Какие физиологические системы организма обеспечивают мышечную деятельность. Физиологические системы органов

Органы и то, какие существуют физиологические функции.

Организм — это самостоятельно существующая единица органического мира; он является открытой системой, способной к саморегуляции, само-восстановлению и самовоспроизводству, и отвечает на различные изменения внешней среды как единое целое.

Попробуем проанализировать компоненты этого определения.

Организм самостоятельно живет, а основой жизнедеятельности является обмен веществ и энергии. Различают внешний обмен (поглощение и выведение веществ) и внутренний обмен (химическое превращение веществ в клетках). Организм может функционировать только в неразрывной связи с внешней средой, к которому он приспособлен. Со средой организм обменивается веществом, энергией и информацией. С точки зрения термодинамики такие системы называют открытыми.

Обмен веществ (метаболизм) — это закономерный порядок превращения веществ и энергии в живых системах, направленный на их сохранение, самообновление и самовоспроизведение. Метаболизм включает два процесса, взаимосвязаны и происходят одновременно — ассимиляцию (анаболизм) и диссимиляцию (катаболизм).

В ходе катаболических реакций большие органические молекулы расщепляются до простых с высвобождением энергии, которая скапливается в макроэргических фосфатных связях. При анаболических преобразованиях происходит биосинтез сложных, присущих определенному организма, молекул из более простых предшественников. Итак, расщепляя в процессе обмена органические вещества внешней среды, животные организмы синтезируют новые вещества, в которых аккумулируется свободная (энергия, которая способна превращаться в работу). Процесс накопления свободной энергии позволяет оберегать организм от разрушительного воздействия среды и сохранять его живой состояние.

Для сохранения живой системы необходимо, чтобы в процессе метаболизма синтезировались не любые макромолекулы, а только те, которые свойственны конкретному организму. Происходит это за счет репликации, то есть самовоспроизведения макромолекул нуклеиновых кислот. После этого осуществляется точное копирование и передачи генетической , а значит — самовоспроизведение живой системы.

С обменом веществ связано и процесс самовосстановления клеточных структур и межклеточного вещества — непрерывная замена старых молекул новыми. Установлено, что у взрослых животных половина всех тканевых белков обновляется за три месяца, белков печени — за две недели, белков крови — за одну неделю. В процессе старения организма скорость самовосстановления тканей замедляется.

Животные организмы являются одноклеточные и многоклеточные. В одноклеточных организмов ( , и другие) действует клеточный уровень организации, при котором наблюдается разделение функций между отдельными органоидами. Например, двигательная функция связана с ресничками или жгутиком, пищеварительная — со специализированными вакуолями и т.д. Однако все физиологические функции происходят в одной клетке.

У многоклеточных организмов возникают различия между клетками по форме. размерами, строением и функциями. С одинаково дифференцированных клеток возникают ткани, которые специализированы для выполнения отдельных функций: например, мышечная — для осуществления двигательных функций. Специализированные клетки тканей осуществляют и общие для всех клеток функции: обмен веществ, питание, дыхание. выделения. Между клетками, которые образуют ткань, происходит взаимодействие.

На определенном этапе филогенеза и онтогенеза формируются органы, состоящие из различных тканей. Органы — это анатомические образования, которые выполняют определенную функцию в организме и состоят из нескольких тканей. Совокупность органов, участвующих в осуществлении сложных видов деятельности, называют физиологической системой органов (пищеварительная система, дыхательная система, система кровообращения, выделительная система, эндокринная система и т.д.).

Итак, у высших животных и человека можно выделить молекулярный, клеточный, тканевый, органный и системный уровни организации. Для познания функций высших организмов необходимо изучение всех этих уровней, поскольку функционирует как система, в которой деятельность всех ее структур согласована в пространстве и времени.

Высшие многоклеточные организмы имеют сложное строение и выполняют сложные функции, поэтому целесообразно рассматривать особенности их структурной и функциональной организации.

Основой структурной организации являются клетки, из которых состоят ткани, ткани формируют органы, а органы образуют организм. Для выполнения физиологических функций необходимо объединение определенного количества структурных образований. Поэтому функциональная организация имеет такую ​​последовательность: функциональная единица — физиологическая система органов — функциональная система.

Функциональная единица — это группа клеток, объединенных для выполнения определенных функций. Функциональные единицы органа работают не одновременно, а поочередно. Объединение органов для выполнения определенной функции — физиологическая система органов. Вместе они могут организовываться в функциональную систему — совокупность различных структур и процессов, объединенных для достижения результатов действия в соответствии с поставленной целью (П. К. Анохин, 1935 г.). Например, необходимое количество кислорода мышцы во время выполнения физической работы получают благодаря мобилизации (при участии нервной и гуморальной систем) физиологических систем крови, кровообращения и дыхания, которые формируются в газотранспортную функциональную систему.

Как одноклеточный, так и многоклеточный организмы реагируют на различные изменения внешней среды как единое целое. Особенно сложные и разнообразные реакции у целостного организма высших животных. Такие реакции не могут быть сведены к сумме реакций отдельных клеток, тканей и органов.

Физиологические функции — это проявления жизнедеятельности, они имеют приспособленческий характер. Осуществляя различные функции, организм приспосабливается к внешней среде.

Основным проявлением жизнедеятельности является обмен веществ и энергии, с которым связаны все остальные физиологические функции (рост, развитие, размножение, питание, пищеварение, дыхание, кровообращение, выделения, секреция, возбуждение и его проведение, сокращение мышц и выполнения движений, защиту от инфекции и т.д.). Физиологические функции можно разделить на две группы: пластичные (строительные) и регуляторные. Первые заключаются в синтезе нуклеиновых кислот, белков и образовании клеточных структур, вторые — обеспечивают регуляцию жизнедеятельности органов и систем.

В результате физико-химических преобразований выполнения функций ведет к структурным изменениям в клетках. Иногда их можно выявить с помощью светового микроскопа, а иногда — только с помощью электронного микроскопа. Структурные изменения могут иметь обратимый характер. Физиологические функции, которые базируются на химических, физических и механических изменениях, нельзя свести ни к одному из них, а необходимо изучать в комплексе.

Анатомия (от греч. Anatomia – разрез, вскрытие, рассечение) человека – это один из разделов биологии и морфологии, изучающий строение организма человека, его происхождение, формирование, эволюционное развитие на уровне выше клеточного.

Анатомия человека - это естественная наука, предметом изучения которой является строение человеческого организма. Различают несколько направлений:
- систематическую анатомию, предмет изучения которой - отдельные системы организма (например, опорно-двигательная) и их взаимосвязь;
- топографическую, изучающую расположение отдельных органов и тканей друг относительно друга. Имеет большое прикладное значение;
- пластическую, занимающуюся изучением внешней формы тела: пропорций и закономерностей его строения.

Анатомия помогает разобраться с устройством нашего организма, который является одним из самых сложных на планете. Все его части выполняют строго определенные функции и все они взаимосвязаны между собой. Современная анатомия - наука, которая различает как то, что мы наблюдаем визуально, так и скрытое от глаз строение тела человека.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Структурной единицей организма человека является клетка. Огромное их количество, достигающее до 200 триллионов различных размеров и формы, составляют тело человека.

Схожие по своему назначению клетки объединены в пучки клеток, которые, в свою очередь, объединены в ткани. Организм человека состоит из тканей 4-х типов: эпителиальной, мышечной, невральной (нервной) и соединительной.

Ткани объединяются в органы. Каждый орган имеет свою определенную структуру, форму, размер, назначение. Органы бывают полые (т.е. имеющие полость) и паренхиматозные (плотные, не имеющие полости). Каждый орган может состоять из нескольких видов тканей. Органы бывают внешними и внутренними.

Жизнь организма обеспечивается взаимодействием большого числа разных органов. Органы, выполняющие одну или несколько общих физиологических функций, составляют физиологическую систему.

Весь организм человека условно поделён на системы органов, объединённых по принципу выполняемой работы, функции. Эти системы называются анатомо-функциональные, их в организме человека двенадцать.

1. Костно-мышечная система - обеспечение структурности, функций передвижения.
2. Центральная нервная система - регуляция и интеграция жизненных функций организма.
3. Периферическая нервная система - обеспечение протекания процессов возбуждения и торможения, проведение команд ЦНС до рабочих органов.
4. Система органов дыхания - обеспечение организма кислородом, который необходим для всех биохимических процессов, выделение углекислого газа.
5. Система органов кровообращения - обеспечение транспорта питательных веществ в клетку и освобождение её от продуктов жизнедеятельности.
6. Система органов кроветворения - обеспечение постоянства состава крови.
7. Система органов пищеварения - потребление, переработка, усвоение питательных веществ, выделение продуктов жизнедеятельности.
8. Система органов мочевыделения и кожа - выделение продуктов жизнедеятельности, очистка организма.
9. Репродуктивная система - воспроизводство организма.
10. Эндокринная система - регуляция биоритма жизни, основных процессов обмена веществ и поддержание постоянства внутренней среды.
11. Лимфатическая система - осуществление очищения организма и обезвреживание чужеродных агентов.
12. Иммунная система - обеспечение защиты организма от вредных и чужеродных факторов.

Каждая система выполняет в организме человека определенную функцию. От качества её исполнения зависит здоровье организма в целом. Если какая-нибудь из систем по каким-то причинам ослаблена, другие системы способны частично взять на себя функцию ослабленной системы, помочь ей, дать возможность восстановиться.

Например, при снижении функции системы мочевыделения (почек), функцию очистки организма берёт на себя дыхательная система. Если она не справляется, подключается выделительная система - кожа. Но в этом случае организм переходит в другой режим функционирования. Он становится более ранимым, и человек должен снизить обычные нагрузки, дав ему возможность оптимизировать режим жизнедеятельности. Природа дала организму уникальный механизм саморегуляции и самовосстановления. Пользуясь этим механизмом экономично и бережно, человек способен выдерживать колоссальные нагрузки.

Костно-мышечная система

Эта система представляет собой совокупность структур, обеспечивающих опору частям тела и помогающих человеку передвигаться в пространстве. Весь аппарат делится на две части, которые и изучает анатомия человека.

Костно-суставной. С точки зрения механики, это система рычагов, которые в результате сокращения мышц передают воздействие сил. Эта часть считается пассивной.

Кости, соединяясь между собой, образуют скелет соответствующих частей тела. При любых положениях тела все его органы опираются на кости. В этом состоит опорная функция скелета.

Скелет - это подвижная опора человека. Он состоит из 206 костей. Примерно половина из них формирует конечности: руки и ноги. Скелет выполняет и защитную функцию, ограничивая полости, занятые внутренними органами, например, грудную, брюшную полость, полость черепа.

Позвоночник - один из самых важных органов костно-мышечной системы. Он служит хранилищем для спинного мозга. Позвоночник обеспечивает функцию прямо-стояния, к которой человек пришел в процессе эволюции.

Костная ткань - это минеральный резерв, к которому организм обращается каждый раз, когда требуется компенсировать потери кальция. Из костной ткани состоят все кости тела, хрящи, суставы и связки, соединяющие их.

Мышечный. Активная часть опорно-двигательного аппарата - это мышцы, связки, сухожилия, хрящевые структуры, синовиальные сумки. Основной функцией мышц является обеспечение человека возможностью двигаться.

К костям скелетной системы прикрепляется около 700 мышц. От массы тела человека они составляют около 50%. Основные виды мышц следующие:
Висцеральные. Располагаются внутри органов, обеспечивают перемещение веществ.
Сердечная. Находится только в сердце, необходима для перекачивания крови по телу человека.
Скелетные. Эта разновидность мышечной ткани управляется человеком сознательно.

Мышцы на 83% состоят из воды. Деятельность скелетных мышц регулируется человеком сознательно. Другие регулируются без участия сознания. Они называются гладкими или непроизвольно сокращающимися (стенки мышц желчного пузыря, кишечника, маточных труб и т.д.). Общая масса мускулатуры взрослого человека определяется примерно в 24 кг.

Центральная нервная система (ЦНС)

Нервная система подразделяется на центральную и периферическую. Центральная система состоит из головного и спинного мозга, защищенных костями черепа и позвоночника. Это одна из самых сложных и уникальных систем, которая еще недостаточно изучена. Она обеспечивает всю духовную, интеллектуальную и сенсорную жизнь человека. Периферическая система состоит из нервов, сплетений, корешков, ганглий и нервных окончаний.

Анатомия человека говорит, что основной функцией ЦНС является осуществление простых и сложных рефлексов. Центральная нервная система объединяет все другие системы, регулирует и согласовывает их деятельность. Любое нарушение связи между ней и органом приводит к прекращению его нормального функционирования. Посредством рецепторов, расположенных в органах чувств, поддерживается постоянная связь организма с окружающей средой. Благодаря ей осуществляется психическая деятельность человека, его поведение.

Периферическая нервная система

Главными компонентами периферической нервной системы являются нервы, которые соединяют центральную нервную систему с другими частями тела, и ганглии - группы нервных клеток, расположенных в различных точках нервной системы. Периферическая нервная система имеет два главных подразделения: соматическую нервную систему, находящуюся под постоянным контролем человека, и вегетативную систему, находящуюся под его бессознательным контролем.

Система органов дыхания

Благодаря дыханию, организм получает кислород и освобождается от излишков углекислоты, образующейся в результате обмена веществ. Система органов дыхания включает в себя верхние дыхательные пути (полость носа, придаточные пазухи, гортань, трахею) и легкие (бронхи и легочную ткань). Это одна из выделительных систем организма.

Процесс дыхания обеспечивается ритмичными движениями диафрагмы. Она поднимается вверх на 2 см и настолько же опускается вниз. В час она делает 1000 движений, за сутки - 24000. Число дыхательных движений - 18 в минуту. Они соответствуют 72 сердечным сокращениям.

Для обеспечения организма кислородом надо вдыхать и выдыхать 11000 литров чистого воздуха. Из них около 360 литров кислорода в сутки. Количество легочных альвеол равно от 300 до 400 млн., их поверхность составляет 50 кв. метров при выдохе и 130-150 кв. метров при вдохе. В больших городах только 50% необходимого количества кислорода поступает в легкие. Возникает хроническая кислородная недостаточность всех органов.

Воздух поступает сначала в носовую полость, затем в носоглотку, гортань и дальше в трахею, бронхи и легкие. Легкие - центральный орган системы дыхания, занимающий практически все пространство грудной клетки, основанием они упираются в диафрагму. В легких альвеолы оплетены густой сетью кровеносных сосудов. Здесь происходит обмен кислородом и углекислым газом между альвеолярным воздухом и кровью капилляров.

Система органов кровообращения

В состав сердечно-сосудистой системы входит сердце, кровеносные сосуды и около 5 литров транспортируемой крови. Основной их функцией является перенос кислорода, гормонов, питательных веществ и клеточных отходов. Работает эта система только за счет сердца, которое продолжает работать даже ночью, когда большая часть остальных элементов организма отдыхает.

Сердце в анатомии человека является насосным органом, так как его функцией выступает перекачивание крови. В организме существует всего 2 круга кровообращения: малый или легочный, транспортирующий венозную кровь и большой, несущий кровь насыщенную кислородом. В течение минуты здоровое сердце выбрасывает в аорту 6 литров крови, за 1 час - 420 литров, за 24 часа – 10000 литров.

Система органов кроветворения

Кроветворная система отвечает в организме за функцию обеспечения постоянного состава крови. Она включает костный мозг, селезенку, лимфатические железы. Кровь имеет очень важное значение для функционирования организма. Она переносит кислород и другие важные вещества к тканям и клеткам, а взамен выводит углекислоту и другие отработанные продукты. Кровь состоит из бесцветной жидкости, называемой плазмой, в которой находятся эритроциты, лейкоциты, тромбоциты и лимфоциты.

Эритроциты - безъядерные клетки крови животных и человека. Они содержат гемоглобин, который легко соединяется с кислородом. В капиллярах гемоглобин отдает кислород тканям (выделяет в межклеточную жидкость) и присоединяет к себе углекислый газ.

Масса костного мозга составляет 2 кг. Он ежедневно производит 300 млрд. эритроцитов. Каждые 2 месяца общее количество эритроцитов обновляется. Жизнь 1 эритроцита длится от 42 до 127 дней. Ежедневно умирает более 200 млрд. эритроцитов, 2 млн. почечных нефронов обеспечивает выведение остатков эритроцитов. При анемии умирает до 300-500 млрд эритроцитов и проблема их эвакуации встает очень остро.

Система органов пищеварения

Система органов пищеварения включает ряд органов, отвечающих за поступление, переработку, усвоение и выделение непереваренных продуктов. Она включает ротовую полость, пищевод, желудок , двенадцатиперстную кишку, печень, желчный пузырь, поджелудочную железу, тонкий и толстый кишечник, прямую кишку, а также слюнные железы и железы внутренней секреции.

Пищеварение - сложный комплекс физико-химических процессов усвоения пищи. Согласно анатомии человека в органах пищеварения пища измельчается, смачивается и переваривается пищеварительными соками. В результате необходимые организму сложные органические соединения расщепляются до более простых веществ. Они всасываются в кишечнике и доставляются кровью ко всем тканям и клеткам организма.

Система органов мочевыделения

Мочевыделительная система полностью находится в тазовой полости У мужчин и женщин в строении этой части есть значительные различия. Мочевыделительная система состоит из почек, мочеиспускательного канала, мочеточников и мочевого пузыря. Функция системы состоит в выводе токсичных и чужеродных соединений, переизбытка различных веществ через мочу.

Репродуктивная система

Репродуктивная система отвечает за продолжение жизни биологического вида. У женщин и мужчин она устроена по-разному. У женщин в нее входят: матка, яичники, влагалище и придатки яичников. У мужчин: предстательная железа, яички и наружные гениталии. Работа репродуктивной системы тесно связана с гормональным обменом организма. Половые гормоны вырабатываются в яичниках у женщин и яичках у мужчин.

Эндокринная система

Эндокринная вместе с нервной системой регулирует внутренние реакции и ощущения окружающей среды. Именно от ее работы зависят эмоции, психическая деятельность, развитие, рост, половое созревание. Основными органами в ней выступают щитовидная и поджелудочная железа, яички или яичники, надпочечники, эпифиз, гипофиз и тимус.

Каждая из желез вырабатывает и выделяет в кровь биологически активные вещества - гормоны. Их в организме человека вырабатывается более 50. Гормоны участвуют в регуляции функций всех клеток и тканей организма. В целом функцию эндокринной системы можно определить, как обеспечение биоритма жизни, основных процессов обмена веществ и поддержание постоянства внутренней среды.

Лимфатическая система

Лимфатическая система представляет собой сосудистую систему, выводящую различные инфекции и токсины из организма. Она состоит из сосудов, капилляров, протоков, стволов и узлов.

Лимфатическая система - это вторая река жизни. Если длина кровеносных сосудов 100 тысяч км, то длина лимфатических вдвое больше. Лимфа омывает все клетки, заполняет все щели и промежутки в органах.

Количество лимфатических узлов - 400. Общее количество лимфы равно 2-2,5 л. Это одна из самых загадочных систем в организме. До сих пор точно не определены все её функции. В результате недостаточной работы лимфатической системы наблюдается появление отеков в разных органах.

Иммунная система

В иммунную систему объединяют органы, принимающие участие в защите организма от бактерий, вирусов, других чужеродных микроорганизмов и веществ. Такими органами являются красный костный мозг, вилочковая железа, селезенка, лимфатические узлы и лейкоциты. При нормальном статусе иммунной системы организм способен самостоятельно справляться с большинством опасных инфекций.

Заключение

Человек в идеальных условиях, при оптимальном режиме работы всех двенадцати систем, а также при наличии оптимального сенсорного, интеллектуального и духовного пространства, был бы здоровым и долго жил.

Качество работы системы напрямую зависит от условий, в которых она находится. Индивидуальные условия формируют и особенности оптимального функционирования. Каждый человек должен иметь программу оптимальной жизнедеятельности с учётом индивидуальных особенностей существования. Только в этом случае он может создать себе условия для долгой и счастливой жизни.

В организме человека существуют следующие физиологические системы (костная система, мышечная, кровеносная, дыхательная, пищеварительная, нервная, система крови и др.).

Кровь представляет собой жидкую ткань, которая циркулирует в кровеносной системе и обеспечивает жизнедеятельность клеток и тканей организма в качестве физиологической системы. Она состоит из плазмы и ферментных элементов:

эритроцитов – красные кровяные клетки, заполненные гемоглобином, который способен образовать соединение с кислородом и транспортировать его из легких к тканям, а из тканей переносить углекислый газ к легким, таким образом осуществляет дыхательную функцию. Продолжительность жизни в организме 100-120 дней. В 1 мл крови содержится 4.5 –5 млн. эритроцитов. У спортсменов достигает 6 млн. и более.

Лейкоциты белые кровяные тельца, выполняют защитную функцию, уничтожая кислородные тела. В 1 мл – 6-8 тыс.

Тромбоциты участвуют в свертывании крови, в 1 мл – от 100-300 тыс.

Постоянство крови поддерживается химическими механизмами самой крови и контролируются регуляторными механизмами ЦНС. Лимфа крови выполняет следующие функции: возвращает белки из межтканевого пространства в кровь, доставляет жиры к клеткам тканей, а также участвует в обмене веществ и удаляет болезнетворные микроорганизмы. Общее количество крови составляет 7-8% массы тела, в покое 40-50%.

Потеря 1/3 крови опасна для жизни человека. Различают 4 группы крови (I-II-III-IV).

Сердечно-сосудистая система

Сердечно-сосудистая система состоит из большого и малого круга кровообращения. Левая половина сердца обслуживает большой круг кровообращения, правая – малый. Большой круг кровообращения начинается от левого желудочка сердца, проходит через ткани всех органов и возвращается в правый желудочек. Откуда начинается малый круг кровообращения, который проходит через легкие, где венозная кровь, отдавая углекислый газ и насыщается кислородом, превращается в артериальную и направляется в левое предсердие. Из левого предсердия кровь поступает влевый желудочек и от туда вновь в большой круг кровообращения. Деятельность сердца заключается в ритмичной смене сердечных циклов, которые состоят из трех фаз: сокращение предсердия, желудочков и общего расслабления.

Пульс – это волна колебаний при выбросе крови в аорту. В среднем частота пульса 60-70 уд/мин. Существуют 2 вида кровяного давления. Оно измеряется в плечевой артерии. Максимальное (систолическое) и минимальное (дистолическое). У здорового человека в возрасте от 18 до 40 лет в покое равно 120/70 мм рт. ст.

Дыхательная система включает в себе носовую полость, гортань, трахею, бронхи и легкие. Процесс дыхания – это целый комплекс физиологических и биохимических процессов, в процессе дыхания также участвует и система кровообращения. Этап дыхания, при котором кислород из атмосферного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови – в атмосферный воздух называется внешним. Перенос газов кровью – следующий этап и, наконец, тканевое (или внутреннее) дыхание: потребление клетками кислорода и выделение ими углекислоты, как результат биохимических реакций, связанных с образованием энергии.

Пищеварительная система состоит из ротовой полости, слюнных желез, глотки, пищевода, желудочка, тонкого и толстого кишечника, печени и поджелудочной железы. В этих органах пища механически и химически обрабатывается, переваривается, и образуются продукты пищеварения.

Выделительную систему образуют почки, мочеточники и мочевой пузырь, которые обеспечивают выделение из организма с мочой вредных продуктов обмена веществ. Продукты обмена выделяются через кожу, легкие, желудочно-кишечный тракт. С помощью почек поддерживается кислотно-щелочное равновесие, т.е. процесс гомеостаза.

Нервная система состоит из центральной (головной и спинной мозг) и периферических отделов (нервов, отходящих от головного и спинного мозга и расположенных на периферии нервных узлов). ЦНС регулирует деятельность человека, а также его психическое состояние.

Спинной мозг лежит в спинно-мозговом отделе, образованном позвонками. Первый шейный позвонок – граница верхнего отдела, второй поясничный нижний отдел спинного мозга. Спинной мозг делится на 5 отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый, копчиковый. В спинном мозге имеется 2 вещества. Серое вещество образовано скоплением тел нервных клеток (нейронов), которые достигают различных рецепторов кожи, сухожилий, слизистых оболочек. Белое вещество окружает серое, которое связывает между собой нервные клетки спинного мозга.

Спинной мозг выполняет рефлекторную и проводниковую для нервных импульсов функции. Поражения спинного мозга влекут за собой различные нарушения, связанные с выходом из строя проводниковой функции.

Головной мозг представляет собой огромное количество нервных клеток. Он состоит из переднего, промежуточного, среднего и заднего отдела.

Кора больших полушарий является высшим отделом ЦНС, мозговая ткань потребляет в 5 раз больше кислорода, чем мышцы. Составляет 2% массы тела человека.

Вегетативная нервная система – это специализированный отдел нервной системы, регулируемый корой больших полушарий. В отличии от соматической нервной системы, которая регулирует скелетную мускулатуру, вегетативная нервная система регулирует дыхание, кровообращение, выделение, размножение, железы внутренней секреции. Вегетативная система подразделяется на симпатическую, которая контролирует деятельность сердца, сосудов, органов пищеварения и др., участвует в формировании эмоциональных реакций(страх, гнев, радость), и парасимпатической нервной системы и под контролем высшего отдела ЦНС. Способность организма приспосабливаться к меняющимся условия внешней среды, реализуется специальными рецепторами. Рецепторы подразделяются на 2 группы: внешние и внутренние. Высшим отделом анализатора является корковый отдел. Существуют следующие анализаторы (кожный, двигательный, вестибулярный, зрительный, слуховой, вкусовой, висцеральный – внутренние органы). Железы внутренней секреции или эндокринные железы вырабатывают особые биологические вещества – гормоны. Гормоны обеспечивают гуморальную регуляцию через кровь физиологических процессов в организме. Они могут ускорять рост, физическое и психическое развитие, участвовать в обмене веществ. К железам внутренней секреции относят: щитовидную, околощитовидную, надпочечники, поджелудочную, гипофиз, половые железы и другие, функцию эндокринной системы регулирует ЦНС.

Принято выделять следующие физиологические системы организма: костную (скелет человека), мышечную, кровеносную, дыхательную, пищеварительную, нервную, систему крови, желез внутренней секреции, анализаторов и др.

Кровь как физиологическая Кровь - жидкая ткань, циркулирующая в система, жидкая ткань кровеносной системе и обеспечивающая жиз-недеятельность клеток и тканей организма в качестве органа и физиологической системы. Она состоит из плазмы (55-60%) и взвешенных в ней форменных элементов: эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и других веществ (40-45%) (рис. 2.8); имеет слабощелочную реакцию (7,36 рН).

Эритроциты - красные кровяные клетки, имеющие форму круглой вогнутой пластинки диаметром 8 и толщиной 2-3 мкм, заполнены особым белком - гемоглобином, который способен образовывать соединение с кислородом (оксигемоглобин) и транспортировать его из легких к тканям, а из тканей переносить углекислый газ к легким, осуществляя таким образом дыхательную функцию. Продолжительность жизни эритроцита в организме 100-120 дней. Красный костный мозг вырабатывает до 300млрд молодых эритроцитов, ежедневно поставляя их в кровь. В 1 мл крови человека в норме содержится 4,5-5млн эритроцитов. У лиц, активно занимающихся двигательной деятельностью, это число может существенно возрастать (6млн и более). Лейкоциты - белые кровяные тельца, выполняют защитную функцию, уничтожая инородные тела и болезнетворные микробы (фагоцитоз). В 1 мл крови содержится 6-8 тыс. лейкоцитов. Тромбоциты (а их содержится в 1 мл от 100 до 300 тыс.) играют важную роль в сложном процессе свертывания крови. В плазме крови растворены гормоны, минеральные соли, питательные и другие вещества, которыми она снабжает ткани, а также содержатся продукты распада, удаленные из тканей.

В плазме крови находятся и антитела, создающие иммунитет (невосприимчивость) организма к ядовитым веществам инфекционного или какого-нибудь иного происхождения, микроорганизмам и вирусам. Плазма крови принимает участие в транспортировке углекислого газа к легким.

Постоянство состава крови поддерживается как химическими механизмами самой крови, так и специальными регуляторными механизмами нервной системы.

При движении крови по капиллярам, пронизывающим все ткани, через их стенки постоянно просачивается в межтканевое пространство часть кровяной плазмы, которая образует межтканевую жидкость, окружающую все клетки тела. Из этой жидкости клетки поглощают питательные вещества и кислород и выделяют в нее углекислый газ и другие продукты распада, образовавшиеся в процессе обмена веществ. Таким образом, кровь непрерывно отдает в межтканевую жидкость питательные вещества, используемые клетками, и поглощает вещества, выделяемые ими. Здесь же расположены мельчайшие лимфатические сосуды. Некоторые вещества межтканевой жидкости просачиваются в них и образуют лимфу, которая выполняет следующие функции: возвращает белки из межтканевого пространства в кровь, участвует в перераспределении жидкости в организме, доставляет жиры к клеткам тканей, поддерживает нормальное протекание процессов обмена веществ в тканях, уничтожает и удаляет из организма болезнетворные микроорганизмы. Лимфа по лимфатическим сосудам возвращается в кровь, в венозную часть сосудистой системы.

Общее количество крови составляет 7-8% массы тела человека. В покое 40-50% крови выключено из кровообращения и находится в «кровяных депо»: печени, селезенке, сосудах кожи, мышц, легких. В случае необходимости (например, при мышечной работе) запасной объем крови включается в кровообращение и рефлекторно направляется к работающему органу. Выход крови из «депо» и ее перераспределение по организму регулируется ЦНС.

Потеря человеком более 1/3 количества крови опасна для жизни. В то же время уменьшение количества крови на 200-400 мл (донорство) для здоровых людей безвредно и даже стимулирует процессы кроветворения. Различают четыре группы крови (I, II,III, IV)..При спасении жизни людей, потерявших много крови, или при некоторых заболеваниях делают переливание крови с учетом группы. Каждый человек должен знать свою группу крови.

Сердечно-сосудистаясистема. Кровеносная система состоит из сердца и кровеносных сосудов. Сердце - главный орган кровеносной системы - представляет собой полый мышечный орган, совершающий ритмические сокращения, благодаря которым происходит процесс кровообращения в организме. Сердце - автономное, автоматическое устройство. Однако его работа корректируется многочисленными прямыми и обратными связями, поступающими от различных органов и систем организма. Сердце связано с центральной нервной системой, которая оказывает на его работу регулирующее воздействие.

Сердечно-сосудистая система состоит из большого и малого кругов кровообращения (рис. 2.9). Левая половина сердца обслуживает большой круг

кровообращения, правая - малый. Большой круг кровообращения начинается от левого желудочка сердца, проходит через ткани всех органов и возвращается в правое предсердие. Из правого предсердия кровь переходит в правый желудочек, откуда начинается малый круг кровообращения, который проходит через легкие, где венозная кровь, отдавая углекислый газ и насыщаясь кислородом, превращается в артериальную и направляется в левое предсердие. Из левого предсердия кровь поступает в левый желудочек и оттуда вновь в большой круг кровообращения.

Деятельность сердца заключается в ритмичной смене сердечных циклов, состоящих из трех фаз: сокращения предсердий, сокращения желудочков и общего расслабления сердца.

Пульс - волна колебаний, распространяемая по эластичным стенкам артерий в результате гидродинамического удара порции крови, выбрасываемой в аорту под большим давлением при сокращении левого желудочка. Частота пульса соответствует частоте сокращений сердца. Частота пульса в покое (утром, лежа, натощак) оказывается ниже из-за увеличения мощности каждого сокращения. Урежение частоты пульса увеличивает абсолютное время паузы для отдыха сердца и для протекания процессов восстановления в сердечной мышце. Впокoe пульс здорового человека равен 60-70 удар/мин.

Кровяное давление создается силой сокращения желудочков сердца и упругостью стенок сосудов. Оно измеряется в плечевой артерии. Различают максимальное (или систолическое) давление, которое создается во время сокращения левого желудочка (систолы), и минимальное (или диастолическое) давление, которое отмечается во время расслабления левого желудочка (диастолы). Давление поддерживается за счет упругости стенок растянутой аорты и других крупных артерий. В норме у здорового человека в возрасте 18- 40 лет в покое кровяное давление равно 120/70 мм рт. ст. (120 мм систолическое давление, 70 мм - диастолическое). Наибольшая величина кровяного давления наблюдается в аорте.

По мере удаления от сердца кровяное давление оказывается все ниже. Самое низкое давление наблюдается в венах при впадении их в правое предсердие. Постоянная разность давления обеспечивает непрерывный ток крови по кровеносньм сосудам (в сторону пониженного давления).

Дыхателная система Дыхательная система включает в себя носовую полость, гортань, трахею, бронхи и легкие. В процессе дыхания из атмосферного воздуха через альвеолы легких в организм постоянно поступает кислород, а из организма выделяется углекислый газ (рис. 2.10 и 2.11).

Трахея в нижней своей части делится на два бронха, каждый из которых, входя в легкие, древовидно разветвляется. Конечные мельчайшие разветвления бронхов (бронхиолы) переходят в закрытые альвеолярные годы, в стенках которых имеется большое количество шаровидных образований - легочных пузырьков (альвеол). Каждая альвеола окружена густой сетью капилляров. Общая поверхность всех легочных пузырьков очень велика, она в 50 раз превышает поверхность кожи человека и составляет более 100 м 2 .

Легкие располагаются в герметически закрытой полости грудной клетки. Они покрыты тонкой гладкой оболочкой - плеврой, такая же оболочка выстилает изнутри полость грудной клетки. Пространство, образованное между этими листами плевры, называется плевральной полостью. Давление в плевральной полости всегда ниже атмосферного при выдохе на 3-4 мм рт. ст., при вдохе - на 7-9.

Процесс дыхания - это целый комплекс физиологических и биохимических процессов, в реализации которых участвует не только дыхательный аппарат, но и система кровообращения.

Механизм дыхания имеет рефлекторный (автоматический) характер. В покое обмен воздуха в легких происходит в результате дыхательных ритмических движений грудной клетки. При понижении в грудной полости давления в легкие в достаточной степени пассивно за счет разности давлений засасывается порция воздуха - происходит вдох. Затем полость грудной клетки уменьшается и воздух из легких выталкивается - происходит выдох. Расширение полости грудной клетки осуществляется в результате деятельности дыхательной мускулатуры. В покое при вдохе полость грудной клетки расширяет специальная дыхательная мышца - диафрагма, а также наружные межреберные мышцы; при интенсивной физической работе включаются и другие (скелетные) мышцы. Выдох в покое производится выражение пассивно, при расслаблении мышц, осуществлявших вдох, грудная клетка под воздействием силы тяжести и атмосферного давления уменьшается. При интенсивной физической работе в выдохе участвуют мышцы брюшного пресса, внутренние межреберные и другие скелетные мышцы. Систематические занятия физическими упражнениями и спортом укрепляют дыхательную мускулатуру и способствуют увеличению объема и подвижности (экскурсии) грудной клетки.

Этап дыхания, при котором кислород из атмосферного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови - в атмосферный воздух, называют внешним дыханием; перенос газов кровью - следующий этап и, наконец, тканевое (или внутреннее) дыхание - потребление клетками кислорода и выделение ими углекислоты как результат биохимических реакций, связанных с образованием энергии, чтобы обеспечить процессы жизнедеятельности организма.

Внешнее (легочное) дыхание осуществляется в альвеолах легких. Здесь через полупроницаемые стенки альвеол и капилляров кислород переходит из альвеолярного воздуха, заполняющего полости альвеол. Молекулы кислорода и углекислого газа осуществляют этот переход за сотые доли секунды. После переноса кислорода кровью к тканям осуществляется тканевое (внутриклеточное) дыхание. Кислород переходит из крови в межтканевую жидкость и оттуда в клетки тканей, где используется для обеспечения процессов обмена веществ. Углекислый газ, интенсивно образующийся в клетках, переходит в межтканевую жидкость и затем в кровь. С помощью крови он транспортируется к легким, а затем выводится из организма. Переход кислорода и углекислого газа через полупроницаемые стенки альвеол, капилляров и оболочек эритроцитов путем диффузии (перехода) обусловлен разностью парциального давления каждого из этих газов. Так, например, при атмосферном давлении воздуха 760 мм рт. ст. парциальное давление кислорода (р0а) в нем равно 159 мм рт. ст., а в альвеолярном - 102, в артериальной крови - 100, в венозной - 40 мм рт. ст. В работающей мышечной ткани р0а может снижаться до нуля. Из-за разницы в парциальном давлении кислорода происходит его поэтапный переход в легкие, далее через стенки капилляров в кровь, а из крови в клетки тканей.

Углекислый газ из клеток тканей поступает в кровь, из крови - в легкие, из легких - в атмосферный воздух, так как градиент парциального давления углекислого газа (СО 2) направлен в обратную относительно р0а сторону (в клетках СО 2 - 50-60, в крови - 47, в альвеолярном воздухе - 40, в атмосферном воздухе - 0,2 мм рт. ст.).

Система пищеварения ивыделения. Пищеварительная система состоит из ротовой полости, слюнных желез, глотки, пищевода, желудка, тонкого и толстого кишечника, печени и поджелудочной железы. В этих органах пища механически и химически обрабатывается, перевариваются поступающие в организм пищевые вещества и всасываются продукты пищеварения.

Выделительную систему образуют почки, мочеточники и мочевой пузырь, которые обеспечивают выделение из организма с мочой вредных продуктов обмена веществ (до 75%). Кроме того, некоторые продукты обмена выделяются через кожу (с секретом потовых и сальных желез), легкие (с выдыхаемым воздухом) и через желудочно-кишечный тракт. С помощью почек в организме поддерживается кислотно-щелочное равновесие (рН), необходимый объем воды и солей, стабильное осмотическое давление (т.е. гомеостаз).

Нервная система Нервная система состоит из центрального (головной и спинной мозг) w. периферического отделов (нервов, отходящих от головного и спинного мозга и расположенных на

периферии нервных узлов). Центральная нервная система координирует деятельность различных органов и систем организма и регулирует эту деятельность в условиях изменяющейся внешней среды по механизму рефлекса. Процессы, протекающие в центральной нервной системе, лежат в основе всей психической деятельности человека.

лекция № 4: внешняя среда и ее воздействие на

организм и жизнедеятельность человека.функциональная активность человека

Ha человека воздействуют различные факторы окружающей среды. При изучении многообразных видов его деятельности не

обойтись без учета влияния природных факторов (барометрическое давление, газовый состав и влажность воздуха, температура окружающей среды, солнечная радиация - так называемая физическая окружающая среда), биологических факторов растительного и животного окружения, а также факторов социальной среды с результатами бытовой, хозяйственной, производственной и творческой деятельности человека.

Из внешней среды в организм поступают вещества, необходимые для его жизнедеятельности и развития, а также раздражители (полезные и вредные), которые нарушают постоянство внутренней среды. Организм путем взаимодействия функциональных систем всячески стремится сохранить необходимое постоянство своей внутренней среды.

Деятельность всех органов и их систем в целостном организме характеризуется определенными показателями, имеющими те или иные диапазоны колебаний. Одни константы стабильны и довольно жесткие (например, рН крови 7,36-7,40, температура тела - в пределах 35- 42°С), другие и в норме отличаются значительными колебаниями (например, ударный объем сердца - количество крови, выбрасываемой за одно сокращение - 50-200 см*). Низшие позвоночные, у которых регуляция показателей, характеризующих состояние внутренней среды, несовершенна, оказываются во власти факторов окружающей среды. Например, лягушка, не обладая механизмом, регулирующим постоянство температуры тела, дублирует температуру внешней среды настолько, что зимой все жизненные процессы у нее затормаживаются, а летом, оказавшись вдалеке от воды, она высыхает и гибнет. В процессе филогенетического развития высшие животные, в том числе и человек, как бы сами себя поместили в теплицу, создав свою стабильную внутреннюю среду и обеспечив тем самым относительную независимость от внешней среды.

Природные социально-экологические факторы и ихвоздействие на организм. Природные и социально-биологические факторы, влияющие на организм человека, неразрывно связаны с вопросами экологического характера. Экология (греч. oikos - дом, жилище, родина +logos - понятие, учение) - это и область знания, и часть биологии, и учебная дисциплина, и комплексная наука. Экология рассматривает взаимоотношения организмов друг с другом и с неживыми компонентами природы Земли (ее биосферы). Экология человека изучает закономерности взаимодействия человека с природой, проблемы сохранения и укрепления здоровья. Человек зависит от условий среды обитания точно так же, как природа зависит от человека. Между тем влияние производственной деятельности на окружающую природу (загрязнение атмосферы, почвы, водоемов отходами производства, вырубка лесов, повышенная радиация в результате аварий и нарушений технологий) ставит под угрозу существование самого человека. К примеру, в крупных городах значительно ухудшается естественная среда обитания, нарушаются ритм жизни, психоэмоциональная ситуация труда, быта, отдыха, меняется климат. В городах интенсивность солнечной радиации на 15-20% ниже, чем в прилегающей местности, зато среднегодовая температура выше на 1-2"С, менее значительны суточные и сезонные колебания, ниже атмосферное давление, загрязненный воздух. Все эти изменения оказывают крайне неблагоприятное воздействие на физическое и психическое здоровье человека. Около 80% болезней современного человека - результат ухудшения экологической ситуации на планете. Экологические проблемы напрямую связаны с процессом организации и проведения систематических занятий физическими упражнениями и спортом, а также с условиями, в которых они происходят.

Функциональная активность человека. Функциональная активность человека характеризуется различными двигательными актами: сокращением мышцы сердца, передвижением тела в пространстве, движением глазных яблок, глотанием, дыханием, а также двигательным компонентом речи, мимики.

На развитие функций мышц большое влияние оказывают силы гравитации и инерции, которые мышца вынуждена постоянно преодолевать. Важную роль играют время, в течение которого развертывается мышечное сокращение, и пространство, в котором оно.происходит.

Предполагается и целым рядом научных работ доказывается, что труд создал человека. Понятие «труд» включает различные его виды. Между тем существуют два основных вида трудовой деятельности человека - физический и умственный труд и их промежуточные сочетания.

Физический труд - это вид деятельности человека, особенности которой определяются комплексом факторов, отличающих один вид деятельности от другого, связанного с наличием каких-либо климатических, производственных, физических, информационных и тому подобных факторов. Выполнение физической работы всегда связано с определенной тяжестью труда, которая определяется степенью вовлечения в работу скелетных мышц и отражающая физиологическую стоимость преимущественно физической нагрузки. По степени тяжести различают физически легкий труд, средней тяжести, тяжелый и очень тяжелый. Критериями оценки тяжести труда служат эргометрические показатели (величины внешней работы, перемещенных грузов и др.) и физиологические (уровни энергозатрат, частота сердечных сокращении, иные функциональные изменения).

Умственный труд - это деятельность человека по преобразованию сформированной в его сознании концептуальной модели действительности путем создания новых понятий, суждений, умозаключений, а на их основе - гипотез и теории. Результат умственного труда - научные и духовные ценности или решения, которые посредством управляющих воздействий на орудия труда используются для удовлетворения общественных или личных потребностей. Умственный труд выступает в различных формах, зависящих от вида концептуальной модели и целей, которые стоят перед человеком (эти условия определяют специфику умственного труда). К неспецифическим особенностям умственного труда относятся прием и переработка информации, сравнение полученной информации с хранящейся в памяти человека, ее преобразование, определение проблемной ситуации, путей разрешения проблемы и формирование цели умственного труда в зависимости от вида и способов преобразования информации и выработки решения различают репродуктивные и продуктивные (творческие) виды умственного труда. В репродуктивных видах труда используются заранее известные преобразования с фиксированными алгоритмами действий (например, счетные операции), в творческом труде алгоритмы либо вообще неизвестны, либо даны в неясном виде. Оценка человеком себя как субъекта умственного труда, мотивов деятельности, значимости цели и самого процесса труда составляет эмоциональную составляющую умственного труда. Эффективность его определяется уровнем знаний и возможностью их осуществить, способностями человека, и его волевыми характеристиками. При высокой напряженности умственного труда, особенно если она связана с дефицитом времени, могут возникать явления умственной блокады (временное торможение процесса умственного труда), которые предохраняют функциональные системы центральной нервной системы от разобщения.

Взаимосвязь физической иумственной деятельностичеловека. Одна из важнейших характеристик личности -интеллект. Условием интеллектуальной деятельности и ее характеристикой служат умственные способности, которые формируются и развиваются в течение всей жизни. Интеллект проявляется в познавательной и творческой деятельности, включает процесс приобретения знаний, опыт и способность использовать их на практике.

Другой, не менее важной стороной личности является эмоционально-волевая сфера, темперамент и характер. Возможность регулировать формирование личности достигается тренировкой, упражнением и воспитанием. А систематические занятия физическими упражнениями, и тем более учебно-тренировочные занятия в спорте оказывают положительное воздействие на психические функции, с детского возраста формируют умственную и эмоциональную устойчивость к напряженной деятельности. Многочисленные исследования по изучению параметров мышления, памяти, устойчивости внимания, динамики умственной работоспособности в процессе производственной деятельности у адаптированных (тренированных) к систематическим физическим нагрузкам лиц и у неадаптированных (нетренированных) свидетельствуют, что параметры умственной работоспособности прямо зависят от уровня общей и специальной физической подготовленности. Умственная деятельность будет в меньшей степени подвержена влиянию неблагоприятных факторов, если целенаправленно применять средства и методы физической культуры (например, физкультурные паузы, активный отдых и т.п.).

Учебный день студентов насыщен значительными умственными и эмоциональными нагрузками. Вынужденная рабочая поза, когда мышцы, удерживающие туловище в определенном состоянии, долгое время напряжены, частые нарушения режима труда и отдыха, неадекватные физические нагрузки - все это может служить причиной утомления, которое накапливается и переходит в переутомление. Чтобы этого не случилось, необходимо один вид деятельности сменять другим. Наиболее эффективная форма отдыха при умственном труде - активный отдых в виде умеренного физического труда или занятий физическими упражнениями.

В теории и методике физического воспитания разрабатываются методы направленного воздействия на отдельные мышечные группы и на целые системы организма. Проблему представляют средства физической культуры, которые непосредственно влияли бы на сохранение активной деятельности головного мозга человека при напряженной умственной работе.

Занятия физическими упражнениями заметно влияют на изменение умственной работоспособности и сенсомоторики у студентов первого курса, в меньшей степени у студентов второго и третьего курсов. Первокурсники больше утомляются в процессе учебных занятий в условиях адаптации к вузовскому обучению. Поэтому для них занятия по физическому воспитанию - одно из важнейших средств адаптироваться к условиям жизни и обучения в вузе. Занятия физической культурой больше повышают умственную работоспособность студентов тех факультетов, где преобладают теоретические занятия, и меньше - тех, в учебном плане которых практические и теоретические занятия чередуются.

Большое профилактическое значение имеют и самостоятельные занятия студентов физическими упражнениями в режиме дня. Ежедневная утренняя зарядка, прогулка или пробежка на свежем воздухе благоприятно влияют на организм, повышают тонус мышц, улучшают кровообращение и газообмен, а это положительно влияет на повышение умственной работоспособности студентов. Важен активный отдых в каникулы: студенты после отдыха в спортивно-оздоровительном лагере начинают учебный год, имея более высокую работоспособность.

Физиология – наука о механизмах функционирования и регуляции деятельности клеток, органов, систем организма в целом и взаимодействия его с окружающей средой.

Организм – это открытая макромолекулярная саморегулирующаяся, самовосстанавливающаяся и самовоспроизводящаяся с помощью непрерывного обмена веществ и энергии система, способная чувствовать, активно целенаправленно передвигаться и адаптироваться в окружающей среде.

Ткань – это система клеток и неклеточных структур, объединенных общностью происхождения, строения, функции. Различают 4 вида ткани: мышечную, нервную, эпителиальную и соединительную.

Орган – это часть организма, обособленная в виде комплекса тканей, выполняющего специфические функции. Орган состоит из структурно-функциональных единиц, представляющих собой клетку или совокупность клеток, способных выполнять основную функцию органа в малых масштабах.

Физиологическая система – это наследственно закрепленная совокупность органов и тканей, выполняющих общую функцию.

Функциональная система – это динамическая совокупность отдельных органов и физиологических систем, формирующаяся для достижения полезного для организма приспособительного результата.

Функция – это специфическая деятельность клеток, органов и систем органов по обеспечению жизнедеятельности целого организма.

Факторы надежности физиологических систем – процессы, способствующие поддержанию жизнедеятельности системы в сложных условиях окружающей среды. К факторам надежности физиологических систем относят

· Дублирование в физиологических системах;

· Резерв структурных элементов в органе и их функциональная мобильность;

· Регенерация поврежденной части органа или ткани и синтез новых структурных элементов;

· Адаптация;

· Совершенствование структуры органов в фило- и онтогенезе;

· Экономичность функционирования;

· Пластичность центральной нервной системы;

· Обеспечение организма кислородом.

Клетка – это структурно-функциональная единица органа (ткани), способная самостоятельно существовать, выполнять специфическую функцию в малом объеме, расти, размножаться, активно реагировать на раздражение.

Клеточная мембрана – оболочка клетки, образующая замкнутое пространство, содержащее протоплазму.

Протоплазма – совокупность всех внутриклеточных элементов (гиалоплазмы, органелл и включений).

Цитоплазма – это протоплазма, за исключением ядра.

Гиалоплазма (цитозоль) – гомогенная внутренняя среда клетки, содержащая питательные вещества (глюкозу, аминокислоты, белки, фосфолипиды, депо гликогена) и обеспечивающая взаимодействие всех органелл клетки.

Функции клеток:

1. Общие функции обеспечивают жизнедеятельность самой клетки. Делятся на

а) синтез тканевых и клеточных структур и необходимых для жизнедеятельности соединений;

б) выработка энергии (происходит в результате катаболизма - процесса расщепления);

в) трансмембранный перенос веществ;

г) размножение клеток;

д) детоксикация продуктов метаболизма, которая реализуется с помощью следующих механизмов: детоксикация аммиака с помощью образования глутамина и мочевины; перевод токсических веществ, образовавшихся в клетке, в водорастворимые малотоксичные вещества; обезвреживание активных радикалов кислорода с помощью антиоксидантной системы;

е) рецепторная функция.

2. Специфические функции клеток : сократительная; восприятие, передача сигнала, усвоение и хранение информации; газообменная; опорная; защитная.

Клетка содержит в себе два вида органелл – мембранные (ядро, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, митохондрии, лизосомы) и безмембранные (рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты, промежуточные филаменты).

Функции мембранных органелл :

· Ядро – несет генетическую информацию и обеспечивает регуляцию синтеза белка в клетке.

· Эндоплазматический ретикулум – является резервуаром для ионов, обеспечивает синтез и транспорт различных веществ, обеспечивает детоксикацию ядовитых веществ.

· Аппарат Гольджи – обеспечивает этап формирования и созревания ферментов лизосом, белков, гликопротеидов мембраны.

· Лизосомы – переваривание поступающих в клетку органических веществ (нуклеиновых кислот, гранул гликогена, компонентов самой клетки, фагоцитированных бактерий).

· Пероксисомы – своими ферментами катализируют образование и разложение перекиси водорода.

· Митохондрии – в них высвобождается основное количество энергии из поступающих в организм питательных веществ, участвуют в синтезе фосфолипидов и жирных кислот.

Функции безмембранных органелл :

· Рибосомы – синтезируют белки.

· Микротрубочки – в аксонах и дендритах нейронов они участвуют в транспорте веществ.

· Микрофиламенты, промежуточные филаменты образуют цитоскелет клетки, который обеспечивает поддержание формы клетки, внутриклеточное перемещение мембранных органелл, движение мембраны клетки и самих клеток, организации митотических веретен, образование псевдоподий.

Клеточная мембрана представляет собой тонкую липопротеиновую пластинку, содержание липидов в которой составляет 40%, белков – 60%. На внешней поверхности мембраны имеется небольшое количество углеводов, соединенных либо с белками (гликопротеиды), либо с липидами (гликолипиды). Эти углеводы участвуют в рецепции биологически активных веществ, реакциях иммунитета.

Структурную основу клеточной мембраны – матрикса – составляет биомолекулярный слой фосфолипидов, который является барьером для заряженных частиц и молекул водорастворимых веществ. Липиды обеспечивают высокое электрическое сопротивление мембраны клетки. Молекулы фосфолипидов мембраны состоят из двух частей: одна из них несет заряд и гидрофильна, другая не несет заряда и гидрофобна. В клеточной мембране гидрофильные участки одних молекул направлены внутрь клетки, а других наружу. В толще мембраны молекулы фосфолипидов взаимодействуют с гидрофобными участками. Так образуется прочная двухслойная липидная структура. В липидном слое находится много холестерина.

В клеточной мембране имеется большое количество белков, которые разделяют на следующие классы: интегральные, структурные, ферменты, переносчики, каналообразующие белки, ионные насосы, специфические рецепторы. Один и тот же белок может быть ферментом, рецептором и насосом. Многие молекулы белков имеют гидрофобную и гидрофильную части. Гидрофобные части белков погружены в липидный слой не несущий заряда. Гидрофильные участки белков взаимодействуют с гидрофильными участками липидов, что обеспечивает прочность мембраны. Молекулы белков, встроенные в матрикс, называют интегральными. Большинство этих белков являются гликопротеидами. Они образуют ионные каналы. Белки, прикрепленные снаружи мембраны, называются поверхностными. Это как, правило, белки-ферменты.

Клеточная мембрана обладает избирательной проницаемостью. Так, любая мембрана хорошо пропускает жирорастворимые вещества. Некоторые мембраны хорошо пропускают воду. Мембрана совсем не пропускает анионы органических кислот. В мембране имеются каналы, которые избирательно пропускают ионы натрия, калия, хлора и кальция. Большинство мембран имеет отрицательный поверхностный заряд, который обеспечивается выступающей из мембраны углеводной частью фосфолипидов, гликолипидов, гликопротеидов. Мембрана обладает текучестью, то отдельные её части могут перемещаться.

Функции клеточной мембраны:

· рецепторная - выполняется гликопротеидами и гликолипидами мембран – осуществляет распознавание клеток, развитие иммунитета;

· барьерная или защитная - выполняется клеточными мембранами всех тканей организма;

· транспортная - работает вместе с барьерной функцией - формирует состав внутриклеточной среды, наиболее благоприятный для оптимального протекания метаболических реакций. Обеспечивает: а) осмотическое давление и рН; б) поступление через жкт в кровь и лимфу веществ, необходимых для синтеза клеточных структур и выработки энергии; в) создание электрических зарядов, возникновение и распространение возбуждения; г) сократительную деятельность мышц; д) выделение продуктов обмена в окружающую среду; е) выделение гормонов, ферментов;

· создание электрического заряда и возникновение потенциала действия в возбудимых тканях;

· выработка биологичсеки активных веществ – тромбоксанов, лейкотриенов, протогландинов.

Первичный транспорт осуществляется вопреки концентрационному и электрическому градиентам с помощью специальных ионных насосов и микровезикулярного механизма в клетку или из клетки. Он обеспечивает перенос подавляющего большинства веществ и воды в организме, жизнедеятельность всех клеток и организма в целом.

1. Транспорт с помощью насосов (помп). Насосы локализуются на клеточных мембранах или на мембранах клеточных органелл и представляют собой интегральные белки, обладающие свойствами переносчика и АТФазной активностью. Основными характеристиками насосов являются следующие:

а) насосы работают постоянно и обеспечивают поддержание концентрационных градиентов ионов, это обеспечивает создание электрического заряда клетки и способствует движению воды и незаряженных частиц согласно законам диффузии и осмоса, создание электрического заряда клетки. Почти все клетки заряжены внутри отрицательно по отношению к внешней среде.

б) принцип работы насосов одинаков: Na/K-насос (Na/K-АТФаза) является электрогенным, так как за один цикл выводится из клетки 3 иона Na + , а возвращается в клетку 2 иона К + . На один цикл работы Na/K-насоса расходуется одна молекула АТФ, причем эта энергия расходуется только на перенос иона Na + .

в) натрий-калиевый насос – это интегральный белок, который состоит из четырех полипептидов и имеет центры связывания с натрием и калием. Он существует в двух конформациях: Е 1 и Е 2 . Конформация Е 1 обращена внутрь клетки и имеет сродство к иону натрия. К ней присоединяется 3 иона натрия. В результате активизируется АТФаза, которая обеспечивает гидролиз АТФ и высвобождение энергии. Энергия изменяет конформацию Е 1 в конформацию Е 2 , при этом 3 натрия оказываются снаружи клетки. Теперь конформация Е 2 теряет сродство к натрию и приобретает сродство к калию. К белку-насосу присоединяется 2 калия и сразу же конформация меняется. Калий оказывается внутри клетки и отщепляется. Это один цикл работы помпы. Затем цикл повторяется. Такой вид транспорта называется антипортом. Главным активатором такого насоса являются альдостерон и тироксин, а ингибитором – строфантины и кислородное голодание.

г) кальциевые насосы (Са-АТФазы) работают также, только переносится только кальций и в одном направлении (из гиалоплазмы в сарко- или эндоплазматический ретикулум, а также – наружу клетки). Здесь для высвобождения энергии необходим магний.

д) протонный насос (Н-АТФаза) локализуется в канальцах почек, в мембране обкладочных клеток в желудке. Он постоянно работает во всех митохондриях.

е) насосы специфичны – это проявляется в том, что они обычно переносят какой-то определенный ион или два иона.

2. Микровезикулярный транспорт. С помощью этого вида транспорта переносятся крупномолекулярные белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты. Различают три вида этого транспорта: а) эндоцитоз – перенос вещества в клетку; б) экзоцитоз – это транспорт вещества из клетки; в) трансцитоз – совокупность эндоцитоза и экзоцитоза.

3. Фильтрация – первичный транспорт, при котором переход раствора через полупроницаемую мембрану осуществляется под действием градиента гидростатического давления между жидкостями по обе стороны этой мембраны.

Вторичный транспорт – переход различных частиц и молекул воды за счет ранее запасенной (потенциальной) энергии, которая создается в виде электрического, концентрационного и гидростатического градиентов. Он осуществляет транспорт ионов через ионные каналы и включает следующие механизмы.

1. Диффузия – частицы перемещаются из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. Если частицы заряжены, то направление диффузии определяется взаимодействием концентрационного (химического) и электрического градиентов (их совокупность называют электрохимическим градиентом). Если частицы не заряжены, то направление их диффузии определяется только градиентом концентрации. Полярные молекулы диффундируют быстрее неполярных. Ионы диффундируют только через ионные каналы. Вода диффундирует через каналы, сформированными аквапорионами. Углекислый газ, кислород, недиссоциированные молекулы жирных кислот, гормоны – неполярные молекулы – диффундируют медленно.

2. Простая диффузия происходит либо через каналы, либо непосредственно через липидный слой. Стероидные гормоны, тироксин, мочевина, этанол, кислород, углекислый газ, лекарственные препараты, яды – могут с помощью простой диффузии попасть в клетку.

3. Облегченная диффузия характерна для частиц-неэлектролитов, способных образовывать комплексы с молекулами-переносчиками. Например, инсулин переносит глюкозу. Перенос осуществляется без непосредственной затраты энергии.

4. Натрийзависимый транспорт – вид диффузии, который осуществляется с помощью градиента концентрации ионов натрия, на создание которого затрачивается энергия. Имеется два варианта данного механизма транспорта веществ в клетку или из клетки. Первый вариант – это симпорт , направление движения транспортируемого вещества совпадает с направлением движения натрия согласно его электрохимическому градиенту. Идет без непосредственной затраты энергии. Например, перенос глюкозы в проксимальных канальцах нефрона в клетки канальца из первичной мочи. Второй вариант – антипорт . Это перемещение транспортируемых частиц направлено в противоположную по отношению к движению натрия сторону. Например, так движется кальций, ион водорода. Если транспорт двух частиц сопряжен друг с другом, то такой транспорт называется контраспортом .

5. Осмос – это частный случай диффузии: движение воды через полупроницаемую мембрану в область с большей концентрацией частиц, то есть с большим осмотическим давлением. Энергия в данном виде транспорта не затрачивается.

Число ионных каналов на клеточной мембране огромно: на 1 мкм 2 насчитывают примерно 50 натриевых каналов, в среднем они располагаются на расстоянии 140 нм друг от друга.

Структурно-функциональная характеристика ионных каналов. Каналы имеют устье и селективный фильтр, а управляемые каналы еще и воротный механизм. Каналы заполнены жидкостью. Селективность ионных каналов определяется их размером и наличием в канале заряженных частиц. Эти частицы имеют заряд, противоположный заряду иона, который они притягивают. Через каналы могут проходить и незаряженные частицы. Ионы, проходя через канал должны освободиться от гидратной оболочки, иначе их размеры будут больше диаметра канала. Слишком маленький ион, проходя через селективный фильтр, не может отдать свою гидратную оболочку, поэтому он не может пройти через канал.

Классификация каналов . Существуют следующие виды каналов:

· Управляемые и неуправляемые – определяется наличием воротного механизма.

· Электро-, хемо- и механоуправляемые каналы.

· Быстрые и медленные – по скорости закрытия и открытия.

· Ионоселективные – пропускающие один ион, и каналы не обладающие селективностью.

Основное свойство каналов, то, что они могут блокироваться специфическими веществами и лекарственными препаратами. Например, новокаин, атропин, тетродотоксин. Для одного и того же вида иона может быть несколько видов каналов.

Основные свойства биологической ткани следующие:

1. Раздражимость – способность живой материи активно изменять характер своей жизнедеятельности при действии раздражителя.

2. Возбудимость – это способность клетки генерировать потенциал действия при раздражении. Невозбудимыми являются соединительная и эпителиальная ткани.

3. Проводимость – это способность ткани и клетки передавать возбуждение.

4. Сократимость – это способность ткани изменять свою длину и/или напряжение при действии раздражителя.

Раздражитель – это изменение внешней или внутренней среды организма, воспринимаемое клетками и вызывающее ответную реакцию. Адекватный раздражитель – это такой раздражитель, к которому клетка в процессе эволюции приобрела наибольшую чувствительность вследствие развития специальных структур, воспринимающих этот раздражитель.

Регуляция функций – это направленное изменение интенсивности работы органов, тканей, клеток для достижения полезного результата согласно потребностям организма в различных условиях его жизнедеятельности. Классифицируется регуляция по двум направлениям: 1. По механизму её осуществления (три механизма: нервный, гуморальный и миогенный ); 2. по времени её включения относительно момента изменения величины регулируемого показателя организма (два типа регуляции: по отклонению и по опережению ). В любом случае различают клеточный, органный, системный и организменный уровни регуляции.

Нервный механизм регуляции

Этот вид регуляции функций является ведущим и наиболее быстрым. Кроме того, она оказывает точное, локальное влияние на отдельный орган или даже на отдельную группу клеток органа. Одним из основных механизмом нервной регуляции является однонаправленные влияния симпатической и парасимпатической систем. Различают следующие виды влияний вегетативной нервной системы:

· Пусковое влияние – вызывает деятельность органа, находящегося в покое. Например, запуск сокращения покоящейся мышцы при поступлении к ней импульсов от мотонейронов спинного мозга или ствола по эфферентным нервным волокнам. Пусковое влияние реализуется с помощью электрофизиологических процессов.

· Модулирующее (корригирующее) влияние – вызывает изменение интенсивности деятельности органа. Оно проявляется в двух вариантах: а) модулирующее влияние на уже работающий орган; и б) модулирующее влияние на органы, работающие в автоматическом режиме. Реализуется модулирующее влияние с помощью трофического, электрофизиологического и сосудодвигательного действия нервной системы.

Таким образом, вегетативная и соматическая нервные системы оказывают, как пусковое, так и модулирующее влияние на деятельность органов. На скелетную и сердечную мышцы вегетативная нервная система оказывает только модулирующее действие .

Следующим важным моментом является то, что нервная регуляция осуществляется по рефлекторному принципу . Рефлекс – это ответная реакция организма на раздражение сенсорных рецепторов, осуществляемая с помощью нервной системы. Каждый рефлекс осуществляется посредством рефлекторной дуги. Рефлекторная дуга – это совокупность структур, при помощи которых осуществляется рефлекс. Рефлекторная дуга любого рефлекса состоит их пяти звеньев:

1. Воспринимающее звено – рецептор – обеспечивает восприятие изменений внешней и внутренней среды организма. Совокупность рецепторов называется рефлексогенной зоной .

2. Афферентное звено . Для соматической нервной системы - это афферентный нейрон с его отростками, тело его находится в спинномозговых ганглиях или ганглиях черепномозговых нервов. Роль этого звена заключается в передаче сигнала в ЦНС к третьему звену рефлекторной дуги.

3. Управляющее звено – совокупность центральных (для ВНС и периферических) нейронов, формирующих ответную реакцию организма.

4. Эфферентное звено – это аксон эффекторного нейрона (для соматической нервной системы – мотонейрона).

5. Эффектор – рабочий орган. Эффекторным нейроном соматической нервной системы является мотонейрон.

Все рефлексы делят на группы:

· Врожденные (безусловные) и приобретенные (условные);

· Соматические и вегетативные;

· Гомеостатические, защитные, половые, ориентировочный рефлекс;

· Моно- и полисинаптические;

· Экстероцептивные, интероцептивные и проприоцептивные;

· Центральные и периферические;

· Собственные и сопряженные.

Гуморальная регуляция

Гормональное звено регуляции функций организма включается с помощью вегетативной нервной системы, то есть эндокринная система подчиняется нервной системе. Гуморальная регуляция осуществляется медленно и оказывает, в отличие от нервной системы, генерализованное воздействие. Кроме того, у гуморального механизма регуляции нередко наблюдается противоположное влияние биологически активных веществ на один и тот же орган. Гормоны – это биологически активные вещества, вырабатываемые эндокринными железами или специализированными клетками. Гормоны вырабатываются также нервными клетками – в этом случае они называются нейрогормонами. Все гормоны попадают в кровь и действуют на клетки мишени в различных частях организма. Существуют также гормоны, которые вырабатываются неспециализированными клетками – это тканевые или паракринные гормоны. Гормональное влияние на органы, ткани и системы организма подразделяется на

· функциональное, которое в свою очередь, делится на пусковое, модулирующее и пермиссивное;

· морфогенетическое.

Кроме эндокринной регуляции существует ещё регуляция с помощью метаболитов – продуктов, образующихся в организме в процессе обмена веществ. Метаболиты действуют в основном как местные регуляторы. Но существуют влияния метаболитов и на нервные центры.

Миогенный механизм регуляции

Сущность миогенного механизма регуляции состоит в том, что предварительное умеренное растяжение скелетной или сердечной мышцы увеличивает силу их сокращений. Миогенный механизм играет важную роль в регуляции гидростатического давления в полых органах и в сосудах.

Единство регуляторных механизмов и системный принцип регуляции

Единство регуляторных механизмов заключается в их взаимодействии. Так, при действии холодного воздуха на терморецепторы кожи увеличивается поток афферентных импульсов в ЦНС; это ведет к выбросу гормонов, увеличивающих интенсивность обмена веществ и к увеличению теплопродукции. Системный принцип регуляции заключается в том, что различные показатели организма поддерживаются на оптимальном уровне с помощью многих органов и систем. Так, парциальное давление кислорода и диоксида углерода обеспечивается деятельностью систем: сердечно-сосудистой, дыхательной, нервно-мышечной, крови.

Функции гематоэнцефалического барьера

Регулирующая функция ГЭБ заключается в том, что он формирует особую внутреннюю среду мозга, обеспечивающую оптимальный режим деятельности нервных клеток, и избирательно пропускает многие гуморальные вещества. Барьерную функцию выполняет особая структура стенок капилляров мозга – их эндотелий, а также базальная мембрана, окружающая капилляр снаружи. Кроме ГЭБ выполняет защитную функцию – предотвращает попадание микробов, чужеродных или токсичных веществ. ГЭБ не пропускает многие лекартсвенные вещества.

Надежность регуляторных систем

Надежность регуляторных систем обеспечивается следующими факторами:

1. Взаимодействие и дополнение трех механизмов регуляции (нервного, гуморального и миогенного).

2. Действие нервного и гуморального механизмов может быть разнонаправленной.

3. Взаимодействие симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы является синергичными.

4. Симпатический и парасимпатический отделы ВНС могут вызвать двоякий эффект (как активизацию, так и торможение).

5. Существует несколько механизмов регуляции уровня гормонов в крови, что усиливает надежность гуморальной регуляции.

6. Существует несколько путей системной регуляции функций.