika z płuc do naczyń krwionośnych. Dochodzi do wymiany gazowej zewnętrznej. Następnie krew utlenowana przemieszcza się w organizmie. Ciśnienie tlenu wynosi 95 mm Hg. Dochodzi do wymiany gazowej wewnętrznej, tlen przenika z krwi do narządów. Ciśnienie tlenu zmniejsza się do poziomu 30 mm Hg. Krew odtlenowana o ciśnieniu równym 40 mm Hg powraca w okolice płuc, gdzie ponownie zostaje utlenowana.

ROtKKybIdveu3

Grafika przedstawia schemat różnicy ciśnień parcjalnych warunkujących dyfuzję dwutlenku węgla. Ciśnienie C O indeks dolny 2 równe 40 mm Hg. Przenika on z naczyń krwionośnych do płuc. Dochodzi do wymiany gazowej zewnętrznej. Następnie krew utlenowana przemieszcza się w organizmie. Ciśnienie C O indeks dolny 2 wynosi 40 mm Hg. Dochodzi do wymiany gazowej wewnętrznej, dwutlenek węgla przenika z narządów do krwi. Jego ciśnienie zwiększa się do poziomu 46 mm Hg. Krew odtlenowana o ciśnieniu parcjalnym dwutlenku węgla równym 46 mm Hg powraca w okolice płuc, gdzie ponownie dochodzi do wymiany gazowej zewnętrznej.

Wraz ze wzrostem wysokości nad poziomem morza, maleje wartość ciśnienia atmosferycznego (gdyż maleje gęstość powietrza).

Indeks dolny Tabela: Wartości ciśnień parcjalnych tlenu (mm Hg) na różnych wysokościach nad poziomem morza. Indeks dolny koniec_{Tabela: Wartości ciśnień parcjalnych tlenu (mm Hg) na różnych wysokościach nad poziomem morza.}

Spadek ciśnienia atmosferycznego powoduje obniżenie wartości ciśnienia parcjalnego tlenu w powietrzu.

Hipoksja i anoksja

Stan hipoksji może być wynikiem niedotlenienia pewnego obszaru organizmu lub przyjmować postać uogólnioną, czyli dotyczyć całego organizmu. Poszczególne tkanki mają różną wrażliwość na niedobory tlenowe, przy czym tkanka nerwowa jest najbardziej wrażliwa na niedotlenienie. Zaburzenia przepływu krwi w obrębie kory mózgowej trwające zaledwie 4 do 5 minut prowadzą do nieodwracalnych zmian w komórkach nerwowych. Wywołują one poważne powikłania o charakterze neurologicznym, a w skrajnych przypadkach prowadzą do śmierci.

Hipoksja może też wystąpić, gdy zawartość tlenu we krwi tętniczej jest prawidłowa, ale krew nie dociera do wszystkich narządów. Powodem takiego stanu może być uraz, zatrucie lub zbyt niskie ciśnienie środowiska.

• zatrzymanie akcji serca oraz zaburzenia sercowo‑naczyniowe;

• niski poziom hemoglobiny we krwi (np. z powodu anemii);

• niewydolność oddechowa po zwężeniu dróg oddechowych w przebiegu stanów astmatycznych lub zapalenia płuc;

• duża utrata krwi, która prowadzi do spadku jej ciśnienia;

• zatrucie tlenkiem węgla;

• przebywanie w warunkach wysokogórskich, w których notowane jest niskie ciśnienie parcjalne tlenu;

• topienie się i zadławienie.

Zarówno częściowe, jak i uogólnione niedotlenienie organizmu wywołuje u człowieka szerokie spektrum objawów. Już przy łagodnej hipoksji obserwuje się następujące objawy:

Niedotlenienie organizmu, w zależności od czynników je wywołujących, prowadzi do rozwoju licznych jednostek chorobowych. Wyróżniamy następujące schorzenia będące wynikiem hipoksji:

Udar niedokrwienny mózgu

Udar niedokrwienny mózgu

Bezpośrednio powoduje go lokalne zmniejszenie lub zablokowanie przepływu krwi w mózgowiu. Objawy będące wynikiem niedokrwienia mózgu zależą od obszaru, w którym doszło do zaburzeń w dystrybucji tlenu.

R1DhthbiTD6rQ

Grafika przedstawia ludzki mózg na tle modelu ludzkiej głowy. W przybliżeniu ukazano naczynie krwionośne mózgu, w którym znajduje się kulista zmiana miażdżycowa.

Grafika przedstawia ludzki mózg na tle modelu ludzkiej głowy. W przybliżeniu ukazano naczynie krwionośne mózgu, w którym znajduje się kulista zmiana miażdżycowa.

Wstrząs krwotoczny

Wstrząs krwotoczny

To zespół objawów pojawiających się podczas niedostatecznego przepływu krwi przez tkanki i narządy. Przyczyną wstrząsu krwotocznego jest nagła, znaczna utrata krwi, powodująca zaburzenia pracy układu sercowo‑naczyniowego.

Zatrucie tlenkiem węgla

Zatrucie tlenkiem węgla

Tlenek węgla ma ponad 200 razy większe powinowactwo do hemoglobiny niż tlen. Połączony z hemoglobiną uniemożliwia łącznie się z nią tlenu, co zakłóca prawidłowe rozprowadzanie tlenu w organizmie. Niedotlenienie po zatruciu czadem prowadzi do uszkodzeń mózgowia i narządów wewnętrznych.

Choroba wysokogórska

Choroba wysokogórska

Pojawia się ona u osób przebywających na wysokościach powyżej 2500 m n.p.m. U osób wyjątkowo wrażliwych i niezaaklimatyzowanych pierwsze objawy mogą wystąpić już na wysokości około 1500 m n.p.m. Obniżające się wraz z wysokością ciśnienie parcjalne tlenu powoduje wystąpienie hipoksji hipobarycznej. W pierwszej kolejności zachodzi szereg zmian fizjologicznych mających pomóc w przystosowaniu się organizmu do panujących warunków. Później pojawiają się zmiany o charakterze patofizjologicznym, które wywołują między innymi bóle i zawroty głowy, a także duszność i nudności. W przebiegu ostrej choroby wysokogórskiej pojawiają się dodatkowo obrzęk mózgu i obrzęk płuc mogące prowadzić do śmierci.

R1ExGT1OVyLOk

Zdjęcie przedstawia człowieka stojącego na szczycie urwiska. W tle widoczne są zalesione, wysokie góry, lekko zakryte mgłą.

RaFHjrmX0XCqV

Film pod tytułem: ,,Hipoksja i anoksja."

Film pod tytułem: ,,Hipoksja i anoksja."

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RaFHjrmX0XCqV

Film pod tytułem: ,,Hipoksja i anoksja."

Choroba kesonowa

R1I0XW1P4QP5n

Film opowiadający o chorobie kesonowej.

Film opowiadający o chorobie kesonowej.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1I0XW1P4QP5n

Film opowiadający o chorobie kesonowej.

Układ krwiotwórczy

Układ krwiotwórczy człowieka odpowiada za produkcję komórek krwi. Wszystkie elementy morfotyczne powstają z komórek pochodzących od jednej embrionalnej, niezróżnicowanej komórki macierzystej. Narządami układu krwiotwórczego człowieka są szpik kostny, grasica, śledziona, węzły chłonne oraz grudki chłonne błon śluzowych.

Aktywność tego układu zależy od wielu czynników i zmienia się wraz ze zmianą stanu organizmu, np. w przypadku niedotlenienia szpik kostny produkuje więcej erytrocytów, a w infekcjach tworzy więcej leukocytów. Z kolei w niektórych stanach patologicznych (po napromieniowaniu, po przyjmowaniu niektórych toksycznych leków) szpik kostny zanika, przez co zostaje osłabiona produkcja wszystkich tych komórek.

Hemopoeza

Hemopoeza to proces powstawania i różnicowania się komórek hemolimfy bezkręgowców i komórek krwi kręgowców, zachodzący u zarodków i osobników dorosłych.

Miejsce powstawania komórek krwi kręgowców kilkakrotnie zmienia się w trakcie rozwoju organizmu. W początkowym okresie rozwoju zarodkowego (ok. 1 miesiąca życia płodowego) komórki krwi powstają w wyspach krwi znajdujących się w okolicy pęcherzyka żółtkowego (hemopoeza pozazarodkowa). W późniejszym okresie komórki krwi powstają w wątrobie (od 1 miesiąca życia płodowego do końca ciąży) i śledzionie (od 2 miesiąca życia płodowego do 7) (hemopoeza wątrobowo‑śledzionowa), a następnie (od 4 miesiąca do końca życia) w czerwonym szpiku kostnym znajdującym się w kościach płaskich i nasadach kości długich (hemopoeza szpikowa). Jedynie limfocyty różnicują się i dojrzewają w narządach limfatycznych.

Powstawanie leukocytów i nabywanie kompetencji immunologicznej

Rq6S9bTBxjdbO

Film prezentuje powstawanie leukocytów i nabywanie kompetencji immunologicznej.

Film prezentuje powstawanie leukocytów i nabywanie kompetencji immunologicznej.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/Rq6S9bTBxjdbO

Film prezentuje powstawanie leukocytów i nabywanie kompetencji immunologicznej.

Układ immunologiczny w walce z rakiem

R1Gi8GEayADsX

Film pod tytułem "Układ immunologiczny w walce z rakiem".

Film pod tytułem "Układ immunologiczny w walce z rakiem".

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1Gi8GEayADsX

Film pod tytułem "Układ immunologiczny w walce z rakiem".

Układ immunologiczny w walce z HIV

R1VLPsKsFMldB

Film nawiązujący do treści materiału - dotyczy układu immunologicznego atakowanego przez HIV.

Film nawiązujący do treści materiału - dotyczy układu immunologicznego atakowanego przez HIV.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1VLPsKsFMldB

Film nawiązujący do treści materiału - dotyczy układu immunologicznego atakowanego przez HIV.

Wpływ neurohormonów na funkcje nerek

Neurohormonalna kontrola czynności pęcherza moczowego

Polecenie 19

RI2hZZVAMcEXv

Wyjaśnij funkcję neurohormonów w procesie wytwarzania moczu. (Uzupełnij).

R1ZVbnJuWbKYR

Zapoznaj się z treścią filmu, a następnie wyjaśnij funkcję neurohormonów w procesie wytwarzania moczu. (Uzupełnij).

RK8KJ1Ax2RJbp

Film pod tytułem "Neurohormonalna kontrola czynności pęcherza moczowego u człowieka."

Film pod tytułem "Neurohormonalna kontrola czynności pęcherza moczowego u człowieka."

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RK8KJ1Ax2RJbp

Film pod tytułem "Neurohormonalna kontrola czynności pęcherza moczowego u człowieka."