МИНИСТЕРСТВО УКРАИНЫ ПО ДЕЛАМ
СЕМЬИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА
ДОНЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ
ЗДОРОВЬЯ, ФИЗИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ И СПОРТА
При
НАЦИОНАЛЬНОМ УНИВЕРСИТЕТЕ
ФИЗИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ И СПОРТА УКРАИНЫ
« Ф ИЗИОЛОГИЯ»
КУРС ЛЕКЦИЙ
Учебное пособие
ДОНЕЦК - 2010
ББК 28.903 я 73
УДК 612 (075)
Д 30
Деминская Л.А. Физиология. Курс лекций : учеб. пособие /
Л.А. Деминская. – 3-е изд., доп. и перераб. - Донецк, 2010. - 129 с.
Данное учебное пособие содержит основной теоретический материал по курсу «Физиология». Учебное пособие предназначено для самостоятельной работы студентов дневной и заочной формы обучения.
ББК 28.903 я 73
УДК 612 (075)
Д 30
Составитель: к.пед.н., доцент Л.А. Деминская
Рецензенты: д.б.н., профессор В.И. Соболев
д.мед.н. И.К. Донец
Методические рекомендации утверждены на:
заседании методического совета ДГИЗФВиС
от 18.06.2009, протокол № 7
заседании ученого совета ДГИЗФВиС
от 30.06.2009, протокол № 11
СОДЕРЖАНИЕ
ТЕМА № 1.
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ФИЗИОЛОГИИ.
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ 
| |
| § 1. Основные исторические этапы развития физиологии ………………....... | 7 |
| § 2. Предмет физиологии и современные методы физиологических исследований ……………………………………….............. | 9 |
| ТЕМА № 2. КЛЕТКА. МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ КЛЕТКИ | |
| § 1. Клетка, ее строение, формы и основные свойства……………………….. | 11 |
| § 2. Мембранный потенциал покоя клетки …………………………………… | 12 |
| § 3. Мембранный потенциал действия клетки ………………………………... | 13 |
| ТЕМА № 3. ЦЕНТРАЛЬНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА | |
| § 1. Центральная нервная система, ее основные функции. Нервная клетка - нейрон …………...................................................................... | 15 |
| § 2. Синапс. Передача нервного импульса через синапс ……………………. | 16 |
| § 3. Рефлексы, виды рефлексов. Рефлекторная дуга ………………………… | 17 |
| § 4. Нервный центр и его свойства ……………………………………………. | 19 |
| § 5. Торможение в центральной нервной системе …………………………… | 21 |
| § 6. Закономерности координирующей роли ЦНС …………………………... | 23 |
| § 7. Спинной мозг и его функции …………………………………………….. | 25 |
| § 8. Головной мозг, его отделы и их функции………………………………... | 26 |
| § 9. Кора больших полушарий головного мозга ……………………………. | 30 |
| ТЕМА № 4. ВЕГЕТАТИВНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА | |
| § 1. Вегетативная нервная система, ее функции и отделы ………………….. | 31 |
| § 2. Симпатическая нервная система ………………………………………….. | 31 |
| § 3. Парасимпатическая нервная система …………………………………….. | 32 |
| § 4. Вегетативные рефлексы …………………………………………………… | 33 |
| ТЕМА № 5. ВЫСШАЯ НЕРВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ | |
| § 1. Понятие о высшей нервной деятельности. Условные и безусловные рефлексы …………………………………………………………....................... | 34 |
| § 2. Правила и механизм образования условных рефлексов ………………… | 35 |
| § 3. Торможение условных рефлексов ……………………………………….. | 36 |
| § 4. Первая и вторая сигнальные системы. Показатели нервных процессов. Типы высшей нервной деятельности …………………………………………. | 37 |
| ТЕМА № 6. СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ | |
| § 1. Понятие о сенсорных системах. Рецепторы ……………………………... | 39 |
| § 2. Зрительная сенсорная система ……………………………………………. | 40 |
| § 3. Слуховая сенсорная система ……………………………………………… | 43 |
| § 4. Вестибулярная сенсорная система ……………………………………….. | 44 |
| § 5. Двигательная сенсорная система …………………………………………. | 46 |
| § 6. Кожная сенсорная система ……………………………………………….. | 47 |
| § 7. Обонятельная и вкусовая сенсорные системы ………………………….. | 48 |
| ТЕМА № 7. ЖЕЛЕЗЫ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ | |
| § 1. Общая характеристика эндокринной системы ………………………….. | 50 |
| § 2. Эпифиз и гипофиз …………………………………………………………. | 51 |
| § 3. Щитовидная железа ……………………………………………………….. | 53 |
| § 4. Околощитовидная железа. Вилочковая железа …………………………. | 54 |
| § 5. Поджелудочная железа ……………………………………………………. | 55 |
| § 6. Надпочечники ……………………………………………………………… | 56 |
| § 7. Половые железы …………………………………………………………… | 58 |
| § 8. Стресс ………………………………………………………………………. | 58 |
| ТЕМА № 8. ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ | |
| § 1. Изотермия и терморегуляция. Температурное ядро и оболочка человека ………………………………. | 60 |
| § 2. Механизм теплообразования ……………………………………………… | 61 |
| § 3. Механизм теплоотдачи ……………………………………………………. | 62 |
| § 4. Регуляция изотермии ……………………………………………………… | 63 |
| § 5. Гипотермия и гипертермия ……………………………………………….. | 64 |
| ТЕМА № 9. КРОВЬ | |
| § 1. Состав и количество крови. Функции крови …………………………….. | 66 |
| § 2. Физико-химические свойства крови …………………………………….. | 67 |
| § 3. Эритроциты ………………………………………………………………… | 69 |
| § 4. Группы крови и резус-фактор. Правила переливания крови …………… | 70 |
| § 5. Тромбоциты и механизмы свертывания крови ………………………….. | 71 |
| § 6. Лейкоциты. Иммунитет …………………………………………………… | 72 |
| § 7. Регуляция системы крови ………………………………………………... | 73 |
| ТЕМА № 10. СЕРДЦЕ | |
| § 1.Строение сердца, свойства сердечной мышцы …………………………… | 75 |
| § 2. Автоматизм сердечной мышцы …………………………………………... | 75 |
| § 3. Возбудимость, проводимость и сократимость сердечной мышцы …….. | 76 |
| § 4. Динамика сокращений сердца, фазы сердечного цикла ………………… | 77 |
| § 5. Электрокардиограмма ……………………………………………………... | 78 |
| § 6. Систолический и минутный объемы крови ……………………………… | 79 |
| § 7. Регуляция деятельности сердца …………………………………………... | 79 |
| ТЕМА № 11. СИСТЕМА КРОВООБРАЩЕНИЯ | |
| § 1. Большой и малый круги кровообращения ……………………………….. | 82 |
| § 2. Типы сосудов ………………………………………………………………. | 82 |
| § 3. Давление, артериальное давление и артериальный пульс ………………. | 83 |
| § 4. Давление и движение крови в венах. Микроциркуляция в капиллярах ………………………………………….. | 85 |
| § 5. Гемодинамика и ее основные показатели. Ламинарный и турбулентный токи крови ……………………………….. | 86 |
| § 6. Регуляция просвета сосудов ………………………………………………. | 87 |
| ТЕМА № 12. ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА | |
| § 1. Процесс дыхания. Внешнее дыхание …………………………………….. | 90 |
| § 2. Легочная вентиляция ………………………………………………………. | 91 |
| § 3. Обмен кислорода и углекислого газа ……………………………………. | 92 |
| § 4. Регуляция процесса дыхания ……………………………………………… | 94 |
| ТЕМА № 13. МЫШЕЧНАЯ СИСТЕМА | |
| § 1. Виды, функции и свойства мышц ………………………………………… | 96 |
| § 2. Строение скелетных волокон …………………………………………….. | 96 |
| § 3. Двигательные единицы и их виды ………………………………………... | 98 |
| § 4. Нервно-мышечный синапс ………………………………………………... | 99 |
| § 5. Механизм мышечного сокращения и расслабления ……………………. | 99 |
| § 6. Режимы, формы и типы мышечных сокращений ……………………….. | 100 |
| § 7. Тонус и сила мышц ……………………………………………………….. | 101 |
| § 8. Механическая работа мышц. Закон средних нагрузок и коэффициент полезного действия …………. | 102 |
| § 9. Утомление мышц. Активный отдых ……………………........................... | 103 |
| ТЕМА № 14. СИСТЕМА ПИЩЕВАРЕНИЯ | |
| § 1. Функции системы пищеварения ………………………………………….. | 104 |
| § 2. Пищеварение в ротовой полости …………………………………………. | 104 |
| § 3. Пищеварение в желудке …………………………………………………… | 105 |
| § 4. Пищеварение в двенадцатиперстной кишке …………………………….. | 107 |
| § 5. Пищеварение в тонком кишечнике ………………………………………. | 108 |
| § 6. Пищеварение в толстом кишечнике ……………………………………… | 108 |
| § 7. Всасывание …………………………………………………………………. | 109 |
| ТЕМА № 15. СИСТЕМА ВЫДЕЛЕНИЯ | |
| § 1. Почки, их функции. Строение нефрона ………………………………….. | 110 |
| § 2. Процесс образования мочи ……………………………………………….. | 110 |
| § 3. Регуляция мочеобразования ………………………………………………. | 112 |
| § 4. Состав мочи. Выведение мочи ……………………………………………. | 112 |
| § 5. Потоотделение …………………………………………………………….. | 113 |
| ТЕМА № 16. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ | |
| § 1. Понятие обмена веществ и энергии ………………………………………. | 115 |
| § 2. Обмен белков ………………………………………………………………. | 115 |
| § 3. Обмен углеводов …………………………………………………………… | 117 |
| § 4. Обмен липидов (жиров) …………………………………………………. | 118 |
| § 5. Обмен воды и минеральных солей ……………………………………….. | 119 |
| § 6. Витамины …………………………………………………………………... | 121 |
| § 7. Обмен энергии ……………………………………………………………... | 125 |
| СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………… | 130 |
ТЕМА № 1.
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ФИЗИОЛОГИИ.
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
| |
§ 1.Основные исторические этапы развития физиологии
Представления о функциях отдельных органов и систем человеческого организма, о механизмах различных видов его деятельности формировались на протяжении многих веков.
Физиология рождалась, главным образом, в связи с запросами медицины. Вместе с тем, интерес к функциям человеческого тела стимулировался многими другими сторонами человеческой деятельности: физическим трудом, военным делом, спортом, путешествиями и т.д. Все эти формы деятельности ставили вопрос о выносливости, силе, скорости, о развитии и совершенствовании этих качеств. Лечение людей требовало знаний строения человеческого тела. Поэтому достижения анатомии стали фундаментом для развития физиологии.
Кроме того, физиология опирается на такие науки, как биохимия и биофизика. Лишь после открытия кислорода оказалось возможным объяснить механизм тканевого дыхания.
Описание закона сохранения энергии «вдохнуло жизнь» в раздел обмена веществ. Становление биохимии сделало возможным понимание важнейших сторон физиологии крови, кровообращения, пищеварения, выделения, желез внутренней секреции.
Развитие физиологии на каждом историческом этапе отражало борьбу основных философских направлений эпохи. Материалистические позиции физиологов и диалектический метод, во многом, обеспечивают успешное изучение таких вопросов, как отличие живой материи от неживой, соотношение мозга и сознания и т.д. Представления о функциях организма в разные исторические периоды имели свои особенности.
Средние века принесли мало знаний. Церковь безраздельно господствовала над наукой, возводя непреодолимую преграду между «бессмертной душой» и телом человека.
Эпоха Возрождения оказала разностороннее влияние на развитие физиологии. Зародилась ятрохимия и ятрофизика (ятрос – врач).
А. Левенгук изобрел микроскоп, что облегчило последующее изучение функции почек, легких, системы кровообращения. Французский философ Р.Декарт внес в физиологию понятие о «рефлекторной деятельности организма». Врач У.Гарвей описал работу сердца и циркуляцию крови в большом и малом кругах кровообращения. Большой вклад в развитие представлений о мышечных сокращениях внес Ф. Глиссон. Механизм дыхания описал А.Галлер. Он также высказал идею о переносе газов кровью.
К первой половине XVIII века относится начало развития физиологии в России, которое было ознаменовано открытием, по замыслу Петра I, Академии наук. Большую роль в становлении русской науки в целом, и физиологии в частности, сыграл М.В.Ломоносов. Он открыл закон сохранения веществ и механизм цветного зрения.
Хотя в XVII – XVIII в.в. в физиологии преобладало анатомическое направление, шире стали применяться физические и химические методы. Так, Д.Бернулли измерил скорость движения крови в сосудах. А.Лавуазье заложил основы представления об окислительных процессах, Л.Гальвани доказал наличие в тканях «животного электричества», тем самым заложив основы исследований процессов возбуждения. Георг Прохаски развил представления о принципах рефлекторной деятельности.
Начало XIX века в России ознаменовалось трудами А.М.Филомафитского, который издал первый русский учебник физиологии. Ему принадлежат опыты по переливанию крови. Он изучал пищеварение с помощью наложения фистулы желудка собаки.
Прогрессу физиологии середины XIX века способствовали три замечательных открытия: закон сохранения энергии (Р.Майер, Г.Гельмгольц), происхождение видов (Ч.Дарвин) и клеточное строение (Т.Шванн, М.Шлейден). Разработал экспериментальные методики с количественной оценкой результатов немецкий физиолог К.Людвиг. Им предложен кимограф и ртутный монограф для записи кровяного давления.
Во второй половине XIX века физиология окончательно отделилась от анатомии и стала самостоятельной наукой. В университетах России и Америки создавались физиологические лаборатории. В этот период многие ученые стали заниматься изучением функций нервной системы.
Развитие физиологии в последней трети XIX и начала XX века в России происходило особенно интенсивно. Всемирную известность приобрели работы Н.Е.Введенского, который выдвинул новый взгляд на природу торможения, создал теорию парабиоза и др.
Особая заслуга в создании новых направлений в физиологии в России, а затем и в мире, принадлежала Ивану Михайловичу Сеченову и Ивану Петровичу Павлову.
«Отцом русской физиологии» называют И.М.Сеченова (1829-1905 г.г.). Сеченов И.М. стал основоположником новой отрасли науки – физиологии труда. Он впервые извлек и проанализировал растворенные в крови газы, описал явление торможения в центральной нервной системе. Особенно важное значение имеет разработанная им материалистическая теория психической деятельности человека. В своей книге «Рефлексы головного мозга» (1863) Сеченов убедительно показал, что сложнейшие психические процессы протекают по рефлекторному механизму.
На рубеже XIX и ХХ веков развернулось творчество великого русского физиолога И.П.Павлова (1849-1936). И.П.Павлов провел выдающиеся исследования по вопросам регуляции кровообращения и пищеварения. Им разработана методика операций, которые не нарушали здоровья животного и, в то же время, позволяли длительно наблюдать за работой пищеварительных желез. За работы по физиологии пищеварения в 1904 г. ему была присуждена Нобелевская премия. Венцом научного творчества Павлова И.П. было создание нового раздела физиологии – учение о высшей нервной деятельности. Он впервые создал метод, позволяющий изучить психические процессы. Основываясь на теоретических положениях И.М. Сеченова об организме как целом, И.П. Павлов выдвинул положение о том, что условные рефлексы являются высшей формой приспособления организма к условиям существования.
В первой половине ХХ века аспект исследований организма как целого получил дальнейшее развитие. Опираясь на идею Бернулли о постоянстве внутренней среды, У.Кеннон создал учение о гомеостазе – универсальном свойстве живого организма сохранять стабильность (постоянство) деятельности различных систем в ответ на внешние воздействия, нарушающие это постоянство. С идеями гомеостаза связано появление новой науки – кибернетики. В этот же период появилась возможность регистрации функций организма на расстоянии (радио- и телеметрия).
Общая направленность физиологических исследований в наши дни состоит в том, что физиологи получили новые возможности для изучения деятельности различных систем и органов. Характерной особенностью современной физиологии является изучение процессов в клетках, мембранах и даже молекулярные процессы.
Развитие космонавтики, воздухоплавания, освоение горных массивов и вод мирового океана привело к необходимости изучения влияния на человеческий организм невесомости, пониженного или повышенного барометрического давления. Развитие спорта и проблема гиподинамии вызвала необходимость исследования двигательных функций, возможных пределов интенсификации функциональной активности различных систем организма.
§ 2. Предмет физиологии и
современные методы физиологических исследований
Физиология (греч. physis – природа, logos – учение) – наука, изучающая закономерности функционирования живых организмов, их отдельных систем, органов, тканей и клеток.
Физиология тесно связана с такими науками как анатомия, гистология (наука о тканях), эмбриология, биохимия, биофизика, биология.
Физиология – это экспериментальная наука. Наблюдая и изучая физиологические процессы, физиолог фиксирует результаты наблюдений. Методами регистрации полученных экспериментальных данных являются: ведение протокола, слайды, кинофильмы, фотографии, ЭКГ – электрокардиограмма, ЭЭГ - электроэнцефалограмма, ЭМГ - электромиограмма и т.д..
Физиология – наука экспериментальная и в ней различают следующие формы проведения эксперимента:
· острый эксперимент. В ходе эксперимента производится искусственная изоляция органов и тканей, иссечение и искусственное раздражение различных органов, отведение биопотенциалов и т.д.. Во время проведения острого эксперимента лабораторное животное находится под наркозом.
· хронический эксперимент. В ходе хронического эксперимента животное длительное время подвергается воздействию какого-либо раздражителя. В процессе этого воздействия определяются различные показатели. В условиях хронического эксперимента изучают также сложные формы поведения, для чего используют методику условных рефлексов.
Методы физиологических исследований:
· метод удаления (экстирпации) органа или только части его из организма (зуба, почки, миндалин и т.д.);
· метод пересадки (трансплантации) органа, например, сердца;
· метод сосудистых анастомозов - сшивание разных сосудов;
· метод наложения лигатур - перевязывание различных сосудов, питающих орган;
· метод катетеризации – введение тонких трубочек (катетеров) в органы, при исследованиях сердца, кровеносных сосудов, мочевого пузыря, желчного пузыря и др.;
· метод возбуждения органа путем электрического, механического, химического или других воздействий;
· метод перфузии заключается в том, что через сосуды удаленного органа пропускают определенные растворы.
ТЕМА № 2.
КЛЕТКА. МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ КЛЕТКИ
§ 1. Клетка, ее строение, формы и основные свойства
Клетка – это простейшая живая система. Снаружи клетка покрыта оболочкой – мембраной. Мембрана на своей поверхности образует выросты и складочки, что помогает соединению клеток в ткани. В состав мембран входят белки, липиды, вода, ионы, АТФ, отдельные ферменты, полисахариды и пр.
Мембрана клетки имеет отверстия – поры, которые могут пропускать в клетку и из клетки различные вещества, воду, ионы.
Поры мембраны обладают своими свойствами:
· они не растяжимы и их диаметр постоянен;
· они специфичны – сквозь поры может проходить только лишь определенное вещество (или питательные вещества, или продукты обмена клетки, или вода или ионы);
· поры могут быть открыты или закрыты.
Внутри клетки и вне ее находятся различные химические вещества – ионы. Ионы могут быть заряжены положительно или отрицательно. Положительно заряженные ионы называются – катионы. Отрицательно заряженные ионы называются – анионами. Катионы и анионы, своим присутствием, создают положительный или отрицательный заряд на внутренней и внешней поверхности мембраны. Таким образом, мембрана клетки может иметь два различных заряда на внешней и внутренней поверхности (допустим, внешняя поверхность заряжена положительно, а внутренняя – отрицательно) – это называется разность потенциалов.
В данной теме будут рассмотрены два катиона – натрий (Na) и калий (К). Говоря об анионах, примем во внимание то, что определенное количество анионов находится у наружной и внутренней стороны мембраны клетки.
Форма клетки зависит от того, к какой ткани она принадлежит. По своей форме клетки могут быть:
· цилиндрические и кубические (клетки кожи);
· дисковидные (эритроциты);
· шаровидные (яйцеклетки);
· веретеновидные (гладкомышечные);
· звездчатые и пирамидные (нервные клетки);
· не имеющие постоянной формы – амебовидные (лейкоциты).
Клетка обладает рядом свойств: она питается, растет, размножается, восстанавливается, адаптируется к окружающей её среде, обменивается энергией и веществами с окружающей средой, выполняет присущие ей функции (в зависимости от того, к какой ткани принадлежит данная клетка). Кроме того, клетка обладает возбудимостью.
Возбудимость – это способность клетки в ответ на раздражения переходить из состояния покоя к состоянию активности.
Раздражения могут поступать из внешней среды или возникать внутри клетки. Раздражителями, вызывающими возбуждение, могут быть: электрические, химические, механические, температурные и иные стимулы.
Клетка может находиться в двух основных состояниях – в покое и в возбуждении. Покой и возбуждение клетки иначе называют – мембранный потенциал покоя и мембранный потенциал действия.
Нервная клетка - нейрон
Центральная нервная система (ЦНС) - это головной и спинной мозг. Отходящие от них нервные волокна и узлы (ганглии) образуют периферическую нервную систему.
Нервная система выполняет следующие функции:
· объединяет все системы организма в единое целое и регулирует деятельность всех систем организма;
· управляет состоянием и поведением организма в соответствии с условиями внешней среды и потребностями организма.
Ведущим отделом центральной нервной системы является кора больших полушарий. Она управляет деятельностью других отделов головного и спинного мозга, а также обеспечивает работу психических процессов (сознания, мышления, внимания, памяти, речи и т.д.).
Нервная система образована из огромного количества особых нервных клеток - нейронов. Нейрон иннервирующий мышечные клетки называется мотонейрон.
Нейрон состоит из тела и двух видов отростков. В верхней части тела нейрона отростки короткие и многочисленные, они называются -дендриты. В нижней части клетки - один длинный отросток - аксон.
Форма нейронов может быть звездчатой и пирамидной.
Длинные отростки нервных клеток (аксоны), по которым передается возбуждение к другим клеткам, иначе называются нервными волокнами. В зависимости от своего строения нервные волокна могут быть: мякотные и безмякотные.
Мякотные волокна покрыты миелиновой оболочкой. Данная оболочка покрывает аксон не сплошным слоем, а участками. Миелиновая оболочка обладает следующим свойством – она не проводит нервное возбуждение. Поэтому в мякотных нервных волокнах импульс движется скачкообразно, перепрыгивая через участки аксона, покрытые миелиновой оболочкой.
Безмякотные волокна оболочки не имеют. В таких волокнам нервное возбуждение движется вдоль всего волокна, непрерывно.
Таким образом, по мякотному волокну нервный импульс проходит быстрее, чем по безмякотному, поскольку импульс «перескакивает» отдельные участки волокна.
Отростки и тело нейрона выполняют различные функции. Так, дендриты - воспринимают сигналы (импульсы), приходящие от других нейронов, и проводят к телу клетки. Тело нервной клетки воспринимает импульс от дендритов, перерабатывает его и передает аксону. Кроме того, тело выполняет питательную (трофическую) функцию по отношению к своим отросткам. Аксон приводит возбуждение от тела своей клетки к другим клеткам или к периферическим органам.
Таким образом, можно сказать, что основными функциями нервной клетки являются:
· восприятие внешних раздражений (рецепторная функция дендритов);
· переработка нервных импульсов (интегративная функция тела клетки);
· передача нервных импульсов на другие нейроны или другие клетки.
Различают следующие виды нейронов:
· чувствительные (афферентные) нейроны. Тело таких нейронов расположено за пределами ЦНС. Эти нейроны воспринимают импульсы от особых чувствительных клеток – рецепторов и передают их следующему типу нейронов (промежуточные или вставочные нейроны);
· промежуточные или вставочные нейроны. Данные нейроны, расположены в центральной нервной системе. Они воспринимают импульсы от афферентных нейронов. Промежуточные нейроны принимают участие в интеграции нервных импульсов, полученных от рецепторов; осуществляют контакты между нервными клетками ЦНС; а также передают импульсы на следующий вид нейронов - эфферентные нейроны.
· двигательные или эфферентные нейроны. Данные нейроны расположены как в центральной нервной системе, так и вне ее. Эти нейроны воспринимают импульсы от вставочных нейронов и передают их к различным органам - мышцам, сосудам, внутренним органам, железам.
Синапс.
В основе всей деятельности центральной нервной системы находится рефлекторный механизм, поскольку центральная нервная система отвечает на различные раздражения, которые возникают внутри организма или поступают в организм из внешней среды.
Рефлекс – это ответная реакция организма на раздражение, возникающее во внешней или внутренней среде и протекающая при участии центральной нервной системы.
Виды рефлексов:
В зависимости от того, откуда (из какой среды) возникают раздражения:
· экстерорефлексы (возникают при раздражении поверхности тела);
· интерорефлексы (возникают при раздражении рецепторов внутренних органов и сосудов);
· проприорефлексы (возникают при раздражении рецепторов мышц, сухожилий, связок).
По биологическому значению для организма:
· пищевые;
· половые;
· оборонительные;
· ориентировочные;
· положения и передвижения тела в пространстве.
В зависимости от того, какие отделы мозга необходимы для осуществления рефлексов, они делятся на:
· спинальные (спинной мозг);
· бульбарные (продолговатый мозг);
· мезэнцефальные (средний мозг)
· диэнцефальные (промежуточный мозг);
· кортикальные (кора больших полушарий).
По характеру ответной реакции:
· двигательные (в ответной реакции участвуют мышцы);
· секреторные (ответная реакция проявляется в работе желез);
· сосудодвигательные (проявляются в сужении или расширении сосудов).
Ответная реакция центральной нервной системы возможна благодаря поступлению в ЦНС импульсов от рецепторов. В ЦНС формируются ответные реакции, которые передаются к исполнительным органам по двигательным (эфферентным) волокнам.
Путь, по которому проходят нервные импульсы для выполнения ответной реакции, называется рефлекторным путем или рефлекторной дугой.
В состав рефлекторной дуги входят:
· воспринимающие раздражение рецепторы;
· чувствительные или афферентные нервные волокна, которые воспринимают импульсы от рецепторов и передают их в ЦНС;
· вставочные или промежуточные нейроны ЦНС, где формируется «ответная реакция»;
· двигательные или эфферентные нервные волокна, которые передают информацию (ответную реакцию) от ЦНС к исполнительным органам;
· исполнительный орган - органы, мышцы, сосуды и т.д., которые выполнят ответную реакцию.
Рассмотрим пример образования ответной реакции (рефлекса) и взаимосвязи всех звеньев рефлекторной дуги на простом примере: вы прикасаетесь к горячему и отдергиваете руку. То, что вы уберете руку от очень горячего предмета и есть ваша ответная реакция на раздражение внешней среды.
Итак:
Рецепторы вашей кожи воспринимают тепло и передают информацию о температуре предмета чувствительным нейронам. Чувствительные нейроны передают эту же информацию вставочным нейронам центральной нервной системы. Центральная нервная система оценивает насколько высока температуры того предмета к которому вы прикоснулись. Если температура очень высока и это опасно для вашей кожи, центральная нервная система принимает решение о том, что руку нужно убрать. Это решение в виде нервного импульса вставочные нейроны передают двигательным нейронам. Двигательные нейроны передают нервный импульс исполнительным органам - мышцам руки. Исполнительный орган - мышцы руки сокращаются, и вы убираете руку с горячего предмета.
Вам потребовалось несколько секунд для того, чтобы отдернуть руку, но за это время с огромной скоростью происходит движение импульсов по рефлекторной дуге.
Рис.1. Пресинаптическое торможение
· Постсинаптическое, прямое торможение.
Схема постсинаптического торможения показана на рисунке 2.
Данное торможение происходит с участием тормозного нейрона (3) и двух других возбуждающих нейронов (1 и 2). Аксон тормозного нейрона (3) образует синапс на теле 2-го нейрона. Тормозной нейрон выделяет свой медиатор на тело 2-го нейрона. Нервный импульс от 1-го нейрона прошел через синапс и остановился на теле 2-го нейрона, так возникает постсинаптическое прямое торможение.
 | |||
 | |||
 | |||
Рис.2. Постсинаптическое прямое торможение
· Постсинаптическое, возвратное торможение.
Схема данного торможения показана на рисунке 3.
Такое торможение происходит при участии трех клеток: мотонейрона - нейрона, который иннервирует мышечные клетки; мышечной клетки и особого тормозного нейрона - клетки Реншоу. Эти три клетки расположены по отношению друг к другу следующим образом: мотонейрон (1) имеет большой аксон с двумя ветвями, одна ветвь образует возбуждающий синапс на мышечной клетке (2), а вторая ветвь - образует синапс на теле клетки Реншоу (3). Клетка Реншоу направляет свой аксон в сторону мотонейрона и образует свой синапс на его теле.
 | |||
 | |||
Рис.3. Постсинаптическое возвратное торможение
Процесс возвратного торможения происходит следующим образом: возбуждение движется по аксону мотонейрона и расходится по двум его ветвям. По одной ветви возбуждение достигает мышечной клетки и вызывает ее сокращение. По второй ветви возбуждение достигает тела клетки Реншоу, вызывает в ней возбуждение, которое движется по ее аксону и проникает в синапс. В синапсе клетки Реншоу тормозной медиатор передается на тело мотонейрона и возникает его торможение. Таким образом, можно сказать, что мотонейрон тормозит сам себя с помощью клетки Реншоу.
Данное торможение выполняет защитную функцию по отношению к мотонейрону. Благодаря такому торможению возбуждение мотонейрона сменяется его торможением, что позволяет ему регулировать свою активность и поддерживать работоспособность.
Спинной мозг и его функции
Спинной мозг является низшим и наиболее древним отделом ЦНС, расположенным в спинномозговом канале.
Спинной мозг представляет собой длинный тяж цилиндрической формы. Вверху спинной мозг переходит в продолговатый мозг. Между вторым шейным и вторым грудным, и между десятым и двенадцатым грудными позвонками спинной мозг имеет два утолщения: шейное и поясничное. От них отходят нервы к рукам и ногам.
Спинной мозг состоит из серого и белого вещества.
Серое вещество окружено белым веществом и имеет форму бабочки. Оно образовано телами нервных клеток. От него отходят два передних и два задних рога. В передних рогах находятся тела мотонейронов, от которых отходят двигательные нервы. В задние рога через задние корешки входят аксоны чувствительных афферентных нервов. Начиная с грудинного отдела и заканчивая верхней частью поясничного отдела в спинном мозге образуются боковые рога, в которых расположены клетки вегетативной нервной системы.
Снаружи серого вещества лежит белое вещество. Оно образовано дендритами и аксонами нервных клеток. Белый цвет обусловлен тем, что отростки нейронов покрыты миелиновой оболочкой. Белое вещество образует шесть столбов: 2 передних, 2 боковых, 2 задних. В них расположены проводящие пути, по которым возбуждение передается от всех частей тела в головной мозг (восходящие пути) и от головного мозга на периферию (нисходящие пути).
Все чувствительные (афферентные) волокна входят в спинной мозг через его задние корешки, а двигательные и вегетативные (эфферентные) выходят через передние корешки.
По задним корешкам в спинной мозг поступают импульсы от рецепторов кожи, скелетных мышц, сухожилий, сосудов, внутренних органов.
Передние корешки содержат волокна, идущие к скелетным мышцам и вегетативным ганглиям.
Передние и задние корешки образуют 31 пару смешанных спинномозговых нервов. Каждая пара иннервирует определенный участок кожи и определенную группу мышц.
Функции спинного мозга.
Спинной мозг выполняет три основные функции:
· осуществление рефлекторных реакций;
· выполнения вегетативных функций (регуляция работы внутренних органов);
· проводниковая функция.
Осуществление рефлекторных реакций:
· Двигательные рефлексы, а именно: сгибательные, разгибательные, сухожильные (возникают при раздражении рецепторов кожи, мышц, сухожилий).
· Миотонические рефлексы на растяжение мышц. Миотоническим рефлексом или рефлексом на растяжение называется сокращение мышцы в ответ на ее растяжение. Рефлексы на растяжение имеют большое значение при ходьбе и беге.
· Тонические рефлексы - поддержание позы тела с помощью мышечного тонуса, который возникает в результате раздражения рецепторов мышц и сухожилий при их растяжении во время движения человека или при воздействии силы тяжести.
Продолговатый мозг
Продолговатый мозг расположен над спинным мозгом и выполняет три основных функций:
· проводниковую;
· вегетативную;
· двигательную.
Проводниковая функция продолговатого мозга заключается в проведение возбуждения из спинного мозга в кору больших полушарий и в обратном направлении.
Вегетативная функция заключается в том, что в продолговатом мозге расположены следующие вегетативные центры:
· сердечно-сосудистые (изменяют деятельность сердца или артериальное давление);
· дыхательные (обеспечивают чередование вдоха и выдоха, глубину и частоту дыхания);
· потоотделение;
· пищеварительные (слюноотделение, жевание, глотание);
· защитных рефлексов (кашель, чихание, слезы, рвота);
· регуляции обмена веществ.
Двигательная функция заключается в выполнении рефлекторных реакций:
· двигательные реакции (сгибание, разгибание, сухожильные реакции);
· тонические реакции - напряжение скелетных мышц (усиливают или ослабляют тонус мышц, что важно для поддержания позы тела).
Средний мозг
В состав среднего мозга входят:
· четверохолмие;
· черная субстанция;
· красные ядра.
Функции четверохолмия:
· осуществление ориентировочных рефлексов на зрительные и звуковые раздражения. Они сопровождаются усилением тонуса мышц-сгибателей (подготовка к бегу) и изменением вегетативной функции (дыхание, сердцебиение);
· регуляции мышечного тонуса и позы тела.
Функции черной субстанции:
· рефлекторная координация жевания и глотания;
· согласование глотательных рефлексов с дыхательными рефлексами;
· управление точными движениями пальцев рук.
Функции красных ядер :
· регулируют мышечный тонус, управляют им.
Средний мозг выполняет также и проводниковую функцию, так как проводит возбуждения от спинного и продолговатого мозга к промежуточному мозгу, мозжечку и коре больших полушарий.
Мозжечок
Мозжечок состоит из двух полушарий и червя, находящегося между ними. Наружные поверхности мозжечка покрыты серым веществом – корой мозжечка, а скопления серого вещества в белом веществе образуют ядра мозжечка.
Функции мозжечка:
· координация движений и регуляция мышечных сокращений;
· регуляция работы внутренних органов (сердечно-сосудистой системы, дыхательной системы, пищеварительного аппарата, терморегуляции).
Варолиев мост
Варолиев мост расположен над самим мозжечком и выполняет следующие функции:
· соединяет продолговатый мозг и мозжечок с большими полушариями;
· проводит импульсы из одного полушария мозжечка в другое, координируя движения мышц на обеих сторонах тела;
· регулирует: двигательные акты, мышечный тонус, равновесие тела.
Промежуточный мозг
Промежуточный мозг состоит из 4 частей:
· зрительных бугров (таламус);
· подбугровой области (гипоталамус);
· надбугровой области;
· забугровой области.
Функции таламуса:
· таламус – это центр переключения импульсов. К нему поступают импульсы от рецепторов органов чувств, которые затем направляются в кору больших полушарий, где нервные импульсы превращаются в ощущения;
· таламус влияет на активность нейронов коры больших полушарий;
· таламус принимает участие в образовании условных рефлексов.
(Условные рефлексы - это наши знания, умения, навыки, привычки).
· принимает участие в формировании эмоций человека и в изменении мимики;
· принимает участие в регуляции биоритмов человека (суточных, сезонных).
Функции гипоталамуса:
· гипоталамус - это высший центр регуляции вегетативных функций;
В гипоталамусе расположены важные вегетативные нервные центры, регулирующие:
· давление крови,
· силу и частоту сердечных сокращений,
· водно-щелочной баланс,
· углеводный и жировой обмен,
· аппетит,
· поддержание постоянства температуры тела.
· гипоталамус участвует в регуляции сна и бодрствования.
· гипоталамус влияет на эмоциональное состояние и изменение функций систем организма при эмоциональных переживаниях, которые могут проявляться, как усиление сердцебиения, появление сухости в полости рта, потоотделение и пр.
Надбугровая область связана с восприятием обонятельных раздражений.
Забугровая область - регулирует зрение и слух.
Ретикулярная формация
Ретикулярная формация не имеет собственных функций, но влияет на состояние и деятельность спинного мозга, отделов головного мозга и коры больших полушарий. Влияния ретикулярной формации могут проявляться как в усилении, так и в угнетении функций иных отделов центральной нервной системы. Ретикулярная формация может либо возбуждать, либо тормозить работу других отделов.
Лимбическая система
Основная функция лимбической системы заключается в поддержании гомеостаза. Гомеостаз - это постоянство внутренней среды организма. А также в формировании эмоциональных и вегетативных реакций. Кроме того, лимбическая система участвует в процессе обучения и памяти человека.
ТЕМА № 4.
Вегетативные рефлексы
Нейроны симпатической и парасимпатической системы принимают участие в формировании определенных вегетативных рефлексов. Вегетативные рефлексы проявляются в изменении состояния внутренних органов при изменении положения тела и при раздражении рецепторов.
Вегетативные рефлексы бывают следующих видов:
· висцеро-висцеральные рефлексы;
· кутано-висцеральные рефлексы;
· моторно-висцеральные рефлексы;
· глазо-сердечный рефлекс.
Висцеро-висцеральные рефлексы – это те реакции, которые вызываются раздражением рецепторов внутренних органов и проявляются изменением состояния также внутренних органов. Например, при сужении кровеносных сосудов увеличивается количество крови в селезенке.
Кутано-висцеральные рефлексы – выражаются в том, что при раздражении некоторых участков кожи наступают сосудистые реакции и изменения деятельности определенных внутренних органов. Например, точечный массаж кожи влияет на состояние внутренних органов. Или, прикладывание холода к коже вызывает сужение кровеносных сосудов.
Моторно-висцеральные рефлексы - проявляются в изменении величины артериального давления и количества сердечных сокращений при перемене положения тела. Например, если человек из положения лежа перейдет в положение - сидя, то величина его артериального давления станет больше, и сердце будет сокращаться сильнее.
Глазо-сердечный рефлекс - проявляется в изменении работы сердца при раздражении глазного яблока.
ТЕМА № 5.
ВЫСШАЯ НЕРВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
ТЕМА № 6
СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ
Классификация рецепторов
По чувствительности к определенным раздражителям различают:
· механорецепторы - воспринимают механические раздражения;
· барорецепторы - воспринимают изменение давления;
· хеморецепторы - воспринимают химические раздражения;
· терморецепторы - воспринимают колебания температуры;
· фоторецепторы - воспринимают свет;
· фонорецепторы - воспринимают звук.
По среде , из которой поступают раздражения, рецепторы различают:
· экстерорецепторы - воспринимают раздражения из внешней среды;
· интерорецепторы - воспринимают раздражения из внутренней среды;
· проприорецепторы - рецепторы, заложенные в мышцах и сухожилиях и воспринимающие раздражения при изменении их состояния.
По способу воздействия раздражителя рецепторы бывают:
· контактные рецепторы - возбуждение в таких рецепторах наступает при соприкосновении (контакте) с раздражителем (например в тактильной сенсорной системе)
· дистантные рецепторы - возбуждение в рецепторах наступает при воздействии раздражителя на расстоянии (например в зрительной сенсорной системе).
Свойства рецепторов
Все рецепторы характеризуются определенными свойствами.
Главным свойством рецепторов является их избирательная чувствительность к определенным раздражениям. Каждый рецептор возбуждается при воздействии своего раздражения. Так, для фоторецепторов - это свет, для терморецепторов - это колебания температуры и т.д.
Минимальная сила раздражения, при которой возникает ощущение, называется абсолютным порогом ощущения.
Минимальное изменение силы раздражения, вызывающее минимальное изменение ощущения, называется разностным или дифференциальным порогом ощущения.
Повышение чувствительности рецептора в результате многократного действия пороговых раздражений, наносимых через определенные промежутки времени, называется сенсибилизацией. Она выражается в понижении абсолютного порога ощущений.
Слуховая сенсорная система
Слуховая сенсорная система воспринимает звуковые колебания из внешней среды. Данный анализатор состоит из: рецептора, проводникового и коркового отдела.
Рецептор слухового анализатора состоит из наружного, среднего и внутреннего уха.
Наружное ухо образовано из ушной раковины и слухового прохода. Оно проводит звук и позволяет определить направление источника звука.
Среднее ухо состоит из барабанной полости, расположенной внутри височной кости. От наружного уха среднее ухо отделяется барабанной перепонкой, а от внутреннего уха – внутренней перепонкой. Во внутренней перепонке, отделяющей среднее ухо от внутреннего, имеется 2 отверстия – круглое и овальное, затянутое мембранами. В барабанной полости находятся слуховые косточки – молоточек, наковальня и стремечко. Они соединены друг с другом, с барабанной перепонкой и с мембраной овального окна. Рукоятка молоточка прилегает к барабанной перепонке. К головке молоточка крепится наковальня, один из отростков которой соединяется с головкой стремечка. Стремечко своим основанием упирается в мембрану овального окна. Среднее ухо проводит звук во внутреннее ухо.
Внутреннее ухо находится в улитке, расположенной в пирамидке височной кости. Длина улитки 35 мм, что составляет 2,5 завитка. Костный канал улитки разделен двумя мембранами – вестибулярной и основной – на 3 канала: верхний, средний и нижний. Верхний и нижний каналы заполнены жидкостью перилимфой, а средний – жидкостью эндолимфой.
На основной мембране, в средней канале, расположен звуковоспринимающий рецепторный аппарат – кортиев орган. Он состоит из волосковых и опорных клеток. Над волосковыми клетками находится покровная мембрана.
Рис.5. Отолитовый аппарат
При обычном положении головы отолитовая мембрана действует с определенной силой и в определенном направлении на волосковые клетки. При изменении положения головы сила и направление воздействия отолитовой мембраны изменяется. Волосковые клетки, от механического воздействия мембраны, возбуждаются, и импульс по вестибулярным нервам поступает в кору больших полушарий. Данный импульс сигнализирует об изменении положения головы в пространстве. В ответ происходит рефлекторное изменение тонуса различных групп мышц, возвращающих голову в нормальное положение.
Три полукружных канала расположены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Они заполнены эндолимфой. Конец каждого канала имеет вид расширения, которое называется ампула, рисунок 6.
1 – полукружный канал;
1 2 – ампула.
2
Рис.6. Полукружные каналы
В ампулах расположены чувствительные волосковые клетки. На верхушках клеток имеется пучок волосков. Каждый пучок волосков покрыт желеобразным колпачком, рисунок 7.
3
1 – волосковая клетка;
2 – афферентные волокна;
3 – колпачок.
1
2
Рис.7. Чувствительная волосковая клетка полукружных каналов
Повороты и наклоны головы вызывают движение эндолимфы в полукружных каналах, которое смещает колпачок. Смещение колпачка вызывает механическое раздражение волосков клетки. В клетке возникает возбуждение, которое по афферентным волокнам поступает в кору больших полушарий. В ответ происходит рефлекторное изменение тонуса различных групп мышц, возвращающих голову в нормальное положение.
Кожная сенсорная система
В коже находятся тактильные, температурные и болевые рецепторы.
Тактильная сенсорная система анализирует давление и прикосновение к коже.
Рецепторами тактильной сенсорной системы являются свободные нервные окончания, которые расположены в верхних и нижних слоях кожи, в кожных сосудах, в основании волос, на пальцах рук и ног, ладонях, подошвах, губах, слизистых оболочках. Эти рецепторы являются механорецепторами и реагируют на растяжение, давление и вибрацию.
Чувствительность отдельных участков кожи неодинакова.
Наибольшей чувствительностью обладают губы, язык, кожа носа. Наименьшей чувствительностью обладает кожа подошва стоп. Тактильные рецепторы обладают высокой способностью к адаптации.
Проводниковый отдел - нейроны, которые воспринимают импульсы от рецепторов и направляют их в спинной мозг, в продолговатый мозг и таламус.
Корковый отдел анализатора - задняя центральная извилина коры больших полушарий.
Температурная сенсорная система воспринимает колебания температуры воздуха, воды и играет большую роль в поддержании постоянства температуры тела.
Рецепторами температурной сенсорной системы являются -терморецепторы (холодовые и тепловые). Они расположены в коже и слизистых оболочках. Терморецепторы воспринимают колебания температуры. Холодовые рецепторы реагируют на понижение температуры, а тепловые рецепторы на повышение температуры.
Проводниковым отделом являются нейроны, которые воспринимают импульсы от рецепторов и направляют их в спинной мозг, в продолговатый мозг и таламус.
Корковый отдел - задняя извилина коры больших полушарий.
Болевая сенсорная система.
Боль - это специфическое ощущение с ярко выраженной эмоциональной окраской. Болевые ощущения сигнализируют об опасности для организма и вызывают проявление оборонительных рефлексов.
Рецепторы. Болевые раздражения воспринимаются свободными нервными окончаниями. Они расположены в коже и на поверхности внутренних органов. На 1 см² кожи находится до 100 свободных нервных окончаний - ноцицепторы. Их отличительная особенность заключается в том, что они не имеют адекватных раздражителей. Болевое ощущение возникает при действии любого раздражителя очень большой силы. Ноцицепторы обладают очень низкой способностью к адаптации.
Чувствительность к боли у разных людей неодинакова. Повышенная чувствительность к боли - гипералгезия, пониженная чувствительность к боли - гипоалгезия.
Проводниковым отделом являются нейроны, которые воспринимают импульсы от рецепторов и направляют их в спинной мозг, в продолговатый мозг и таламус.
Корковый отдел - зрительные бугры коры больших полушарий головного мозга.
Вкусовая сенсорная система.
Рецепторами вкусовой сенсорной системы являются вкусовые луковицы. Данные рецепторы относятся к контактным хеморецепторам. Вкусовые луковицы расположены на сосочках языка, на слизистой оболочке неба, глотки, гортани и миндалин.
Вкусовые ощущения возникают при контакте какого-либо вещества с вкусовой луковицей. Различают четыре основных вкусовых ощущений: кислого, соленого, сладкого и горького. Отдельные участки языка обладают избирательной вкусовой чувствительностью. Ощущение сладкого лучше всего воспринимается кончиком языка, горького - его основанием, кислое и соленое - краями языка.
Пороговые величины вкусовой чувствительности могут быть различны. Потеря вкусовой чувствительности называется агейзией. Абсолютный порог вкусовой чувствительности зависит от функционального состояния человека. Состояние голода повышает чувствительность к сладкому. При длительном лишении человека поваренной соли у него снижается порог чувствительности к соленому.
Вкусовые рецепторы обладают способностью к адаптации. К сладким и соленым веществам адаптация наступает быстрее, чем к горьким и кислым. Вкусовые рецепторы функционируют в тесном взаимодействии с обонятельным анализатором.
Проводниковый отдел. Импульсы от вкусовых луковиц передаются по язычному, языкоглоточному, тройничному и блуждающему нервам.
Корковый отдел вкусового анализатора расположен во вкусовой зоне коры больших полушарий головного мозга.
ТЕМА № 7.
ЖЕЛЕЗЫ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ
Эпифиз и гипофиз
Функции эпифиза связаны со степенью освещенности организма, зависят от времени суток и являются своеобразными «биологическими часами». Эпифиз образует гормон - мелатонин. На свету образование гормона мелатонина увеличивается, а в темноте - уменьшается. Мелатонин влияет на функцию фолликулостимулирующего и лютеинизирующего гормонов (данные гормоны обрауются в гипофизе), а также контролирует половое развитие человека.
Гипофиз расположен на основании черепа в турецком седле и состоит из трех долей – передней, промежуточной и задней. Передняя доля иначе называется аденогипофиз, а задняя доля – нейрогипофиз.
Аденогипофиз образует следующие гормоны:
· соматотропный;
· тиреотропный;
· адренокортикотропный;
· пролактин;
· фолликулостимулирующий;
· лютеинизирующий.
Соматотропный гормон – это гормон роста. Он стимулирует рост и физическое развитие детей, а также контролирует обновление клеток организма. Соматотропный гормон выделяется постоянно на протяжении всей жизни человека. На его работу влияет гипоталамус.
Изменения, возникающие при недостаточном образовании гормона, проявляются по-разному, в зависимости от возраста, в котором происходят эти нарушения. У детей (при недостатке гормона) происходит задержка роста и они становятся карликами. Карлики подвержены различным заболеваниям и часто умирают в молодости.
При избытке этого гормона в раннем возрасте возникает гигантизм, при котором рост человека может достигать 250 см.
Если количество гормона увеличивается во взрослом возрасте, возникает заболевание акромегалия. Ее признаками являются разрастание пальцев рук и ног, кистей и стоп, носа и нижней челюсти, языка, органов грудной и брюшной полости.
Тиреотропный гормон стимулирует выделение щитовидной железой ее гормонов. Он способствует накоплению в щитовидной железе йода, повышает активность ее секреторных клеток и увеличивает их число.
Тиреотропный гормон постоянно выделяется в небольших количествах. На секрецию этого гормона влияет гипоталамус. Уровень образования тиреотропного гормона зависит от количества гормонов щитовидной железы в крови. При большом количестве в крови гормонов щитовидной железы образование тиреотропного гормона уменьшается, а при уменьшении – увеличивается. При охлаждении организма также увеличивается образование тиреотропного гормона, что увеличивает образование гормонов щитовидной железы для того, чтобы усилить теплообразование.
Адренокортикотропный гормон регулирует синтез гормонов коры надпочечников, вызывает расщепление жиров в жировой ткани, влияет на образование гормонов в поджелудочной железе.
Образование адренокортикотропного гормона усиливается в состоянии стресса, во время боли, на холоде, при физических нагрузках и психоэмоциональном напряжении.
Пролактин стимулирует образование молока в молочных железах. На работу этого гормона влияет гипоталамус.
Фолликулостимулирующий гормон ускоряет развитие в яичниках фолликулов и способствует выходу из них яйцеклеток. Он влияет на образование половых гормонов эстрогенов. Убыль фолликулостимулирующего гормона уменьшает образование в яичниках эстрогенов.
Лютеинизирующий гормон стимулирует развитие внутрисекреторных элементов в семенниках и яичниках и усиливает образование гормонов андрогенов и эстрогенов.
Промежуточная доля гипофиза образует гормон интермедин, который влияет на пигментацию кожи. При увеличении количества интермедина в организме пигмент становится более выраженным.
Образование интермедина регулируется рефлекторно воздействием света на сетчатку глаза.
Нейрогипофиз образует два гормона:
· вазопрессин;
· окситоцин.
Вазопрессин вызывает сужение кровеносных сосудов и повышение артериального давления. А также, он влияет на процесс образования мочи и уменьшает количество конечной мочи выделяемой из организма.
Окситоцин стимулирует сокращение гладкой мускулатуры матки. Наличие этого гомона является обязательным для нормального течения родов.
Щитовидная железа
Щитовидная железа – самая крупная из эндокринных желез. Она расположена впереди от щитовидного хряща, перед гортанью. В щитовидной железе образуется богатый йодом гормон - тироксин.
Тироксин оказывает на организм следующие воздействия: влияет на обменные процессы, усиливает окислительные процессы, усиливает расходование белков, жиров и углеводов, влияет на пластические процессы (обновление клеток организма) и стимулирует деятельность ЦНС.
Если в детском возрасте гормона тироксина в щитовидной железе образуется недостаточно (гипотеоз), то происходит задержка роста и нарушение пропорций тела, задерживается половое развитие, наблюдается умственная отсталость. Язык увеличивается настолько, что может не помещаться во рту, что затрудняет дыхание и глотание – развивается кретинизм.
Недостаточная функция щитовидной железы у взрослого человека приводит к возникновению заболевания микседемы. При этом основной обмен снижается на 40%. Увеличивается количество тканевой жидкости, что влечет за собой увеличение веса. Нарушается обмен белков. Повышается онкотическое давление тканевой жидкости, что приводит к задержке воды в тканях. Развивается слизистый отек тканей. Возникает замедление мышления и речи, апатия, полнота, нарушение половых функций, снижение температуры тела.
В тех местностях, где в почве и питьевой воде не достаёт йода наблюдается заболевание эндемический зоб. Данное заболевание выражается в недостаточной функции щитовидной железы, в увеличении ее размеров и образовании зоба. Несмотря на увеличение ее размеров вследствие недостатка йода, количество ее гормонов уменьшается. Образование зоба происходит после того, как в ответ на уменьшение в крови тироксина железа гипофиз усиленно вырабатывает тиреотропный гормон, который увеличивает ее размеры.
При избыточном образовании гормонов щитовидной железы их количество в крови увеличивается, сама железа разрастается, образуя зоб. Это заболевание называется Базедова болезнь. Признаками этой болезни являются: увеличение основного обмена, пучеглазие, учащение сердцебиения, чрезмерная раздражительность, повышение температуры тела, большая потребность в пище, уменьшение веса тела.
После удаления щитовидной железы происходит задержка роста скелета, физического развития и полового созревания, снижается основной обмен, кожа становится грубой, волосы редеют.
Щитовидная железа иннервируется афферентными и эфферентными волокнами. Импульсы, поступающие по симпатическим нервным волокнам, стимулируют ее работу.
Рефлекторно деятельность щитовидной железы усиливается при пребывании на холоде, обмен веществ при этом увеличивается. Эмоциональные переживания также усиливают работу этой железы.
Гипоталамус и гипофиз контролируют образование гормонов щитовидной железой. Если количество гормонов щитовидной железы в крови больше нормы, то её деятельность угнетается, и наоборот.
Поджелудочная железа
В поджелудочной железе существуют особые группы клеток образующие гормоны - инсулин и глюкагон.
Инсулин выполняет следующие функции:
· влияет на все виды обмена веществ;
· контролирует количество глюкозы в крови путем ее уменьшения;
· влияет на образование гликогена и его накопление в мышечных тканях;
· увеличивая поступление глюкозы в клетки жировой ткани, инсулин стимулирует образование жира.
В случае избыточного количества инсулина уровень глюкозы в крови уменьшается и возникает гипогликемия. При этом клетки нервной системы получают глюкозу в недостаточном количестве. В спинном и головном мозге происходят нарушение деятельности нейронов и наступает инсулиновый или глипогликемический шок. В состоянии шока возникают сильные судороги, падает мышечный тонус, понижается температура тела и происходит потеря сознания.
При недостаточном количестве инсулина развивается сахарный диабет.
Признаки сахарного диабета:
· во время этой болезни увеличивается содержание глюкозы в плазме крови - гипергликемия;
· увеличивается осмотическое давление внеклеточной жидкости, что приводит к появлению жажды;
· увеличивается диурез, в моче содержится много сахара;
· организм теряет воду;
· увеличивается расход белков и жиров для энергетического обеспечения обмена веществ;
· усиленно сгорают жиры.
При тяжелых случаях этого заболевания среда крови становится более кислой (ацидоз). Ацидоз может вызвать диабетическую кому, сопровождающуюся потерей сознания и расстройством дыхания.
Выделение инсулина происходит непрерывно, но интенсивность этого образования не всегда одинакова. Она повышается во время пищеварения и уменьшается натощак. Содержание инсулина в крови зависит от скорости его разрушения ферментом инсулиназой, который находится в печени и скелетных мышцах.
На образование инсулина влияют блуждающие и симпатические нервы. Блуждающие нервы стимулируют выделение инсулина, а симпатические – тормозят выделение инсулина.
Глюкагон по своим воздействиям на организм является антагонистом инсулина.
Он приводит в активное состояние фермент фосфорилазу, которая расщепляет гликоген в печени до появления глюкозы, и тем увеличивает уровень сахара в крови.
Глюкагон стимулирует расщепление жира в жировой ткани.
Секреция инсулина и глюкагона зависит и от уровня глюкозы в крови. Увеличение ее содержания повышает секрецию инсулина, а ее понижение тормозит образование инсулина, но повышает образование глюкагона.
Надпочечники
Надпочечники – парные железы, расположенные над почками, состоят из внутреннего мозгового и наружного коркового вещества.
Мозговое вещество надпочечников образует два гормона – адреналин и норадреналин.
Функции адреналина:
· влияет на внутриклеточные процессы обмена веществ;
· усиливает анаэробное расщепление гликогена в мышцах и уменьшает его запасы в мышцах и печени;
· вызывает учащение и усиление сердечных сокращений, но может вызвать и их замедление;
· сужает артериолы кожи, брюшных органов и тех скелетных мышц, которые находятся в покое;
· расширяет сосуды мозга;
· угнетает сокращение желудка и тонкого кишечника;
· расслабляет дыхательные мышцы;
· стимулирует окислительные процессы и повышает теплопродукцию организма;
· вызывает сокращение радиальной мышцы радужной оболочки глаза и гладких мышц кожи, что приводит к тому, что волосы выпрямляются и появляется «гусиная кожа»;
· повышает возбудимость рецепторов глаза, слухового и вестибулярного аппарата.
Иными словами, адреналин способен вызвать быстрое изменение функций организма и повысить его работоспособность в экстремальных условиях. Его называют гормоном тревоги.
Норадреналин. Действие норадреналина сходно с действием адреналина, но противоположно. Если адреналин расслабляет мышцы, то норадреналин сокращает их. Норадреналин способен повысить сопротивление сосудов, систолическое и диастолическое давление в гораздо большей степени, чем адреналин. Адреналин влияет на образование гормонов передней доли гипофиза, а норадреналин подобного влияния не оказывает.
Образование гормонов в мозговом слое надпочечников регулируется симпатическими нервными волокнами, которые идут в составе чревного нерва.
В гипоталамусе расположен нервный центр, в котором находятся высшие вегетативные центры, управляющий секрецией гормонов адреналина и норадреналина. Увеличение образования адреналина и норадреналина происходит при активной деятельности организма, при усилении обмена веществ, при эмоциональном возбуждении, мышечной работе и при охлаждении организма.
В коре надпочечников образуются три группы гормонов.
· минералокортикоиды – альдостерон, кортикостерон, дезоксикортикостерон;
· глюкокортикоиды – гидрокортизон, кортизон;
· половые гормоны – андрогены (мужские половые гормоны), эстрогены (женские половые гормоны).
Минералокортикоиды регулируют минеральный обмен организма – обмен натрия, калия и хлора. Недостаток минералокортикоидов приводит к уменьшению натрия. Его потери вызывают изменения в организме, которые могут привести к смерти.
Количество минералокортикоидов зависит от содержания натрия и калия в организме. Увеличение количества ионов натрия тормозит образование альдостерона; его недостаток – повышает секрецию. Количество выделяемого альдостерона зависит от соотношения концентрации ионов натрия и калия.
Увеличение тканевой жидкости и плазмы крови угнетает образование альдостерона и приводит к удалению из организма ионов натрия и связанной с ним воды.
Глюкокортикоиды регулируют углеводный, белковый и жировой обмен. Они повышают уровень сахара в крови вследствие образования глюкозы в печени.
Глюкокортикоиды угнетают воспалительные процессы, поэтому при недостаточной секреции этих гормонов понижается сопротивляемость организма, инфекционные заболевания переносятся тяжело и могут привести к смерти.
Выделение глюкокортикоидов усиливается при травме, кровопотерях, боли, перегревании, переохлаждении, отравлении, инфекциях и при тяжелых психических переживаниях.
Половые гормоны коры надпочечников (андрогены - мужские половые гормоны, эстрогены - женские половые гормоны) влияют на половое созревание в детском возрасте, на развитие вторичных половых признаков, формируют половое поведение.
Недостаток гормонов коры надпочечников вызывает бронзовую болезнь или болезнь Аддисона. Она характеризуется бронзовой окраской кожи, ослаблением сердечной мышцы, повышенной утомляемостью при работе, тошнотой, рвотой, исхуданием. Эта болезнь часто приводит к смерти.
Избыток гормонов коры встречается редко. Он вызывает нарушение полового развития.
Половые железы
К половым железам относятся семенники в мужском организме и яичники в женском организме. Эти железы формируют половые клетки и выделяют в кровь половые гормоны. К мужским гормонам относятся андрогены, а к женским - эстрогены. Как в женском, так и в мужском организме образуются и мужские и женские гормоны, только в различном количестве. Образование половых гормонов контролируется железой гипофизом.
Мужские гормоны начинают влиять на организм еще в период внутриутробного развития - формируя «мужской» организм, затем данный гормон влияет на формирование первичных и вторичных половых признаков, формирует половое поведение, влияет на строение тела и особенности психики мужчины.
Женские гормоны также участвуют в формировании «женского организма», влияют на развитие первичных и вторичных половых признаков, на цикличность половых функций, протекание родов.
Стресс
Автором учения о стрессе является канадский ученый Ганс Селье. Состояние организма, возникающее в результате сильных воздействий, Г.Селье назвал стрессом, а те факторы, которые вызывают стресс – стрессорами .
Стресс – это специфическая физиологическая реакция организма на воздействие различных неблагоприятных факторов (стрессоров) внешней или внутренней среды. Такими факторами могут быть: холод, высокая температура, голодание, очень тяжелая мышечная работа, умственное перевозбуждение, психическая или физическая травма, действие различных ядов и т.п.
Однако, сильные положительные эмоции также могут оказаться для человека стрессом.
Во время стресса происходит усиленное выделение глюкокортикоидов.
Изотермия и терморегуляция.
Механизм теплоотдачи
Потеря тепла органами и тканями зависит в большей степени от их месторасположения: поверхностно расположенные органы – кожа и скелетные мышцы – отдают больше тепла и охлаждаются сильнее, чем внутренние органы, более защищенные от охлаждения.
Теплоотдача возможна тремя способами: путем теплоизлучения, теплопроведения и испарения воды.
Теплоизлучение – это прямая передача тепла перемещающимся частицам воздуха или воды. Теплоизлучением теряется примерно 50-55 % тепла в окружающую среду. Отдача тепло излучением прекращается, если температура воздуха и температура кожи становится одинаковой.
Теплопроведение – это прямая передача тепла веществам, телу или предметам, непосредственно соприкасающимся с поверхностью тела. Путем теплопроведения человек теряет 15-20 % тепла.
Испарение воды - происходит с кожных покровов и со слизистых оболочек верхних дыхательных путей. При испарении воды человек теряет 30% своего тепла.
Удельный вес каждого из этих способов в общей теплоотдаче зависит от конкретных условий окружающей среды и вида деятельности.
У человека в обычных условиях потеря тепла путем теплопроведения имеет небольшое значение, так как воздух и одежда являются плохими проводниками тепла. Одежда уменьшает теплоотдачу. Потере тепла препятствует тот слой неподвижного воздуха, который находится между одеждой и кожей, так как воздух – плохой проводник тепла. Теплоизолирующие свойства одежды тем выше, чем мельче ячеистость ее структуры, содержащая воздух. Этим объясняются хорошие теплоизолирующие свойства шерстяной и меховой одежды. Температура воздуха под одеждой достигает 30˚С. Наоборот, обнаженное тело теряет тепло, так как воздух на его поверхности все время сменяется. Поэтому температура кожи обнаженных частей тела намного ниже, чем одетых.
В значительной степени препятствует теплоотдаче слой подкожной основы (жировой клетчатки) вследствие малой теплопроводности жира.
При увеличении теплообразования в результате мышечной работы теплоотдача возрастает путем испарения.
Большое значение приобретает механизм испарения и при высокой температуре окружающей среды. В летние месяцы температура окружающей среды равна температуре тела человека. В таких условиях теплоотдача путем теплоизлучения и теплопроведения становится невозможной. Особенно интенсивно потоотделение происходит при высокой температуре окружающей среды во время мышечной работы, когда в организме увеличивается теплообразование.
Испарение воды зависит от относительной влажности воздуха. В насыщенном водяными парами воздухе вода испаряться не может. Поэтому при высокой влажности атмосферного воздуха высокая температура переносится тяжелее, чем при низкой влажности. В насыщенном водяными парами воздухе пот выделяется в большом количестве, но не испаряется и стекает с кожи. Такое потоотделение не способствует отдаче тепла, поскольку только та часть пота, которая испаряется с поверхности кожи, имеет значение для теплоотдачи.
Человек плохо переносит сравнительно невысокую температуру 32˚С при влажном воздухе. В совершенно сухом воздухе человек может находиться без заметного перегревания в течение 2-3 ч при температуре 50-55˚С.
В поддержании температуры тела принимает участие процесс дыхания, так как некоторая часть воды испаряется легкими в виде паров. При высокой окружающей температуре дыхательный центр рефлекторно возбуждается, при низкой температуре – угнетается, и дыхание становится глубоким.
Регуляция изотермии
Для сохранения постоянства температуры тела существуют регуляторные реакции, представляющие собой сложные рефлекторные акты, возникающие в ответ на температурное раздражение терморецепторов.
Терморецепторы расположены в коже, в слизистой оболочке языка, желудка, трахеи, бронхов, в стенках вен. Они воспринимают колебания температуры тканей, в которых они расположены, и передают информацию о направленности и величине изменения температуры в центры терморегуляции, которые расположены в спинном мозге, среднем мозге и в гипоталамусе.
В гипоталамусе расположены основные центры терморегуляции – центры теплообразования и теплоотдачи.
Передняя часть гипоталамуса – это центр регуляции теплоотдачи и ее стимуляция усиливает отдачу тепла телом. Задняя часть гипоталамуса – центр регуляции теплообразования, ее возбуждение усиливает образование тепла в организме.
Передняя часть гипоталамуса связана с парасимпатическим отделом вегетативной нервной системы и ее раздражение вызывает снижение тонуса сосудов, расширение сосудов кожи, потоотделение, учащение дыхания, повышение температуры кожи, усиления теплоотдачи.
Задняя часть гипоталамуса связана с симпатическим отделом вегетативной нервной системы и при снижении температуры тела возбуждение данной части вызывает сужение сосудов кожи, холодовую дрожь, уменьшение температуры кожи, уменьшение теплоотдачи и увеличение теплообразования и повышение температуры «ядра».
Регуляция теплообразования происходит и гормональным путем. Холод увеличивает образования тиреотропного гормона гипофиза, который усиливает образования тироксина щитовидной железы и в результате в организме усиливается обмен веществ и образование тепла.
Гормон надпочечников адреналин повышает теплообразование и суживает кожные сосуды, уменьшая теплоотдачу.
Регуляция теплообмена в целом организме находится под контролем коры больших полушарий головного мозга.
Гипотермия и гипертермия
Если человек длительное время находится в условиях значительно повышенной или пониженной температуры окружающей среды, то механизмы теплообразования и теплоотдачи могут оказаться недостаточными. Происходит переохлаждение тела – гипотермия или перегревание – гипертермия.
Гипотермия – состояние, при котором температура тела становится ниже 35˚С. Быстрее всего гипотермия возникает при погружении в холодную воду. В этом случае вначале возбуждается симпатический отдел вегетативной нервной системы, рефлекторно ограничивается теплоотдача и усиливается теплопродукция, возникает мышечная дрожь. Через некоторое время температура тела начинает снижаться. Исчезает чувствительность, ослабляются рефлекторные реакции, понижается возбудимость нервных центров. Резко снижается интенсивность обмена веществ, замедляется дыхание, уряжаются сердечные сокращения, снижается сердечный выброс, понижается артериальное давление и при температуре тела 24-25˚С оно может составлять 15-20% от исходного. При относительно кратковременных и не чрезмерно интенсивных воздействиях холода на организм изменений теплового баланса и понижения температуры внутренней среды не происходит. В то же время это способствует развитию простудных заболеваний и обострению хронических воспалительных процессов. При длительном воздействии на организм низкой температуры может наступить гибель организма.
Гипертермия – состояние, при котором температура тела поднимается выше 37˚С. Гипертермия возникает при продолжительном действии высокой температуры окружающей среды, особенно при влажном воздухе и небольшой эффективности потоотделения. Резкая гипертермия, при которой температура тела достигает 40-41˚С, сопровождается тяжелым общим состоянием организма и носит название теплового удара.
ТЕМА № 9. КРОВЬ
Функции крови
Главная функция крови – транспортная, т.е. перенос необходимых веществ клеткам и тканям и доставки от них, к органам выделения, продуктов обмена веществ (подлежащих удалению из организма). Эта функция возможна благодаря движению крови – кровообращению.
В зависимости от характера переносимых веществ и их природы кровь выполняет следующие функции: дыхательная, питательная, экскреторная, гомеостатическая, регуляторная, терморегуляция, защитная.
Дыхательная функция заключается в переносе кислорода из органов дыхания к тканям и углекислого газа в обратном направлении.
Питательная функция заключается в переносе питательных веществ (глюкозу, фруктозу, аминокислоты, жиры, витамины, минеральные вещества и воду) от пищеварительного тракта к клеткам организма.
Экскреторная функция проявляется в удалении ненужных и вредных для организма конечных продуктов обмена веществ (аммиак, мочевина, мочевая кислота и др.)
Гомеостатическая функция. Кровь поддерживает постоянство внутренней среды организма (рН, водный баланс, уровень глюкозы и т.д.).
Регуляторная функция. В кровь из желез внутренней секреции, поступают гормоны, которые разносятся ею к клеткам и тканям, осуществляя связь между различными органами, обуславливая гуморальное единство организма.
Терморегуляторная функция. Кровь поддерживает постоянство температуры тела. Благодаря большой теплоемкости, кровь переносит тепло от органов, которые его вырабатывают (мышцы) к органам, отдающим тепло (кожа). Центр терморегуляции находится в гипоталамусе.
Защитная функция. Данная функция заключается в обезвреживании микроорганизмов и их ядов, в разрушении чужеродных белков (при пересадке органов). Эта функция осуществляется лейкоцитами. К защитным функциям относят также свертывание крови тромбоцитами.
Эритроциты
Эритроциты составляют основную массу крови и определяют ее красный цвет. Эритроциты имеют форму двояковогнутого диска, что увеличивает его поверхность и способствует более быстрому перемещению газов через клеточную мембрану. Они отличаются большой эластичностью и легко проходят по капиллярам, имеющим вдвое больший диаметр, чем сама клетка.
Внутри эритроцитов содержится гемоглобин (Н b ) – 120 – 160 г/л. Гемоглобин представляет собой сложное химическое соединение и состоит из белка глобина и четырех молекул железа гема. Он очень легко вступает в нестойкое соединение с О2 и СО2 и также легко отдает их. Эта особенность гемоглобина лежит в основе дыхательной функции крови.
Насыщение Нв кислородом называется оксигенацией. При переносе кислорода гемоглобин превращается в оксигемоглобин – HbO2:
Hb + O2 ⇆ HbO2 - реакция оксигенации
Процесс отдачи гемоглобином кислорода называется дезоксигенацией. Гемоглобин, отдавший в тканях кислород, называется восстановленным гемоглобином:
HbO2 ⇆ Hb + O2 – реакция дезоксигенация
В силу различных причин эритроциты могут разрушаться. Процесс разрушения эритроцитов называется гемолизом. При этом гемоглобин выходит из эритроцита в плазму.
Увеличение числа эритроцитов называется эритроцитоз. Увеличение количества эритроцитов в результате их усиленного образования называется истинный эритроцитоз. Если число эритроцитов увеличивается за счет поступления крови из депо – перераспределительный эритроцитоз.
Уменьшение числа эритроцитов после кровопотери, разрушения или пониженного образования называется анемия.
Эритроциты образуются в красном костном мозге, а разрушаются в печени и селезенке.
Общее количество эритроцитов, циркулирующих в организме, составляет 25 – 30 триллионов. Эту совокупность эритроцитов всей крови называют эритроном.
Правила переливания крови.
Человека, у которого берут кровь для переливания, называют донором, а того, которому переливают кровь – рецепиентом. По последним данным человеку нужно переливать кровь только его группы. При переливании крови необходимо учитывать не только группу крови, но и резус-фактор. При нарушении правил переливания в крови возникает склеивание эритроцитов (гемотрансфузионный шок). Склеивание эритроцитов приводит к образованию сгустков крови, которые при проникновении в сердце, способны вызвать его остановку.
Лейкоциты. Иммунитет
Лейкоциты представляют собой образования различной формы и величины. Это единственные форменные элементы, способные самостоятельно перемещаться в кровеносном русле и выходить за его пределы.
По своему строению лейкоциты делятся на две группы: зернистые – гранулоциты и незернистые – агранулоциты.
К гранулоцитам относятся:
· нейтрофилы, которые разделяются на палочкоядерные и сегментоядерные;
· эозинофилы;
· базофилы.
К агранулоцитам относятся:
· лимфоциты;
· моноциты.
Зернистые лейкоциты образуются в красном костном мозге, лимфоциты в лимфатических узлах и селезенке, моноциты в печени и селезенке.
Главная функция лейкоцитов – защитная. При попадании в организм микробов и прочих вредных веществ лейкоциты выходят через стенки капилляров в ткани, окружают эти вещества своей цитоплазмой, поглощают внутрь себя и переваривают. Этот процесс называется - фагоцитозом.
Таким образом, общие функции лейкоцитов:
· фагоцитоз;
· образование антител;
· разрушение и удаление токсинов белкового происхождения.
Однако, каждый вид лейкоцитов выполняет свою определенную функцию:
· нейтрофилы и моноциты – пожирают (фагоцитируют) болезнетворные микробы;
· эозинофилы – обезвреживают аллергены и токсины;
· лимфоциты – играют важную роль в образовании иммунитета;
· базофилы – синтезируют гепарин, поддерживающие жидкий состав крови и гистамин – влияющий на проницаемость сосудистых стенок.
Увеличение количества лейкоцитов называется лейкоцитозом. Лейкоцитозы могут быть физиологические и патологические.
Различают следующие виды физиологических лейкоцитозов, вызванные выходом лейкоцитов из депо:
· пищевой, возникает после приема пищи;
· миогенный, наблюдается после выполнения тяжелой мышечной работы;
· эмоциональный, происходит при боли и сильных эмоциях.
Патологический лейкоцитоз возникает во время воспалительных процессов и инфекционных заболеваний. Количество лейкоцитов увеличиваются за счет образования новых клеток.
Уменьшение лейкоцитов называется лейкопенией, которая возникает при уменьшении образования лейкоцитов.
Иммунитет
Иммунитет – это невосприимчивость организма к заболеваниям.
Различают следующие виды иммунитета:
неспецифический или врожденный иммунитет , который связан со способностью зернистых лейкоцитов фагоцитировать микробы;
специфический или приобретенный иммунитет, который бывает активным (возникает после перенесенного заболевания) и пассивным (возникает после введения в организм готовых антител или же антитела образуются после вакцинации убитыми или ослабленными микробами и вирусами).
Регуляция системы крови
Регуляция системы крови заключается в поддержании постоянного объема циркулирующей по сосудам крови, ее состава и физико-химических свойств плазмы. В организме существуют два механизма регуляции системы крови - нервный и гуморальный.
Высшим подкорковым центром, осуществляющим нервную регуляцию системы крови, является гипоталамус. Кора головного мозга оказывает влияние на систему крови, также, через гипоталамус. Гипоталамус контролирует механизмы образования крови, циркуляцию крови по сосудам, объем крови и разрушение крови. Гипоталамус влияет на величину осмотического давления крови, на поддержание постоянного количества сахара в крови и т.д. Кроме того, гипоталамус через симпатическую нервную систему усиливает процесс образования форменных элементов - гемопоэз А, через парасимпатическую нервную систему замедляет процессе гемопоэза.
Гуморальная регуляция осуществляется особыми веществами - гемопоэтинами, которые образуются в почках, печени и селезенке. Эти вещества усиливают кроветворение в красном костном мозге, селезенке и в печени.
Стимулирующее влияние на процесс образования крови оказывают соматотропный и адренокортикотропный гормоны гипофиза, глюкокортикоиды надпочечников, мужские половые гормоны - андрогены. Женские половые гормоны - снижают гемопоэз.
ТЕМА № 10.
ФИЗИОЛОГИЯ СЕРДЦА
Автоматизм сердечной мышцы
Автоматизм – это способность сердца к ритмическому сокращению под влиянием импульсов, возникающих в самом органе.
Возникновение импульсов связано с функцией особых мышечных клеток – пейсмекеров, которые образуют три узла сердца. Эти три узла обеспечивают выполнение автоматизма сердечной мышцы.
Первый узел расположен в месте впадения полых вен в правое предсердие. Он называется синусным узлом.
Второй узел расположен в толще сердечной перегородки на границе предсердий и желудочков и называется атриовентрикулярным узлом.
Третий узел расположен ниже второго и носит название пучок Гиса. От пучка Гиса отходят две ножки - правая и левая, каждая из которых заканчивается волокнами Пуркинье, которые образуют синапс с клетками миокарда.
Все три узла связаны между собой межузловыми пучками (которые образованы мышечными клетками) и анатомически образуют единую систему. Данная система проходит через все сердце, от его вершины до основания.
Возникшее возбуждение в первом узле передается по межузловым пучкам ко второму узлу, а затем возбуждение передается на третий узел.
Таким образом, возбуждение охватывает все сердце и вызывает его последовательное сокращение, сначала предсердия, потом желудочки.
Самым главным из трех узлов является первый - синусный узел. Он определяет частоту сердечных сокращений в 1 минуту. Сколько импульсов будет образовано в синусном узле, столько раз сердце сократиться за 1 минуту.
Взаимосвязь между узлами обеспечивает ритмичное сокращение предсердий и желудочков.
В условиях покоя синусный узел вырабатывает 60 – 80 импульсов в минуту, что соответствует 60 – 80 ударам сердца в минуту. Уменьшение ЧСС называется брадикардией, а увеличение – тахикардией.
Электрокардиограмма (ЭКГ)
Электрокардиограмма – это метод графической регистрации биотоков, возникающих в сердце при его деятельности. По данным ЭКГ можно судить об автоматизме, возбудимости и проводимости сердца.
Для регистрации ЭКГ у человека применяют 3 стандартных отведения. При первом отведении – электроды накладывают на правую и левую руку, при втором – правую руку и левую ногу, при третьем – на левую руку и левую ногу. Помимо стандартных отведений применяют отведения от разных точек грудной клетки, а также однополюсные отведения от конечностей.
Типичная ЭКГ человека состоит из зубцов. Их обозначают латинскими буквами: Ρ,Q,R,S,T. Три крупных зубца – Р,R,T – обращены вершиной вверх, два мелких – Q, S – направлены вниз. Промежутки между зубцами называют сегментами, совокупность зубца и сегмента – интервалом.
Зубец Р – отражает возбуждение предсердий.
Комплекс Q,R,S – возбуждение желудочков.
Зубец Т – отражает восстановление нормального потенциала мембраны клеток миокарда, т.е. реполяризацию миокарда.
Интервал P-Q отражает время движения возбуждения от предсердий к желудочкам.
Рис. 8. Электрокардиограмма
Сегмент S-T – соответствует периоду угасания возбуждения желудочков и началу реполяризации.
Интервал Т-Р отражает состояние покоя всей сердечной мышцы (диастола сердца), рисунок 8.
Интервал R-R – отражает длительность сердечного цикла и зависит от частоты сердечных сокращений. При брадикардии он удлинен, при тахикардии – укорочен.
§ 6. Систолический и минутный объемы крови
Основной физиологической функцией сердца является нагнетание крови в сосудистую систему. Количество крови, выбрасываемой желудочком сердца в минуту, является одним из важнейших показателей функционального состояния сердца и называется минутным объемом крови (МОК). Он одинаков для правого и левого желудочков. В состоянии покоя МОК равен в среднем 4,5-5,0 л.
Левый и правый желудочки при каждом сокращении сердца изгоняют в аорту и легочную артерию около 70-75 мл крови. В состоянии покоя этот объем одинаков как для левого, так и для правого желудочков и называется систолическим объемом крови (СО) или ударным объемом. Его величину можно определить, разделив МОК на число сердечных сокращений в минуту:
СО = 
.
Величина систолического объема зависит от возраста, пола, уровня физического развития, степени тренированности и положении тела. При ритме сердечных сокращений, равных 70-75 в минуту систолический объем равен 65-70 мл крови. Эта величина непостоянна, поскольку МОК увеличивается при мышечной работе и может достигать 20-30 л. У тренированных людей это увеличение происходит в результате увеличения систолического объема сердца, а у нетренированных – за счет частоты сердечных сокращений.
Систолический объем возрастает во время мышечной работы. У спортсменов он может увеличиться до 170-190 мл, а у не спортсменов систолический объем редко превышает 100-120 мл.
Минутный объем крови можно вычислить путем умножения СОК на частоту сердечных сокращений (пульс):
МОК = СО х ЧСС.
ТЕМА № 11.
СИСТЕМА КРОВООБРАЩЕНИЯ
Типы сосудов
Различают следующие типы сосудов:
Амортизирующие. К данному типу относятся – аорта, легочная артерия и крупные артерии. Особенностью этих сосудов является то, что они имеют большой диаметр и потому оказывают незначительное сопротивление току движимой в них крови. Кроме того, стенки сосудов очень эластичны, во время систолы желудочков они растягиваются, а во время диастолы постепенно сжимаются. Их эластичные стенки сглаживают (амортизируют) возникающие во время систол подъемы артериального давления.
Прекапиллярные резистивные сосуды. Это мелкие артерии и артериолы. В них наблюдается самое большое сопротивление току крови. Их диаметр не превышает 0,1 мм. Артериолы могут активно изменять свой просвет и таким образом регулировать степень кровоснабжения соответствующего участка тела, а также давление крови в капиллярах этого участка.
Сосуды – сфинктеры. Являются последними участками прекапиллярных резистивных сосудов. Это скопление гладкомышечных клеток в начале капилляров. Они регулируют число «открытых» капилляров, снабжающих кровью участок тела.
Обменные сосуды. К ним относятся капилляры. Через них осуществляется – обмен веществ и газов между кровью и клетками тканей организма. Этот обмен происходит через тонкие стенки капилляров, состоящие лишь из одного слоя эндотелиальных клеток.
Посткапиллярные резистивные сосуды - венулы и мелкие вены. Через них происходит обмен жидкости между кровью и тканевым пространством.
Ёмкостные сосуды - вены, крупные вены. Их главная функция – служить резервуаром (ёмкостью) для крови. Вены могут вмещать и выбрасывать большие количества крови, способствуя тем самым её перераспределению в организме. Вены содержать до 75 % общего объема крови, тогда как во всем «артериальном древе» и в сердце содержится около 20 %, а в капиллярах – лишь 5 %.
Шунтирующие сосуды. Это мостики (анастомозы), обеспечивающие сброс крови из артериаол в венулы, минуя капилляры. Они служат для регуляции температуры тела. Их много в сосудистых сплетениях кожи пальцев рук и ног, ушей и носа.
§ 3. Давление, артериальное давление и артериальный пульс
Давление – это сила, которая движет кровь в системе кровообращения. Кровь, как и другая жидкость, течет по градиенту давления – из области более высокого давления в область более низкого давления, т.е. из аорты к полым венам и правому предсердию, от легочной артерии к легочным венам и левому предсердию.
Давление крови в аорте и крупных артериях, которое достигается в процессе систолы желудочков, называется систолическим или максимальным.
Давление крови, до которого оно падает в фазу диастолы желудочков, называется диастолическим или минимальным давлением.
Разность между систолическим и диастолическим давлением, называется пульсовым давлением.
В плечевой артерии здорового человека в возрасте 20 – 40 лет систолическое давление составляет 110 – 120 мм рт. ст., диастолическое – 70 – 80 мм рт. ст., а пульсовое – 40 мм рт. ст.
По мере удаления от сердца артериальное давление падает. Наиболее резко оно падает в артериолах и капиллярах. В результате этого кровь в венах течет под низким давлением, которое ещё более понижается по направлению к правому предсердию.
Артериальным пульсом называют ритмические колебания стенки артерий, обусловленные повышением давления в период систолы. По пульсу можно судить о частоте сердечных сокращений (ЧСС). Эта величина зависит от возраста, пола, состояния организма, внешних условий. У взрослых эта величина равна 70-75 ударов в минуту. При мышечной работе ЧСС увеличивается и может достичь 180-200 ударов в минуту.
Повышение артериального давления в сравнении с нормой называется артериальной гипертензией, снижение – артериальной гипотензией.
Эмоциональное воздействие.
Во время эмоциональных переживаниях происходит сужения сосудов и максимальное давление может повышаться на 20 - 40 мм рт.ст.
Регуляция просвета сосудов
Каждая клетка ткани и органа нуждаются в кислороде и питательных веществах в количестве, соответствующем её обмену веществ - метаболизму. В связи с этим тканям необходимо поступление строго определенного количества крови, несущей кислород и питательные вещества, в единицу времени. Эта потребность обеспечивается благодаря поддержанию постоянного уровня артериального давления и одновременно непрерывного перераспределения протекающей крови между всеми органами и тканями в соответствии с их потребностями в каждый данный момент.
Механизмы, регулирующие диаметр сосудов:
· вегетативная нервная система;
· сосудодвигательный центр;
· рефлекторная регуляция сосудистого тонуса;
· сосудистые рефлексы;
· гуморальная регуляция.
Сосудодвигательный центр.
Нервный центр, обеспечивающий определенную степень сужения артериального русла, называется сосудо - двигательным центром. Он находится в спинном, продолговатом мозге, гипоталамусе и в моторной зоне коры больших полушарий. Главным из этих отделов является продолговатый мозг. Он находится в состоянии постоянного возбуждения.
Сосудодвигательный центр продолговатого мозга состоит из двух отделов – прессорного и депрессорного. Возбуждение прессорного отдела сосудодвигательного центра вызывает сужение артерий и подъем артериального давления, а возбуждение депрессорного отдела вызывает расширение артерий и падение артериального давления.
ТЕМА № 12.
ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
Внешнее дыхание
Внешнее дыхание обеспечивается трахеей, бронхами, бронхиолами и альвеолами. Газообмен между легкими и окружающей средой осуществляется за счет вдоха и выдоха. Вдох и выдох - это дыхательный цикл.
Вдох является активным процессом. При вдохе происходит увеличение объема грудной клетки за счет сокращения мышц диафрагмы и наружных межреберных мышц. При сокращении мышц диафрагмы купол ее уплощается, диафрагма опускается, смещая органы брюшной полости вниз. В результате опускания диафрагмы увеличивается вертикальный (↕) размер грудной полости. Наружные межреберные мышцы, сокращаясь, увеличивают размер грудной клетки в поперечном (фронтальном - ↔) и переднезаднем (сагиттальном - / ) направлениях.
Увеличение объема грудной клетки, а, следовательно, и легких ведет к падению в них давления, что и служит причиной поступления в них через дыхательные пути атмосферного воздуха. Это объясняется тем, что воздух стремиться перейти из области высокого давления в область низкого давления.
Как только вдох окончен мышцы грудной клетки расслабляются и она возвращается к своим обычным размерам. При этом объем легких уменьшается, давление в них возрастает, воздух из альвеол устремляется через воздухоносные пути наружу. Таким образом, спокойный выдох, в отличие от вдоха, происходит пассивно. При физической нагрузке выдох становится активным.
Количество воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха, составляет общую емкость легких, величина которой у взрослого человека равна 4-6 л.
В общей емкости легких выделяют четыре ее компонента:
· дыхательный объем;
· резервный объем вдоха;
· резервный объем выдоха;
· остаточный объем.
Дыхательный объем (ДО) - это объем воздуха, который вдыхает и выдыхает человек во время спокойного дыхания. У взрослого человека дыхательный объем составляет примерно 400-500 мл.
Резервный объем вдоха (РОвд) – это максимальный объем воздуха, который способен вдохнуть человек после спокойного вдоха. Величина РОвд составляет 1,5-1,8 л.
Резервный объем выдоха (РОвыд) - это максимальный объем воздуха, который человек дополнительно может выдохнуть после спокойного выдоха. РОвыд может быть равен 1 - 1,5 л.
Остаточный объем (ОО) - это объем воздуха, которое остается в легких после максимального выдоха - 1- 1,2 л.
Сумма дыхательного объема, резервного объема вдоха и выдоха составляет жизненную емкость легких (ЖЕЛ), равную 3,5 - 5 л.
Легочная вентиляция
В процессе газообмена между организмом и атмосферным воздухом большое значение имеет вентиляция легких, которая обеспечивает обновление состава альвеолярного газа. Интенсивность вентиляции зависит от глубины и частоты дыхания. Количественным показателем вентиляции легких является минутный объем дыхания.
Минутный объем дыхания - это произведение дыхательного объема на число дыханий в минуту.
Легочная вентиляция обеспечивается работой дыхательных мышц.
В легочном газообмене участвует не весь вентилируемый воздух, а та его часть, которая достигает альвеол. Примерно 1/3 дыхательного объема покоя приходится на вентиляцию так называемого «мертвого пространства».
Мертвое пространство - это тот воздух, который находится в воздухоносных путях. Он в газообмене не участвует, а лишь перемещается в просвете воздухоносных путей при вдохе и выдохе. Воздух мертвого пространства выполняет следующие функции:
· он корректирует состав альвеолярного воздуха в ходе дыхательного цикла;
· увлажняет вдыхаемый воздух;
· согревает вдыхаемый воздух.
Следовательно, вентиляция альвеол представляет собой:
Регуляция процессов дыхания
Регуляция внешнего дыхания представляет собой физиологический процесс управления легочной вентиляцией для обеспечения оптимального газового состава внутренней среды организма в постоянно меняющихся условиях жизнедеятельности.
В регуляции дыхания участвуют нейроны, которые расположены в спинном мозге и в отделах головного мозга. Их называют центральный дыхательный механизм.
В центральном дыхательном механизме различают нейроны двух видов: инспираторные и экспираторные. Инспираторные нейроны, которые активны в фазе вдоха, и экспираторные, активные во время выдоха. В варолиевом мосту находятся нейроны, которые контролируют работу инспираторных и экспираторных нейронов, участвуя в переключении фаз вдоха и выдоха. Нейроны варолиевого моста образуют так называемый пневмотаксический центр.
Деятельность всех нейронов центрального дыхательного механизма контролируется полушариями головного мозга и корой. Благодаря им происходит приспособление дыхания при разговоре, пении, движении и т.д.
Центральный дыхательный механизм обладает автоматией, т.е. постоянной ритмической активностью, которая необходима для постоянного поддержания дыхания. Дыхательные нейроны функционируют нормально при двух условиях:
· должна быть сохранность связей между различными группами нейронов;
· нейроны должны получать нервные импульсы от хемо- и механорецепторов.
Хеморецепторы расположены: на поверхности продолговатого мозга и в месте раздвоения сонной артерии на наружную и внутреннюю артерии.
Хеморецепторы продолговатого мозга чувствительны к количеству СО2 и Н+ в межклеточной жидкости мозга. Увеличение содержания углекислого газа и водорода увеличивают дыхательный объем и легочную вентиляцию. Данные рецепторы обеспечивают поддержание постоянства газового состава внутренней среды организма.
Хеморецепторы сонной артерии реагирует на изменение газового состава артериальной крови, а именно: на снижение содержания О2 повышение содержание СО2 увеличение содержание Н+. Особенно чувствительны эти рецепторы к недостатку кислорода.
Все перечисленные факторы, вызывая возбуждение рецепторов, усиливают активность центрального дыхательного механизма, в результате чего усиливается вентиляция легких.
Механорецепторы расположены в гладких мышцах стенок трахеобронхиального дерева и регулируют глубину вдоха и его длительности, а также служат источником защитных рефлексов (кашля, чихания, глотания и принюхивания).
ТЕМА № 13.
МЫШЕЧНАЯ СИСТЕМА
Строение скелетных волокон
Поперечнополосатые мышцы скелета состоят из большого числа отдельных мышечных волокон, которые расположены в общем соединительно-тканном футляре и крепятся к сухожилиям, связанным со скелетом.
Если все волокна в мышце расположены параллельно ее длинной оси, то она относится к параллельно-волокнистому типу:
Если же все волокна расположены косо, под углом к длинной оси мышцы, одним концом крепятся с одной стороны к центральному сухожильному тяжу, а с другой – к подвижному сухожильному футляру, то такие мышцы относятся к перистому типу.
Поверхность мышечного волокна или мышечной клетки покрыта тонкой прозрачной эластичной оболочкой, которая называется сарколемма. Под сарколеммой находятся ядра и саркоплазма, состоящая из 2-х частей: саркоплазматический ретикулум и саркоплазматический матрикс.
Саркоплазматический ретикулум представляет собой систему продольных и поперечных трубочек. Саркоплазматический ретикулум участвует в передаче возбуждения от сарколеммы в глубь мышечной клетки в процессе сокращения, а также в выделении продуктов обмена веществ из клетки в межклеточное пространство.
Саркоплазматический матрикс – это жидкость, в которой расположены сократительные элементы мышечного волокна – миофибриллы, а также растворимые белки, капельки жира, гранулы гликогена и другие компоненты.
Сократительный аппарат мышечной клетки представлен длинными тонкими нитями миофибриллами, которые тянутся от одного конца клетки к другому концу. Каждая миофибрилла состоит в среднем из 2500 еще более тонких нитей – протофибрилл, которые представляют собой удлиненные молекулы белков актина и миозина.
По сравнению с актиновыми нитями, нити миозина имеют больший диаметр. На боковых сторонах миозиновых нитей расположены выступы – миозиновые головки или поперечные мостики. Нити миозина (1) и актина (2) расположены параллельно друг к другу и строго упорядочены, рисунок 9.
2
1
Рис.9. Параллельное расположение активых и миозиновых нитей
Участок комплекса актиновых и миозиновых нитей, состоящий из миозиновых нитей и расположенных между ними окончаниями актиновых нитей в поляризационном микроскопе виден в виде полоски темного цвета и называется темным А-диском. Середина темного диска, свободная от актиновых нитей, имеет вид более светлого участка, обозначаемого буквой Н. Справа и слева от темного А-диска располагаются нити актина, видимые в микроскопе как светлые полосы, они называются светлыми I -дисками. Посередине каждого светлого I-диска проходит так называемая Z -линия – тонкая мембрана, рисунок 10.
I А Z
Н
Рис.10. Строение саркомера
Темный А-диск и две половины светлых I-дисков, расположенные по обе стороны от темного диска, образуют саркомер – повторяющийся сегмент протофибрилл. Границами саркомера являются Z -линии. Саркомер является функциональной единицей сократительного аппарата мышечной клетки. Саркомеры в миофибриллах расположены последовательно.
Нервно-мышечный синапс
Связь мотонейрона и мышечных волокон осуществляется через нервно-мышечный синапс. Нервно-мышечное соединение начинается окончанием одной из концевых веточек аксона мотонейрона, покрытых пресинаптической мембраной. Импульс передается на постсинаптическую мембрану – сарколемму мышечной клетки. Между ними находится синаптическая щель.
Проведение возбуждения с нервного волокна на мышечную клетку происходит благодаря медиатору ацетилхолину, который находится в пресинаптической пуговице в синаптических пузырьках. При возбуждении мотонейрона импульс спускается по его аксону и вызывает деполяризацию пресинаптической мембраны. В результате в ней открываются кальциевые каналы и из синаптической щели в синаптическое расширение синапса входят ионы Са2+. После этого освобождается ацетилхолин, проникает в синаптическую щель и достигает постсинаптической мембраны. На ее поверхности находятся рецепторы, чувствительные к ацетилхолину (холинорецепторы). При взаимодействии ацетилхолина с рецепторами в постсинаптической мембране открываются натриевые каналы. Через них из синаптической щели внутрь мышечной клетки проникают ионы Na+, что приводит к деполяризации сарколеммы. В результате развивается потенциал действия мышечного волокна.
§ 5. Механизм мышечного сокращения и расслабления
В основе механизма мышечного сокращения лежит теория скольжения нитей, согласно которой при сокращении мышц происходит уменьшение длины саркомера вследствие активного перемещения актиновых нитей вдоль миозиновых нитей. Такое перемещение возможно вследствие того, что головки миозиновых нитей прикрепляются к актиновым нитям и протягивают эти нити вдоль себя. В результате длина I-дисков укорачивается, а длина А-дисков сохраняется.
Когда миозиновые головки «отпускают» актиновые нити, они возвращаются в свое прежнее положение и длина саркомера восстанавливается, наступает расслабление мышечной клетки.
Сокращение и расслабление мышечного волокна требует энергетических затрат. Источником энергии является АТФ. Расщепление (гидролиз) АТФ происходит в головках миозиновых нитей, где расположены АТФ-азные центры.
Запасы АТФ в мышце ограничены. Однако, в процессе работы мышцы АТФ не только расщепляется, но и восстанавливается за счет энергии, получаемой при расщеплении других энергосодержащих веществ (креатинфосфата, углеводов, жиров, белков). При распаде этих веществ запасенная в их химических связях энергия освобождается и обеспечивает связывание АДФ с фосфатом, образуя АТФ. Процесс восстановления АТФ называется ресинтезом.
Режимы мышечного сокращения
В зависимости от условий, в которых происходит сокращение мышцы, различают три режима сокращения: изотонический, изометрический и ауксотонический.
Изотоническим называется такое сокращение мышцы, при котором ее волокна укорачиваются, но напряжение остается постоянным.
Изометрическим называется такое сокращение, при котором мышца не укорачивается, а внутреннее напряжение возрастает.
Ауксотоническим называется такое сокращение, при котором укорочение мышечного волокна сопровождается увеличением его напряжения.
Формы мышечного сокращения
Существуют две формы сокращения мышц: концентрическая и эксцентрическая.
Концентрическая форма. Если внешняя нагрузка меньше, чем напряжение сокращающейся мышцы, то мышца укорачивается и вызывает движение. Это происходит в изотоническом режиме сокращения.
Эксцентрическая форма. Если внешняя нагрузка больше, чем напряжение, развиваемое мышцей во время сокращения, то такая мышца растягивается (удлиняется) при сокращении.
Типы мышечного сокращения
В мышечном сокращении выделяют два типа мышечного сокращения – динамический и статический.
Динамический тип – это последовательное чередование сокращения и расслабления.
Статический тип – длительное сокращение мышцы без изменения ее длины.
Тонус и сила мышц
Скелетные мышцы даже в состоянии покоя полностью не расслабляются и сохраняют некоторое напряжение – тонус. Внешним выражением тонуса является определенная степень упругости мышц. Тонус скелетных мышц поддерживает позу тела - рефлексы положения тела.
Сила мышц.
Движение является результатом взаимодействия внутренних и внешних сил, развиваемых в опорно-двигательном аппарате: активных (возникающих при сокращении или напряжении мышцы во время ее возбуждения) и пассивных (упругое напряжение при растяжении мышцы, сопротивлением мышцы и ее сухожилия).
Существует несколько показателей силы у человека.
Максимальная сила (кг) – это тот максимальный груз, который мышца в состоянии поднять.
Относительная сила мышц (кг/см2) – это отношение ее максимальной силы к 1 см2 ее анатомического поперечника. Анатомический поперечник – это площадь поперечного сечения мышцы, перпендикулярного ее длине.
Чем толще каждое мышечное волокно и чем их больше, тем больше анатомический поперечник.
Абсолютная сила мышц (кг/см2) – это отношение ее максимальной силы к 1 см2 ее физиологического поперечника. Физиологический поперечник – это площадь поперечного сечения мышцы, перпендикулярная направлению ее волокон.
Наибольший физиологический поперечник у перистых мышц, поэтому такие мышцы сильные. Например: абсолютная сила икроножной мышцы – 5,9 кг/см2, сгибателя плеча – 8,1 кг/см2, трехглавой мышцы плеча – 16,8 кг/см2, гладких мышц – 1 кг/см2.
Взрывная сила мышц – это способность организма проявлять значительную силу в очень короткий отрезок времени. От развития этой силы зависит успех в скоростно-силовых упражнениях (прыжки, метания).
Сила мышц зависит от:
· поперечника мышц. В результате мышечной тренировки мышечный поперечник увеличивается. Такое увеличение называется рабочей гипертрофией мышц. Она происходит за счет утолщения мышечных волокон в результате тренировки.
· от ее исходной длины. Умеренное предварительное растяжение мышцы увеличивает силу ее сокращения.
· от температуры мышцы. При оптимальной температуре мышца развивает значительно большую силу. Поэтому перед выполнением физических упражнений спортсмены разминаются (разогревают мышцы);
· от возраста. Наиболее интенсивно сила мышц нижних конечностей увеличивается в возрасте от 10-12 до 13-15 лет. Сила мышц разгибателей при этом больше, чем сгибателей. Максимальная сила отмечается в 20-30 лет, к старости она уменьшается.
Механическая работа мышц.
Закон средних нагрузок
Если сокращение мышцы совершается без нагрузки (в изотоническом режиме), то механическая работа равна нулю. Если при максимальной нагрузке не происходит укорочения мышц (в изометрическом режиме), то механическая работа также равна нулю. Между грузом, который поднимает мышца, и выполняемой ею работой существует определенная зависимость. По мере увеличения груза работа сначала увеличивается, а затем постепенно падает. При очень большом грузе, который мышца не способна поднять, механическая работа становится равна нулю. Наибольшую работу мышца совершает при средних нагрузках. Мощность мышцы, измеримая величиной работы в единицу времени, также достигает максимальной величины при средних нагрузках. Зависимость работы и мощности от нагрузки и темпа сокращений и есть правило или закон средних нагрузок.
При совершении работы расходуется энергия. Однако не вся энергия переходит в механическую работу. На собственную работу идет только часть энергии, а остальная переходит в тепло. Поэтому необходимо знать коэффициент полезного действия (КПД) мышцы.
КПД – это отношение произведенной внешней работы (А) к общим затратам энергии (Е):
.
КПД мышц человека составляет 20-30%. Это означает, что только 1/5 или 1/3 часть затраченной энергии идет на выполнение внешней механической работы, а остальная часть переходит в тепло.
ТЕМА № 14.
ФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМЫ ПИЩЕВАРЕНИЯ
Функции системы пищеварения
Пищеварение – это сложный физиологический процесс, благодаря которому пища, поступившая в пищеварительный тракт, подвергается физическим и химическим изменениям. В результате этого содержащиеся в пище питательные вещества всасываются в кровь или лимфу.
Физические изменения пищи состоят в ее размельчении, перемешивании и растворении.
Химические изменения состоят в расщеплении белков, жиров и углеводов под влиянием ферментов.
Ферменты, расщепляющие белки, называются протеазы, жиры – липазы, углеводы – карбогидразы.
Ферменты образуются в секреторных клетках пищеварительных желез и поступают в полость пищеварительного тракта в составе слюны, желудочного и кишечного соков.
Без химической обработки пищи большинство веществ не могут всосаться в кровь и использоваться клетками организма. При расщеплении белков образуются – аминокислоты; при расщеплении жиров – ди- и моноглицериды, глицерины и соли жирных кислот; при расщеплении углеводов – моносахариды.
Только вода и минеральные соли поступают в кровь без изменений.
Основными функциями пищеварительного тракта являются:
· секреторная (состоит в образовании железистыми клетками пищеварительных соков: слюны, желудочного, поджелудочного и кишечного соков, желчи);
· моторная (обеспечивается мускулатурой пищеварительного тракта. Это жевание, глотание и передвижение пищи вдоль пищеварительного тракта);
· всасывательная (осуществляется слизистой оболочкой желудка, толстой и тонкой кишок);
· экскреторная (состоит в выделении из организма продуктов обмена веществ и солей тяжелых металлов).
Пищеварение в желудке
Пищеварительные функции желудка заключаются в депонировании пищи (желудок - это депо пищи), ее механической и химической обработке и постепенной эвакуации пищевого содержимого в двенадцатиперстную кишку.
Химическая обработка пищи осуществляется желудочным соком, которого у человека образуется 2- 2,5 литров в сутки. Желудочный сок выделяется многочисленными железами тела желудка. Железы желудка состоят из главных, добавочных и обкладочных клеток.
· главные клетки – в них образует пепсиноген, который в полости желудка под влиянием соляной кислоты превращается в пепсин. Это основной фермент желудочного сока. Он способствует расщеплению белков до полипептидов, которые в кишечнике расщепляются до аминокислот;
· добавочные клетки вырабатывают желудочную слизь – муцин. Она защищает слизистую оболочку желудка от действия на него пепсина и соляной кислоты, растворяет ферменты желудочного сока и участвует в пищеварении, присоединяет растворимые в воде витамины В и С, благодаря чему они не разрушаются желудочным соком;
· обкладочные клетки вырабатывают соляную кислоту. Ее действие многообразно, она превращает пепсиноген в пепсин; вызывает набухание белков; створаживает молоко; оказывает бактерицидное действие.
Пища находится в желудке в среднем 6 часов. Пища богатая углеводами покидает желудок быстрее, чем белковая. Жирная пища задерживается в желудке до 8-10 часов. Жидкости проходят желудок, не задерживаясь в нем (транзитом).
Белки расщепляются под воздействием фермента пепсина на полипептиды и аминокислоты.
Эмульгированные жиры (молоко, сливки, сметана, сливочное масло) под воздействием фермента липазы расщепляются на глицерин и жирные кислоты. Фермент химозин створаживает молоко. Остальные жиры в желудке не перевариваются.
Углеводы продолжают начавшееся в ротовой полости расщепление под воздействием ферментов амилазы и мальтазы.
Всасывание
Всасыванием называется процесс поступления в кровь и лимфу различных веществ из пищеварительной системы. Способностью к всасыванию обладает эпителий слизистых оболочек всего пищеварительного тракта. Количество всасывающихся веществ не зависит от потребностей организма, оно пропорционально потреблению пищи. Кроме того, слизистая оболочка органов пищеварения обладает способностью избирательно всасывать одни вещества и ограничивать всасывание других веществ.
Наиболее интенсивно процесс всасывания осуществляется в тонком кишечнике. Поверхность кишечника покрыта ворсинками, внутри которых находятся гладкие мышечные волокна, кровеносная и лимфатическая сеть. Интенсивность всасывания в тонком кишечнике составляет около 2-3 л в 1 час.
Углеводы всасываются в кровь в основном в виде глюкозы. Частично глюкоза всасывается в желудке, но преимущественно в двенадцатиперстной и тонкой кишках и частично в толстой кишке.
Белки всасываются в кровь в виде аминокислот через слизистые оболочки двенадцатиперстной и тонкой кишок.
Жиры всасываются в большей части в лимфу в виде жирных кислот и глицерина только в тонком кишечнике. Такое всасывание происходит только при участии желчи.
ТЕМА № 15.
СИСТЕМА ВЫДЕЛЕНИЯ
§ 1. Почки, их функции. Строение нефрона
Почки выполняют целый ряд функций:
· поддержание в организме нормального содержания воды и солей;
· регуляция Рн крови, осмотического давления, кислотно-щелочного равновесия;
· выделение из организма продуктов белкового обмена и чужеродных веществ;
· регуляция давления крови;
· образование ферментов и биологически активных веществ;
· основной функцией почек является образование мочи.
Удаление почек или прекращение их функционирования приводит к смертельному исходу.
Почка состоит приблизительно из 1 млн. структурных и функциональных единиц – нефронов. Нефрон является функциональной единицей поскольку, он способен осуществить всю совокупность процессов, результатом которых является образование мочи.
Каждый нефрон начинается капсулой, имеющей форму двустенной чаши, внутри которой находится клубочек капилляров. Клубочек начинается приносящей артерией, которая внутри чаши распадается на капилляры, образующие клубочек. Капилляры затем сливаются в выносящую артерию, которая покидает двустенную чашу. Между двумя стенками капсулы находится полость, от нее начинается просвет канальца.
От полости капсулы отходит мочевой каналец. Вначале он имеет извитую форму и носит название проксимальный извитой каналец. Дойдя до границы между корковым и мозговым слоем, каналец сужается и выпрямляется. В мозговом слое каналец образует петлю Генле. Петля Генле состоит из нисходящей и восходящей частей. Восходящий отдел возвращается в корковый слой почки. В корковом слое почки прямой каналец снова приобретает извитую форму, образуя дистальный извитой каналец. Он впадает в выводной проток – собирательную трубку. Большое количество таких собирательных трубок, сливаясь между собой, образуют общие выводные протоки, которые проходят через мозговой слой в почечную лоханку. Диаметр капсулы около 0,2 мм, а длина канальцев приблизительно 35-50 мм.
§ 2. Процесс образования мочи
Процесс мочеобразования состоит из двух этапов: фильтрации воды и растворенных в ней веществ, и обратного всасывания.
Фильтрация. В полость капсулы из плазмы крови, текущей в капиллярах клубочка, фильтруется вода и все растворенные в плазме вещества, кроме белков. Поступающая в полость капсулы вода, с растворенными в ней веществами, является первичной мочой. Ее состав аналогичен составу плазмы крови, отличие состоит в отсутствии белков.
Процесс фильтрации зависит от трех величин давлений:
· артериального давления в клубочке капилляр;
· онкотического давления плазмы крови;
· давления мочи, заполняющей извитые канальцы нефрона.
Артериальное давление в капиллярах является фильтрующей силой, а онкотическое давление плазмы и давление мочи – силами, противодействующими фильтрации. Таким образом, величина артериального давления - «за» фильтрацию, две другие величины - «против» фильтрации.
Величина артериального давления крови в капиллярах клубочка составляет около 70 мм рт. ст. Величина онкотического давления - 30 мм рт.ст., а величина давления мочи - 20 мм рт.ст. Процесс фильтрации возможен только в том случае, если величина артериального давления в капиллярах будет больше суммы двух других величин.
Таким образом, давление, обеспечивающее клубочковую фильтрацию, равно: (70 – (30 + 20)) = 20 мм рт.ст.
Количество первичной мочи в сутки – 150-180 л. Такой большой объем фильтрации возможен благодаря богатому кровоснабжению почек, большой фильтрационной поверхности капилляров и высокому давлению в них. Через почки в течение суток протекает 1700-1800 л крови и, таким образом, каждые 10 л крови проходят через капилляры клубочков и образуют 1 л фильтрата.
Обратное всасывание .
Из полости капсулы, в систему извитых канальцев поступает первичная моча, близкая по составу с плазмой крови. Первичная моча продвигается по системе извитых канальцев и по мере этого продвижения обратно в кровь всасывается вода и все необходимые организму вещества. Обратное всасывание возможно вследствие того, что все канальцы покрыты сетью капилляров. В собирательные трубки нефрона поступает небольшое количество воды и те вещества, которые должны быть удалены из организма - вторичная моча.
Таким образом, из 150-180 л клубочкового фильтрата, образующегося за сутки, выводится в виде конечной мочи 1-1.5 л. Остальная жидкость и значительное количество растворенных в ней веществ - всасываются в канальцах и поступают в кровь.
Процесс всасывания обратно в кровь веществ первичной мочи зависит от количества данных веществ в крови. Существует понятие: порог выведения – это та концентрация вещества в крови, при которой оно не может быть полностью возвращено в кровь и попадает во вторичную мочу. Порог выведения объясняется тем, что количество некоторых веществ (глюкозы, аминокислоты, витаминов и пр.) должно соответствовать норме, и все «лишнее» количество этих веществ остается в моче и покидает организм.
Вещества, находящиеся в первичной моче могут быть пороговыми и беспороговыми. Обратное всасывание пороговых веществ зависит от их концентрации в крови. Беспороговые вещества (креатинин и инсулин) не всасываются и выделяются с мочой.
§ 3. Регуляция мочеобразования
Регуляция мочеобразования происходит нейрогуморальным путем.
Гуморальная регуляция функций почек.
Задняя доля гипофиза выделяет антидиуретический гормон. Он поступает в кровь и усиливает обратное всасывание мочи и тем самым уменьшает количество образованной мочи.
Гормон щитовидной железы – тироксин угнетает обратное всасывания, увеличивая мочеобразование.
Гормоны надпочечников – альдостерон и адреналин способны угнетать процесс мочеобразования.
Диурез – это количество мочи, выделяемое человеком за определенное время, обычно 1 –1,5 л в сутки.
Состав мочи. Выведение мочи
Общее количество мочи составляет приблизительно 1,5 л. При потоотделении в условиях высокой температуры окружающей среды количество мочи уменьшается из-за потери воды с потом.
Состав мочи: 90 % азот, 2 % мочевина, 0,5 % мочевая кислота, 0,04 % - аммиак, 0,075 % - креатин, индол, скатол, фенол, соли щавелевой кислоты, молочная кислота, кетоновые тела, пигменты, неорганические соли. Появление белка в моче говорит о заболевании почек, но не всегда.
Выведение мочи.
Образованная моча поступает из канальцев в почечную лоханку, которая при ее наполнении сокращается и моча поступает в мочеточники. Это вызывает их перистальтические сокращения и поступление мочи в мочевой пузырь. Мочевой пузырь является резервуаром мочи. Он имеет 2 сфинктера, которые препятствуют вытеканию мочи. Во время наполнения пузыря сфинктеры закрыты, при мочеиспускании расслаблены.
Мочеиспускание – рефлекторный акт. Растяжение мочевого пузыря и повышение в нем давления вызывает раздражение рецепторов его стенок и поступление импульсов по афферентным волокнам в спинной мозг. В спинном мозге в II, III и IV сегментах крестцового отдела расположен центр мочеиспускания, от которого по эфферентным нервам импульсы поступают в мочевой пузырь.
Импульсы от спинального центра сокращают мочевой пузырь и расслабляют его сфинктер. Эфферентная иннервация мочеточников, мочевого пузыря и его первого сфинктера осуществляется симпатическими и парасимпатическими нервами. Спинальный центр мочеиспускания находится под контролем вышележащих отделов ЦНС: тормозящие влияния исходят от среднего мозга и коры больших полушарий. Корковый контроль проявляется в задержке, усилении и произвольном вызывании мочеиспускания; возбуждающие влияния на спинальный центр поступают из гипоталамуса и варолиевого моста.
§ 5. Потоотделение
Потоотделение выполняет ряд важнейших функций в организме:
· выделение пота освобождает организм от конечных продуктов обмена;
· путем выделения воды и солей поддерживается постоянство осмотического давления;
· нормализуется температура тела вследствие теплоотдачи при испарении пота с поверхности кожи.
Состав пота.
Пот содержит 98-99 % воды, минеральные соли (хлористый натрий, хлористый калий, сульфаты, фосфаты) и органические вещества (мочевина, мочевая кислота). В среднем за сутки в условиях относительного физического и эмоционального покоя, при комфортных условиях среды выделяется 500 - 600 мл пота.
Различают термическое и эмоциональное потоотделение.
Термическое потоотделение происходит на всей поверхности тела.
Интенсивность и скорость термического потоотделения находится в прямой зависимости от уровня повышения температуры окружающей среды. При температуре воздуха около 60º С у человека в течение часа образуется 2,5 литра пота. В горячих цехах за рабочую смену выделение пота может составлять 10-12 л.
Эмоциональное потоотделение возникает при переживании различных эмоций (страх, радость, гнев), умственном напряжении и происходит на ладонях, подошвенных сторонах стоп, в подмышечных впадинах, на лице.
Потоотделение, вызванное физической работой, представляет собой сочетание обоих видов: термического (вследствие повышения теплопродукции при мышечной деятельности) и эмоционального.
Образование пота является сложным секреторным процессом, который находится под контролем нейрогуморальной регуляции. Иннервация потовых желез осуществляется симпатическими нервными волокнами. Центры, регулирующие потоотделение находятся в спинном мозге и в гипоталамусе. Возбуждение терморецепторов кожи, передается на центры спинного мозга и гипоталамуса, а оттуда по симпатическим волокнам импульсы поступают к потовым железам.
ТЕМА № 16.
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ
§ 1. Понятие обмена веществ и энергии
Обмен веществ и энергии - это совокупность физических, химических и физиологических процессов усвоения питательных веществ в организме с освобождением энергии.
В организме динамически уравновешены два процесса обмена веществ – ассимиляция – биосинтез органических веществ, компонентов клеток и тканей и диссимиляция – расщепления сложных компонентов до простых веществ, обеспечивающих энергетические и пластические потребности организма. Жизнедеятельность организма обеспечивается энергией за счет анаэробного и аэробного расщепления поступающих с пищей белков, жиров и углеводов.
Преобладание в организме процессов ассимиляции обеспечивает рост, накопление массы тела; преобладание диссимиляции ведет к частичному разрушению тканевых структур и к уменьшению массы тела. При этом происходит превращение энергии - переход потенциальной энергии химических соединений, освобождаемой при их расщеплении, в энергию кинетическую (тепловую, механическую, электрическую).
Для возмещения энергозатрат организма, сохранения массы тела и удовлетворения потребностей роста необходимо поступление из внешней среды белков, липидов, углеводов, витаминов, минеральных солей и воды. Их количество, свойства и соотношение должны соответствовать состоянию организма и условиям его существования. Это достигается питанием. Необходимо также, чтобы организм очищался от конечных продуктов распада, которые образуются при расщеплении различных веществ. Это достигается работой органов выделения.
Обмен белков
Белки являются основным пластическим материалом, из которого построены клетки и ткани организма. Они являются составной частью мышц, гормонов, гемоглобина, антител и других жизненно важных образований. Вся совокупность обмена веществ в организме (дыхание, пищеварение и выделение) обеспечивается деятельностью ферментов, которые являются белками. Все двигательные функции организма обеспечиваются взаимодействием сократительных белков – актина и миозина.
Поступающий с пищей из внешней среды белок имеет пластическое и энергетическое значение.
Пластическое значение белка состоит в восполнении и новообразовании структурных компонентов клетки. Для нормального обмена белков необходимо поступление с пищей в организм различных аминокислот. Из 20 входящих в состав белков аминокислот 12 синтезируются в организме и потому являются заменимыми аминокислотами, 8 – не синтезируются и являются незаменимыми аминокислотами.
Поступившие с пищей белки расщепляются в кишечнике до аминокислот и в таком виде всасываются в кровь и транспортируются в печень. Поступившие в печень аминокислоты подвергаются дезанимированию и переаминированию. Эти процессы обеспечивают синтез видоспецифичных аминокислот. Из печени такие аминокислоты поступают в ткани и используются для синтеза тканеспецифичных белов, т.е. белков, которые образуют различные ткани. При избыточном поступлении белков с пищей, после отщепления от них аминогрупп, они превращаются в углеводы и жиры. Белковых депо в организме нет.
Существует понятие «биологической ценности» белков пищи. Белки, содержащие весь необходимый набор аминокислот в таких соотношениях, которые обеспечивают нормальные процессы синтеза, являются биологически полноценными белками. Белки, не содержащие тех или иных аминокислот или содержащие их в очень малых количествах, являются неполноценными. Наиболее высока биологическая активность белков мяса, яиц, рыбы, икры, молока.
Энергетическое значение белка заключается в обеспечении организма энергией, образующейся при расщеплении белков. При окислении в организме 1 г белка выделяется 4,1 ккал энергии. Конечными продуктами расщепления белков в тканях являются мочевина, мочевая кислота, аммиак, креатин и др. Они выводятся из организма почками и потовыми железами.
О количестве поступивших в организм и разрушенных в нем белков судят по величине азотистого баланса. Количество азота, поступившего с пищей, всегда больше количества усвоенного азота, так как часть его теряется с калом.
Между количеством азота, введенного с белками пищи, и количеством азота, выводимым из организма, существует определенная связь. Увеличение поступления белка в организм приводит к увеличению выделения азота из организма. Это состояние азотистого равновесия.
Когда поступление азота превышает его выделение, наступает положительный азотистый баланс. При этом синтез белка преобладает над его распадом. Устойчивый положительный азотистый баланс наблюдается всегда при увеличении массы тела, в период роста организма, во время беременности, в период выздоровления после тяжелых заболеваний, а также при усиленных спортивных тренировках.
Когда количество выведенного из организма азота превышает количество поступившего азота, наступает отрицательный азотистый баланс. Он отмечается при белковом голодании и в том случае, когда в организм не поступают отдельные, необходимые для синтеза белков аминокислоты, при недостаточном количестве белка. Длительное белковое голодание неизбежно приводит к смерти.
Регуляция обмена белков
Центром регуляции обмена белков в ЦНС является гипоталамус.
Гуморальная регуляция осуществляется рядом гормонов: соматотропный гормон гипофиза во время роста организма стимулирует увеличение массы всех органов и тканей. У взрослого человека данный гормон обеспечивает синтез белков; тироксин - гормон щитовидной железы, стимулируют синтез белка и активируют рост, развитие и дифференциацию тканей и органов.
Обмен углеводов
Углеводы поступают в организм в виде крахмала и гликогена. В процессе пищеварения из них образуются глюкоза, фруктоза, лактоза и галактоза, которые затем поступают в печень. В печени глюкоза превращается в гликоген. Запасы гликогена в печени и в мышцах взрослого человека составляют 300-400 г. При углеводном голодании происходит распад гликогена и глюкоза поступает в кровь. Уровень глюкозы в крови составляет 3,5 - 5,5 ммоль/л (60-100 мг %) и является важнейшей гомеостатической константой организма.
Углеводы служат в организме основным источником энергии. При окислении 1 г углеводов освобождается 4,1 ккал энергии. Для окисления углеводов требуется гораздо меньше кислорода, чем при окислении жиров. Быстрота окисления углеводов, а также возможность быстрого извлечения из депо обеспечивают экстренную мобилизацию энергетических ресурсов при стремительно нарастающих затратах энергии в случаях эмоционального возбуждения, при интенсивных мышечных нагрузках.
Глюкоза выполняет в организме и пластические функции. Она входит в состав нуклеиновых кислот, ферментов и аминокислот, а также служит структурным элементом клеток. Глюкоза участвует в образовании витамина С.
Понижение содержания глюкозы в крови называется гипогликемией. Особенно чувствительной к гипогликемии является центральная нервная система. Незначительная гипогликемия проявляется общей слабостью и быстрой утомляемостью. При поступлении в пищеварительный тракт большого количества углеводов содержание глюкозы в крови быстро увеличивается. Развивающуюся при этом гипергликемию называют пищевой. Ее результатом является выделение глюкозы с мочой. При полном отсутствии углеводов в пище они образуются в организме из продуктов распада жиров и белков.
По мере убыли глюкозы в крови происходит расщепление глюкогена в печени и поступление глюкозы в кровь (мобилизация гликогена). Благодаря этому сохраняется относительное постоянство содержания глюкозы в крови.
Регуляция обмена углеводов.
Основным параметром регулирования углеводного обмена, является поддержание уровня глюкозы в крови в пределах 4,4 - 6,7 ммоль/л. На углеводный обмен влияет кора больших полушарий головного мозга и гипоталамус.
Уровень глюкозы в крови регулируется также гуморальным путем.
Инсулин , гормон поджелудочной железы, влияет на уровень глюкозы в крови путем уменьшения ее концентрации. Глюкагон – также гормон поджелудочной железы – увеличивает концентрацию глюкозы в крови, адреналин – гормон мозгового слоя надпочечников; глюкокортикоиды – гормоны коркового слоя надпочечников; соматотропный гормон гипофиза; тироксин – гормон щитовидной железы также увеличивают концентрацию глюкозы в крови.
§ 4. Обмен липидов (жиров)
Различают следующие виды липидов: нейтральные жиры, фосфатиды и стерины. Физиологическая роль липидов в организме заключается в том, что они входят в состав клеточных структур и являются богатыми источниками энергии. Таким образом, липиды выполняют пластическую и энергетическую функции. Теплотворная способность липидов более чем в два раза превышает способность углеводов и белков.
Нейтральные жиры расщепляются в кишечнике до глицерина и жирных кислот. Эти вещества, проходя через кишечник, вновь превращаются в жир, который всасывается в кровь и в лимфу. Кровь транспортирует жиры в ткани, где они используются для пластического синтеза и в качестве энергетического материала.
Общее количество жира в организме человека может колебаться от 10 до 50 % от массы тела. Жировые депо в организме непрерывно обновляются. При обильном углеводном питании и отсутствии жиров в пище синтез жира может происходить из углеводов.
Нейтральные жиры, поступающие в ткани из кишечника и жировых депо, окисляются и используются как источник энергии. При окислении 1 г жира освобождается 9,3 ккал энергии. Как энергетический материал жиры используются в состоянии покоя и при выполнении длительной малоинтенсивной работы. В начале более интенсивной работы начинают использоваться углеводы.
Жировая ткань, покрывающая различные органы, предохраняет их от механических воздействий. Скопление жира в брюшной полости обеспечивает фиксацию внутренних органов, а подкожная жировая клетчатка защищает организм от излишних теплопотерь.
Фосфатиды синтезируются в кишечнике из нейтральных жиров. Фосфатиды входят в состав клеточных мембран, ядра и протоплазмы. Они имеет большое значение для функционирования нервной ткани и мышц.
Стерины являются источником образования желчных кислот, а также гормонов коры надпочечников и половых желез.
Обмен липидов тесно связан с обменом углеводов и белков. Поступающие в избытке белки и углеводы превращаются в жир. При голодании жиры служат источников углеводов.
Регуляция обмена жиров.
Повышение концентрации глюкозы в крови уменьшает распад липидов и активизирует их синтез. Понижение концентрации глюкозы в крови, наоборот, тормозит синтез липидов и усиливает их расщепление. Таким образом, взаимосвязь жирового и углеводного обменов направлена на обеспечение энергетических потребностей организма.
Гормон мозгового слоя надпочечников – адреналин, соматотропный гормон гипофиза, гормон щитовидной железы - тироксин при длительном влияние уменьшают жировое депо.
На обмен влияют симпатическая нервная система (она тормозит синтез липидов и усиливает их распад) и парасимпатическая нервная система (способствует отложению жира).
Нервные влияния на жировой обмен контролируются гипоталамусом.
Витамины
Витамины содержатся в пищевых продуктах в незначительном количестве, но оказывают выраженное влияние на физиологическое состояние организма, часто являясь компонентом молекул ферментов.
Витамины содержатся в пищевых продуктах либо в готовом виде, либо в форме провитаминов, из которых в организме образуются витамины.
Витамины делят на две группы в зависимости от растворимости – на водорастворимые и жирорастворимые.
К водорастворимым витаминам относятся: С (аскорбиновая кислота), В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), РР (никотиновая кислота), В3 (пантотеновая кислота), В6 (пиридоксин), ВС (фолиевая кислота), В12 (цианкобаламин), Н (биотин).
К жирорастворимым витаминам относятся А1 (ретинол), А2 (дегидроретинол), D (кальциферолы), Е (токоферолы), К (филлохинолы).
При отсутствии какого-либо витамина или его предшественника возникает патологическое состояние – авитаминоз, поскольку витамины оказывают специфическое влияние на рост, обмен веществ и физиологическое состояние организма. При недостаточном содержании витаминов возникает гиповитаминоз.
Авитаминозы и гиповитаминозы могут возникнуть даже при наличии витаминов в пище в тех случаях, когда нарушено их всасывание (при заболеваниях пищеварительного тракта) или использование в организме.
Гиповитаминозы могут возникнуть при нормальном питании, если потребность в витаминах повышена, например, при беременности, росте, инфекциях, приеме антибиотиков. Отсутствие в пище большинства витаминов через какое-то время приводит к смерти.
Рассмотрим основные источники витаминов и их значение для организма, таблица 2.
Таблица 2
Водорастворимые витамины
Жирорастворимые витамины
Обмен энергии
Французский физиолог Клод Бернар утверждал, что живой организм и внешняя среда образуют единую систему, поскольку между ними происходит непрерывный обмен веществами и энергией. Богатые энергией питательные вещества усваиваются и химически преобразуются, а конечные продукты обмена веществ, с более низким содержанием энергии, выделяются из клетки.
В организме должен поддерживаться энергетический баланс поступления и расхода энергии. В процессе обмена веществ постоянно происходит превращение энергии: потенциальная энергия сложных органических соединений, поступивших с пищей, превращается в тепловую, механическую и электрическую. Энергия расходуется не только на поддержание температуры тела и выполнение работы, но и на воссоздание структурных элементов клеток, обеспечение их жизнедеятельности, роста и развития организма.
Теплообразование в организме имеет двухфазный характер. При окислении белков, жиров и углеводов одна часть энергии используется для синтеза АТФ, другая превращается в теплоту.
Теплота, выделяющаяся непосредственно при окислении питательных веществ, является первичной теплотой. Обычно на этом этапе большая часть энергии превращается в тепло (первичная теплота), а меньшая используется на синтез АТФ и вновь аккумулируется в ее макроэргических связях. Так, при окислении углеводов 22,7 % энергии химических связей глюкозы в процессе окисления используется на синтез АТФ, а 77,3 % в форме первичной теплоты рассеивается в тканях.
Аккумулированная в АТФ энергия используется в дальнейшем для механической работы, химических, транспортных, электрических процессов и, в конечном счете, тоже превращается в теплоту, обозначаемую вторичной теплотой. Поэтому вся энергия, образовавшаяся в организме, может быть выражена в единицах тепла – калориях или джоулях.
Все процессы, генерирующие энергию и требующие участия молекулярного кислорода, образуют систему аэробного обмена. Генерация энергии без участия кислорода, при котором происходит расщепление глюкозы до молочной кислоты, называют анаэробным обменом.
Традиционная единица энергии, применяемая в биологии – это калория (кал). Ее определяют как количество энергии, необходимой для повышения температуры 1 г воды на 1˚С. При изучении энергетических процессов в организме человека используют более крупную единицу – килокалорию (ккал), равную 1000 кал.
Основной обмен.
Основным обменом называется количество энергии, которое тратит организм при полном мышечном покое, через 12-14 часов после приема пищи и при температуре окружающей среды - 20-22º С. У взрослого человека он в среднем равен 1 ккал на 1 кг массы тела в 1 час.
Энергозатраты в условиях основного обмена связаны с поддержанием минимально необходимого для жизни клеток уровня окислительных процессов и с деятельностью постоянно работающих органов и систем - дыхательной мускулатуры, сердца, почек, печени. Некоторая часть энергозатрат в условиях основного обмена связана с поддержанием мышечного тонуса. Освобождение в ходе всех этих процессов тепловой энергии обеспечивает ту теплопродукцию, которая необходима для поддержания температуры тела на постоянном уровне, как правило, превышающем температуру внешней среды.
Для мужчины среднего возраста (35 лет), среднего роста (165 см) и со средней массой тела (70 кг) основной обмен равен 4,19 кДж (1 ккал) на 1 кг массы тела в час, или 7 117 кДж (1 700 ккал) в сутки. У женщин той же массы он приблизительно на 10 % ниже.
Интенсивность основного обмена, пересчитанная на 1 кг массы тела, у детей значительно выше, чем у взрослых.
Величина основного обмена человека в возрасте 20-40 лет сохраняется на довольно постоянном уровне. В пожилом возрасте основной обмен снижается.
Энергозатраты в состоянии относительного покоя превышает величину основного обмена. Это обусловлено влиянием на энергообмен процессов пищеварения, терморегуляцией вне зоны комфорта и тратами энергии на поддержание позы тела человека.
Энергозатраты при различных видах труда определяется характером деятельности человека.
Мышечная работа значительно увеличивает расход энергии, поэтому суточный расход энергии у здорового человека, проводящего часть суток в движении и физической работе, значительно превышает величину основного обмена. Это увеличение энергозатрат составляет рабочую прибавку, которая тем больше, чем интенсивнее мышечная работа.
При мышечной работе освобождается тепловая и механическая энергия. Отношение механической энергии ко всей энергии, затраченной на работу, и выраженное в процентах, называется коэффициентом полезного действия.
Согласно второму закону термодинамики, при совершении какой-либо внешней работы часть вырабатываемой клеткой энергии всегда выделяется в виде теплоты. Следовательно, коэффициент полезного действия (КПД) активной клетки может быть представлен той частью вырабатываемой энергии, которая затрачивается на внешнюю работу, и всегда является величиной менее 100 %.
КПД = (Внешняя работа / Выработанная энергия) х 100 %
Так, например, около 80 % энергии при мышечном сокращении теряется в виде теплоты и только 20 % превращается в механическую работу. При мышечной работе целого организма КПД редко превышает 25 %. КПД может существенно изменяться при адаптации организма к холоду.
При физическом труде человека коэффициент полезного действия колеблется от 16 до 25 % и составляет в среднем 20 %, но в отдельных случаях может быть и выше.
КПД изменяется в зависимости от ряда условий. Так, у нетренированных людей КПД ниже, чем у тренированных людей. По мере физического развития человека КПД увеличивается.
Затраты энергии тем больше, чем интенсивнее совершаемая организмом мышечная работа. Степень энергетических затрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности (КФА), который представляет собой отношение общих энергозатрат на все виды деятельности за сутки к величине основного обмена.
Рассмотрим, как меняются энергозатраты человека в зависимости от интенсивности его труда, таблица 3.
После приема пищи интенсивность обмена и энерготраты организма увеличиваются по сравнению с их уровнем в условиях основного обмена. Увеличение обмена веществ и энергии начинается через час, достигает максимума через 3 ч после приема пищи и сохраняется в течение нескольких часов. Влияние приема пищи сохраняется в течение нескольких часов.
Влияние приема пищи, усиливающее обмен веществ и энергетические затраты, получило название специфического динамического действия пищи. При белковой пище оно наиболее велико: обмен увеличивается в среднем на 30 %. При питании жирами и углеводами обмен увеличивается у человека на 14-15 %
Таблица 3
Регуляция обмена энергии
Уровень энергетического обмена находится в тесной зависимости от физической активности, эмоционального напряжения, характера питания, степени напряженности терморегуляции и ряда других факторов.
Потребление кислорода и энергообмена изменяется условнорефлекторно. У спортсмена в предстартовом состоянии резко увеличивается потребление кислорода и, следовательно, энергообмен. То же происходит во время прихода на работу и присутствие факторов рабочей обстановки у рабочих, деятельность которых связана с мышечными усилиями.
Особую роль в регуляции обмена энергии играет гипоталамус и вегетативная нервная система. Особенно усиливают обмен энергии гормоны щитовидной железы – тироксин и гормон мозгового вещества надпочечников адреналин.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дегтярев В.П. Нормальная физиология: учеб. пособие / В.П.Дегтярев, В.А. Коротич, Р.П. Фенькина. - М.: Академиздатцентр «Наука» РАН, 2002. - 302 с.
2. Нормальная физиология. В 3 т.: учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведений / [В.Н. Яковлева, И.Э. Есауленко, А.В. Сергиенко и др.]; под ред. В.Н. Яковлева. Т.1. Общая физиология.- М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 240 с.
3. Нормальная физиология. В 3 т.: учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведений / [В.Н. Яковлева, И.Э. Есауленко, А.В. Сергиенко и др.]; под ред. В.Н. Яковлева. Т.2. Частная физиология.- М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 288 с.
4. Нормальная физиология. В 3 т.: учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведений / [В.Н. Яковлева, И.Э. Есауленко, А.В. Сергиенко и др.]; под ред. В.Н. Яковлева. Т.3. Интегративная физиология.- М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 224 с.
5. Основы физиологии человека: учебник / под ред. Н.А. Агаджаняна, В.И. Циркина. - М.: Изд-во РУДН, 2001. - 408 с.
6. Плахтій П. Фізіологія людини. Обмін речовин і енергозабезпечення м’язової діяльності: Навчальний посібник. - Київ: ВД «Професіонал», 2006. - 464 с.
7. Плахтій П. Фізіологія людини. Нейрогуморальна регуляція функцій: Навчальний посібник. - Київ: ВД «Професіонал», 2006. - 336 с.
8. Солодков А.С., Сологуб Е.Б. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная: Учебник. - М.: Терра-Спорт, Олимпия Пресс, 2001. - 520 с.
9. Физиология человека: учебник / под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько. - М.: Медицина, 2003. - 656 с.
10. Физиологические основы здоровья человека: учебник / под ред. Б.И. Ткаченко. - Спб.; Архангельск: издательский центр СГМУ, 2001. - 728 с.
11. Чусов Ю.Н. Физиология человека: учеб. пособие для пед. училищ. - М.: Просвещение, 1981. - 240 с.
МИНИСТЕРСТВО УКРАИНЫ ПО ДЕЛАМ
СЕМЬИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА
ДОНЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ
Дата: 2019-02-02, просмотров: 223.
