energyshort y học

- Năng lượng là khả năng thực hiện công Năng lượng được phân loại thành hai loại: - Động năng: năng lượng của vật thể có được do chuyển động của nó - Thế năng : năng lượng tiềm ẩn của

Khái niệm Năng lượng

- Năng lượng là sức mạnh (khả năng) biến đổi sự vật

- Năng lượng là khả năng thực hiện công

Năng lượng được phân loại thành hai loại:

- Động năng: năng lượng của vật thể có được do chuyển động của nó

- Thế năng : năng lượng tiềm ẩn của vật thể, có được do vị trí của nó hay sự sắp xếp các phần của nó, nói cách khác nhờ vị trí tương đối của vật với môi trường và cấu trúc bên trong của vật thể Thế năng của vật chất do cấu trúc và sự sắp xếp theo trật tự của các phân tử được hiểu rất ít và cảm tính Thí dụ năng lượng của nam châm,của các loại đá quí, của băng,…

- Năng lượng sinh học: hoàn toàn chưa hiểu được

Sự biến đổi năng lượng trong cơ thể

Trong các cơ thể sống các loại công khác nhau được thực hiện, các dạng công cơ bản là công hóa học , công cơ học , công thẩm thấu và công điện

Công hóa học: được thực hiện trong việc tổng hợp các hợp chất cao phân tử như protein, AND từ các

hợp chất thấp phân tử, tổng hợp ATP từ ADP, trong thực hiện các phản ứng hóa học nhất định, các quá trình này đòi hỏi tiêu phí năng lượng nên cũng có thể được đánh giá là thực hiện công

Công cơ học: công trong dịch chuyển các bộ phận, các cơ quan cơ thể chống lại lực cơ học Công này

thực hiện bởi các cơ khi cơ co

Công thẩm thấu: công thực hiện khi vận chuyển các chất khác nhau qua các cấu trúc màng theo các cơ

chế vận chuyển chủ động từ nơi nồng độ thấp đến cao chống lại xu thế khuếch tán và đòi hỏi sự tiêu phí năng lượng của tế bào

Công điện: công trong vận chuyển các ion

 cơ thể trước tiên chuyển năng lượng tiềm ẩn của thức ăn để tổng hợp ATP và sau đó nhờ ATP thực hiện các loại công trong hoạt động sống ATP là “energy money”

 Trong cơ thể : thức ăn  glucose  trong tế bào glucose bị oxi hóa thành CO2 và nước theo quá trình phức tạp (sự hô hấp của tế bào) kèm theo ATP được tổng hợp từ ADP Như vậy ATP được tổng hợp nhờ dùng năng lượng tiềm ẩn của glucose

 Nhưng hiệu quả việc sử dụng năng lượng của thức ăn để tổng hợp ATP từ ADP phụ thuộc trạng thái sinh lý của cơ thể và những đặc tính “không nhìn thấy” của thức ăn

 Sau đó mọi loại công trong cơ thể được thực hiện phải dùng năng lượng giải phóng ra khi ATP thủy phân thành ADP trong tế bào

Tạo ATP từ ADP

• ADP + HPO42−  ATP + H2O

• ADP  ATP cần năng lượng, chủ yếu lấy từ quá trình

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

• Quá trình rất phức tạp oxi hóa glucose được gọi là sự hô hấp của tế bào Một phân tử glucose bị oxi hóa như trên có thể tạo ra đến 36 phân tử ATP từ ADP (đây là thí nghiệm, không phải quá trình thực diễn ra trong tế bào )

• Nhiệt lượng thất thoát là tất yếu

• Hiệu suất tổng hợp ATP (bao nhiêu ATP từ một phân tử glucose) là rất khác nhau trong các cơ thể sống khác nhau

• Ngoài ra còn có các quá trình khác cung cấp năng lượng cho sự tổng hợp ATP

 Sự hô hấp yếm khí không cần oxi

C6H12O6 2CH3CH(OH)COOH (acid lactic) + 2 ATP

 ADP + creatin phosphate  ATP +…

(sản xuất ATP tức thời ~ 20 s đầu tiên hoạt động thể chất đột ngột, mạnh)

Phản ứng thủy phân ATP giải phóng năng lượng

• ATP + H2O  ADP + HPO42−

• Năng lượng giải phóng ra khi ATP thủy phân thành ADP được sử dụng cho mọi hoạt động của tế bào – phát triển, vận chuyển chủ động, chuyển hóa, sửa chữa, tổng hợp…

• Hiệu suất quá trình này:

– năng lượng có thể giải phóng từ sự thủy phân ATP rất khác nhau phụ thuộc môi trường

phản ứng và trạng thái sinh lý Thí dụ: Các nghiên cứu cho thấy độ pH của môi trường cơ thể ảnh hưởng mạnh đến năng lượng giải phóng ra, độ pH càng cao sự thủy phân ATP càng giải phóng nhiều năng lượng

– Nhiệt lượng thất thoát là tất yếu

– hiệu quả sử dụng năng lượng giải phóng ra để thực hiện công ở các cơ thể khác nhau cũng vẫn chưa được hiểu biết

Mọi quá trình sinh công trong cơ thể do đó cần các quá trình tổng hợp ATP và quá trình thủy phân ATP

Vì các phản ứng hóa sinh có hiệu suất hữu ích nhỏ hơn 100%, nên luôn có kèm thất thóat nhiệt vô ích gọi

là nhiệt lượng sơ cấp Nhiệt lượng này trên sơ đồ được kí hiệu là Q1

Năng lượng, trực tiếp được dùng để thực hiện các loại công hữu ích bên trong cơ thể, cuối cùng rồi cũng

biến thành nhiệt Thí dụ: năng lượng được tim sử dụng trong việc vận chuyển máu trong hệ mạch (thực hiện công cơ học) được tiêu hao vào việc thắng sức cản do ma sát cuối cùng sẽ biến thành nhiệt tỏa ra

Nhiệt có bản chất như thế gọi là nhiệt lượng thứ cấp kí hiệu trên sơ đồ là Q2

Nếu như cơ thể thực hiện thực hiện công trong các hoạt động như nâng, di chuyển vật,… thì một phần

công hữu ích thực hiện trong cơ thể, một phần là công cơ học thực hiện lên môi trường ngoài là A

Tóm lại – nhiệt lượng sơ cấp là sự thất thoát trực tiếp năng lượng từ các phản ứng hóa sinh trong cơ thể

– nhiệt lượng thứ cấp là kết quả sự biến đổi thành nhiệt của phần năng lượng mà ban đầu tiêu hao để thực hiện công hữu ích bên trong cơ thể

Đọc thêm

Sự xoay vòng ATP

• Tổng số lượng ATP + ADP trong cơ thể người ~ 0.1 mole Tại mọi thời điểm tổng số ATP +

ADP tương đối ổn định Nhìn chung ATP không được tổng hợp “mới”, mà được tái tạo từ ADP

• Năng lượng mà các tế bào trong cơ thể dùng đòi hỏi thủy phân 100 – 150 mole ATP hàng ngày ( 50 – 75 kg)

• Điều này có nghĩa là mỗi phân tử ATP được tái tạo 1000 – 1500 lần mỗi ngày

• ATP không thể dự trữ được, do đó sự tiêu hao nó gắn liền với sự tổng hợp lại từ ADP  sự hô hấp tế bào diễn ra liên tục.

• Glycogen có trong nhiều loại tế bào, đóng vai trò quan trọng trong vòng quay glucose

glucose  glycogen glucose

• Glycogen tạo một dạng dự trữ năng lượng (trong gan, trong cơ) có thể nhanh chóng được huy động để thỏa mãn nhu cầu glucose tăng đột ngột

• Sự vận chuyển glucose từ ngoài vào trong tế bào và sự tổng hợp glycogen cần hormone là insulin

• Dạng dự trữ glycogen rất “linh hoạt”dễ dàng nhanh chóng giải phóng thành glucose.

Định luật Hess

• Nhiệt tỏa ra hay thu vào trong một quá trình hóa học không phụ thuộc vào các bước diễn ra (tức

là chỉ phụ thuộc sản phẩm đầu và sản phẩm cuối của phản ứng)

Năng lượng của thức ăn = ?

• Trong cơ thể : thức ăn  glucose  glucose bị oxi hóa thành CO 2 + nước và giải phóng ra năng

lượng để tổng hợp ATP

• dựa trên sự kiện đó, áp dụng định luật Hess, đầu thế kỷ 20 người ta đưa ra kết luận thiếu thuyết

phục rằng: thức ăn mang lại cho cơ thể năng lượng đúng bằng nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy

thức ăn đó trong oxy ???

• Từ cơ sở đó người ta chế tạo ra buồng đốt thức ăn để xác định năng lượng thức ăn gọi là calori

kế (calorimeter) Thức ăn hoặc đồ uống được sấy khô?, đốt trong hộp trụ kim loại kín đựng oxi

và khi cháy sẽ tỏa nhiệt làm nóng nước mà hộp kín được ngâm trong đó???

• Ngày nay trong khoa học dinh dưỡng người ta quan tâm không phải là “lượng calories” trong thức ăn mà quan tâm chủ yếu đến khả năng tạo ATP của thức ăn đó Lưu ý rằng trước khi thành glucose thì thức ăn phải trải qua quá trình tiêu hóa phức tạp tiêu tốn năng lượng tức là tiêu thụ ATP, nhiều chất vô ích hoặc có hại trong thức ăn phải được thải trừ cũng tiêu tốn ATP

• Do đó xét khả năng tạo ATP của thức ăn phải tính đến số lượng ATP thặng dư tổng cộng thu được (số lượng NET ) tức là hiệu của lượng ATP tạo ra trừ đi lượng ATP tiêu thụ

• Như vậy nhiều thứ mà được gọi là thực phẩm thực chất không có giá tri dinh dưỡng vì không sinh ATP hoặc rất ít mà tiêu tốn nhiều ATP của cơ thể để tiêu hóa, thải trừ các chất ra khỏi cơ thể Thí dụ rõ rệt nhất là người bị bệnh Gút (Gout) cứ ăn thịt cá vào thì lại bị sưng đau khớp nặng vì thức ăn đó sinh ra nhiều acid uric có hại mà cơ thể không thải ra hết được vì chức năng thận đã yếu

• Thức ăn quá nhiều chất nhưng cơ thể không dùng đến thì cũng thành chất có hại phải tống ra Làm tiêu tốn năng lượng và bắt các cơ quan thanh thải như gan , thận làm việc nhiều.

• Các trường phái dinh dưỡng tự nhiên thì quan tâm đến năng lượng sinh học, dạng năng lượng trừu tượng không đo đếm được của thực phẩm, đặc biệt là thực phẩm thiên nhiên Rất nhiều bằng chứng cho thấy ý nghĩa quan trọng của năng lượng này đối với SỨC KHỎE

• “One-quarter of what you eat keeps you alive The other three-quarters keeps your doctor alive.”

• “Một phần tư những gì bạn ăn duy trì bạn sống Ba phần tư còn lại duy trì bác

sĩ của bạn sống”

Nội dung một dòng chữ tượng hình tìm thấy trên một lăng mộ Ai cập

cổ

• “Let food be thy medicine, and let thy medicine be food.”

• “Hãy làm sao để thức ăn là thuốc của bạn và làm sao để thuốc của bạn là thức ăn”

Hippocrates

Suy ngẫm của tôi: “ ngày nay, thức ăn là chất độc và thuốc còn là chất độc hơn nữa, vậy chúng ta suy tôn Hippocrates để làm gì nếu ta chỉ làm ngược lại lời ông?”

SỰ ĐIỀU HÒA THÂN NHIỆT CỦA CƠ THỂ

3 cơ chế trao đổi nhiệt trong tự nhiên

S – diện tích tiếp xúc hai vật thể nhiệt độ khác nhau

TRUYỀN NHIỆT = ĐỐI LƯU

 Đối lưu là sự truyền nhiệt nhờ sự chuyển động của vật chất

 Để sự đối lưu nhiệt xảy ra cần một số điều kiện sau

 Vật chất có thể chuyển động thành dòng, đó là các chất lưu, nói chung đó là chất lỏng và chất khí

 Chất lưu phải thay đổi mật độ khi nhiệt độ của nó thay đổi

 Có lực trọng trường và nguồn nhiệt ở vị trí thích hợp để chất lưu có mật độ thấp hơn chuyển động lên trên và ra xa nguồn nhiệt

TRUYỀN NHIỆT = BỨC XẠ

• Các vật đều có thể phát xạ sóng điện từ Nếu nhiệt độ không quá cao chỉ phát bức xạ hồng ngoại Nhiệt độ rất cao sẽ phát sáng

• Các công thức về sự bức xạ nhiệt trên đây không cần phải ghi nhớ Từ các công thức của 3 cơ chế chỉ rút ra được một kết luận quan trọng là:

• “Tốc độ của quá trình trao đổi nhiệt giữa môi trường và cơ thể tỷ lệ thuận với 2 đại lượng:

1 – chênh lệch nhiệt độ cơ thể > < môi trường hay chính xác là chênh lệch nhiệt độ bề mặt cơ thể tiếp xúc môi trường > < môi trường

2 – diện tích bề mặt tiếp xúc cơ thể - môi trường

SỰ TRAO ĐỔI NHIỆT GIỮA CƠ THỂ SỐNG VÀ MÔI TRƯỜNG

Sự sinh nhiệt trong cơ thể

• Các phản ứng hóa sinh là nguồn gốc tạo năng lượng duy nhất cho cơ thể: tiêu hóa thức ăn; tạo

ATP ; thủy phân ATP  luôn kèm nhiệt lượng thất thoát vô ích (nhiệt lượng sơ cấp Q1)

• Hoạt động của cơ sản sinh ra nhiệt lượng thứ cấp Q2 là kết quả của công hữu ích biến thành

• Tiêu hao năng lượng bởi cơ thể trong thời gian dt là dE = dQ1 + dQ2 + dA

• Công suất sinh nhiệt bởi cơ thể = d(Q1 + Q2)/dt

Sự tỏa nhiệt (sự mất nhiệt) của cơ thể

Các cơ chế trao đổi nhiệt cơ thể - môi trường

1 Cơ thể phát ra bức xạ nhiệt trong vùng bước sóng hồng ngoại

2 Trao đổi nhiệt bằng cách dẫn nhiệt qua bề mặt tiếp xúc của cơ thể với môi trường xung quanh, bao gồm cả quần áo

3 Trao đổi nhiệt bằng đối lưu nhờ các dòng không khí chuyển động trên bề mặt cơ thể và nhờ sự hô hấp

4 Sự bốc hơi của mồ hôi Mồ hôi bốc hơi làm cơ thể mất mát nhiệt lượng theo tỷ lệ 0.58 kcal/ml Tốc độ bốc hơi tỷ lệ thuận với bề mặt tiết mồ hôi tiếp xúc môi trường, chênh lệch nhiệt độ và độ

ẩm của không khí Độ ẩm không khí càng lớn, sự bốc hơi của mồ hôi càng chậm Trời nóng nhưng độ ẩm không khí bão hòa (100%) thì sự bay hơi mồ hôi không thể xảy ra

5 Hơi nước trong không khí thở ra cũng làm mất mát nhiệt lượng của cơ thể do nước trong cơ thể bốc hơi thu nhiệt

• Với 3 cơ chế 1, 2, 3 tốc độ trao đổi nhiệt tỷ lệ thuận diện tích bề mặt và độ lớn của chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt cơ thể (tức nhiệt độ da) và môi trường, còn chiều trao đổi nhiệt (tức là cơ thể thu nhiệt hay mất nhiệt) phụ thuộc vào dấu của chênh lệch nhiệt độ

• Còn các cơ chế 4, 5 chỉ có thể làm cơ thể mất nhiệt

SỰ ĐIỀU HÒA THÂN NHIỆT CỦA CƠ THỂ

• Con người, cũng như các động vật có vú khác có hệ thống điều hòa thân nhiệt để duy trì nhiệt độ

ổn định cần thiết cho hoạt động của các cơ quan quan trọng bên trong cơ thể

• Nhiệt độ cao quá hay thấp quá mức “giới hạn” đều ảnh hưởng không tốt đến hoạt động sống, mức độ cao nhất là tử vong

• Tuy nhiên có khi cơ thể tự tạo ra trạng thái có nhiệt độ cao hơn mức bình thường để bảo vệ chính nó cơn sốt

CÂN BẰNG SINH NHIỆT > < TỎA NHIỆT

• Cơ thể điều hòa thân nhiệt bởi trung tâm điều hòa nhiệt trong hypotalamus (vùng đồi thị chỉ huy

hệ thần kinh thực vật)

• Trung tâm này ở trạng thái bình thường ngầm “mặc định” một mức nhiệt độ “bình thường” cho các cơ quan bên trong Nhiệt độ này khác nhau ở các loài máu nóng khác nhau

• Xét trạng thái nhiệt độ cơ thể đang ở mức “bình thường”

• Khi công suất sinh nhiệt dQsinh nhiệt /dt cao hơn (hoặc thấp hơn) công suất tỏa nhiệt dQtỏa nhiệt /dt, chính cơ thể sẽ hấp thụ (hay mất) nhiệt lượng chênh lệch này và cơ thể sẽ nóng lên (hoặc lạnh đi

• Nhiệt độ được cảm nhận bởi các thụ cảm thể nhiệt độ phân bố khắp nơi trong cơ thể Các thông tin nhiệt độ từ các thụ cảm thể này truyền về vùng đồi thị (hypotalamus), được “so sánh” với mức

“mặc định” Nếu nhiệt độ tại các cơ quan thiết yếu trong cơ thể tăng hoặc giảm quá mức nhiệt

độ “mặc định” này thì  hypotalamus gửi đến các cơ quan, các tuyến hormones,…những tín hiệu thích ứng các hoạt động sinh lý làm tăng, giảm sinh nhiệt và tỏa nhiệt thích hợp

Các cơ chế cân bằng sinh nhiệt và tỏa nhiệt vô thức (không chủ động)

• Các hoạt động được điều khiển bởi hypotalamus là các hoạt động bản năng, vô thức

• 2 cơ chế quan trọng là đổ mồ hôi khi bị nóng quá và cơ chế run khi bị lạnh quá là các ví dụ về cách cơ thể cân bằng sinh nhiệt - tỏa nhiệt một cách vô thức

• Cơ chế co hoặc dãn các mạch ngoại biên nhờ các hormones: khi lạnh (nóng) mạch ngoại vi co (dãn) để giảm (tăng) lưu thông máu từ lõi ra bề mặt cơ thể  sự đối lưu trong cơ thể giảm

(tăng) T bề mặt da giảm (tăng)  giảm (tăng) tỏa nhiệt

• Một số hormones làm tăng trao đổi chất, nhưng với hiệu quả tạo ATP thấp  sinh nhiệt tăng (nhiệt lượng sơ cấp)

Cơ chế tự nguyện (chủ động)

• Để tăng hay giảm tỏa nhiệt con người còn chủ động (có ý thức) tăng hay giảm độ truyền nhiệt k,

bề mặt tiếp xúc môi trường trong các cơ chế dẫn nhiệt và đối lưu

• Để tăng sinh nhiệt con người chủ động tăng hoạt động cơ

• Khi nhiệt độ không khí nóng quá, công suất tỏa nhiệt thấp, công suất sinh nhiệt không chủ động giảm đi được  nhiệt độ cơ thể tăng đến mức “khó chịu” con người tăng k bằng cách cởi bớt quần áo, tắm, ngồi trước quạt

• Khi nhiệt độ không khí lạnh quá  nhiệt độ cơ thể giảm đến mức “khó chịu” con người giảm k bằng cách mặc thêm quần áo, hấp thụ nhiệt từ các nguồn nhiệt như lửa, lò sưởi, co ro ( giảm S)

Đọc thêm:

Cơn sốt là gì?

• Cơn sốt thường là dấu hiệu báo rằng cơ thể đang chiến đấu chống lại các virus vi khuẩn có hại hoặc tình trạng mất cân bằng nội môi nghiêm trọng (do tích tụ nhiều độc tố,…) Cũng có thể sốt khi cơ thể chịu những thương tổn, cần sửa chữa, hàn gắn

• Khi có sự bùng phát hoạt động của các virus, vi khuẩn có hại trong cơ thể, các bạch cầu tiết ra

hormone tên là interleukin-1 theo dòng máu  hypothalamus một loại neuron trong đó tiết

ra chất prostagladin có tác dụng nâng mức nhiệt độ “mặc định” lên cao hơn mức bình thường

• Theo cơ chế điều hòa nhiệt đã nêu trên, sinh nhiêt của cơ thể sẽ tăng lên (run, tăng trao đổi chất) nhiệt độ cơ thể tăng lên đến mức “mặc định” mới.

• cơn SỐT được kích hoạt để hỗ trợ cơ thể tự vệ, đó là tình trạng khẩn cấp Cả nhiệt độ cao và interleukin-1 đều làm tăng hiệu quả của hệ miễn dịch chống đỡ virus, vi khuẩn có hại, làm tăng sản xuất kháng thể lên 20 lần Nhiệt độ cao cũng giúp tiêu diệt và vô hiệu hóa virus, vi khuẩn ngoại nhập

• Nhiệt độ cao  tăng trao đổi chất  các mô bị tổn thương hồi phục nhanh hơn, các quá trình thanh thải độc tố mạnh lên

Hạ sốt bằng thuốc có phải là tốt?

• Các thuốc hạ sốt tác động lên hypothalamus

• Lưu ý đặc biệt – PARACETAMOL: thành phần chính của vô số các loại thuốc giảm đau, chống

viêm, hạ sốt Trong cơn sốt, một loại protein là pyrogen được sản sinh, protein này kích thích sự tăng sinh chất prostagladin đã nói ở trên trong hypothalamus và làm tăng mức nhiệt độ “mặc định” Paracetamol ức chế pyrogen (antipyretic) và do đó ức chế tiết prostagladin Paracetamol còn làm hạ nhanh nhiệt độ bằng tác dụng gây toát mồ hôi và dãn mạch Như vậy Paracetamol

tác động lên thần kinh

• aspirin ức chế sự tổng hợp chất prostagladin

• Tóm lại các loại thuốc hạ sốt không chống lại các tác nhân gây bệnh mà ngược lại dừng cơ chế

tự bảo vệ, tự chữa lành của cơ thể, cản trở cơ thể chiến đấu chống bệnh và thải độc.

• Ngoài ra paracetamol hại gan, hại thần kinh, còn aspirin thì rất hại cho dạ dày, dễ gây chảy máu

trong

• Tuy nhiên sốt cao đến hơn 39 0 C và kéo dài thì không tốt cho hệ thần kinh, lúc đó có thể hạ nhiệt đầu , không nhất thiết = thuốc mà = chườm lạnh đầu và bằng nhiều loại cây cỏ đã được kiểm chứng bởi kinh nghiệm dân gian trong quá trình rất lâu dài

• KNOWLEDGE IS POWER - TRI THỨC LÀ SỨC MẠNH

• LEARN AND LIVE, IF YOU DON’T, YOU WON’T - HỌC THÌ SỐNG,

KHÔNG HỌC THÌ CHẾT

• "Give me fever, and I can cure your patient." – Hippocrates

• “Hãy cho tôi cơn sốt và tôi có thể chữa cho bệnh nhân của bạn” – Hippocrates

• "If your child contracts an infection, the fever that accompanies it is a blessing,

not a curse A rising body temperature simply indicates that the process of healing is sped up It is something to rejoice over, not to fear."

The "people's doctor," Dr Robert Mendelsohn, in his book How to Raise a Healthy Child in Spite of Your Doctor

• “Nếu đứa trẻ của bạn đang chống đỡ một bệnh truyền nhiễm, cơn sốt kèm theo

đó là một hồng ân chứ không phải là điều để than trách…Nhiệt độ cơ thể tăng cao đơn thuần là dấu hiệu cho ta thấy quá trình tự chữa lành đang được tăng cường Đó là điều mà ta phải vui mừng chứ không phải là sợ hãi”

Bác sĩ nhân dân Robert Mendelsohn, trích sách “Làm thế nào để phát triển một đứa trẻ khỏe mạnh bất chấp bác sĩ của bạn”