Chương 6
Chuyển hoá vật chất và năng lượng,
Điều hoà thân nhiệt
6.1. Ý nghĩa của chuyển hoá vật chất và năng lượng
Chuyển hoá vật chất là tổng hợp của hai quá trình đồng hoá và dị hoá:
Sự đồng hoá: Các thức ăn lấy ở môi trường ngoài vào thường phải biến đổi tương đối
phức tạp mới thành chất riêng của tế bào.Tất cả quá trình biến đổi từ chất đơn giản được
máu đưa tới tế bào thành những chất hữu cơ phức tạp gọi là sự đồng hoá. Trong quá trình
này tế bào phát triển và tích trữ thêm năng lượng.
Sự dị hoá: Các chất tạo thành trong tế bào cũng luôn luôn phân giải thành những chất
đơn giản hơn như CO2, urea và nhiều chất thải khác. Đồng thời năng lượng tiềm tàng
trong các chất bị phân giải cũng được giải phóng thành nhiệt năng và các dạng năng
lượng khác cần cho sự hoạt động của các cơ quan. Các quá trình phân giải vật chất phức
tạp để giải phóng năng lượng như thế gọi là sự dị hoá.
Đồng hoá và dị hoá luôn luôn được tiến hành song song với nhau theo hai chiều trái
ngược và liên hệ chặt chẽ với nhau: đồng hoá thì lấy những chất bên ngoài đưa vào cơ thể
để tạo thành chất hữu cơ đặc trưng, dị hoá thì thải những chất trong cơ thể ra ngoài thành
những chất đơn giản. Đồng hoá tích năng lượng vào cơ thể, dị hoá giải phóng năng lượng
ra. Cơ thể có đồng hoá mới bù được những chất đã phân giải trong lúc dị hoá.
Sự liên hệ giữa hai hiện tượng này chặt chẽ đến nỗi không thể xem là hai hiện tượng
riêng biệt mà như hai mặt của một quá trình duy nhất là chuyển hoá vật chất.
Chuyển hoá vật chất là biểu hiện của sự sống. Nhờ chuyển hoá vật chất mà sinh vật
luôn luôn lấy được chất mới làm cơ thể lớn lên và phát triển. Nếu sự chuyển hoá ngừng
thì cơ thể chết. Những chất mà cơ thể sống trao đổi với môi trường thuộc hai loại: loại
cung cấp chất kiến tạo lẫn năng lượng là protid, lipid và glucid; loại chỉ cung cấp chất
kiến tạo là nước, muối khoáng và vitamin.
6.2. Chuyển hoá vật chất
6.2.1 Chuyển hoá glucid
6.2.1.1.Chuyển hoá glucid trong cơ thể (hình 6.1)
Trong cơ thể, nồng độ glucose trong máu không đổi 0,1 - 0,12g%. Sau khi được hấp thu
ở ruột, các monosaccharide theo máu đến các tổ chức để được tổng hợp thành glycogen
cần cho sự xây dựng nguyên sinh chất. Kho dự trữ glycogen chủ yếu là gan và cơ, ở gan
dự trữ 82% glycogen của cơ thể.
ỐNG TIÊU HOÁ GAN CÁC MÔ
Protid acid amin
Các acid béo
Chất béo Glycogen Glycogen
Glycerin
Tinh bột Glucose Glucose CO2 +H2O
Hình 6.1. Sơ đồ chuyển hoá glucid
- Glucid là nguồn năng lượng chủ yếu cơ thể dùng để sinh hoạt và sản xuất công. Một
phần lớn protid và lipid trước khi bị phân huỷ hoàn toàn thường biến thành glucid trong
cơ. Ngoài ra sản phẩm phân huỷ của protid và lipid từ ống tiêu hoá sẽ đến gan và biến
thành glycogen. Trao đổi glucid ảnh hưởng lớn đến trao đổi protid, lipid và nước.
- Glucid rất dễ bị phân huỷ, sự phân huỷ glucid giữ cho nhiệt độ cơ thể không đổi và là
nguồn năng lượng chủ yếu của cơ.
- Glucid cần cho sự hoạt động bình thường của hệ thần kinh. Nếu lượng đường trong
máu giảm thì nhiệt độ cơ thể sẽ hạ xuống, cơ sẽ yếu, hoạt động thần kinh bị biến loạn
(trường hợp bị choáng hạ đường huyết, đường huyết hạ ở mức 45mg% ).
- Trong các tổ chức, một phần nhỏ glucid do máu đưa đến được dùng để phóng thích
năng lượng. Nguồn trao đổi glucid ở tổ chức chủ yếu là glycogen. Lúc cơ làm việc, cơ
dùng dự trữ glycogen chứa ngay trong cơ. Chỉ khi nào dự trữ ấy hết, mới bắt đầu dùng
thẳng glucose do máu đưa đến (glucose được giải phóng từ glycogen trong gan). Lúc thôi
làm việc cơ lại tiếp tục tích trữ glycogen từ glucose của máu, gan lại thu nhận
monosaccharid từ ống tiêu hoá đưa lại, đồng thời phân huỷ protid và lipid để xây dựng lại
dự trữ glycogen của mình. Sự phân huỷ glucose trong cơ thể có thể xảy ra mà không cần
đến O2 (phân huỷ thành a.lactic) hoặc có O2 thành CO2 và nước. Sự phân huỷ glucid
không cần O2, có acid phosphoric tham gia rất quan trọng đối với hoạt động của cơ. Nếu
trong thức ăn thiếu glucid thì cơ thể có thể chuyển hoá để tạo glucid từ protid và lipid.
6.2.1.2. Nhu cầu và ý nghĩa chuyển hoá của glucid
Trong các loại thức ăn thì glucid là nguồn năng lượng dễ kiếm và rẻ tiền nhất, lại được
hấp thu và tiêu hoá dễ dàng, với một khối lượng lớn. Khi cơ thể không có đủ glucid thì sự
oxy hoá quá nhiều mỡ để có năng lượng cho hoạt động sống sẽ làm sản sinh nhiều thể
ceton gây toan huyết. Khi không đủ glucid, cơ thể phân huỷ nhiều protein tổ chức, sinh ra
nhiều amoniac, độc đối với cơ thể. Một gam glucid khi được oxy hoá cho 4,1 kcalo.
6.2.1.3. Tóm tắt vài điểm về chuyển hoá glucid
- Giai đoạn I: Dị hoá polysaccharid thành glucose.
- Giai đoạn II: Dị hoá glucose đến acid pyruvic gọi là đường phân (yếm khí). Đường
phân bao gồm cả dị hoá glucose lẫn glycogen đến a. pyruvic.
Glucose được phosphoryl hoá (nhờ enzyme hexokinase) thành G-6-P, glycogen
được phân huỷ thành G-1-P rồi cũng thành G-6-P. Từ G-6-P trở xuống, dị hoá glucose và
glycogen y hệt nhau.
* Nếu thiếu O2 thì a. pyruvic bị khử thành acid lactic (C3H6O3).
* Nếu đủ O2 thì a.pyruvic sẽ tiếp tục bị oxy hoá cho CO2 và H2O.
- Giai đoạn III là dị hoá oxy hoá a.pyruvic thành CO2 và H2O (chu trình Krebs),
đây là giai đoạn chuyển hoá cuối cùng, chung cho cả lipid và protid. Dị hoá ái khí (có
tham gia của oxy), acid pyruvic cho rất nhiều năng lượng.
6.2.1.4. Điều hoà chuyển hoá glucid
Nói đến điều hoà chuyển hoá glucid, thường là nói về sự điều hoà mức đường trong
máu (đường huyết). Bình thường mức đường huyết dao động từ 80 - 100mg %. Nếu mức
đường huyết vượt quá 120mg % thì gọi là tăng đường huyết, còn khi mức đường huyết
thấp hơn 60mg % thì gọi là hạ đường huyết. Mức đường huyết được điều hoà do cơ chế
thần kinh thể dịch phức tạp. Hệ thần kinh thông qua hệ giao cảm tác dụng lên gan, tụy và
thượng thận mà điều hoà đường huyết.
Các kích tố của tuyến nội tiết tác dụng lên nhiều khâu của chuyển hoá glucid.
Hormon của vỏ tuyến thượng thận (glucocorticoid) cũng có tác dụng làm tăng đường
huyết. Các glucocorticoid tác dụng theo hai cơ chế: giảm mức sử dụng glucose trong các
mô và tăng quá trình sinh đường mới. Glucagon - một hormon của tuyến tụy nội tiết cũng
có tác dụng làm tăng đường huyết giống như tác dụng của adrenalin. Các hormon khác
như ACTH, STH, thyroxin cũng tham gia vào quá trình chuyển hoá glucid làm tăng
lượng đường trong máu.
Tác dụng ngược lại các hormon kể trên là insulin - một hormon của tuyến tuỵ nội tiết.
Tác dụng của insulin là làm tăng tính thấm của màng tế bào đối với glucose, làm hoạt
hoá hexokinase và còn là yếu tố cảm ứng tổng hợp glucose, do đó đẩy nhanh quá trình
phosphoryl hoá, tăng chuyển hoá glucose trong tế bào và làm giảm đường huyết.
Gan có vai trò rất cơ bản trong việc duy trì mức đường huyết. Gan là nơi sinh glucose
mới, tức là glucose hình thành từ các chất không là glucid (chủ yếu là từ protein).
6.2.2 Chuyển hoá lipid
6.2.2.1.Chuyển hoá lipid trong cơ thể (hình 6.2)
ỐNG TIÊU HOÁ CÁC KHO DỰ TRỮ CHẤT BÉO
Tinh bột Glucose
Các acid béo
Chất béo Chất béo
Glyxerine
CÁC MÔ GAN
Glycogen Glycogen
CO2 + H 2O Glucose
Hình 6.2. Sơ đồ chuyển hoá lipid
Nguồn lipid (mỡ) của cơ thể là lipid của thức ăn hấp thu ở ruột, ngoài ra còn một lượng
lớn lipid và lipoid được tạo thành ngay trong cơ thể từ glucid nếu thừa glucid, hoặc có
khi cả từ protid. Lipid sau khi hấp thu có thể theo nhiều con đường:
- Lipid được oxy hoá hoàn toàn cho CO2, H2O và nhiều năng lượng. Acetat hoạt động
(Acetyl CoA) là một chất chuyển hoá trung gian của mỡ có thể dùng tổng hợp nhiều chất.
- Lipid được dự trữ dưới dạng mỡ trung tính. Kho dự trữ mỡ có thể rất nhiều, tới 10 %
khối lượng cơ thể (dự trữ glucid chỉ dưới 0,5 kg). Mỡ dự trữ nằm trong tế bào lấn chỗ của
bào tương, mỡ dự trữ có thể được lấy vào trong máu, mỡ (adipocyte) chứa trong các mô
đệm dưới da (bụng, da, gan) để biến thành glycogen. Mỡ tham gia cấu tạo các tổ chức:
mỡ hấp thu và cholesterid là thành phần chủ yếu của màng tế bào, vào trong cơ thể sẽ
phân phối đi khắp các tổ chức, dùng làm nguyên liệu kiến tạo như lecithin. Lecithin có ở
sợi thần kinh, các sphingomyelin và cerebrosid có nhiều ở hệ thần kinh trung ương, các
steroid tham gia cấu tạo nhiều kích tố quan trọng.Mỡ cấu tạo không biến đổi đáng kể khi
ta nhịn đói, gọi là thành phần hằng định, mỡ dự trữ bị sử dụng khi nhịn đói gọi là thành
phần biến đổi. Nguồn gốc mỡ dự trữ là do từ mỡ ăn vào và từ glucid (lợn béo do nuôi
bằng glucid).
6.2.2.2.Mối liên quan giữa chuyển hoá lipid và glucid
a). Glucid chuyển hoá thành lipid
Ta đã biết glucid ăn vào cơ thể chuyển hoá thành mỡ dự trữ, ta cũng biết glucid và lipid
có một bước chuyển hoá trung gian chung là acid acetic. Vậy có con đường chuyển hoá
glucid qua acid pyruvic và acid acetic thành acid béo. Con đường chuyển hoá đó được
xúc tiến bởi insulin và bị ức chế bởi kích tố tiền yên. Triose do dị hoá glucid cũng có thể
chuyển hoá thành glycerol tham gia tổng hợp lipid.
b). Lipid chuyển hoá thành glucid
Glycerol của lipid có thể vào con đường chuyển hoá glucid và xây dựng glucose hay
glycogen. Theo con đường này 100g lipid chỉ chuyển thành 12g glucose của máu. Khi
nhịn đói, tỷ lệ chuyển thành glucose có thể cao hơn.Nghiên cứu bằng đồng vị phóng xạ
cho thấy acid acetic (từ mỡ) được gan dùng xây dựng glucose. Tuy vậy, con đường
chuyển acid béo thành glucose không rõ rệt, điều này giúp ta hiểu hiện tượng thông
thường là: cho động vật (lợn) ăn nhiều glucid để thu hoạch mỡ, thì rõ ràng lợi hơn bất cứ
cơ thể nào tiêu thụ mỡ để cho ta glucid.
6.2.2.3. Sự phụ thuộc của chuyển hoá lipid đối với glucid
Muốn lipid được dị hoá hoàn toàn trong gan qua Acetyl CoA thì cần cung cấp đầy đủ
acid oxaloacetic để "xúc tác" cho chu trình Krebs. Lipid không thể cung cấp acid
oxaloacetic vì phản ứng acid pyruvic sang acid acetic không đảo ngược được. Vậy nguồn
chủ yếu cung cấp acid oxaloacetic là glucid qua a.pyruvic, ý kiến này được phát biểu rất
hình tượng là "mỡ cháy trên ngọn lửa của glucid". Như vậy giảm oxy hoá glucid ở gan
gây giảm oxy hoá hoàn toàn acetyl CoA, mà không gây giảm tốc độ sản xuất acetyl CoA,
hơn nữa sự sản xuất acetyl CoA lại tăng vì lúc này chỉ còn mỡ là nguồn năng lượng chủ
yếu. Những mảnh 2 carbon là acetyl CoA rất hoạt động đó không thể tích luỹ được mà
tập hợp thành acid acetoacetic CH3-CO-CH2-COOH gây ứ đọng các thể ceton.
Tóm lại, mỗi khi tỷ lệ sử dụng glucid so với sự dùng lipid trong gan bị giảm thấp
như trong bệnh đái tháo đường, khi nhịn đói v.v.. thì đưa đến bệnh ceton.
6.2.2.4. Nhu cầu và vai trò sinh lý của lipid
Lipid có giá trị năng lượng cao, 1g lipid oxy hoá cho 9,3 Kcal. Mỗi ngày người trưởng
thành cần khoảng 100g, khi lao động thể lực nặng nhọc cần đến 115- 165g lipid. Lớp mỡ
dưới da cũng là lớp cách nhiệt rất tốt giúp ta chống rét. Lipid còn có tác dụng nuôi dưỡng
và tạo hình. Mỡ tham gia cấu tạo cơ thể. Mỡ là dung môi hoà tan của nhiều sinh tố quan
trọng như A, D, E, K...
6.2.2.5. Điều hoà chuyển hoá lipid
Lipid trong cơ thể luôn được thay đổi do mỡ cũ bị chuyển hoá và mỡ mới được
thu nhận theo thức ăn . Sự thay đổi lipid trong cơ thể chịu nhiều ảnh hưởng khác nhau,
trước hết là hệ thần kinh, hệ nội tiết, chức năng của gan và liên quan với chuyển hoá
glucid.
Cấu trúc thần kinh điều hoà chuyển hoá lipid nằm trong vùng dưới đồi. Sự điều
hoà chuyển hoá lipid của vùng dưới đồi, có lẽ thông qua hoạt động của các tuyến nội tiết.
Khi tuyến tụy sản xuất ít insulin, quá trình chuyển hoá glucid giảm, mỡ dự trữ sẽ được
huy động để oxy hoá sinh năng lượng thay cho glucid. Ngược lại, khi tuyến tụy tăng tiết
insulin, thì quá trình chuyển hoá glucid thành mỡ dự trữ lại được tăng cường. Cortisol
của vỏ tuyến thượng thận, hormone tuyến giáp, cũng như GH và ACTH của thuỳ trước
tuyến yên đều có tác dụng huy động mỡ dự trữ vào quá trình chuyển hoá. Gan là cơ quan
hoạt động mạnh nhất trong chuyển hoá lipid. Gan là nơi chủ yếu để phân giải và tổng hợp
các acid béo, phospholipid và cholesterol. Quá trình chuyển hoá lipid cũng có thể bị rối
loạn do trong thức ăn thiếu glucid và nhiều lipid hoặc không đủ các acid béo cần thiết
như acid linoleic, acid arachidonic. Trong thức ăn có nhiều cholesterol, cystin, serin,
thiamin, biotin cũng có thể gây rối loạn chuyển hoá lipid, gây tích mỡ trong gan.
6.2.3. Chuyển hoá protein
6.2.3.1.Chuyển hoá các acid amin trong cơ thể (hình 6.3)
Cơ thể không hấp thu được protid nếu chưa được phân huỷ qua ống tiêu hoá. Acid
amin và phần nhỏ olygopeptid được hấp thu sẽ theo máu tĩnh mạch cửa vào gan, ở đây
chúng được sử dụng ngay hoặc tạm thời coi như chất dự trữ. Sau đó một phần chuyển
vào máu đi tới các tế bào khác, ở đó acid amin sẽ tạo thành chất nguyên sinh mới. Năng
lượng cần cho sự tổng hợp do ATP cung cấp. Sự tổng hợp protid ở các tế bào tiến hành
liên tục trong suốt đời sống của sinh vật. Trong giai đoạn cơ thể đang lớn (ở nhi đồng và
thiếu nhi, gia súc non) sự tổng hợp protid diễn ra rất mạnh, càng về già tổng hợp protid
càng giảm.
ỐNG TI ÊU HO Á GAN
Protid Sự khử gốc amin
Các acid amin NH3 Cặn không có nitơ
Urê Glucose
Urê Glycogen
THẬN CÁC MÔ
Protid
Các acid amin
Glycogen
CO2 + H2O
Hình 6.3. Sơ đồ chuyển hoá protid
Nhờ phương pháp dùng acid amin đánh dấu bằng đồng vị 15N, đã chứng minh được
rằng protid trong cơ thể luôn nhanh chóng bị phân huỷ và được tổng hợp lại.
- Nếu thức ăn chứa acid amin nhiều hơn lượng cần thiết để duy trì chất nguyên sinh,
các enzyme của gan sẽ tách nhóm amin khỏi các a.amin đó, nghĩa là xảy ra hiện tượng
khử amin (trong gan sẽ xảy ra hiện tượng khử amin). Các enzyme khác kết hợp nhóm
amin đã bị tách với khí CO2 tạo thành urea là chất thải loại của trao đổi chất, urea sẽ
chuyển theo máu tới thận và thải ra ngoài cùng với nước tiểu. Khi cơ thể tăng mức oxy
hóa các acid amin để sản xuất năng lượng, mức urea máu sẽ tăng cao. Cắt bỏ gan trên
động vật, con vật sẽ chết vì trúng độc NH3. Thận hoạt động yếu cũng làm urea máu tăng
cao.
- Phần acid amin sau khi đã khử amin là những acid hữu cơ đơn giản gồm C, H, O
được gan chuyển thành glucose hoặc thành glycogen để sử dụng như nguồn năng lượng
hoặc mỡ dự trữ.
Protein không được giữ lại hoặc hầu như không được giữ lại trong cơ thể làm chất dự
trữ, cơ thể sẽ tiêu thụ protein sau khi đã dùng hết dự trữ glucid và lipid, đó không phải là
protein dự trữ mà là các enzyme và protein cấu trúc của chính tế bào.
6.2.3.2. Protid toàn diện và khiếm diện - Giá trị sinh học của protid
Protid vào cơ thể theo thức ăn, về mặt sinh học chia làm 2 loại: toàn diện và
khiếm diện.
- Protid toàn diện về mặt sinh học là những protid chứa đủ tất cả các acid amin cần
thiết cho tổng hợp các protid của cơ thể sống. Các acid amin này cơ thể không tổng hợp
được đủ cho nhu cầu, không thể lấy a.amin khác thay thế được, phải được cung cấp theo
thức ăn. Trong thành phần protid toàn diện cần cho cơ thể đang lớn lên có tám acid amin
cần thiết sau: valin, leucin, isoleucin, threonin, methionin, phenylalanin, tryptophan và
lysin. Ngoài ra còn histidin và arginin, bình thường cơ thể tổng hợp đủ dùng nhưng khi
nhu cầu cao như đang lớn thì cần phải cung cấp thêm theo thức ăn nên có tác giả coi là
cần thiết. Từ các acid amin ấy có thể tổng hợp các acid amin khác, các kích thích tố ...Ví
dụ: từ phenylalanin có thể tổng hợp tyrosin; từ tyrosin có thể tổng hợp các kích thích tố
như kích giáp tố, adrenalin (epinephrin).
- Protid khiếm diện về mặt sinh học là những protid thiếu một trong những acid amin
mà cơ thể không tổng hợp được.
Protid nguồn gốc động vật chứa trong thịt, trứng và sữa là toàn diện nhất (70-95%),
protid có nguồn gốc thực vật không có giá trị bằng, chẳng hạn bánh mì, ngô (60%). Có
vài a.amin có thể thay thế lẫn nhau, ví dụ: phenylalanin có thể thay thế tyrosin, hai protid
khiếm diện cộng lại có thể tạo thành protid toàn diện.Một vài loại đậu có thể cho protid
hoàn hảo.
6.2.3.3. Thăng bằng Nitrogen
Bình thường cơ thể có thăng bằng nitrogen. Nitrogen vào chủ yếu là do protein ăn
vào (95%), còn ra chủ yếu theo đường nước tiểu và phân. Khi N vào nhiều hơn ra gọi là
cân bằng nitrogen dương, ngược lại là cân bằng nitrogen âm. Muốn duy trì cân bằng
nitrogen thì cần cung cấp một lượng tối thiểu protein hoặc acid amin tương đương, trong
đó các acid amin theo tỷ lệ thích hợp và có đủ các acid amin cần thiết.
6.2.3.4. Nhu cầu protein
Cơ thể cần protein ăn vào để sinh trưởng hoặc để duy trì trọng lượng và thành phần
protein của mình. Về giá trị nhiệt lượng, 1 gam protein cho 4,1kcalo. Một người ăn uống
đầy đủ một ngày thải ra 12 - 16 gam nitrogen tương đương với 74 - 90g protein (vì 1g N
tương đương 6,25g P). Khi nhịn đói hoàn toàn vẫn dị hóa protein và cơ thể vẫn thải N
nhưng ngày càng thải ít dần đi. Khi ăn chế độ có đủ nhiệt lượng, chỉ thiếu protein thì cơ
thể cần dị hóa tối thiểu lượng protein để tổng hợp các kích tố và các chất cần thiết khác
(như creatin) nên phân hủy ít protein, mỗi ngày chỉ thải 1,75 - 3,9g N tương đương 10 -
23g Protein. Nhu cầu sinh lý tối thiểu về protein là lượng protein nhỏ nhất đủ duy trì
thăng bằng nitrogen trong điều kiện ăn chế độ đủ nhiệt lượng do có glucid và lipid. Định
mức protein hàng ngày đến nay vẫn chưa có ý kiến thống nhất. Người ta cho rằng trong
điều kiện bình thường, lượng protein cần thiết trong một ngày cho người trưởng thành là
1,5- 2,0g trên 1kg thể trọng, còn trong điều kiện lao động thể lực nặng nhọc là 3,0- 3,5g
trên 1kg thể trọng. Tăng lượng protein trên 3,0- 3,5g trên 1kg thể trọng, sẽ gây rối loạn
chức năng của hệ thần kinh, của gan và của thận.
6.2.3.5. Điều hoà chuyển hoá protein
Phá huỷ một số nhân trong vùng dưới đồi có thể làm tăng mạnh quá trình bài xuất nitơ
theo nước tiểu, chứng tỏ có sự tăng phân giải protein trong cơ thể. Điều này nói lên rằng
có sự điều hoà chuyển hoá protein từ phía hệ thần kinh. Tuy nhiên chuyển hoá protein
được điều hoà chủ yếu bởi các hormon của các tuyến nội tiết. Insulin có tác dụng thúc
đẩy quá trình tổng hợp protein qua tăng cường vận chuyển acid amin vào tế bào, tăng
cường sử dụng glucose ở tế bào, nhờ đó tiết kiệm được sự sử dụng các acid amin trong
cung cấp năng lượng cho cơ thể. Khi thiếu insulin, sự tổng hợp protein hầu như bị ngừng
lại. Hormone tăng trưởng GH làm tăng tổng hợp protein trong tế bào, tăng tích trữ protein
trong mô. Testosteron và estrogen làm tăng tích trữ protein ở mô, đặc biệt là các protein
co cơ. Glucocorticoid làm giảm mạnh protein ở nhiều loại mô, huy động các acid amin
vào quá trình chuyển hoá tạo ra glucid và năng lượng. Thyroxin gây phân giải nhanh
protein để lấy năng lượng trong trường hợp cơ thể thiếu glucid và lipid. Nếu thừa glucid,
lipid và cả các acid amin, thì thyroxin có thể giúp chúng tăng tổng hợp protein, đặc biệt là
ở các cơ thể đang lớn.
6.2.4.Chuyển hoá các muối khoáng và nước
Sự chuyển hoá nước và các muối khoáng là hai quá trình liên hệ mật thiết và quan trọng
đối với cơ thể.
6.2.4.1. Chuyển hoá các muối khoáng
Vai trò của chất khoáng trong cơ thể rất đa dạng, chủ yếu:
Giữ vai trò quan trọng trong các quá trình tạo hình đặc biệt là tổ chức xương, xây dựng
enzyme, kích thích tố. Duy trì cân bằng toan - kiềm, duy trì ổn định thành phần các dịch
thể và điều hòa áp lực thẩm thấu. Tham gia chức phận các tuyến nội tiết và nhiều quá
trình trao đổi chất. Điều hòa chuyển hóa muối - nước. Cần thiết cho hoạt động thần kinh,
quá trình đông máu, hấp thu thức ăn, trao đổi khí, các quá trình bài tiết và bài xuất. Bản
thân các chất khoáng không sinh năng lượng.
Trong cơ thể có rất nhiều dạng muối khoáng: Ca, P, Mg, Na, K, Cl, Fe, S, I, Cu, Mn,
Co, F, Zn... khoảng 40 nguyên tố hóa học.
Các chất khoáng có mặt trong thực phẩm và cần cho cơ thể ở số lượng tương đối lớn
gọi là yếu tố đại lượng: Ca, P, Mg, K, N, Cl, S...
Một số nguyên tố vi lượng Mn, Cu, Zn, Mo, Bo; vai trò nhiều yếu tố đã biết rõ, nhiều yếu
tố khác còn phải đòi hỏi nghiên cứu thêm.
a. Chuyển hoá calci (Ca) và phospho (P)
Ca và P cần cho hoạt động của hệ thần kinh, chúng có mặt trong cả xương lẫn răng.
99 % Ca và 77 % P của cơ thể nằm trong xương và răng. Người lớn cần 0,6- 0,8 g
Ca/ngày, trẻ con và phụ nữ có thai cần gấp đôi vì Ca cần cho xây dựng bộ xương. Phần
quan trọng Ca trong cơ thể tồn tại ở dạng muối của acid phosphoric. Do đó muốn có bộ
xương phát triển bình thường phải cung cấp cho cơ thể cả Ca, P theo tỷ lệ xác định . Tỷ lệ
tối ưu giữa Ca và P là 1: 1,5. Tỷ lệ này có trong sữa. Phosphatcalci Ca3(PO4)2 chỉ tạo
thành khi có sinh tố D. Thiếu sinh tố D trẻ con mắc bệnh còi xương.
Chuyển hoá calci còn cần kích tố cận giáp.
Nguồn cung cấp calci phong phú nhất là sữa và trứng, trong sữa ngoài Ca, còn có
P. Sữa rất thuận lợi cho sự xây dựng xương. Một số thực vật giàu calci như: xà lách, cà
rốt...Cơ thể mỗi ngày cần 1- 2g phospho. Phần lớn phospho vào cơ thể được phân bố ở
mô xương và mô cơ. Ca, P cũng bị thải ra theo mồ hôi, nước tiểu, phân.
b. Chuyển hoá Natri và Clo
Na và Cl vào cơ thể nhiều nhất ở dạng muối ăn NaCl.
Na ảnh hưởng đến sự lớn lên của cơ thể, trong thức ăn thiếu Na ít lâu, cơ thể sẽ
ngừng lớn. Cl- kết hợp với H+ thành HCl của dịch vị. Thiếu muối ăn, dịch vị sẽ ít tiết
hoặc ngừng tiết hẳn. Nhu cầu trung bình 4 - 5g Na/ngày, tương ứng với 10-12,5g muối ăn
được đưa vào cơ thể. Da là nơi tích lũy Na, Cl. Na và Cl ra khỏi cơ thể theo nước tiểu và
mồ hôi. Na đào thải theo mồ hôi không nhiều, tuy nhiên khi nhiệt độ môi trường xung
quanh tăng lên, thì lượng natri mất theo mồ hôi rất lớn. Do đó khi nhiệt độ môi trường
xung quanh tăng cao, nên sử dụng dung dịch NaCl ưu trương để giảm tiết mồ hôi và giảm
mất nước cho cơ thể.
c. Chuyển hoá sắt
Sắt là thành phần của Hb. Nhờ có Fe, Hb mới kết hợp được với O2 thành HbO2. Nếu
thiếu Fe, cơ thể không thể sản xuất thêm được Hb. Sắt cần cho cơ thể không phải chỉ lấy
đơn độc trong thức ăn mà có thể do các huyết cầu bị hủy hoại cung cấp. Phần Fe đó được
giữ lại để xây dựng hồng cầu mới. Trong cơ thể có chừng 3g sắt: 2,5g trong Hb; 0,5g
trong các tế bào cơ thể. Mỗi ngày người lớn cần 10 - 30mg Fe. Trẻ con cần nhiều hơn,
đặc biệt là trẻ con còn bú vì trong sữa có rất ít sắt. Nguồn chứa Fe phong phú là thịt, quả,
rau, lòng đỏ trứng, đậu...
d. Chuyển hoá Iod
Iod trong cơ thể có rất ít nhưng không vì thế mà bớt quan trọng. I là thành phần
không thể thiếu của Thyroxin (kích tố giáp trạng). Nếu thiếu I, kích tố này không sản
xuất được. I có nhiều trong nước biển, I còn chứa cả trong nước đã chảy qua các đá giàu
I, vì thế nước ta uống thường có Iod. Người lớn cần 0,000014g I/ngày. Nếu I vào nhiều,
cơ thể sẽ giữ lại làm dự trữ. Ở một số vùng núi, nước uống thiếu I nên gây ra bệnh bứu
cổ.
6.2.4.2. Chuyển hoá nước
Nước là thành phần cấu tạo quan trọng của cơ thể. Trong cơ thể người lớn nước
chiếm 62 %, trẻ con: 80 % trở lên. Người nhịn đói nhưng được uống nước: sống 40 - 50
ngày. Người nhịn đói và nhịn khát chỉ sống được vài ngày. Nước và muối khoáng là nội
môi của cơ thể, là thành phần chủ yếu của huyết tương, bạch huyết, nước tổ chức. Nước
là dung môi của cơ thể: tất cả các chất được hấp thu vào máu và bạch huyết đều dưới
dạng hòa tan trong nước. Nước là thành phần chủ yếu của máu (92% huyết tương là
nước). Máu là tác nhân vận chuyển thức ăn đến tế bào và nhận cặn bã từ tế bào đưa về da
và thận để thải ra ngoài theo mồ hôi và nước tiểu. Các quá trình oxy hóa và một số
phản ứng hóa học khác trong cơ thể đều cần đến nước, vì hầu hết các quá trình phân hủy
đều thực hiện theo lối thủy phân. Nước góp phần điều tiết thân nhiệt, nước và muối
khoáng là thành phần của dịch tiêu hóa.
Tỷ lệ giữa nước lấy vào và nước thải ra gọi là thăng bằng nước. Bao giờ nước lấy vào
cũng phải đủ để bù cho nước thải ra. Thăng bằng nước đặc biệt cần khi ta lao động chân
tay. Mỗi ngày cơ thể thải chừng: 1,5 lít nước tiểu, 100 - 200 ml theo phân, 500 - 1000ml
qua da (trong điều kiện bình thường),350 - 400ml qua phổi. Người lớn mỗi ngày cần 2,5 -
3 lít nước (trong nước uống và thức ăn). Mỗi ngày cơ thể cũng mất chừng ấy nước. Nếu
nhiệt độ môi trường xung quanh bằng nhiệt độ cơ thể thì mỗi ngày người lớn mất đến
khoảng 4,5 l nước. Chuyển hoá nước liên quan với chuyển hoá các chất khoáng. Đưa
dung dịch muối ưu trương vào cơ thể sẽ gây tăng đào thải nước theo nước tiểu. Giảm bài
xuất natri khỏi cơ thể làm giảm đào thải nước.
6.2.4.3 Điều hoà chuyển hoá muối - nước
Điều hoà chuyển hoá muối - nước được thực hiện bằng ảnh hưởng của thần kinh và
thể dịch lên chức năng của thận và các tuyến mồ hôi.
Hormon thùy sau tuyến yên là vasopressin và các hormon vỏ thượng thận
mineralocorticoid (xem chương nội tiết) có vai trò quan trọng trong chuyển hoá muối -
nước. Vasopressin làm giảm bài tiết nước của thận, còn mineralocorticoid có tác dụng
giữ natri và tăng lượng dịch thể trong cơ thể. Các trung khu thần kinh điều hoà chuyển
hoá muối - nước nằm trong não trung gian, trong vùng dưới đồi. Ở đây có các tế bào thần
kinh làm nhiệm vụ của các receptor thẩm thấu. Các tế bào này nhạy cảm với sự thay đổi
nồng độ các chất điện giải. Hưng phấn các tế bào này gây ra các phản xạ điều tiết, làm
phục hồi sự cân bằng áp suất thẩm thấu.
6.2.5. Các loại vitamin và vai trò của chúng trong chuyển hoá vật chất
Một trong những thành tựu lớn nhất của hóa sinh ở thời đại chúng ta là sự khám
phá ra vitamin và tiếp tục nghiên cứu tính chất của chúng. Vitamin là những hợp chất hóa
học tương đối đơn giản, có trong thức ăn với liều lượng nhỏ, không thể dùng làm nguồn
năng lượng nhưng cần thiết tuyệt đối cho đời sống, không tổng hợp được trong cơ thể.
Các loài khác nhau có khả năng tổng hợp các vitamin khác nhau.
Ví dụ: người, khỉ và chuột lang cần vitamin C (acid ascorbic). Các loài động vật
khác có thể tự tổng hợp được từ glucose. Côn trùng không có khả năng tổng hợp được
cholesterine nên có thể xem cholesterine là Vitamin đối với côn trùng.
Các Vitamin được chia ra hai loại:
- Các Vitamin tan trong nước: B1, B2, B3 (acid nicotinic), B5 (acid pantotenic),
B6, B12, B15, H, inozit, acid folic, PP, C, P.
- Các Vitamin tan trong mỡ: A, D, F, E, K.
6.2.5.1. Các vitamin tan trong nước
a). Vitamin C
Bệnh scorbut gây ra do thiếu vitamin C là một trong những bệnh không lây phổ
biến đã từng biết trong lịch sử: chảy máu lợi, chảy máu da, viêm khớp xương, hay đau
yếu và bị yếu toàn bộ. Bệnh phát sinh khi thiếu quả tươi, rau, thịt trong một thời gian dài.
Dạng thiếu C nhẹ thể hiện ở tâm thần uể oải, dễ bực tức.
Thông báo đầu tiên về thuốc điều trị bệnh scorbut thấy trong các báo cáo về chuyến
thám hiểm của Jacques Cartier (1536) đi Canada. Các đoàn viên của ông mắc bệnh trầm
trọng và theo lời khuyên của thổ dân da đỏ, họ đã được điều trị bằng nước sắc lá thông.
Năm 1933 đã tách được Vitamin phòng bệnh scorbut đó là acid ascorbic. Acid ascorbic
rất không bền vững và bị phá hủy nhanh khi nấu thức ăn, nguồn C tốt nhất là dùng quả và
nước ép rau quả tươi.Vitamin C có vai trò rất quan trọng trong cơ thể. Nó cần cho tổng
hợp protein, vận chuyển oxy, do đó có vai trò trong hô hấp của mô. Vitamin C cần để tạo
ra các chất hữu cơ cần cho xương, răng và lợi, để hấp thu các chất trong ống tiêu hoá.
Vitamin C có vai trò rất quan trọng trong chuyển hoá glucid. Lượng Vitamin C rất cao ở
một số cơ quan nội tiết (thượng thận, tuyến yên, tuyến sinh dục) có lẽ nó có tham gia vào
chuyển hoá các hormone đó. Vitamin C tăng cường các phản ứng miễn dịch, tăng sức
chống đỡ của cơ thể đối với bệnh tật. Thiếu vitamin C gây rối loạn chức năng miễn dịch,
làm giảm khả năng thực bào, do đó tạo thuận lợi cho sự phát triển các tế bào ung thư, gây
bệnh thấp và các bệnh ngoài da. Người lớn khỏe mạnh cần 75 - 100 mg/ngày, khi lao
động nặng cần 200- 300mg. Đối với trẻ em là 35 - 50mg. Vitamin C không dự trữ trong
cơ thể, do đó phải đưa vitamin C vào cơ thể hàng ngày.
b). Vitamin B1
Trong điều kiện tự nhiên, vitamin B1 được tổng hợp ở thực vật. Có nhiều trong men
bia, mầm lúa mì, lúa mạch, trong các loại đậu, cám gạo, trong thịt lợn, gan, tim,
não.Vitamin B1 tham gia tổng hợp các acid nucleic, tham gia chuyển hóa glucid, lipid và
protein. Thiếu vitamin B1 trong máu sẽ gây mệt mỏi, mất cảm giác ngon miệng, co giật
cơ các chi...thường xuất hiện sau 5 - 6 ngày thiếu vitamin B1. Thiếu vitamin B1 làm giảm
sử dụng oxy trong mô não, gây tích tụ trong các tế bào thần kinh các sản phẩm chuyển
hoá glucid chưa được oxy hoá đầy đủ và gây rối loạn hoạt động của hệ thần kinh (liệt, co
giật, rối loạn vận động do đa viêm và thoái hoá các tế bào thần kinh và các dây thần
kinh), chức năng tuyến thượng thận cũng bị rối loạn. Thiếu vitamin B1 gây ra bệnh "beri-
beri". Sau 1-2 tháng thiếu vitamin B1 thấy xuất hiện triệu chứng chóng mặt, gầy còm, ăn
không ngon, hô hấp và đi lại khó khăn, cuối cùng là chết. Cơ thể không dự trữ vitamin B1
nên phải thường xuyên đưa nó vào cơ thể. Nhu cầu hàng ngày phụ thuộc trọng lượng
cơ thể và thành phần glucid trong khẩu phần dinh dưỡng, đối với người lớn khoảng 2-3
mg/ngày, khi lao động nặng cần 3- 10mg, phụ nữ có thai và cho con bú cần 2,5 -3mg/
ngày, trẻ em cần 1-2mg/ngày.
c). Vitamin B2 (riboflavin)
Là sắc tố thực vật màu vàng trong các mô thực vật, dễ bị phân huỷ trong nước sôi,
dưới tác dụng của ánh sáng và base. Vitamin B2 tham gia tổng hợp rodopcin, tăng cường
tạo hemoglobin, cần cho sự tổng hợp protein và lipid. Trong cơ thể vitamin B2 được sử
dụng để tạo nhóm hoạt động của các enzym flavin, là những enzym tham gia vào chuyển
hoá protein và glucid. Vitamin B2 có nhiều trong các lá xanh, đậu đỗ, phủ tạng của động
vật. Thiếu vitamin B2 làm chậm lớn, chậm trưởng thành, sút cân gây tổn thương hệ thần
kinh. Ở người bị thiếu vitamin B2 thường bị viêm nhãn cầu, viêm da, lưỡi, môi, bị giãn
các mạch máu, đục giác mạc và thuỷ tinh thể, sợ ánh sáng, làm vết thương lâu lành và
xuất hiện chứng loét dinh dưỡng. Người lớn mỗi ngày cần 2,5 - 3,5mg vitamin B2. Phụ
nữ có thai và cho con bú, trẻ em cũng cần lượng vitamin B2 như người trưởng thành.
d). Vitamin PP (niacin hay acid nicotinic - vitamin B3)
Tất cả các tế bào sống đều cần niacin và dẫn xuất của nó. Chúng là thành phần cốt yếu
của 2 coenzym quan trọng chuyển hoá glucid và hô hấp tế bào là Nicotinamid Adenin
Dinucleotid (NAD - coenzym I) và Nicotinamid Adenin Dinucleotid Photphat (NADP -
coenzym II). Vai trò chính của NAD và NADP là chuyển H+ từ một cơ chất tới một
coenzym hay một cơ chất khác. Như vậy có sự tham gia phối hợp của riboflavin và niacin
trong các phân tử hô hấp mô bào.Trong cơ thể, tryptophan có thể chuyển thành a.
nicotinic. Quá trình này xẩy ra ở ruột và gan. Thiếu niacin và tryptophan là nguyên nhân
của bệnh Pellagra. Các biểu hiện chính của bệnh là viêm da, nhất là vùng da tiếp xúc ánh
nắng mặt trời, viêm niêm mạc, tiêu chảy, có các rối loạn về tinh thần.
Thịt gia cầm, bò, lợn, nhất là phủ tạng chứa nhiều vitamin PP. Lớp ngoài của các hạt
gạo, ngô, mì, đậu lạc, vừng rất giàu vitamin PP. Mỗi ngày trẻ em cần 15mg niacin, người
lớn cần 15 - 30 mg, khi lao động nặng cần 20 - 30mg, ở phụ nữ có thai là 20 - 30mg.
e). Vitamin B12
Vitamin B12 (cyanocobalamin) được chiết xuất dưới dạng tinh thể, màu đỏ thẫm, chứa
4,5% cobalt.Vitamin B12 được tổng hợp bởi xạ khuẩn (Actinomyces), tảo lam
(Cyanophyta). Động vật nhai lại không cần vitamin B12, vì khi có cobalt, vitamin B12
được tổng hợp trong dạ dày của động vật nhai lại. Ở người và động vật, vitamin B12
được hấp thu ở ruột và từ ruột chuyển vào gan. Vitamin B12 có nhiều trong gan và thận.
Cần cho phòng ngừa bệnh thiếu máu - được sử dụng phối hợp với chất chiết của gan điều
trị thiếu máu ác tính. Chúng hoạt động như cofemen tham gia trong việc trao đổi một số
chất, tham gia vào sự tổng hợp acid amin và acid nucleic. Vitamin B12 có tác dụng thúc
đẩy quá trình tăng trưởng và phát triển, tăng thể trọng, chống thiếu máu, duy trì chức
năng bảo vệ của gan. Vitamin B12 được sử dụng để điều trị bệnh thiếu máu, một số bệnh
ở da, bệnh ở dây thần kinh.Vitamin B12 có nhiều ở gan, thận, thịt, lòng đỏ trứng. Nhu
cầu vitamin B12 ở người là 0,005mg/ngày.
6.2.5.2. Các vitamin tan trong mỡ
a). Vitamin A
Vitamin A chỉ gặp trong các sản phẩm động vật như bơ, trứng, mỡ cá; thực vật
chứa sắc tố carotin màu vàng hay là provitamin A dễ chuyển thành vitamin A trong tế
bào động vật.Vitamin A hòa tan trong dầu và có thể dự trữ trong cơ thể. Nhu cầu vitamin
A ở người lớn cũng như trẻ em cần 1- 2mg/ngày .Ở phụ nữ có thai là 2 - 2,5mg.Người
lớn khi lao động nặng cần 3-5mg/ngày. Vitamin A cần cho sự dinh dưỡng bình thường
của các tế bào biểu bì da, mắt, ống tiêu hóa và hô hấp. Khi thiếu, các tế bào này trở nên
dẹp, yếu và kém bền vững, dễ nhiễm trùng nên vitamin A còn được gọi là "vitamin chống
nhiễm trùng".Trường hợp thiếu nhiều Vitamin A, biểu bì mắt tạo ra màng hóa sừng khô
trên giác mạc sinh bệnh khô mắt, có thể bị mù. Vitamin A cần cho việc duy trì mô thần
kinh bình thường và cần cho sự phát triển của xương và men răng. Vitamin A tham gia
trong cơ chế hóa học về thị giác, thiếu nó có thể bị bệnh quáng gà (không nhìn được khi
ánh sáng yếu). Võng mạc mắt có tế bào hình gậy chứa chất rhodopsin là hỗn hợp của dẫn
xuất vitamin A và protid. Dưới tác dụng của ánh sáng, chất đó bị phân hủy, kích thích các
tế bào thụ cảm, các tế bào này truyền xung động vào não gây cảm giác thị giác. Thường
chất này được phục hồi nhanh chóng, thiếu vitamin A việc tái tổng hợp rhodopsin thị giác
chậm đi và phát sinh bệnh quáng gà.
Một liều cao vitamin A có thể gây độc.Triệu chứng ngộ độc là: ăn mất ngon, hưng
phấn tăng, gan to, vận động giảm và ngứa nhiều.
b). Vitamin D
Đó là một nhóm chất trong đó về phương diện dinh dưỡng có hai chất quan trọng là
ergocalcipherol (vitamin D2) và cholecalciferol (vitamin D3). Trong thực vật có
ergosterol, dưới tác dụng của ánh nắng sẽ cho cholecalciferol. Vai trò chính của vitamin
D là tăng hấp thu calci và phospho ở ruột non. Nó cũng có tác dụng trực tiếp tới quá trình
cốt hoá. Như vậy, vitamin D là yếu tố chống còi xương và kích thích sự tăng trưởng của
cơ thể. Nhu cầu vitamin D mỗi ngày ở trẻ em đang bú là 10- 20μg. Trẻ lớn là 15- 26μg vì
cần cho sự phát triển cơ thể. Khi bị còi xương cần tăng lượng vitamin D lên 2- 3 lần. Liều
vitamin D cho người lớn mỗi ngày là 25μg.
Vitamin D có nhiều trong sữa, mỡ cá, bơ, trứng.
c). Vitamin E
Vitamin E (vitamin sinh sản, tocopherol) là chất mỡ màu hơi vàng, có 2 dạng: α và β-
tocopherol, trong đó α- tocopherol có tác dụng mạnh nhất.Vitamin E có nhiều trong thịt
bò, thịt lợn, dầu hạnh nhân, lòng đỏ trứng. Thiếu Vitamin E sẽ dẫn tới những hậu quả
sau:
- Ở con cái sẽ vô sinh hoặc thời gian mang thai không bình thường; ở con đực ngừng
sản xuất hormone sinh dục và tinh trùng, mất tập tính sinh dục. Gây ngừng sản xuất các
hormone sinh dục của tuyến yên. Gây xuất huyết não, viêm khớp, viêm da, đau cơ và dây
thần kinh. Gây loạn dưỡng cơ, giảm khả năng lao động thể lực. Vitamin E được truyền
cho thai trong suốt thời gian mang thai, do đó, thiếu vitamin E thai sẽ chết. Vitamin E có
tác dụng phòng ngừa bệnh xơ cứng động mạch và tăng huyết áp. Vitamin E cần cho sự
phát triển mô cơ và chức năng của cơ trong giai đoạn phát triển cơ thể của trẻ em. Nhu
cầu vitamin E hàng ngày ở người lớn là 20- 30mg. Khi lao động nặng là 30- 50mg.
d. Vitamin K
Vitamin K (sinh tố chống chảy máu) thúc đẩy tế bào gan tạo enzyme tiền
prothrombin. Vitamin K có trong đậu nành, cải bắp, cà rốt, cà chua, lá thông ,trong gan
lợn và được tổng hợp nhờ vi khuẩn trong ruột, nó có thể hấp thu khi có các muối mật.
Khi ống mật bị tắc sẽ sinh bệnh thiếu vitamin K.Liều vitamin K mỗi ngày đối với người
lớn là 15- 30mg.
Chất kháng vitamin K là dicumaron. Chất này có tác dụng ức chế tổng hợp
prothrombin và ngăn chặn quá trình tạo thrombin trong các mạch máu.
6.3. Chuyển hoá năng lượng
Chuyển hoá năng lượng là quá trình biến đổi năng lượng sinh ra thành các dạng năng
lượng khác nhau cần thiết cho sự sống.Trong quá trình biến đổi, năng lượng không sinh
ra thêm, cũng không mất đi mà chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác. Trong cơ thể,
năng lượng sinh ra là do thiêu đốt vật chất từ thức ăn. Năng lượng được dự trữ ở dạng
hợp chất giàu năng lượng (ATP). Năng lượng tiêu hao dù ở bất cứ dạng nào nhưng cuối
cùng đều thải ra ngoài cơ thể dưới dạng nhiệt. Do đó, muốn nghiên cứu chuyển hoá năng
lượng, hoặc muốn biết nhu cầu năng lượng của cơ thể ta có thể dựa vào việc đo tính nhiệt
lượng của cơ thể toả ra.
Đơn vị đo nhiệt lượng là calory. Một kilocalo là số lượng nhiệt năng cần thiết để
nâng nhiệt độ một lít nước lên 1oC (14,5-15,50C).
Một trong những thành tựu quan trọng của sinh lý học là chứng minh được rằng,
năng lượng được giải phóng bởi quá trình dị hoá các chất trong cơ thể, tương đương với
năng lượng của các chất đó sản ra khi chúng bị oxy hoá ngoài cơ thể. Lavoisier là người
đầu tiên phát hiện ra quy luật này. Về sau các nhà sinh lý học dựa trên cơ sở quy luật của
Lavoisier, tìm ra các phương pháp nghiên cứu chuyển hoá năng lượng, chuyển hoá cơ sở
trên cơ thể người và động vật.
6.3.1. Phương pháp đo tiêu hao năng lượng
Có hai phương pháp đo tiêu hao năng lượng của cơ thể, phương pháp đo nhiệt
lượng trực tiếp và phương pháp đo nhiệt lượng gián tiếp. Các phương pháp đó dựa vào
nguyên lý sau: Toàn bộ năng lượng cơ thể sử dụng để hoàn thành các công việc bên
ngoài hay công việc nội tạng (tuần hoàn, hô hấp), để tiến hành các phản ứng tổng hợp
hóa học (tạo thành enzyme, dịch tiêu hóa) hoặc để duy trì các thành phần ion giữa các
dịch trong và ngoài tế bào, tất cả đều chuyển thành nhiệt.
6.3.1. 1. Phương pháp đo nhiệt lượng trực tiếp: Chủ yếu là đo được năng lượng mà
một người có thể tỏa ra môi trường ngoài.
a. Sử dụng phòng nhiệt lượng kế Atwater (hình 6.4)
Người ta cho một người vào phòng đặc biệt, tường cách nhiệt thật tốt, trên trần
mắc một hệ thống ống nước chảy, đo nhiệt độ nước chảy vào và chảy ra, biết hiệu số giữa
2 nhiệt độ và lượng nước đã chảy qua phòng, có thể tính số calory cần thiết để gây sự
nóng lên của nước, tức là số calory mà cơ thể đã mất đi.
Hình 6.4. Sơ đồ của nhiệt lượng kế Atwater – Benedic
Nhiệt độ do cơ thể người sản ra được đo bằng các nhiệt kế (1) và (2) đặt ở hai
đầu ống có dòng nước chảy vào và chảy ra. Lượng nước chaỷ ra được đổ vào bình (3).
Qua cửa số (5) có thể đưa thức ăn vào và lấy chất thải(phân, nước tiểu) ra ngoài. Nhờ
bơm hút (6) không khí trong phòng được hút ra chạy qua các bình chứa H2SO4 (7 và 9)
để hút nước và qua bình chứa vôi Soda (8) để hút CO2 . Oxy cung cấp thêm cho phòng
được lấy từ bình (10) và qua đồng hồ khí (11). Áp lực không khí trong phòng được duy trì
ở mức cố định nhờ một bình có bọc màng cao su (12). Cửa sổ (4) dùng để quan sát đối
tượng.
Có thể dùng phòng khá lớn để người có thể ở lâu vài ngày và làm việc ngay trong phòng
(đạp xe tại chỗ...), do đó tính được số năng lượng tiêu dùng trong từng động tác một.
Bằng phương pháp này, Atwater đã đưa ra kết luận quan trọng về thực hành, đó là năng
lượng thức ăn sử dụng trong 3 - 5 ngày thí nghiệm, tương đương sít sao với lượng nhiệt
cơ thể thải ra trong thời gian đó.Tuy nhiên loại phòng như thế vừa cồng kềnh vừa phức
tạp nên trong thức tế ít người dùng.
b. Các phương pháp đo năng lượng khác đơn giản hơn.
Ví dụ: Tính số năng lượng tiêu thụ bằng cách tính số protid, lipid, glucid chứa trong
thức ăn ăn vào. Ở trên đã nói, năng lượng không phát sinh và không mất đi mà chỉ thay
đổi hình dạng, hơn nữa sản phẩm cuối cùng của sự oxy hóa trong cơ thể giống sản phẩm
cuối cùng của sự oxy hóa trong phòng thí nghiệm, thì tất nhiên số nhiệt lượng phóng
thích trong cơ thể và trong phòng thí nghiệm phải như nhau.
Như vậy 1g glucid oxy hóa ngoài trời thành H2O và CO2 cho bao nhiêu năng lượng
thì 1g glucid oxy hóa trong cơ thể thành H2O và CO2 cũng phải cho bấy nhiêu năng
lượng. Thường người ta vẫn thực hiện sự oxy hóa của đồ ăn trong những bình chứa đặc
biệt gọi là "bom nhiệt kế" để đo nhiệt lượng tỏa ra một cách chính xác.Lipid và glucid đốt
ngoài trời thành CO2 và H2O. Protid đốt ngoài trời cũng cho H2O và CO2, nhưng trong cơ
thể, cho urê và 1 số sản phẩm khác còn chứa một số năng lượng nhỏ. Vì thế protid đốt
ngoài trời cho nhiều nhiệt lượng hơn trong cơ thể.
Sau đây là một vài số liệu oxy hóa thức ăn trong cơ thể:
1 g protid oxy hoá cho 4,1 kcal; 1 g lipid oxy hoá cho 9,3 kcal; 1 g glucid oxy hoá cho
4.1 kcal. Biết lượng protid, glucid, lipid chứa trong thức ăn ăn vào, ta sẽ tính được năng
lượng lấy vào.
6.3.1.2. Đo nhiệt lượng gián tiếp
Cơ sở lý thuyết của phương pháp đo nhiệt lượng gián tiếp như sau: nguồn năng lượng
trong cơ thể được tạo ra do quá trình oxy hoá các chất, trong đó oxy bị tiêu thụ, còn khí
CO2 thì được tạo ra. Do đó, có thể dựa trên lượng oxy bị tiêu thụ và lượng CO2 được tạo
ra để xác định năng lượng tiêu hao. Phương pháp này dựa trên các khảo sát về trao đổi
khí, người ta tính số nhiệt sản xuất từ số lượng O2 tiêu thụ và CO2 thải ra.
Có hai cách đo nhiệt lượng gián tiếp: Đo trong vòng kín và đo trong vòng mở
3.1.2.1. Vòng kín
Có hai cách đo trong vòng kín: Đo bằng phòng thở và đo bằng hô hấp kế
a. Phòng thở là một phòng nhỏ, trong đó đối tượng đo ngồi độ vài giờ. Không khí cần
thiết để thở được đưa vào đầy đủ. Không khí đào thải, chạy qua H2SO4 để được hút H2O
và chạy qua vôi soda để được hút CO2.
b. Trong lâm sàng, trong sản xuất và ở các trường học người ta sử dụng hô hấp kế
Benedic hay hô hấp kế Krogh (hình 6.5). Đây là một cái chuông đựng oxy úp lên một
thùng nước. Người được đo, ngậm ống nối liền với O2 trong chuông, thở bằng miệng, kẹp
mũi lại trong 6 phút. Không khí thở ra, chạy vào bình đựng vôi soda hút CO2, rồi lại được
thở vào. Người ta tính được khối lượng oxy tiêu thụ trong 6 phút.
3.1.2.2. Phương pháp vòng mở
Người được thí nghiệm hít không khí tự do ở bên ngoài vòng. Khi thở ra nhờ một hệ
thống van được dẫn tới một túi chứa khí. Cuối thí nghiệm so sánh tỉ lệ CO2 và O2 trong
khí hít vào và thở ra, đo thể tích khí thở ra sẽ tính được lượng oxy tiêu thụ và tính được
năng lượng tiêu hao trong lúc đo. Phương pháp này dùng để tính
năng lượng tiêu hao trong các loại lao động thì rất thích hợp ( hình 6.6).
Hình 6.5. Sơ đồ hô hấp kế Krogh
1. Khí thở vào lấy từ chuông của hô hấp kế
2. CO2 trong không khí thở ra được vôi soda
hấp thụ Hình 6.6. Phương pháp vòng mở
3. Tính lượng O2 tiêu thụ theo độ dốc của đồ
6.3.1.3. Thương số hô hấp (TSHH) và giá trị nhiệt lượng của oxy
Thương số hô hấp là tỷ số của thể tích CO2 thải ra trên thể tích O2 tiêu thụ trong cùng một
thời gian. Mỗi chất có cấu tạo phân tử khác nhau, khi bị oxy hoá cũng có TSHH khác
nhau.
Ví dụ: Thương số hô hấp trong trường hợp oxy hoá glucid:
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 675 kcal (1)
6CO 2 22,4 l
TSHH = = 1 hay x 6 = 1
6O 2
22 4 l x 6
(Theo định luật Avogadro: mọi phân tử khí đều có dung tích ngang nhau là 22,4 l ở
nhiệt độ 0OC và áp suất 760mmHg).
Qua (1) thấy: cứ 6 phân tử O2 tức 134,4 l O2 bị thiêu đốt thì có 675 kcal, hay 1 lít O2
cháy cho 5kcal ( 675kcal/134,4l ); 5kcal gọi là giá trị nhiệt lượng của 1 lít O2. Dựa vào
(1) ta cũng tính được: khi oxy hoá 1 gam glucose giải phóng 3,75 kcal (675kcal/180g,
một phân tử gam glucose nặng 180g).
Những thí nghiệm tương tự cho thấy khi oxy hoá lipid, TSHH = 0,703. Giá trị sinh nhiệt
1 lít O2 khi oxy hoá lipid là 4,7 kcal.1 gam lipid oxy hoá cho 9,3 kcal. Các nghiên cứu
phức tạp hơn cho biết đối với protid, TSHH = 0,806. Giá trị sinh nhiệt 1 lít O2 khi oxy
hoá protid là 4,8 kcal. 1 gam protid oxy hoá cho 4,1kcal.
Như vậy, trong sự oxy hóa protid, lipid, glucid; với 1 lít O2, năng lượng phóng thích
không giống nhau. Nói cách khác TSHH khác thì số nhiệt lượng cũng khác nhau (bảng
6.1)
Bảng 6.1. Mối tương quan giữa thương số hô hấp và giá trị nhiệt lượng
Thương số hô hấp 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,0
Giá trị nhiệt lượng của 4,686 4,739 4,801 4,862 4,954 4,985 5,047
oxy
TSHH là chỉ tiêu giúp ta quy định những chất nuôi dưỡng gì bị oxy hóa trong cơ thể
trong một thời gian nhất định, vì lượng CO2 thải ra trong một thời gian nào đó, là do oxy
cơ thể thu nhập vào trong cùng thời gian đó mà ra.
TSHH = 1 khi glucid bị oxy hóa; TSHH = 0,7 khi lipid bị oxy hóa, TSHH = 0,8 khi
protid bị oxy hóa, TSHH = 0,85-0,9 khi thức ăn hỗn hợp bị oxy hóa.Trường hợp thương
số hô hấp vượt 1 là lúc cơ thể chuyển thức ăn glucid sang dạng lipid (vì phân tử glucid
chứa nhiều O2 hơn trong phân tử lipid).TSHH < 0,7 là do lipid chuyển sang dạng glucid (
ví dụ: khi cơ thể bị đói, O2 hấp thụ vào không những dùng để oxy hóa lipid mà còn dùng
để tạo thành phân tử glucid).
6.3.1.4 Chuyển hoá cơ sở
Năng lượng tiêu hao hàng ngày gồm năng lượng tiêu hao cho chuyển hóa cơ sở, nhận
thức ăn và hoạt động cơ.
Chuyển hóa cơ sở là năng lượng cần thiết để duy trì sự sống của con người trong điều
kiện nhịn đói, hoàn toàn nghỉ ngơi, nhiệt độ môi trường thích hợp (khoảng 25oC). Đó là
năng lượng tối thiểu để duy trì các chức phận sinh lý cơ bản như tuần hoàn, hô hấp, hoạt
động tuyến nội tiết, duy trì thân nhiệt...Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chuyển hóa cơ sở:
tình trạng hệ thống thần kinh trung ương, cường độ hoạt động các hệ thống nội tiết và
men. Hormon tuyến giáp trạng làm tăng chuyển hoá cơ sở. Hormon tuyến yên làm giảm
chuyển hoá cơ sở. Tuổi và giới ảnh hưởng chuyển hóa cơ sở: nữ thấp hơn nam 5-10%, trẻ
em cao hơn người lớn, người đứng tuổi và người già chuyển hoá cơ sở thấp dần. Bệnh lý:
sốt làm tăng chuyển hoá cơ sở, thông thường nhiệt độ cơ thể tăng lên 1oC thì chuyển hóa
cơ sở tăng từ 5-10%, đó là nguyên nhân khi sốt bị sút cân. Khi đói, thiếu ăn chuyển hoá
cơ sở giảm, thiếu ăn kéo dài chuyển hoá cơ sở giảm 50%, đó là tình trạng thích nghi của
cơ thể để duy trì sự sống.
Cách tính chuyển hoá cơ sở: đơn giản nhất là dựa theo kết luận thực nghiệm cho biết ở
người trưởng thành, khỏe mạnh, chuyển hóa cơ sở bằng 1kcal/1kg cân nặng / trong 1 giờ.
Muốn đo chuyển hoá cơ sở, người ta dùng hô hấp kế Benedic hoặc Krogh. Muốn có
diện tích cơ thể, có thể tính theo công thức DUBOIS:
S = 71,84 x P0,425 x H0,725
S: diện tích da (m2); P: trọng lượng cơ thể (kg); H: chiều cao (cm)
6.3.1.5. Chuyển hóa năng lượng trong lao động
Yếu tố có ảnh hưởng lớn nhất đến tiêu hao năng lượng là lao động chân tay. Ở một số
động tác lao động, tiêu hao năng lượng cao gấp nhiều lần tiêu hao năng lượng trong
chuyển hoá cơ sở. Cơ thể càng hoạt động thì mức tiêu hao năng lượng càng lớn.
Ví dụ, trong trường hợp mức chuyển hóa cơ sở của cơ thể là 40kcal/giờ/m2 diện
tích cơ thể, thì khi ngồi mức chuyển hóa là 50, khi đi chậm là 100, chạy chậm là 295,
chạy nhanh là 490kcal/m2/giờ.
Trong lao động, tuỳ theo mức vận cơ mà sự tiêu hao năng lượng có thể khác nhau.Lao
động nhẹ cần độ 3 kcal/phút, tức 1440 kcal/8 giờ. Lao động nặng cần độ 10 kcal/phút.
Mức năng lượng chi phí trong một ngày cho từng người thuộc các nhóm đó như sau:
- Nhóm I (Những người lao động trí óc như bác sĩ, kỹ sư, nhân viên hành chính...)
3000-3200 kcal.
- Nhóm II ( Công nhân trong các nhà máy như thợ tiện, thợ nguội, thợ dệt...)
3500kcal.
- Nhóm III ( Công nhân lao động nặng trong các nhà máy gang thép, thợ đốt lò,
công nhân lái máy ủi...) 4000kcal.
- Nhóm IV (Công nhân khuân vác, đào, cuốc đất...) 4500- 5000kcal.
Ngoài năng lượng tiêu hao cho lao động, hàng ngày cơ thể còn phải lấy thức ăn từ
ngoài và hấp thu các chất dinh dưỡng. Do đó cường độ chuyển hoá phải tăng lên và cơ
thể cần mất thêm năng lượng. Sự tăng cường chuyển hoá vật chất và năng lượng như vậy
được gọi là tác dụng động lực đặc hiệu của thức ăn. Tác dụng động lực đặc hiệu của thức
ăn protein có trị số lớn nhất, mức chuyển hóa tăng lên trung bình là 30%; thức ăn lipid và
glucid khoảng 4-5%. Đối với thức ăn hỗn hợp gồm 3 chất protid, lipid và glucid thì tác
dụng động lực đặc hiệu khoảng 10%.
6.3.1.6.Vấn đề dinh dưỡng
Mọi chức phận của cơ thể được đảm bảo nhờ ăn uống, ăn uống cung cấp cho cơ
thể:Tất cả nguyên liệu cần cho hoạt động sống bình thường của các cơ quan. Sản xuất
công. Thay thế nguyên liệu bị tiêu dùng. Làm cho cơ thể lớn lên. Tổ chức ăn uống đúng
đắn và triệt để là lập khẩu phần ăn uống, xây dựng trên tính toán chính xác của thành
phần thức ăn, số lượng, chất lượng các chất dinh dưỡng chứa trong các thức ăn ấy.
+ Cần đảm bảo nhận đủ protid, lipid, glucid, muối khoáng.
+ Cần quy định trước lượng nước và các nhân tố bổ khuyết trong thức ăn là các sinh tố.
Lưu ý khi lập khẩu phần:
a . Chỉ tiêu khẩu phần: Lệ thuộc tính chất công việc, công việc càng tiêu thụ nhiều
năng lượng, giá trị calo của thức ăn cung cấp phải càng cao. Trong thức ăn phải có protid
vì cơ thể ta không có khả năng dự trữ protid, nhận bao nhiêu tiêu dùng bấy nhiêu, cần
phải có protid hoàn bị.
b. Mức độ hấp thu: Thức ăn không phải được hấp thu toàn bộ, một phần không được
biến đổi và sẽ bị thải ra ngoài.Thức ăn gốc động vật hấp thu 90%.Thức ăn gốc thực vật
hấp thu 80%. Muối khoáng được hấp thu 60 - 85%. Thức ăn hỗn hợp được hấp thu 82-
90%.
c. Thành phần khẩu phần:
Có đủ protid, glucid, lipid, sinh tố, phải tính trước mức độ hấp thu của mỗi loại
thức ăn.Thức ăn phải nấu kỹ, trình bày đẹp mắt, thơm ngon giúp ăn ngon miệng. Cần biết
chính xác trong thức ăn có bao nhiêu protid, glucid, lipid... giá trị calo của thức ăn, để ăn
uống một cách khoa học.
Về cơ cấu các chất theo nghiên cứu của Viện dinh dưỡng:
- Cơ cấu các chất: % calo: protid : lipid : glucid là 12 : 18 : 70 so với calo chung.
Protid động vật/protid chung = 20 %. Lipid thực vật / lipid chung = 50%.
Đối với nông súc lưu ý hai loại khẩu phần:
Khẩu phần nuôi dưỡng: đủ bù vào chỗ năng lượng tiêu tốn tính bằng calo. Khẩu
phần sản xuất: tính thêm công hoặc số calo của lượng sữa mà nông súc sản xuất và lượng
calo mất đi khi ống tiêu hóa phải làm việc thêm.
Cần lưu ý, con người khác với nhiều động vật ở chỗ, có khả năng thích nghi với các
chế độ dinh dưỡng rất khác nhau.
Nhu cầu sinh lý tối thiểu về protein là lượng protein nhỏ nhất đủ duy trì thăng bằng
nitrogen trong điều kiện ăn đủ nhiệt lượng do có glucid, lipid. Ở người cần khoảng 1g
protein/kg trọng lượng/ngày (theo nghiên cứu của Viện dinh dưỡng). Con số này cũng
còn khác nhau tuỳ tác giả và tuỳ địa phương.
6.4. Điều hòa thân nhiệt
Nhiệt độ của cơ thể là kết quả của hai quá trình đối lập: quá trình sinh nhiệt và
quá trình thải nhiệt.
Hai quá trình đó là chung cho tất cả các loài sinh vật, nhưng điều hòa nhiệt độ
cho luôn luôn hằng định là một tính chất riêng của một số động vật. Nghiên cứu điều
nhiệt có một giá trị đặc biệt ở chỗ, điều nhiệt là một trong những bước tiến hóa của các
loài vật.Trong khi sự điều hòa hô hấp, tuần hoàn, tiêu hóa là chung cho tất cả các động
vật có xương sống, thì thải nhiệt và sản nhiệt để giữ mức hằng định của nhiệt độ, chỉ có
diễn ra ở loài chim và loài có vú. Những động vật đó là loài đồng nhiệt, tất cả các loài vật
khác đều thuộc về loài biến nhiệt.
6.4.1 Thân nhiệt và những dao động bình thường của thân nhiệt
6.4.1.1 Sự phân bố nhiệt độ trên cơ thể
Động vật sản nhiệt do những phản ứng hóa học phóng nhiệt xảy ra trong các tổ chức.
Nhiệt độ của toàn bộ cơ thể nói chung cũng như các cơ quan trong cơ thể nói riêng, phụ
thuộc vào cường độ của quá trình sinh nhiệt và thải nhiệt.
Quá trình sinh nhiệt diễn ra trong các mô, các cơ quan với cường độ khác nhau.Ví dụ
trong cơ, gan, thận các phản ứng sinh nhiệt diễn ra mạnh hơn, nhiệt được tạo ra nhiều hơn
so với ở các mô liên kết, sụn và xương.
Quá trình thải nhiệt cũng khác nhau, phụ thuộc vào vị trí của các cơ quan. Các cơ
quan nằm trên bề mặt cơ thể (da, cơ xương) thải nhiều nhiệt hơn so với các cơ quan nội
tạng. Từ đó có thể thấy rằng nhiệt độ của các cơ quan trong cơ thể không giống nhau.
Gan nằm sâu bên trong cơ thể, sản nhiều nhiệt, nên nhiệt độ ở gan khoảng 37,8-38oC,
trong khi đó nhiệt độ ở da dao động từ 28-33oC.
Do có sự khác biệt nhiệt độ ở các cơ quan nội tạng và nhiệt độ ở da, nên người ta đưa
ra khái niệm về nhiệt độ trung tâm và nhiệt độ ngoại vi. Nhiệt độ trung tâm là nhiệt độ ở
các phần sâu bên trong cơ thể, ổn định xung quanh trị số 37oC. Nhiệt độ ngoại vi, còn gọi
là nhiệt độ da, thấp hơn nhiệt độ trung tâm. Nhiệt độ trung bình của cơ thể được đo ở
nách hoặc trực tràng. Nhiệt độ nách ở người khỏe mạnh là 36,5oC , thấp hơn nhiệt độ trực
tràng khoảng 0,5-1oC. Nhiệt độ trực tràng trung bình là 37oC và dao động trong ngày từ
36,3-37,3oC. Nhiệt độ trung bình của các động vật đẳng nhiệt, tùy từng loài, dao động
trong phạm vi từ 37,5 -43oC (bảng 6.2)
Bảng 6.2. Nhiệt độ cơ thể ở các loài động vật khác nhau
Loài động vật Nhiệt độ (0C)
Ngựa 37,5- 38,5
Bò 38,5- 39,0
Trâu 37,0- 38,5
Lợn 38,0 -40,0
Gà 40,5-42,0
Vịt 41,0- 43,0
Ngỗng 40,0-41,0
6.4.1.2. Dao động bình thường của thân nhiệt
Thân nhiệt không phải luôn luôn hằng định, mà có thể dao động trong ngày trong
phạm vi 0,5- 0,7oC. Người ta đo nhiệt độ cơ thể bằng những ống nhiệt kế riêng và đo ở
trực tràng , nách hoặc dưới lưỡi. Nhiệt độ người thay đổi trong ngày, nhiệt độ sáng sớm
(3-5 giờ sáng) thấp hơn nhiệt độ buổi chiều (3-8 giờ tối) do chuyển hóa và hoạt động cơ
thể. Những loài chim ăn đêm có nhiệt độ buổi chiều thấp hơn buổi sáng. Trong điều kiện
khí hậu nóng bức, sau bữa ăn, khi lao động nặng thân nhiệt có thể tăng lên trên mức bình
thường từ 1 - 2oC. Giới hạn dao động nhiệt độ mà cơ thể có thể chịu đựng được rất hẹp.
Khi nhiệt độ cơ thể hạ thấp dưới 250C và tăng cao hơn 430C người sẽ chết. Trẻ sơ sinh dễ
thay đổi nhiệt độ hơn người lớn. Trên cơ thể trẻ sơ sinh bộ máy điều hòa nhiệt của trẻ
chưa hoạt động tốt. Phụ nữ trong thời gian hoạt động của hoàng thể, tức là khoảng nửa
sau của chu kỳ kinh nguyệt, thân nhiệt cao hơn lúc thường 0,3 - 0,50C; trong tháng cuối
của kỳ có thai, thân nhiệt có thể tăng thêm 0,5 - 0,80C.
6.4.2. Điều hòa thân nhiệt
Điều hòa thân nhiệt là làm cho nhiệt độ tăng hoặc giảm để thích ứng với môi trường.
Cơ thể điều nhiệt bằng hai cơ chế: Điều nhiệt hóa học và điều nhiệt lý học.
6.4.2.1. Điều nhiệt hóa học
Điều nhiệt hóa học là những quá trình sinh lý gây biến đổi chuyển hóa và biến đổi sinh
nhiệt do sự oxy hóa các chất dinh dưỡng. Nhiệt độ bên ngoài thấp thì chuyển hóa tăng và
ngược lại; khi trời rét, cơ thể run làm tăng chuyển hóa rất nhiều, tăng chuyển hóa để sinh
nhiệt hoàn toàn do các phản ứng hóa học sinh nhiệt nên gọi là điều nhiệt hóa học.Điều
nhiệt hóa học còn do tác dụng của các kích tố nội tiết, biến đổi của sự đưa kích tố vào
máu để điều nhiệt phụ thuộc vào hệ thần kinh. Vai trò quan trọng trong điều nhiệt hoá
học có thể kể tuyến yên: tuyến yên tác động đến quá trình oxy hóa của các tổ chức thông
qua tuyến thượng thận và tuyến giáp. Chất thyroxin và adrenalin (hormon tuyến giáp và
tuyến tủy thượng thận) tác động trực tiếp đến các tế bào để làm tăng mức độ oxy hóa của
tế bào, adrenalin tác động nhanh hơn thyroxin.
6.4.2.2. Điều nhiệt lý học:
Điều nhiệt lý học là những quá trình làm thải nhiệt theo cơ chế vật lý. Cơ thể có thể
thải nhiệt bằng nhiều con đường khác nhau, trong đó chủ yếu là con đường bức xạ, dẫn
truyền và bốc hơi. Nhiệt truyền theo con đường bức xạ khoảng 43- 71%, theo con đường
dẫn truyền khoảng 31%, theo con đường bốc hơi khoảng 21 - 71% nhiệt lượng do cơ thể
sản ra. Khoảng 3% nhiệt lượng cơ thể sản ra được sử dụng cho việc đốt nóng không khí
hô hấp và theo nước tiểu, phân.
a. Thải nhiệt bằng dẫn truyền và bằng bức xạ đều phụ thuộc vào một yếu tố, đó là sự
chênh lệch giữa nhiệt độ da và nhiệt độ môi trường xung quanh. Nhiệt độ da làm cho
cường độ bức xạ và dẫn truyền nhiệt có thể bị thay đổi, do sự phân bố máu trong các
mạch và do sự thay đổi lượng máu tuần hoàn.Sự phân bố lượng máu trong các mạch diễn
ra như sau: khi nhiệt độ không khí giảm thấp, các mạch máu nhỏ ở da co lại. Do đó một
lượng lớn máu được dồn vào các mạch thuộc các cơ quan nằm trong ổ bụng. Các lớp trên
mặt da nhận được máu ít hơn, nên nhiệt bức xạ giảm xuống. Khi nhiệt độ không khí tăng
cao, các mạch máu da nở rộng, lượng máu đổ về da nhiều hơn, nhiệt độ da tăng lên, do
đó làm tăng bức xạ và dẫn truyền nhiệt. Truyền nhiệt bức xạ dưới dạng tia hồng ngoại,
giữa các vật không tiếp xúc với nhau.Vật có màu đen hấp thu toàn bộ nhiệt lượng bức xạ
tới, vật có màu trắng phản chiếu toàn bộ nhiệt lượng bức xạ.
b. Bốc hơi: là phương thức thải nhiệt đặc biệt quan trọng khi nhiệt độ của không khí
cao hơn nhiệt độ của da (khoảng 28- 330C ). Một lít mồ hôi bốc hơi ở 370C lấy đi
580kcal. Khi mồ hôi đổ nhiều, gây mất nhiều NaCl, gây mệt mỏi, có khi gây sốt. Do đó,
cần phải bù đắp lại cho cơ thể nước cũng như NaCl. Sự bốc hơi nước phụ thuộc vào độ
ẩm của không khí. Không khí bảo hòa hơi nước thì quá trình bốc hơi không thể diễn ra
được. Do đó , khi nhiệt độ cao và độ ẩm cao ta cảm thấy khó chịu hơn khi độ ẩm thấp.
Một phần hơi nước được thải ra khỏi cơ thể bằng con đường hô hấp. Do đó , hô hấp
cũng tham gia vào việc duy trì thân nhiệt ở mức hằng định. Trong điều kiện bình thường,
mỗi ngày nước bốc hơi qua phổi khoảng 300-400ml, tương ứng với nhiệt được thải ra từ
175-232kcal.
6.4.3. Vai trò của thần kinh và nội tiết trong điều hòa thân nhiệt
Sự thăng bằng giữa sinh nhiệt và thải nhiệt thực hiện được là do hai cơ chế chính: thần
kinh và nội tiết.
6.4.3.1 Vai trò của thần kinh trong điều nhiệt
Copyright by webtailieu.net