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职业卫生和职业医学1 职业生理学
职业生理学 一、体力劳动过程的生理变化与适应 基本要求: 1.掌握体力劳动时的能量代谢。2.掌握作业时氧消耗动态。3.掌握体力劳动时机体的调节与适应。 (一)体力劳动时的能量代谢 人类的劳动是脑力劳动与体力劳动相结合的生产活动过程,当社会发展到高级阶段,脑力与体力劳动可能达到理想的分配比例,但现阶段仍有所偏重。由于骨酪肌约占体重的40%,故以其活动为主的体力劳动消耗的能量较大。在一般营养条件下,一个人每天摄人约20000KJ的能量,除基础代谢 (约8000KJ)及业余活动等所需能量外,供劳动消耗的能量约为10000KJ。 1. 肌肉活动时的能量来源 ①ATP桟P系列( 三磷酸腺甘?磷酸肌酸)供给肌肉收缩与松弛活动的能量,首先是由肌细胞中的三磷酸腺甘(ATP)迅速分解提供的(式2-1),并由磷酸肌酸 (CP)及时分解补充能量。 ATP +H2O ADP + Pi +29.3KJ/molCP +ADP Cr + ATP 注:ADP为二磷酸腺甘,Pi为磷酸根,Cr为肌酸。 肌肉中CP的浓度约为ATP的5倍,但其贮量甚微,只能供肌肉活动几秒至1分钟之用。故需从糖类、脂肪和蛋白质分解来提供再合成ATP的能量。正常情况,一般不动用蛋白质。 ②需氧系列中等强度肌肉活动,ATP以中速分解,糖和脂肪通过氧化磷酸化过程提供能量来合成ATP,在开始阶段利用的糖类较多,但随着活动时间的延长,利用脂肪的比例增大,脂肪即成为主要的能源。该过程需要氧的参与才能进行,故称需氧系列。此时,一摩尔葡萄糖或脂肪能相应地形成38或130分子ATP,能使活动经济持久地进行。一升氧在呼吸链氧化葡萄糖可产生6.5毫摩尔ATP,而氧化脂肪则产生5.6毫摩尔ATP,故糖类作为肌肉活动的能源比脂肪更经济。但人体内糖类的贮存远比脂肪少。 ③乳酸系列 大强度活动时,ATP分解非常迅速,需氧系列受到供氧能力的限制,形成ATP的速度不能满足肌肉活动的需要。此时,需靠无氧糖酵解产生乳酸的方式来提供能量,称乳酸系列。1摩尔葡萄糖只能形成2分子ATP,但速度较需氧系列快32倍,故能迅速提供较多的ATP供肌肉活动之用。其缺点是需动用大量的葡萄糖,产生的乳酸有致疲劳作用,故不经济,也不能持久。肌肉活动的能量来源及其特点见教材(表2 .1)。 2 .作业时氧消耗的动态 氧需 (oxygen demand):劳动lmin所需要的氧量。 氧上限 (maximum oxygen uptake) :血液在lmin内能供应的最大氧量。 氧债 (oxygen debt): 氧需和实际供氧不足的量。 劳动时人体所需要的氧量取决于劳动强度,强度愈大,需氧量也愈多。氧需能否得到满足主要取决于循环系统的功能,其次为呼吸器官的功能。成年人的氧上限一般不超过3L,有锻炼者可超过4L。在作业开始2一3min内,呼吸和循环系统的活动尚不能满足氧需;肌肉活动所需的能量是在缺氧条件下产生的。其后,当呼吸和循环系统的活动逐渐加强,氧的供应得到满足,即进人稳定状态下工作,这样作业一般能维持较长的时间。若劳动强度较大,氧需超过氧上限,机体处于供氧不足的状态下工作,肌肉内的贮能物质 (主要指糖原)迅速消耗,作业就不能持久。作业停止后的一段时间内,机体需要继续消耗较安静时为多的氧以偿清氧债: 非乳酸氧债即恢复ATP.血红蛋白、肌红蛋白筹所需的氧可在2一3min内得到补偿; 而乳酸氧债则需较长时间才能得到完全补偿。有时部分氧债也可在作业的稳定状态期间得到补偿。恢复期一般需数至十余分钟,也可长达lh以上 ,如教材图2?所示。 3 .作业的能消耗量与劳动强度分级 作业时的能消耗量是全身各器官系统活动能消耗量的总和。由于最紧张的脑力劳动的能消耗量不会超过基础代谢的10%,而肌肉活动的能消耗量却可达基础代谢的10-25倍,故传统上用能消耗量或心率来划分劳动强度 (intensity of work),它只适用于以体力劳动为主的作业,一般分为三级(中等强度作业、 大强度作业、极大强度作业)。 我国已颁布 撎辶投慷确旨稊标准(GB3869-83)。它是根据对262个工种工人的劳动工时、能量代谢和疲劳感等指标之间的关系进行调查分析后,提出按劳动强度指数来划分体力劳动强度见教材(表2?),其计算方法见实习部分第二章。 测定劳动时的能消耗量,一般用来划分和鉴定体力劳动的强度等级,以便制定合理的劳动制度和膳食供给。 (二)体力劳动时机体的调节与适应 在劳动过程中,机体通过神经-体液的调节来实现能量供应和各器官系统之间的协调,以适应生产劳动的需要。劳动时机体的调节相适应性
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