Изтеглете файла с цитат:

закон

Затлъстяването е най-скъпият предотвратим здравен проблем в Съединените щати. Разбирането и прилагането на първия закон на термодинамиката ще помогне на учениците да предотвратят и лекуват този твърде често срещан проблем.

Неразбирането на първия закон на термодинамиката уврежда здравето на нацията ни. Студентите трябва да научат, че затлъстяването се причинява просто от консумацията на повече калории, отколкото тялото изразходва. Хората предлагат много извинения за затлъстяване: хормонален дисбаланс, бавен метаболизъм, генетика, големи кости, дефицит на воля, ограничен достъп до здравословни храни, бедност и страх да не изглеждат твърде слаби. Биолозите също допринасят за сложността на затлъстяването, като откриват нови хормони и сигнални пътища, участващи в регулирането на телесното тегло. Затлъстяването обаче е основно по отношение на калориите в сравнение с калориите навън. Със затлъстяването идват значителни рискове за здравето, включително сърдечни заболявания, хипертония, сънна апнея и артрит. Две трети от възрастните в Съединените щати са с наднормено тегло (индекс на телесна маса [ИТМ]> 25) и почти половината от тези възрастни с наднормено тегло са с наднормено тегло (ИТМ> 30). Въпреки горните оправдания, повечето хора с наднормено тегло са наясно с теглото си и искат да свалят килограми. Учителите по природни науки са задължени да въведат физика в класа по биология и да се борят с оправданията с първия закон на термодинамиката. Едно просто упражнение за ученици, които разбират добре първия закон, е да го прилагат по възможно най-много начини към енергийния баланс в тялото.

Първият закон на термодинамиката гласи, че енергията се запазва или енергията в затворени системи не може да бъде създадена или унищожена. Прекрасно въведение дава Ричард Файнман (1995) в книгата „Шест лесни парчета“ в главата за запазване на енергията. Запазването на неразрушими блокове детски играчки и интуитивното формулиране на уравнения, за да се отчетат липсващите блокове, е чудесна аналогия за единицата енергия, използвана с храненето, Калорията. След като растежът завърши, всяка излишна енергия, която не е необходима за поддържане на телесната температура, клетъчната работа и движенията на тялото, се превръща в мазнини. Яденето по-малко, отколкото е необходимо за метаболизма на тялото, води до разграждането на тази телесна мазнина за енергия. Това съхранение на телесни мазнини от излишния прием на храна представлява първият хладилник и е адаптация, когато източниците на храна са непредсказуеми. Днес в развитите страни, където храната е в изобилие, лесно достъпна и лесно смилаема, този човешки хладилник често е претоварен.

Студентите трябва да могат да прилагат тази информация и това, което са чували за диетите и затлъстяването, за да излязат с научен подход за отслабване. Таблица 1 очертава пет подхода за законно и безопасно отслабване, като се използва първият закон на термодинамиката като рамка. Те ще бъдат обсъдени по ред.

Пет подхода за законно и безопасно отслабване.

Подходи. Как .
Намалете въвеждането Яжте по-малко храна: навици, социални групи Бариатрична хирургия: ограничителни лекарства, потискащи апетита: лоркасерин; фентермин/топирамат (одобрени от FDA 2012 г.)
Намалете усвояването на храната Бариатрична хирургия: малабсорбция Малабсорбция лекарства Въглехидрати: Акарбоза Мазнини: Орлистат, секвестиращи жлъчни киселини Холестерол: Езетимиб Промяна на чревната флора?
Увеличете отделянето Гликозурия: потенциални лекарства за инхибиране на бъбречната реабсорбция на глюкоза
Преобразувайте калориите в топлина Яжте лед Активирайте кафява мазнина; настинка, упражнения
Увеличете продукцията Ход
Подходи. Как .
Намалете въвеждането Яжте по-малко храна: навици, социални групи Бариатрична хирургия: ограничителни лекарства, потискащи апетита: лоркасерин; фентермин/топирамат (одобрени от FDA 2012 г.)
Намалете усвояването на храната Бариатрична хирургия: малабсорбция Малабсорбция лекарства Въглехидрати: Акарбоза Мазнини: Орлистат, секвестиращи жлъчни киселини Холестерол: Езетимиб Промяна на чревната флора?
Увеличете отделянето Гликозурия: потенциални лекарства за инхибиране на бъбречната реабсорбция на глюкоза
Преобразувайте калориите в топлина Яжте лед Активирайте кафява мазнина; настинка, упражнения
Увеличете продукцията Ход

По-малко калории, влизащи в затворената система на тялото, е едно очевидно решение. Това отнема известна сила на волята, защото тялото мисли, че гладува, а не диета и изпраща силни сигнали за ядене. Ще ви помогнат прости навици като само хранене на масата и използване на по-малки чинии. Формирането на социални връзки с по-слаби хора също може да помогне (Christakis & Fowler, 2007). Хирургията за затлъстяване е три вида: рестриктивна хирургия, която прави стомаха по-малък, така че да се достигне ситост по-бързо; малабсорбтивни видове, които свързват червата, така че по-голямата част от храносмилателната и абсорбиращата повърхност на тънките черва се заобикаля; и комбинация от двете (Karmali et al., 2010). Ограничителният тип води до намаляване на приема през устата, тъй като ситостта се достига по-рано. През 2012 г. бяха одобрени две лекарства за потискане на апетита чрез ефекти върху централната нервна система, но след една година средната загуба на тегло е само 10% за по-добро от двете лекарства (Colman et al., 2012).

Обикновено всяка глюкоза в гломерулния филтрат в бъбреците се реабсорбира, оставяйки малко или никаква глюкоза в крайния продукт на урината. Открити са семейства, които имат мутация в бъбречен ген на ко-транспортер натрий-глюкоза, който кодира протеин, наречен SGLT2 (Calado et al., 2006). Тези фенотипове са склонни да губят глюкоза в урината и също са склонни да са тънки. През 2009 г. FDA отказа да одобри лекарство за диабет, наречено дапаглифозин, което беше инхибитор на SGLT2, тъй като беше свързано с рак на пикочния мехур и генитални дрожди. Това е открит път за изследвания, тъй като инхибиторите на SGLT2 блокират

25% от реабсорбцията на бъбречна глюкоза, което възлиза на

70 г глюкоза и 280 калории на ден (Чао, 2011).

Студентите могат да прегледат своите курсове по физика, като разберат колко тегло биха загубили, като ядат дадено количество лед всеки ден. Топлината на сливане на лед е 80 калории (малко „c“) на грам. Специфичната топлина на водата е 1 калория на грам. Студентите могат да направят изчисленията, за да установят, че яденето на 66 килограма лед при нула градуса по Целзий и превръщането му във вода с телесна температура ще изисква

3500 калории, което е енергийният еквивалент на 1 килограм мазнина.

Кафявата мазнина е хистологичен вид мазнина, която се използва предимно за терморегулация, а не за съхранение на енергия. UCP1 (разединяващ протеин 1) е протеин, активиран в кафявите мастни клетки, който позволява на водородните йони да преминават през вътрешната митохондриална мембрана, без да генерира АТФ в процеса. Потенциалната енергия, съхранявана в хемиосмотичния градиент, се губи като топлина. Адреналинът и тироксинът са хормони, които причиняват активиране на разединяващия протеин, но продължителната употреба на тези два хормона има отрицателни ефекти върху здравето при липса на дефицит. Кафявата мазнина може да се активира чрез редовно упражнение и от студена среда (Celi, 2009). Изключването на термостата в къщата и упражненията могат както да активират кафявите мазнини, така и да помогнат при отслабване. Тези стъпки са полезни за тялото и за околната среда. Има интересен доброкачествен тумор от кафяви мастни клетки, наречен хиберном, който често се свързва с непоносимост към топлина, нощно изпотяване и слабост (Furlong et al., 2001).

Енергията в храната може да се превърне в енергия на движението чрез работа и упражнения. Както е описано по-горе, мускулната дейност не само изгаря енергията в жълтите мастни натрупвания, но също така активира кафявата мазнина, така че енергията се изгаря като топлина дори след физическата активност. Има онлайн калкулатори за определяне на разходите за калории за даден вид упражнения.

Затлъстяването трябва да се разглежда по-скоро като проблем на енергийния баланс, отколкото като дефект на характера. Подходът по темата по научен начин ще помогне на учениците да избягват оправдания и да разработят прости стратегии, като по-малко ядене и повече упражнения, за да бъдат по-здрави.