Оглавление
1.Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Строение глаза, процесс зрения
1.1.1.Строение глаза
1.1.2. Аккомодация
1.1.3. Строение сетчатки
1.1.4. Строение и функции палочек и колбочек
1.1.5. Различия между палочками и колбочками
1.1.6. Механизм фоторецепции
1.1.7. Цветовое зрение
1.1.8. Бинокулярное зрение и стереоскопическое зрение
1.1.9. Зрительные пути и зрительная кора
1.2. Характеристика источников света
1.2.1. Освещение
1.3. Заболевания органа зрения. Дефекты глаз, способы их устранения
1.3.1. Заболевания органа зрения
1.3.2. Нормы по работе за ПК, чтению
1.3.3. Гимнастика для глаз
1.4. Каротиноиды, витамин А, биологическая активность каротиноидов
1.4.1. Каротиноиды
1.4.2. Биодоступность каротиноидов
1.4.3. Микронизация и эмульгирование
1.4.4. Всасывание или абсорбция
1.4.5. Транспорт бета-каротина из слизистой кишечника в печень
1.4.6. Транспорт каротиноидов из печени в кровь
1.4.7. Биоконверсия каротиноидов
1.4.8. Транспорт РЭ в печень
1.4.9. Мобилизация витамина А из печени в кровь
1.4.10. Транспорт каротиноидов в органы и ткани
1.4.11. Взаимопревращения каротиноидов в организме
1.4.12. Факторы, влияющие на биодоступность каротиноидов
1.5. Витамин А
Глава 2.
2.1. Методы исследования
2.2. Исследование процентного соотношения кабинетов с люминисцентными и электрическими лампами
2.3. Исследование цветовой гаммы
2.4. Исследование естественного освещения
2.5. Исследование искусственного освещения
2.6. Выявление наиболее и наименее комфортного кабинета 406-й гимназии
2.7. Изучение уровня зрения среди учащихся 11-х классов 406-й гшимназии
2.8. Исследование содержания витамина А в рационе учащихся 11-х классов 406-й гимназии
3. Выводы
4.Рекомендации
5. Список литературы.
1. Введение.
Живое существо не имеет более верного и надежного помощника, чем глаз. Видеть - значит различать врага, друга и окружающее во всех подробностях. Другие органы чувств выполняют то же, но сравнительно грубее и слабее. Наши слова поживем-увидим равносильны тому, что видимость-достоверность. В этом смысле надо понимать изречение Анаксагора: зрение - есть явление невидимого. Невидимый мир становится реальностью, явлением посредством зрения.
Задачи идеального глаза ясны. От каждой точки предмета должно получиться свое, отдельное ощущение. Важна пространственная правильность передачи, мозг должен получить верные сведения о форме, размерах и расстоянии.
Но как мог возникнуть вспомогательный орган, решающий оптические трудности, как на зрение влияют природные, экологический факторы, каков уровень зрения среди нынешних подростков, способы его улучшения-все эти и ряд других вопросов я попыталась описать и проанализировать.
Глава 1. Обзор литературы.
1.Строение глаза, процесс зрения.
1.1.1Строение глаза.
Рис 1.
1-склера
2-сосудтистая оболочка
3-сетчатка
4- стекловидное тело
5- стекловидное тело
6- центральная ямка
7- слепое пятно
8- зрительный нерв
9- цилиарная мышца
10- верхнее веко
11- конъюктива
12- роговица
13- водянистая влага
14- зрачок
15- хрусталик
16- радужная оболочка
17- циннова связка
18- цилиарное тело.
Глаза расположены во впадинах черепа, называемых глазницами; глаз укреплен здесь при помощи четырех прямых и двух косых мышц, управляющих его движениями. Глазное яблоко человека имеет диаметр около 24 мм и весит 6-8г. Большую часть глаза составляют вспомогательные структуры, назначение которых в том, чтобы проецировать поле зрения на сетчатку- слой фоторецепторных клеток, выстилающих глазное яблоко изнутри.
Стенка глаза состоит из трех концентрических слоев: 1) склеры (белковой оболочки) и роговицы; 2) сосудистой оболочки, ресничного тела, хрусталика и радужки; 3) сетчатки. Форма глаза поддерживается за счет гидростатического давления (25 мм рт.ст.) водянистой влаги и стекловидного тела. Схема строения человеческого глаза приведена на рисунке. Ниже дается краткое перечисление различных его частей и выполняемых ими функции.
Склера - самая наружная оболочка глаза. Это очень плотная капсула, содержащая коллагеновые волокна; защищает глаз от повреждения и помогает глазному яблоку сохранять свою форму.
Роговица - прозрачная передняя сторона склеры. Благодаря искривленной поверхности действует как главная светопреломляющая структура.
Конъюктива тонкий прозрачный слой клеток, защищающий роговицу и переходящий в эпителий век. Конъюктива не заходит на участок роговицы, прикрывающей радужку.
Веко защищает роговицу от механического и химического повреждения, а сетчатку от слишком яркого света.
Сосудистая оболочка средняя оболочка; пронизана сосудами, снабжающими кровью сетчатку, и покрыта пигментными клетками, препятствующими отражению света от внутренних поверхностей глаза.
Ресничное (цилиарное) тело место соединения склеры и роговицы. Состоит из эпитеальных клеток кровеносных сосудов и цилиарной мышцы.
Цилиарная мышца кольцо, состоящее из гладких мышечных волокон, кольцевых и радиальных, которые изменяют форму хрусталика при аккомодации.
Цилиарная (циннова связка) прикрепляет хрусталик к цилиарному телу.
Хрусталик прозрачное эластичное двояковыпуклое образование. Обеспечивает тонкую фокусировку лучей света на сетчатке и разделяет камеры, заполненные водянистой влагой и стекловидным телом.
Водянистая влага прозрачная жидкость, представляющая раствор солей. Секретируется цилиарным телом и переходит из глаза в кровь через шлеммов канал.
Радужка кольцевая мышеченая диафрагма, содержит пигмент, определяющий цвет глаз. Разделяет пространство, заполненное водянистой влагой на переднюю и заднюю камеры и регулирует количество света, проникающего в глаз.
Зрачок отверстие в радужке, через которое свет проходит внутрь глаза.
Стекловидное тело прозрачное полужидкое вещество, поддерживающее форму глаза.
Сетчатка внутренняя оболочка, содержащая фоторецепторные клетки (палочки и колбочки), а также тела и аксоны нейронов, образующих зрительный нерв.
Центральная ямка наиболее чувствительный участок сетчатки, содержащий только колбочки. В этом участке наиболее точно фокусируются лучи света.
Зрительный нерв пучок нервных волокон, проводящих импульсы от сетчатки в мозг.
Слепое пятно место на сетчатке, где из глаза выходит зрительный нерв; оно не содержит ни палочек, ни колбочек и потому не обладает светочувствительностью.
1.1.2Аккомодация.
Аккомодация это рефлекторный механизм, с помощью которого лучи света, исходящие от объекта, фокусируются на сетчатке. Он включает два процесса, каждый из которых будет рассмотрен отдельно.
Рефлекторное изменение диаметра зрачка.
При ярком свете кольцевая мускулатура радужки сокращается, а радиальная расслабляется; в результате происходит сужение зрачка и количество света, попадающего на сетчатку, уменьшается, что предотвращает его повреждение.
При слабом свете, наоборот, радиальная мускулатура сокращается, а кольцевая расслабляется. Дополнительное преимущество, доставляемое сужением зрачка, состоит в том, что увеличивается глубина резкости, и поэтому различия в
расстоянии от объекта до глаза меньше сказываются на изображении.
От объекта, удаленного на расстояние больше шести метров в глаз поступают практически параллельные лучи света, тогда как лучи, идущие от более близких предметов, заметно расходятся. В обоих случаях для того, чтобы свет сфокусировался на сетчатке, он должен быть преломлен (т. е. его путь изогнут), и для близких предметов преломление должно быть более сильным. Нормальный глаз способен точно фокусировать свет от объектов, находящихся на расстоянии от 25 см. до бесконечности. Преломление света происходит при переходе его из одной среды в другую, имеющую иной коэффициент преломления, в частности на границе воздух роговица и у поверхности хрусталика. Форма роговицы не может изменяться, поэтому рефракция здесь зависит только от угла падения света на роговицу, который в свою очередь зависит от удаленности предмета. В роговице происходит наиболее сильное преломление света, а функция хрусталика состоит из окончательной наводке на фокус. Форма хрусталика регулируется цилиарной мышцой: от степени ее сокращения зависит натяжение связки, поддерживающей хрусталик. Последняя воздействует на эластичный хрусталик и изменяет его форму (кривизну поверхности), а тем самым и степень преломления света. При увеличении кривизны хрусталик становится более выпуклым и сильнее преломляет свет. Полная картина этих взаимоотношений представлена в таблице 1.
Таб.1
Взаимоотношения между структурами, участвующими в изменении формы хрусталика, и степенью преломления света.
Цилиарная
МышцаЦиннова
СвязкаКривизна
хрусталикаПреломление светаСокращенаНе натянутаУвеличена (хрусталик более выпуклый)УсиленоРасслабленаНатянутаУменьшенаОслаблена
На сетчатке изображение получается перевернутым, но это не мешает правильному восприятию, так как все дело не в пространственном положении изображения на сетчатке, а в интерпретации его мозгом.
1.1.3.Строение сетчатки.
Сетчатка развивается как вырост переднего мозга, называемый главным пузырьком. В процессе эмбрионального развития глаза фоторецепторный участок пузырька впячивается внутрь до соприкосновения с сосудистым слоем. При этом рецепторные клетки оказываются лежащими под слоем тел и аксонов нервных клеток, связывающих их с мозгом.
Сетчатка состоит из трех слоев, каждый из которых содержит клетки определенного типа. Самый наружный (наиболее удаленный от центра глазного яблока) светочувствительный слой содержит фоторецепторы-палочки и колбочки, частично погруженные в пигментный слой сосудистой оболочки. Затем идет промежуточный слой, содержащий биполярные нейроны, которые связывают фоторецепторы с клетками третьего слоя.
.В этом же промежуточном слое находятся горизонтальные и амакриновые клетки, обеспечивающие литеральное торможение. Третий слой внутренний поверхностный слой содержит ганглиозные клетки, дендриты которых соединены синапсами с биполярными клетками, а аксоны образуют зрительный нерв.
1.1.4.Строение и функция палочек и колбочек.
Палочки и колбочки очень сходны по своему строению: в тех и других - светочувствительные пигменты находятся на наружной поверхности внутриклеточных мембран наружного сегмента; и те и другие состоят из четырех участков, строение и функции которых кратко описаны ниже.
Наружный сегмент.
Это тот светочувствительный участок, где световая энергия преобразуется в рецепторный потенциал. Весь наружный сегмент заполнен мембранными дисками, образованными плазматической мембраной и отделившимися от нее. В палочках число этих дисков составляет 600-1000, они представляют собой уплощенные мембранные мешочки и уложены наподобие стопки монет. В колбочках мембранных дисков меньше, и они представляют собой складки плазматической мембраны.
Перетяжка.
Здесь наружный сегмент почти полностью отделен от внутреннего впячиванием наружной мембраны. Связь между двумя сегментами осуществляется через цитоплазму и пару ресничек, переходящих из одного сегмента в другой. Реснички содержат только 9 периферических дублетов микротрубочек: пара центральных микротрубочек, характерных доя ресничек, отсутствует.
Внутренний сегмент.
Это область активного метаболизма; она заполнена митохондриями, доставляющими энергию для процессов зрения, и полирибосомами, на которых синтезируются белки, участвующие в образовании мембранных дисков и зрительного пигмента. В этом же участке расположено ядро.
Синаптическая область.
В этом участке клетка образует синапсы с биполярными клетками. Диффузные биполярные клетки могут образовывать синапсы с несколькими палочками. Это явление, называемое синаптической конвергенцией, уменьшает остроту зрения, но повышает светочувствительность глаза. Моносинаптические биполярные клетки связывают одну колбочку с одной ганглиозной клеткой, что обеспечивает большую по сравнению с палочками остроту зрения. Горизонтальные и амакриновые клетки связывают вместе некоторое число палочек или колбочек. Благодаря этим клеткам зрительная информация еще до выхода из сетчатки подвергается определенной переработке; эти клетки, в частности, участвуют в латеральном торможении.
1.1.5.Различия между палочками и колбочками.
Палочек в сетчатке содержится больше, чем колбочек (120*10 в шестой степени и 6-7*10 в шестой степени соответственно). Распределение палочек и колбочек тоже неодинаково. Тонкие, вытянутые палочки (размеры 50*3мкм) равномерно распределены по всей сетчатке, кроме центральной ямки, где преобладают удлиненные конические колбочки (60*1.5мкм). Так как в центральной ямке колбочки очень плотно упакованы (15*10 в четвертой степени на 1 мм.кв.), этот участок отличается высокой остротой зрения. В то же время палочки обладают большей чувствительностью к свету и реагируют на более слабое освещение. Палочки содержат только дин зрительный пигмент, не способны различать цвета и используются преимущественно в ночном зрении. Колбочки содержат три зрительных пигмента, и это позволяет им воспринимать свет; они используются главным образом при дневном свете. Палочковое зрение отличается меньшей остротой, так как палочки расположены менее плотно, и сигналы от них подвергаются конвергенции, но именно это обеспечивает высокую чувствительность, необходимую для ночного зрения.
1.1.6.Механизм фоторецепции.
Палочки содержат светочувствительный пигмент родопсин, находящийся на наружной поверхности мембранных дисков. Родопсин, или зрительный пурпур представляет собой сложную молекулу, образующуюся в результате обратимого связывания липопротеина скотопсина с небольшой молекулой поглощающего свет каротиноида ретиналя. Последний представляет собой альдегидную форму витамина А и может существовать (в зависимости от освещения) в виде двух изомеров (рис 4)
Рис 2.
Переход 11-цис-ретиналя в полностью- транс-ретиналь под действием света.
Установлено, что при воздействии света на родопсин один фотон способен вызывать изомеризацию, показанную на рисунке 4. Ретиналь играет роль простетической группы, и полагают, что
он занимает определенный участок на поверхности молекулы скотопсина и блокируют реактивные группы, участвующие в генерации электрической активности в палочках. Точный механизм фоторецепции пока неизвестен, но предполагается, что он включает 2 процесса. Первый из которых это превращение 11-цис-ретиналя в полностью-транс-ретиналь под воздействием света, а второй расщепление родопсина через ряд промежуточных продуктов на ретиналь и скотопсин (процесс, называемый выцветанием) :
После прекращения воздействия света родопсин тотчас же ресинтезируется. В начале полностью транс ретиналь при участии фермента ретинальизомеразы превращается в 11-цис-ретиналь, а затем последний соединяется со скотопсином. Этот процесс лежит в основе темновой адаптации. В полной темноте требуется около 30 минут, чтобы все палочки адаптировались и глаза приобрели максимальную чувствительность. Однако во время этого процесса проницаемость мембраны наружного сегмента для Na+ уменьшается, в то время как внутренний сегмент продолжает откачивать ионы Na+ наружу, и в результате внутри палочки возрастает отрицательный потенциал, то есть происходит гиперполяризация(рис 5.)
Рис.3
Схема строения палочки, иллюстрирующая предполагаемые изменения проницаемости наружного сегмента для Na+ под воздействием света. Отрицательные заряды на правой стороне палочки соответствуют потенциалу покоя, а на левой стороне гипреполяризации.
Это прямо противоположно тому, что обычно наблюдается в других рецепторных клетках, где раздражение вызывает деполяризацию, а не гиперполяризацию. Гиперполяризация замедляет высвобождение из палочек возбуждающего медиатора, который в темноте выделяется в наибольшем количестве. Биполярные клетки, связанные через синапсы с палочками, тоже отвечают гиперполяризацией, но в ганглиозных клетках, аксоны которых образуют зрительный нерв, в ответ на сигнал от биполярной клетки возникает распространяющийся потенциал действия.
1.1.7.Цветовое зрение.
В видимой части спектра человеческий глаз поглощает свет всех длин волны, воспринимая их в виде шести цветов, каждый из которых соответствует определенному участку спектра.
Таб.2
Цвета видимого спектра и приблизительно соответствующие им длины волн.
Цвет Длина волны, нмКрасныйБолее 620Оранжевый590-620Желтый570-590Зеленый500-570Синий440-500ФиолетовыйМенее 440
Существует три вида колбочек красные, зеленые, синие, которые содержат разные пигменты и, по данным электрофизиологических исследований, поглощают свет с различной длиной волны.
Цветовое зрение объясняют с позиций трехкомпонентной теории, согласно которой ощущения различных цветов и оттенков определяются степенью раздражения каждого типа колбочек светом, отражаемым от объекта. Так, например, одинаковая стимуляция всех колбочек вызывает ощущение белого цвета. Первичное различение цветов осуществляется в сетчатке, но окончательный цвет, который будет воспринят, определяется интегративными функциями мозга. Эффект смешения цветов лежит в основе цветного телевидения, фотографии, живописи.
1.1.8.Бинокулярное зрение и стереоскопическое зрение.
Бинокулярное зрение имеет место в том случае, когда зрительные поля обоих глаз перекрываются таким образом, что их центральные ямки фиксируются на одном и том же объекте. Бинокулярное зрение имеет ряд преимуществ по сравнению с использованием одного глаза, в том числе расширяет поле зрения и дает возможность компенсировать повреждения одного глаза за счет другого. Кроме того, бинокулярное зрение снимает эффект слепого пятна и, наконец, лежит в основе стереоскопического зрения. Стереоскопическое зрение обусловлено тем, что на сетчатках двух глаз одновременно возникают слегка различающиеся изображения, которые мозг воспринимает как один образ. Чем больше глаза направлены вперед, тем больше стереоскопическое поле зрения. У человека, например, общее поле зрения охватывает 180 градусов, а стереоскопическое 140 градусов. Для хорошего стереоскопического зрения необходимы глаза, направленные вперед, с центральными ямками, лежащими посередине их полей, что обеспечивает большую остроту зрения. В этом случай стереоскопическое зрение позволяет получать более точное представление о размерах и форме предмета, а также о расстоянии, на котором он находится. Анализ изображений, получаемых на сетчатке при стереоскопическом зрении, осуществляется в двух симметричных участках, составляющих зрительную кору.
1.1.9. Зрительные пути и зрительная кора.
Нервные импульсы, возникающие в сетчатке, поступают по миллиону или около того волокон зрительного нерва в зрительную кору, расположенную в задней части затылочных долей. В этой зоне спроецированы все мельчайшие участки сетчатки, включающие, возможно, всего лишь по нескольку палочек и колбочек, и именно здесь зрительные сигналы интерпретируются, и мы видим. Однако то, что мы видим, приобретает смысл только после обмена сигналами с другими участками коры и прежде всего с височными долями, где хранится предшествующая зрительная информация и где она используется для анализа и идентификации текущих зрительных сигналов. В мозгу человека аксоны от левых половин сетчатки обоих глаз направляются к левой половине зрительной коры, а аксоны от правых половин сетчатки обоих глаз к правой стороне зрительной коры. Аксоны, идущие от носовых половин обеих сетчаток, пересекаются; место их пересечения называется зрительным перекрестом или хиазмой.
Рис.4.
Схема зрительных путей человека. Вид с нижней стороны мозга.
Около 20% волокон зрительного нерва не доходят до зрительной коры, а вступают в ср6едний мозг и участвуют в рефлекторной регуляции диаметра зрачка и движений глаз.
1.2. Характеристика источников света.
Самым мощным источником света из всех источников, которыми пользуется человек, является Солнце. Блеск его поверхности в 10 раз больше самого яркого места в электрической дуге. По сравнению с полной Луной Солнце приблизительно в 500 тысяч раз ярче.
Солнце представляет собой колоссальный источник энергии, непрерывно излучающий в космос огромные количества теплоты и света. На Землю же попадает лишь ничтожная часть этой энергии, однако только благодаря ей на Земле существует жизнь. По своей роли во Вселенной Солнце-звезда, подобная миллионам других звезд. В настоящее время ученые открыли много звезд, которые гораздо крупнее и ярче Солнца.
За счет ядерных превращений водорода в гелий выделяется очень много ядерной энергии, которая постепенно из недр Солнца проникает к его поверхности и излучается в мировое пространство.
Солнце когда-то было единственным источником света для человека. Прошло много времени, прежде чем люди научились добывать огонь. Изготавливая деревянные орудия труда, человек заметил, что при трении друг о друга дощечки нагреваются, а если усилить трение, то они загораются. Так научились добывать огонь трением.
Первые светильники - костер, лучина, факел были весьма не совершенны.
Самым распространенным источником света была масляная лампа, которая просуществовала до средних веков.
В начале 19-го века появились спички. Спичка зажигалась, когда ее смачивали в серной кислоте. Потом научились делать фосфорные спички, которые зажигались от трения, однако, они были неудобны и ядовиты. В настоящее время в состав спичечной головки входят сера и бертолетовая соль.
Примерно в 10-ом веке нашей эры появились восковые и сальные свечи. В начале 19-го века химики получили новое горючее вещество-стеарин, а затем парафин. После этого восковые и сальные свечи были вытеснены более дешевыми стеариновыми и парафиновыми.
В современных стеариновых свечах фитиль делают крученым. Благодаря этому кончик фитиля сгибается, высовываясь наружу, в самую горячую часть пламени, где воздуха больше и постепенно сгорает, поэтому свеча горит хорошо.
В средние века улицы городов не освещались. Первые фонари со свечами были установлены в 1718г. в Париже при Людовике 14, и только в 1765 г. появились фонари с масляными лампами.
В конце 18 века в крупных городах для освещения использовали светильный газ, который получали при нагревании угля или дерева без доступа воздуха. Газ собирали в специальные резервуары газгольдеры и затем направляли к газовым горелкам с маленькими дырочками для выхода газа. Свет получали непосредственно от пламени.
Сейчас человечество пользуется электрическими источниками света. Современная электрическая лампа:
На рисунке 8 изображена современная газонаполненная электрическая лампа.
Рис 5.
Внешней оболочкой лампы служит стеклянный баллон 1 и цоколь 2. Последний необходим для укрепления лампы в патроне. Цоколь состоит из металлического стаканчика 3 с винтовой нарезкой, изолирующего слоя 4 и впаянного в этот слой металлического кружка 5.
Внутри баллона находится ножка, состоящая из стеклянной палочки 7, двух металлических проволок (электродов) 11 и тонкой стеклянной трубочки 9, которая служит для выкачивания из баллона воздуха и наполнения его газом (азотом или аргоном) через небольшое отверстие в стекле. Расширенная часть 8 ножки называется тарелочкой. Стеклянная палочка и электроды соединены вместе в верхней сплющенной части тарелочки, называемой лопаточкой 10. К концам электродов прикреплена вольфрамовая нить 6, которая для уменьшения ее распыления при нагревании свертывается в спираль.
Каждый электрод состоит из трех кусков проволоки. Внутренняя часть присоединена к нити накала, наружная к цоколю. Обе они состоят из медной проволоки. Средняя часть, проходящая через стекло лопаточки сделана из платинита ( сплава никеля с железом), он обладает таким же коэффициентом расширения, как и стекло. Когда спираль под действием электрического тока нагревается до температуры свыше 2000 градусов С, от нее нагреваются и электроды. Нагревается также и стеклянная лампа, через которую проходят электроды. Так как при этом они все одинаково расширяются, стекло не трескается, и лампа горит не менее 800 часов.
Современные электроламповые заводы выпускают самые разнообразные электролампы - от миниатюрных медицинских лампочек мощностью 0,4 Вт до метровых ламп в десятки тысяч ватт.
Люминесцентная лампа(рис 6)
Рис 6.
Представляет собой трубку длиной до 70 см и диаметром до 4 см и сделана из бесцветного и прозрачного стекла. На ее внутреннюю поверхность нанесен плотный слой бесцветных кристаллов люминофора, придающий ей белый (молочный) цвет. Из трубки откачан воздух, впущено немного аргона и помещена капелька ртути, которая при разогревании электродов превращается в ртутный пар, заполняющий всю трубку. Примесь аргона нужна для лучшего использования электрической энергии в разряде, свечение же разряда в основном определяется ртутью.
С обоих концов в трубку вплавлены электроды 1, представляющие собой вольфрамовые спирали, покрытые оксидом бария. Последовательно с электродами включены два прибора стартер 2 и дроссель 3. Стартер это малая неоновая лампа с двумя электродами, один из которых биметаллический.
В момент включения кнопки К в стартере возникает разряд, биметаллический электрод нагревается, изгибается и замыкает цепь. При этом ток проходит по цепи и электроды раскаляются. Находящиеся на их поверхности атомы бария испускают электроны, которые устремляются к положительно заряженному электроду аноду. На своем пути они сталкиваются с атомами ртути и аргона и ионизируют их.
Под влиянием ударов электронов и ионов электроды лампы через 1-2 с нагреваются так, что дальше их разогревать током уже нет необходимости. К этому моменту биметаллический электрод стартера уже успевает остыть и размыкает цепь. Ток начинает идти не по проволокам электродов, а непосредственно через трубку от одного электрода к другому (по направлению стрелок вне трубки)
В трубке возникает электрический разряд, под действием которого атомы и ионы ртути возбуждаются и испускают свет. Более половины этого света составляют невидимые ультрафиолетовые лучи, которые, падая на кристаллы люминофора, покрывающие внутреннюю поверхность трубки, заставляют их испускать видимый свет, ярко освещающий пространство вокруг трубки. Для трубки подбирают такой люминофор, чтобы состав испускаемого излучения был близок к солнечному.
Основное преимущество люминесцентной лампы это возможность создания дневного искусственного света, благодаря чему они так широко применяются для освещения вокзалов, вестибюлей, театров, кино, спортивных залов, магазинов, фабрик, картинных галерей и т.д.
Но эти лампы имеют и недостатки. Первое это необходимость применять при их эксплуатации сложные устройства: дроссели, стартеры и т.д., второе вредное для человеческого глаза мигание света, третье - их чувствительность к температуре: их нельзя зажигать при температуре ниже +10, они плохо переносят температуру +40.
Одной из самых важных проблем, связанных с люминесцентными лампами является проблема их утилизации. Для того, чтобы эти лампы не приносили вреда, их надо регулярно осматривать, а лампы с истекшим сроком годности утилизировать, что очень дорого, так как их надо вывозить на специальные полигоны, предварительно очистив. Очень малое количество фабрик, предприятий, учебных заведений могут позволить себе делать это регулярно. Поэтому лампы используются в несколько раз больше срока годности, что приводит к увеличению их вредного воздействия на человеческий организм.
Существуют также ртутные лампы, которые дают синевато-зеленый свет и значительно более экономичны, чем обычные электролампы, однако, применять их для освещения неудобно и небезвредно, так как их свет вреден для глаз.
1.2.1. Освещение.
Освещение- имеет важное гигееническое значение. Хорошее освещение создает благоприятные условия для жизни и деятельности человека. Свет играет важную роль в хорошем самочувствии. Недостаточное освещение снижает работоспособность и производительность труда, утомляет глаза, способствует развитию близорукости.
Освещение бывает естественное, искусственное и смешанное. Естественное освещение обуславливается
прямыми солнечными лучами и рассеяным светом небосвода и меняется в зависимости от географического положения широты места, высоты стояния солнца, степени облачности и прозрачности атмосферы. В России установлены нормы естественного освещения помещений в зависимости от назначения зданий. Наиболее благоприятное освещение жилища в нашей стране достигается при ориентации зданий на южную половину горизонта, расположением их друг гот друга на расстоянии не менее высоты противостоящего здания. В солнечные дни на рабочих столах и классных досках создаются блики, что вызывает слепимость у учащихся. Для защиты от прямых солнечных лучей лучше всего применять регулируемые жалюзи (деревянные, металлические, пластмассовые). Можно использовать раздвижные занавески светлых тонов, убирая их в простенки в дождливую, пасмурную погоду.
Искусственное освещение. В качестве искусственного освещения применяются лампы накаливания и газозарядные люминисцентные лампы. Как уже говорилось выше, освещение люминисцентными лампами очень вредно, оно нередко вызывает головные боли, перенапряжение зрения, покраснение глаз и преждевременное утомление.
Обычно используется два вида искусственного освещения:
1) Общее- при котором свет распространяется по всей комнате равномерно;
2) Комбинированное- создаваемое лампами общего и местного значения одновременно, которое в гигееническом отношении наиболее целесообразно
Основные гигиенические требования к искусственному освещению предусматривают достаточность и равномерность освещения, отсутствие резких теней и бликов на рабочих поверхностях. Учебные занятия часто проводят при искусственном освещении не только во вторую смену, но и в первую( утренние часы в осенне-зимний период). В пасмурные дни, в ранние утренние и вечерние часы для обеспечения оптимальной освещенности необходимо правильное сочетание естественно и искусственного освещения.
Рациональное освещение независимо от времени суток или других факторов, достигается с помощью искусственных источников света, которыми служат электрические лампы. Освещенность устанавливается в зависимости от характера выполняемых работ. В учебных помещениях должна быть предусмотрена возможность раздельного включения дополнительного искусственно освещения по рядам. Классные доски должны иметь особое раздельное освещение.
Смешанное освещение включает искусственный (электрический) свет в дополнение к дневному. В необходимых случаях оно вполне целесообразно, представление о его вредности необосновано.
Лучшая освещенность помещений достигается уменьшением глубины комнат, окраской стен, потолков, полов комнат в светлые тона, а также периодической очисткой оконных стекол. Дневное освещение в значительной мере зависит от вида остекления и ухода за окнами:
Одинарное стекло задеоживает 10-15% света
Двойная рама 20-30%
Загрязненное стекло 15-50%
Замерзшее стекло до 80%
Тюлевые занавеси 18-20%
Окна, заставленные высокими цветами и предметами 10-40%
Недопуситимо закрашивать стекла масляной белой краской и вставлять матовые стекла. Это не позволяет учащимся дать отдых глазам, то есть расслабить напряжение мышц глаза, устремив взор вдаль.
Светлая окраска стен, потолков и полов (в школе дополнительно парты) усиливает освещенность помещений так как свет, падая на светлую поверхность многократно отражается. Коэффициент отражения, показывающий, какая часть света сохраняется после отражения, составляет для:
Белой клеевой краски 0,70-0,80 Оранжевой- 0,39
Цвета слоновой кости- 0,75 Бежевой- 0,38
Светло-кремовой- 0,70-0,74 Светло-коричневой- 0,25
Салатной- 0,70 Розовой- 0,23
Светло-оранжевой- 0,70 Темно-зеленой- 0,16
Светло-бежевой- 0,62 Цвета морской волны- 0,16
Светло- розовой- 0,62 Темно-серой- 0,15
Светло-желтой- 0,55 Коричневой- 0,11
Голубой- 0,45 Темно-красной- 0,10
Зеленой- 0,42 Красно-коричневой-0,10
Светло-серой- 0,40-0,50 Темно-синей- 0,10
Светло-зеленой 0,41 Черной- 0,04
Желто-зеленой- 0,48
Минимальные гигиенические нормы, обеспечивающие нормальную зрительную работу в помещении 50-100лк (люкс). Люкс- освещенность, получаемая на площадь в один квадратный метр, на который падает и равномерно распределяется поток в один люмен. Люмен- световой поток, который испускается полным излучателем (абсолютно черным телом) при температуре затвердения платины с площади 0,53 мм кв.
Освещенность определяют люксметром. При его отсутствии освещенность можно приблизительно определить следующим методом. Сосчитать суммарную мощность в Вт, определить количество Вт, приходящихся на один кв. метр площади пола и умножить полученное значение на три.
Средняя освещенность в классах должна равняться 150-300лк, с дальнейшим повышением освещенности острота зрения улучшается сравнительно не намного, но значительно снижается утомление глаз.
При низкой освещенности быстро наступает зрительное утомление и снижается работоспособнось. Также кроме освещения на работоспособность человека влияет цвет.
1.3. Заболевания органа зрения. Дефекты глаз, способы их устранения.
1.3.1.Заболевания органа зрения.
При ухудшении зрения чаще всего нарушается работа хрусталика: он теряет свою эластичность и частично способность изменять свою кривизну. Если хрусталик имеет слишком выпуклую форму по сравнению с хрусталиком нормального глаза, то глаз плохо видит далекие предметы, наступает близорукость. Если же хрусталик становится слишком плоским по сравнению с хрусталиком нормального глаза, то человек нечетко видит близкие предметы. Это признак дальнозоркости.
Иногда хрусталик совсем теряет способность изменять свою кривизну. В таких случаях приходится носить одни очки с вогнутыми стеклами для рассматривания далеких предметов и другие с выпуклыми для чтения или рассматривания близких предметов. Нередко в одних и тех же очках делают стекла двойной кривизны. Верхняя часть стекла имеет одну выпуклость, нижняя часть другую. Такие очки называются бифокальными.
Другим распространенным глазным заболеванием является астигматизм, при котором нарушается форма роговой оболочки, ее кривизна становится в разных направлениях различной: человек четко видит, например, горизонтальные линии и расплывчато вертикальные или наоборот. Лечат астигматизм с помощью очков с цилиндрическими стеклами.
При наличии астигматизма линии одной пары лежащих друг напротив друга квадратов будут казаться более черными, чем линии другой пары( если их рассматривать одним глазом). При повороте рисунка на 90 градусов более четкой будет казаться другая пара квадратов.
Одним из дефектов глаза является цветовая слепота. Пусть, например, колбочки глаза, чувствительные к зеленому свету, также чувствительны и к красному. Такой глаз не способен отличать красный цвет от зеленого.
Для многих профессий цветовая слепота не существенна. Но для водителя или машиниста на железной дороге, крайне важно отличать красный цвет от зеленого, во избежание катастроф. Для выявления дефектов цветового зрения применяют тестовые таблицы типа таблиц Исахари, на которых нанесены
пятнышки разных цветов. На некоторых таблицах из этих пятнышек составлены цифры. Человек с нормальным цветовым зрением легко различает эти цифры, а лица с нарушенным цветоощущением видят другое число или вообще не видит никакой цифры.
Цветовая слепота передается по наследству, как рецессивный признак, сцепленный с X-хромосомой. Среди мужчин около 2% не различает красный цвет и 6% - зеленый, тогда как среди женщин аномалиями цветового зрения страдает только 0.4 %.
При некоторых заболеваниях сетчатки для увеличения остроты зрения используют очки, которые дают на сетчатке увеличенные изображения. Такие очки называются телескопическими.
Вместо очков иногда используют контактные очковые линзы, сделанные из особой прозрачной пластмассы. Они надеваются под веко непосредственно на глазное яблоко. Они не требуют никакой оправы, не запотевают и невидимы для постороннего глаза, однако, и у них есть недостатки.
Существуют также растровые дырчатые очки, состоящие из сетки с металлическими отверстиями. Они служат для увеличения резкости при наблюдении отдельных предметов.
В некоторых случаях используются очки с цветными стеклами, позволяющие обнаруживать замаскированные предметы, и с дымчатыми стеклами, предохраняющие глаза от яркого слепящего света при электросварке и др.
1.3.2.Нормы по работе за ПК, чтению.
Но существуют возможности предотвращения появления дефектов зрения. В процессе обучения на здоровье школьника оказывает отрицательное влияние неправильно спланированная учебная нагрузка. В первую очередь это связано с нагрузкой на органы зрения. Нагрузка на органы зрения постоянно возрастает, это связано с увеличением интенсивности учебы, просмотром телепередач, внедрением в учебный процесс да и в повседневную жизнь, компьютеров.
Для сохранения нормального зрения прежде всего имеет большое значение правильное и достаточное освещение. Необходимо, чтобы при работе с книгой или при выполнении письменных заданий, свет падал с левой стороны, только на рабочую поверхность, глаза оставались в тени. Расстояние от глаз до книги или тетради должно равняться в среднем 30-35см. Не рекомендуется читать при плохом освещении, на ходу, в транспорте. Достаточным освещением при чтении может быть 40-ваттная лампа с хорошим рефлектором в 60см от печатной страницы или 60-ваттная лампа в метре от страницы. Неустойчивое положение книги или газеты затрудняет чтение, заставляет чрезмерно приближать текст к глазам, быстро их утомляет.
Нормы по работе за компьютером.
Уровень глаз при вертикальном расположении экрана должен приходиться на центр или 2/3 его высота. Линия взора должна быть перпендикулярна центру экрана и оптимальное ее отклонение должно находиться в пределах + - 5 градусов, допустимое - + - 10 градусов, в горизонтальной плоскости оптимальный обзор обеспечивается в пределах + - 15 градусов, допустимый - + - 30 градусов. Оптимальное расстояние глаз учащихся до экрана ПЭВМ или ВДТ должно быть в пределах 60-70 сантиметров, допустимое - не менее 50 сантиметров. Наиболее благоприятные показатели зрительной работоспособности отмечаются при освещенности рабочего места в 400 лк, а экрана - в 200-300 лк. При компьютеризации обучения большое значение играет величина индивидуально переносимой информационной, эмоциональной и других видов нагрузок, оптимизация учебной деятельности с компьютером связана с созданием условий, в которых ребенку может быть предложен индивидуальный ритм работы и микро пауз, исключение возможности подчинения ритма учебной деятельности учащегося ритму ЭВМ. Следует следить за рациональным распределением объема и интенсивности интеллектуальных нагрузок в течение всего времени работы на компьютере.
1.3.3.Гимнастика для глаз.
Рекомендуется чередовать зрительную работу с отдыхом для глаз. Через каждые 30-40минут занятий нужно делать 10-минутный перерыв.
Во время перерыва можно выполнить ряд упражнений.
Упражнения, снимающие утомление глаз.
1. Выполняется сидя. Крепко зажмурить глаза на 3-5с, а затем открыть их на 3-5с. Повторить 6-8 раз.
Упражнение укрепляет мышцы век, способствует улучшению кровообращения и расслаблению мышц глаз.
2. Выполняется сидя. Быстро моргать в течение 1-2минуты.
Упражнение способствует улучшению кровообращения.
3. Выполняется стоя. Смотреть прямо перед собой 2-3с. Затем поставить палец руки на расстоянии 25-30 см. от глаз, перевести взор на кончик пальца и смотреть на него 3-5с. Опустить руку, повторить 10-12раз.
Упражнение снимает утомление глаз, облегчает зрительную работу на близком расстоянии. Тем, кто пользуется очками, надо выполнять упражнение, не снимая их.
4. Выполняется сидя. Тремя пальцами каждой руки легко нажать на верхнее веко, спустя 1-2с. снять пальцы с века. Повторить 3-4раза.
Упражнение улучшает циркуляцию внутриглазных жидкостей. 5. Для страдающих близорукостью рекомендуется упражнение с меткой на стекле . Для его выполнения на оконном стекле укрепить круглую метку (или начертить круг фломастером), встать у окна на расстоянии 30-35см. и поочередно переводить взгляд то на метку на стекле, то на удаленные предметы (дом, дерево).
Телевизионные передачи лучше смотреть, находясь от экрана на расстоянии не ближе 2,5 метра. Желательно, чтобы комната в это время была умеренно освещена.
1.4.Каротиноиды, витамин А, биологическая активность витамина А.
1.4.1. Каротиноиды.
Каротиноиды (от лат. Carota морко и греч. Eidos вид), природные пигменты от желтого до красно оранжевого цвета, синтезируемые бактериями, водорослями, грибами, некоторыми губками, кораллами и др. организмами; обуславливают окраску цветов и плодов.
Представляют собой полинасыщенные соединения терпенового ряда, построенные преимущественно по одному структурному принципу: по концам первой полиеновой цепи, состоящей из 4 изопреноидных остатков, расположены циклогексеновые кольца, или алифатические изопреноидные остатки. В большинстве случаев содержат в молекуле 40 атомов углерода. Подразделяются на каротиноидные углеводороды, С40- ксантофиллы, гомо-, апо-, и нор-каротиноиды. Свойства некоторых каротиноидов приведены в таблице:
Таб. 3
Свойства некоторых каротиноидов.
СоединениеТ пл.Адсорбция видимого света
Природные источники.Р-ритель -Каротин182-184C6H14
CHCl3425, 450 (2592), 476
465, 493Морковь, клевер, люцерна, плоды шиповника. -Каротин178C6H14
CHCl3420, 442 (2800), 472
432, 457, 485Морковь, клевер, люцерна, плоды шиповника. -Каротин153C6H14
CHCl3431, 462 (3100), 494
443, 470, 502Морковь, клевер, люцерна, плоды шиповника. -Каротин196C6H14
C6H6414, 439 (2900), 470
425, 451, 481Морковь, клевер, люцерна, плоды шиповника.Ликопин174C6H14
CHCl3447, 471 (3450), 501
458, 484, 518Томаты
Из растительных материалов каротины могут быть выделены экстракцией органическими растворителями, не содержащими пероксидов, на рассеянном свету в инертной атмосфере с последующим омылением и хроматографическим разделением.
Каротиноидные углеводороды(каротины) наиболее широко представлены в высших растениях. Основные - -, -,
-, -, каротины и ликопин (формулы 1а-1d соответственно). Все они хорошо растворимы в CHCl3, CS2 и бензоле, хуже в эфире, гексане, жирах и маслах. Легко присоединяют кислород воздуха, неустойчивы на свету и при нагревании в присутствии кислот и щелочей. С раствором SbCl3 в CHCl3 дают характерное синее окрашивание ( 590нм.).
1a R=R=A; 1б R=A. R=Б; 1в R=A. R=В; 1г R=R=Б;
1д R=R=В; 1е R=Г. R=Д; 1ж R=R=Е; 1з R=Г. R=А
- Каротин темно-рубиновые кристаллы, в природе распространен в виде наиболее стабильного транс-изомера по всем двойным связям. В растворах под воздействием света, при нагревании или добавлении йода частично изомеризуются в цис- изомеры. При воздействии О2 или нагревании в присутствии воздуха - каротин постепенно окисляется и обесцвечивается; Продуктами окисления являются эпоксиды (например, 5,6-эпокси- и 5,8-эпокси- -каротины) и производные -ионона.
Гидрирование в присутствии катализатора приводит к частичному или полному восстановлению двойных связей. Каротин может быть выделен экстракцией сухой моркови, люцерны, гречихи, пальмового масла и других растительных материалов. В промышленном масштабе его получают микробиологическим путем с помощью гетероталлического, мукорового гриба Blakeslea trispora, используя отходы крахмально паточного производства или мукомольной промышленности (кукурузная, соевая мука), а также синтетически из производных витамина А по схеме:
a-Каротин красные кристаллы; содержится в тех же растениях, что и - -каротин, но в значительно меньшем количестве (до 25% от содержания - каротина). При нагревании с этилатом натрия частично превращается в - каротин; ([а]D +315 ).
Ликопин кристаллы красно фиолетового цвета. Красящее вещество томатов. Содержатся также в плодах многих родов растений; могут быть выделены из томатов или получены синтетическим путем.
Каротиноиды в природе встречаются как в свободном состоянии, так и в виде гликозидов, каротинпротеинов или эфиров, образованных с одной или более молекулами жирных кислот. Впервые каротины были выделены из стручков перца, позже из желтой репы и моркови Daucus carota, откуда и получили свое название. Среди растений каротиноиды в наибольшем количестве содержатся в абрикосах (50-100мкг/г), моркови (80-120 мкг/г), листьях петрушки (100мкг/г).
Качественно и количественно каротиноиды определяют по интенсивности максимума поглощения света в видимой области, а также с помощью хроматографии.
В организме животных каротиноиды не синтезируются, а поступают с пищей. Каротиноиды, имеющие в своем составе хотя бы одно кольцо А (см. ф-лу 1), являются предшественниками витамина А. Превращение в организме этих каротиноидов, содержащих 40 атомов С, в витамин А с 20-ю атомами осуществляется расщеплением молекулы каротина по центральной двойной связи или ступенчатым расщеплением, начиная с конца молекулу. Наибольшей А-витаминной активностью обладает - каротин (условно ее принимают равной 100%), активность а каротина 53%, -каротина 48%.
Каротиноиды участвуют в фотосинтезе, транспорте кислорода через клеточные мембраны, защищают зеленые растения от действия света; у животных стимулируют деятельность половых желез, у человека повышают иммунный статус, защищают от фотодерматозов, как предшественники витамина А играют важную роль в механизме зрения; природные антиоксиданты.
Каротиноиды используют в качестве промышленно пищевых красителей, прокомпонентов витаминного корма животных, в медицинской практике для лечения пораженных кожных покровов.
1.4.2. Биодоступность каротиноидов.
Здесь дан анализ поэтапного процесса усвоения каротиноидов в животном организме в зависимости от различных факторов внешней и внутренней среды.
Каротиноиды являются природными веществами, биосинтез которых осуществляется растениями и некоторыми микроорганизмами. Человек и животные не способны их синтезировать и должны регулярно получать их с пищей, так как каротиноиды выполняют в организме целый ряд жизненно-важных функций . В настоящее время убедительно показано, что каротиноиды обладают и другими ценными специфическими свойствами, не связанными с А-витаминной активностью. В живых организмах они действуют как фотопротекторы и антиоксиданты, на молекулярном и клеточном уровне предотвращают трансформации, индуцированные окислителями, генотоксическими веществами, рентгеновским и УФ-излучением. Поддерживают стабильность генома и резистентность организма к мутагенезу и канцерогенезу.
Известно около 600 различных каротиноидов, из них только 10% обладают про-А-витаминной активностью. Наиболее распространенным в природе и хорошо изученным является бета-каротин. Он составляет 20-30% от суммы природных каротиноидов. Все исследования по биодоступности и метаболизму каротиноидов проведены в основном с использованием бета - каротина. Симметричная структура молекулы, состоящая из двух остатков А с сопряженной системой пи-связей, делает его уникальным с химической и биологической точек зрения.
В организме взрослого человека в среднем содержится 100-200 мг бета-каротина, из них 80% депонируется в жировой ткани, 10% - в печени, около 1% содержится в плазме и 9% - в других органах и тканях (надпочечники, репродуктивные органы, мозг, легкие, сердце, почки, селезенка). Эпидемиологические и экспериментальные исследования убедительно показали, что снижение потребления и усвоения бета-каротина, низкий уровень его в плазме повышают риск возникновения рака, катаракты, сердечно-сосудистых и некоторых дегенеративных заболеваний.
Биодоступность препаратов и пищевых добавок каротиноидов в основном оценивают классическим методом по концентрации их в плазме крови.
Сложности при экспериментальном исследовании каротиноидов возникают из-за отсутствия надежной животной модели, а также из-за этических ограничений по использованию изотопных методов исследования и модельного гиповитаминоза у людей.
В настоящее время известно, что усвоение каротиноидов происходит в несколько этапов: микронизация и эмульгирование в желудочно-кишечном тракте, всасывание в тонком кишечнике, частичная биоконверсия бета-каротинов в ретинол, транспорт бета-каротина через лимфатическую систему и воротную вену в печень, а затем в кровь и распределение по органам и тканям.
Рассмотрим подробнее этапы усвоения каротиноидов и факторы, влияющие на них.
1.4.3. Микронизация и эмульгирование.
Микронизация и эмульгирование происходят в процессе переваривания пищи в желудочно-кишечном тракте. Убедительно показано, что биодоступность бета-каротиноидов из соков, овощей (особенно сырых) невысокая по сравнению с чистым препаратом. Например, биодоступность бета-каротиноидов из моркови составляет 10-20%, из брюквы - 0,1% от чистого бета-каротина. Это объясняется тем, что каротиноиды в растениях, в том числе в овощах, находятся в комплексе с белками, что затрудняет их высвобождение. Для повышения высвобождения необходима предварительная кулинарная обработка (измельчение, пропаривание, щадящее подогревание, но не слишком сильное во избежание
изомеризации с потерей биологической активности). При использовании препаратов или пищевых добавок на основе чистого бета-каротина в виде напитков, масляных растворов или суспензий с размером частиц 2-3 микрона можно достичь высокой степени усвоения, если не использовать комплексообразующие вещества. Каротиноиды, являясь липофильными веществами, плохо всасываются без эмульгирования. Эмульгирование каротиноидов, как и липидов, происходит в тонком кишечнике в присутствии желчных кислот с образованием липидных мицелл.
Жиры, стимулируя желчевыделение и образование липидных мицелл, повышают биодоступность бета-каротина
1.4.4. Всасывание или абсорбция.
Каротиноиды всасываются в тонком кишечнике путем пассивной абсорбции при контакте липидных мицелл с клеточной мембраной кишечного эпителия. Бета-Каротин появляется в лимфе одновременно с вновь абсорбированным жиром. Предполагают, что каротиноиды и липиды вместе транспортируются через мембрану и внутри клеток слизистой оболочки тонкого кишечника.
Всасывание нарушается при дефиците цинка, фолиевой кислоты, белково-энергетическом истощении организма , не всосавшиеся в слизистой тонкого кишечника, выводятся из организма в неизменном виде с фекалиями. По количеству выделившихся каротиноидов также иногда судят о степени их биодоступности. В слизистой тонкого кишечника происходит частичное ферментативно регулируемое превращение Каротиноидов в ретинол.
1.4.5. Транспорт бета-каротина из слизистой кишечника в печень.
У людей транспорт бета-каротина из кишечника осуществляется исключительно липопротеинами, они переносят бета-каротин из кишечника через лимфатическую систему в грудной проток. Липопротеинлипаза гидролизует триглицеридное ядро хиломикрона с образованием хиломикронных остатков, которые захватываются печенью, где и депонируются. Дефицит липопротеинов может лимитировать транспорт бета-каротина.
1.4.6.Транспорт Каротиноидов из печени в кровь.
У людей из печени в кровь Каротиноиды транспортируется липопротеинами низкой плотности и частично липопротеинами высокой плотности.
1.4.7. Биоконверсия Каротиноидов.
Биоконверсия или превращение каротиноидов в витамин А в организме происходит по двум механизмам: путем расщепления молекулы по центральной пи-связи с образованием ретинола или эксцентрическим расщеплением по периферическим пи-связям с образованием ano-каротиналей и ретиноевых кислот. Биоконверсия основной массы каротиноидов происходит по первому механизму, поэтому рассмотрим его подробнее на примере бета-каротина и под термином "биоконверсия" в дальнейшем будем подразумевать превращение бета-каротина в ретинол.
Абсорбированный бета-каротин в слизистой тонкого кишечника подвергается окислительному расщеплению по центральной пи-связи под влиянием молекулы кислорода и фермента бета-каротин-15-15'-диоксигеназы с образованием ретиналя, который восстанавливается в ретинол в присутствии фермента ретинальдегидредуктазы. Образующийся ретинол этерифицируется насыщенными жирными кислотами в ретинилэфир, вероятно, с участием ацил-КоА и фермента ацил-КоА-ретинолтрансферазы. Степень и скорость биоконверсии регулируются активностью бета-каротина-15-15-диоксигеназы и клеточным ретинол-связывающим белком. Возможно существование внутриклеточных транспортных механизмов, направляющих каротиноиды к расщепляющим ферментам. Бета-каротин-15-15-диоксигеназа расщепляет многие каротиноиды, включая бета-апо-каротинали, только с образованием ретиналя. Бета-кар отин-15-15-диоксигеназа (ДОГ) выделен из цитозоля кишечника и печени в 1965 г. и охарактеризован двумя независимыми группами. В очищенном виде он нестабилен, имеет оптимум pH 7,5-8,5, Km в интервале 2-10 мМ, ингибируется ионами железа, хелатирующими агентами и сульфгидрил-связывающими веществами. Активность ДОГ зависит от статуса витамина А и от содержания белков в пище. Она снижается при низком потреблении белков. Таким образом, расщепление Кд регулируется гомеостатически, поэтому даже при употреблении высокой дозы каротиноидов не наблюдается гипервитаминоза А. Выдвигается гипотеза, что процесс расщепления бета-каротина может регулировать клеточный белок, связывающий ретиноевую кислоту(КРКСБ) II типа, предотвращая избыточный синтез витамина А. Потребности организма в витамине А в значительной мере удовлетворяются за счет каротиноиды пищи. У человека более 50% витамина А образуется из каротиноидов и, частично, из ретиноидов, содержащихся в мясных продуктах пищи в виде РЭ. РЭ абсорбируются слизистой кишечника и на ворсинках гидролизуются с образованием ретинола. Дальнейшее превращение ретинола в РЭ происходит аналогично выше рассмотренному процессу.
1.4.8. Транспорт РЭ в печень.
Ретинил эфиры, образовавшиеся из Каротиноиды и ретиноид, связываются с хиломикронами (ХМ) и транспортируются через лимфу в общий кровоток, где происходит липолитическое удаление триглицеридов. ХМ остатки, обогащенные холестерином и ретинилэфир(РЭ), практически полностью поступают в печень, по-видимому, путем рецепторного эндоцитоза. В печени происходит лизосомальная деградация остатков, гидролиз РЭ и последующая реэтерификация с образованием гепатических РЭ, главным образом в виде пальмитатов. Печеночные РЭ депонируются в паренхимной и непаренхимной тканях печени, локализуясь в липидных каплях звездчатых клеток. Резервы витамина А в печени составляют около 90% от общего количества (200 мг) в организме.
1.4.9.Мобилизация витамина А из печени в кровь.
Из печени в кровь витамин А поступает после гидролиза РЭ в виде ретинола в комплексе с ретинолсвязывающим белком (РСБ) и преальбумином в эквимолярных соотношениях.
Мобилизация ретинола - регулируемый процесс, который контролируется, главным образом, скоростью синтеза и секреции РСБ. Дефицит ретинола специфически блокирует секрецию РСБ. Синтез и метаболизм РСБ находятся также под эндокринным контролем. РСБ синтезируется, секретируется паренхимными клетками печени и быстро комплексируется с ретинолом и преальбумином. . РСБ человека имеет мол. массу 21000-22000, состоит из одной полипептидной цепи, на которой имеется определенный участок для связывания 1 молекулы ретинола. . Дефицит белка и цинка в рационе задерживает синтез РСБ, а при дефиците РСБ нарушается мобилизация ретинола из печени и выход его в кровь. В норме содержание РСБ в крови взрослых мужчин - 47 мкг/мл, у женщин - 42 мкг/мл. В транспорте ретинола вместе с РСБ участвует преальбумин (мол. масса 53000) концентрация которого в крови взрослого составляет 200-300 мкг/мл. Предполагают, что преальбумин предохраняет РСБ от почечной фильтрации и экскреции с мочой. ПА также участвует в связывании и транспорте тиреоидных гормонов. РСБ обеспечивает солюбилизацию гидрофобных молекул ретинола, защиту их от окисления, транспорт и перенос ретинола в ткани. По-видимому, РСБ предотвращает мембрано-токсическое действие свободного ретинола. ретинола в свободном виде, в крови не обнаружен. Нормальные уровни ретинола в крови - 0,5-0,6 мкг/мл,
что составляет 1% от общего количества, в других органах и тканях, не считая печень - около 9%. 90% витамина А в плазме находится в виде ретинола и 10% - в виде РЭ. Транспорт РЭ в крови осуществляется В-липопротеинами.
На уровень ретинола в плазме крови влияют физиологические, диетические (пищевые), клинические и генетические факторы. При избыточном поступлении ретинола в организм наблюдается насыщение тканей, так называемый "потолочный эффект" с явлениями токсичности.
1.4.10.Транспорт каротиноидов и ретинола в органы и ткани.
До настоящего времени нет ясности в механизмах переноса Каротиноиды во все ткани, кроме печени. Происходит ли транспорт их ХМ перед поступлением в печень или каротиноиды поступают в другие ткани из печени через кровьНеизвестны факторы, влияющие на поступление каротиноидов в ткани и рециклизацию их из тканей в кровь, а также механизмы мобилизации, биоконверсии и взаимопревращения каротиноидов, депонированных в печени и жировой ткани.
Ретинол поступает в органы и ткани с кровью в виде комплекса с РСБ и преальбумином. Предполагают, что рецепторы клеточных мембран воспринимают только комплекс ретинола с РСБ, а не свободный ретинол. В клетках ретинол ферментативно окисляется до ретиналя и ретиноевой кислоты. Ретиналь занимает ключевое положение в обмене А, необратимо окисляясь в ретиноевую кислоту или подвергаясь обратимому восстановлению в ретинол. Из различных тканей животных и печени человека выделены водорастворимые внутриклеточные белки, связывающие ретинол и ретиноевая кислота (КРСБ и КРКСБ) с мол. массой 14600, имеющие участок для связывания 1 молекулы ретинол или ретиноевая кислота. Белки имели гомологичную структуру, но отличались между собой по иммунологическим показателям и обладали ретиноид-лиганд-связывающей специфичностью. В то же время отличия КРСБ от РСБ были значительны. При исследовании распределения КРСБ в тканях крысы более высокие уровни его обнаружены в печени, почках и репродуктивных органах. Ретинол и ретиноевая кислота выводятся из организма с мочой и фекалиями в виде глюкуронидов или продуктов декарбоксилирования.
1.4.11.Взаимопревращение каротиноидов в организме.
Помимо бета-каротина, в плазме крови людей методом высокоэффективной жидкостной хроматографии обнаружены другие каротиноиды: альфа-каротин, ликопин, зеаксантин, криптоксантин, лютеин и ряд не идентифицированных Каротиноиды. Те же Каротиноиды, но в других соотношениях найдены в органах и тканях. Считается, что профиль каротиноидов в плазме зависит от присутствия их в пище.
1.4.12. Факторы, влияющие на биодоступность каротиноидов.
Поэтапный анализ процесса усвоения каротиноидов показывает его зависимость от множества факторов, связанных как с составом, качеством и кулинарной обработкой пищи, так и с состоянием организма, особенно наличием патологических нарушений желудочно-кишечного тракта и других органов. От степени биодоступности каротиноидов зависит обеспеченность ими организма, что определяется по концентрации каротиноидов в крови.
У людей обнаружены значительные индивидуальные различия в уровне бета-каротина в плазме крови, как до, так и после приема каротинсодержащих препаратов.
Выявлены возрастные, половые и региональные различия. Например, у жителей Германии средний уровень бета-каротина в плазме крови составляет (мкг/дл): 60 - у мужчин и 72 - у женщин; в Японии: в регионе Джакумо - 36,4 и 64, в Ширакава - 27,8 и 45,5, соответственно Уровень бета-каротина в плазме крови, как правило, ниже у пожилых людей.
Уровень бета-каротина в плазме крови значительно ниже у курящих, алкоголиков, онкологических и кардиологических больных.
Пока неизвестно, почему 10-20% практически здоровых людей различных регионов уровень бета-каротина в плазме крови не повышается в ответ на его пероральное применение. У таких людей, как правило, ниже концентрация бета-каротина и других каротиноидов в плазме и выше, как полагают, риск возникновения рака, сердечно-сосудистых и ряда других заболеваний.
В процессе эволюции в организме сформировалась система регуляции поступления и усвоения каротиноидов при участии метаболических ферментов и транспортирующих белков. Однако, механизмы весьма сложны и во многом еще неясны.
Неизвестны процессы взаимопревращения различных каротиноидов, а также каротиноидов и Рд в печени и других органах и тканях, причины меж-, внутривидовых и индивидуальных вариаций процессов всасывания и транспорта.
Требуются дополнительные исследования механизмов усвоения каротиноидов для того, чтобы направленно менять их биологическую активность.
1.5. Витамин А.
Витаминами называются низкомолекулярные соединения органической природы, не синтезируемые в организме человека, поступающие извне, в составе пищи, не обладающие энергетическими и пластическими свойствами, проявляющие биологическое действие в малых дозах. Витамины образуются путем биосинтеза в растительных клетках и тканях. Большинство из них связано с белковыми носителями. Обычно в растениях они находятся не в активной, но высокоорганизованной форме и, по данным исследований, в самой подходящей форме для использования организмом, а именно в виде провитаминов. Их роль сводится к полному, экономичному и правильному использованию основных питательных веществ, при котором органические вещества пищи высвобождают необходимую энергию. Недостаток витаминов вызывает тяжелые расстройства. Скрытые формы витаминной недостаточности не имеют каких-либо внешних проявлений и симптомов, но оказывают отрицательное влияние на работоспособность, общий тонус организма и его устойчивость к разным неблагоприятным факторам. Удлиняется период выздоровления после перенесенных заболеваний, а также возможны различные осложнения. Витамин А (ретинол), провитамины А (каротины) жирорастворимые витамины. Витамин А содержится только в продуктах животного происхождения. В чистом виде это кристаллическое вещество светло-желтого цвета, хорошо растворяемое в жире. Неустойчив к действию кислот, ультрафиолету, кислороду воздуха. Растительные пигменты каротиноиды играют роль провитамина Превращение каротина в витамин А происходит в стенке тонких кишок и в печени. Физиологическое значение витамина А. Витамин А оказывает влияние на развитие молодых организмов, состояние эпителиальной ткани, на процессы роста и формирования скелета, ночное зрение. Так, адаптация зрения к условиям различной освещенности длится около 8 минут при нормальных запасах витамина А и 3040 минут при уменьшении их наполовину. Витамин А участвует в нормализации состояния и функции биологических мембран. В сочетании с витамином С он вызывает уменьшение липоидных отложений в стенках сосудов и снижение содержания холестерина в сыворотке крови. Особенно витамин А нужен щитовидной железе, печени и надпочечникам. Он один из витаминов, сохраняющих молодость. Например, он продлевает жизнь подопытным животным. Особенно много витамина А в печени морских животных. Вот почему препараты из печени этих животных (например,
катрэкс из печени черноморской акулы катрана) очень ценны. Витамин А нужен ушам. Его нехватка может привести к ушным инфекциям и отразиться на механизме слуха. Его с большим успехом применяют в аллергической терапии. Установлено, что приступ сенной лихорадки можно полностью отразить принятием 150 000 МЕ * витамина А (1МЕ-0.3 мкг).
Зарубежные врачи называют его первой линией обороны от болезней, так как целостность покровов и эпителия внутри тела, нормальная их работа первое условие здоровья.
Недостаток витамина А широко распространен. Из-за этого происходит замедление реакции организма (спортсменам на заметку). Так, в ФРГ проводились опыты с 152 шоферами, которые или не прошли водительские испытания, или имели наибольший список дорожных происшествий. Им давали ежедневно по 150 000 МЕ витамина А, что привело как сообщает Институт психологии транспорта, к значительному усилению их водительских способностей.
Вообще проблема дефицита витамина А остро стоит во всем мире. Производится лечение витамином А. Так, в Индии детям в возрасте 15 лет раз в полгода дают по 60 миллиграммов витамина А (200 000 МЕ, или 40 взрослых норм сразу!). Среди детей, получивших две дозы, заболеваемость глаз сократилась на 75%. Запасы витамина А могут в печени составлять резерв 1 500-дневной потребности. Они откладываются там в форме эфира высших жирных кислот: олеиновой, пальмитиновой и стеариновой, и, возможно по этой причине, несмотря на столь высокие запасы, не наблюдается явлений гипервитаминоза. Заметим, что витамин А накапливается в печени из каротина, но не из витаминной диеты. Среди сельского населения острова Ява, питающегося неполированным рисом, зелеными овощами и фруктами, не наблюдается признаков нехватки витамина А. Наоборот, установлено, что снабжение витамином А достаточно полноценно, хотя их пища не содержит молока, масла и почти лишена яиц. Потребность в витамине А составляет 1,5 мг/сутки причем не менее 1/3 потребности должно быть удовлетворено за счет самого витамина А, а 2/3 за счет каротина. Гипервитаминоз витамина А встречается крайне редко, так как нужны необычайно высокие дозы, поступление которых в жизни трудно осуществить. Вот один из таких случаев
Английская газета Тайме сообщила о смерти ученого Б. Брауна, 48 лет. В статье под заголовком Морковная диета убила ученого говорилось: Как установило расследование в Кройдоне, сторонник здоровой пищи, выпивавший по восемь пинт (пинта 0,56 литра) морковного сока в день, был совершенно желтого цвета, когда умер. Врач заявил, что Б. Браун умер от отравления витамином А