Физиологическая функция понятие параметры функции

Тверская государственная медицинская академия

Учебное пособие для студентов факультета ВСО

Центральный координационно-методический совет ТГМА

Цикловая учебно-методическая комиссия по медико-биологическим дисциплинам ТГМА

Учебное пособие для студентов факультета ВСО

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В ФИЗИОЛОГИИ

Основные вопросы: Физиология – наука о жизнедеятельности организма как целого. Физиологическая функция и ее мультипараметрическая характеристика. Методы исследования в физиологии: острый и хронический эксперименты. Аналитический и системный подходы к изучению физиологических функций. Теория функциональных систем организма по П.К. Анохину.

Физиология – это наука о жизнедеятельности здорового организма в его

Физиология исследует жизнедеятельность здорового организма.

Согласно определению ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения),

здоровье – это полное физическое, душевное и социальное благополучие человека, а не только отсутствие болезней и физических дефектов.

Состояние индивидуального здоровья, при котором процесс самосохранения и саморазвития биологических, физиологических и психических функций орга-

низма обеспечивает оптимальную социально-трудовую активность и естественную продолжительность жизни современного человека и его последующих поколений, называют физиологической нормой.

Физиология изучает жизнедеятельность здорового организма в его взаимо-

действии с внешней средой, из которой он получает энергию, необходимые хими-

ческие вещества и информацию.

Среда обитания – это совокупность условий существования живых организмов.

Внешняя среда – это комплекс факторов, находящихся вне организма, но необходимых для его жизнедеятельности.

Внутренняя среда – это совокупность биологических жидкостей, омывающих клетки и принимающих участие в процессах обмена веществ и энергии.

Проявлениями жизнедеятельности организма являются физиологические процессы и функции, которые позволяют ему адаптироваться (приспособиться) к изменениям окружающей среды или приспособить окружающую среду для удовлетворения своих потребностей.

Физиологический процесс – это последовательная смена явлений или со-

стояний в развитии совокупности действий, направленных на достижение опре-

Физиологическая функция – это форма специфической деятельности ор-

ганизма, которая завершается достижением полезного для организма результа-

Физиологическую функцию можно выразить математической формулой: y = f (x), где у – физиологическая функция или результат деятельности, х – раздраже-

Любая физиологическая функция может быть охарактеризована множеством параметров (показателей).

Выделяют шесть основных параметров физиологической функции: 1) интенсивный,

4) коэффициент полезного действия (КПД),

5) временные характеристики,

Интенсивный параметр характеризует уровень напряжения любой формы,

любой энергии и выражается в абсолютных значениях физиологической функ-

ции или физиологических констант (величина артериального давления, температуры тела, концентрации глюкозы в крови и т. д.).

Экстенсивный параметр характеризует потоковые характеристики функции и показывает за счет взаимодействия каких процессов достигается ин-

тенсивный параметр. (Например, температура тела человека определяется взаимодействием двух разнонаправленных процессов: теплопродукции и теплоотдачи).

Мощность – это работа, совершенная в единицу времени.

КПД – это отношение энергии, затраченной на выполнение полезной работы, ко всей затраченной энергии.

Временные характеристики включают в себя первую производную – ско-

рость протекания физиологических процессов и вторую производную – их ускоре-

Биоритмы – это периодические, циклически повторяющиеся, изменения физиологических функций и метаболизма.

Различают четыре основных вида биоритмов:

1) Часовой ритм отражает периодические изменения моторной и секреторной функций желудочно-кишечного тракта у человека в состоянии физиологического голода, проявляющиеся в виде чередования периодов «работы» (усиления моторной и секреторной активности ЖКТ) и периодов «покоя» (прекращения моторики и секреции).

2) Суточный ритм отражает периодические изменения обменных процессов и физиологических функций, связанные со сменой дня и ночи, проявляющиеся

в снижении температуры организма, интенсивности метаболизма и физиологических функций в ночное время и их повышении в дневное время суток.

3) Месячный ритм отражает изменения уровня половых гормонов в крови и физиологических функций в организме женщин, связанные с овариальноменструальным циклом, на протяжении лунного месяца.

4) Сезонный ритм отражает изменения обменных процессов и физиологических функций, связанные с сезонами года (весной, летом, осенью, зимой).

Параметры физиологической функции могут изменяться под влиянием регу-

Под регуляцией понимают изменение физиологической функции, обеспечи-

вающее определенную деятельность живой системы или, напротив, устойчи-

вость функции и физиологических констант к действию раздражителей. Механизм – это способ регулирования процесса или функции. Различают три основных вида механизмов регуляции физиологических функций: местные, перифериче-

ские и центральные.

Живой организм является открытой термодинамической системой, которая находится в стационарном состоянии. Открытая система означает, что организм обменивается с окружающей средой веществом, энергией и информацией. Стационарное состояние означает, что параметры живой системы существенно не меняются на протяжении длительного времени.

Относительное постоянство внутренней среды организма и устойчивость физиологических функций называют гомеостазом.

Если показатели гомеостаза резко нарушаются, то есть выходят за пределы колебаний динамических диапазонов, определяющих оптимальное протекание метаболизма, то это приводит к нарушению физиологических функций и развитию болезни.

Для изучения физиологических функций используют:

1) клинические методы исследования, которые проводятся на человеке,

2) эксперименты, которые выполняются на животных.

Различают два вида экспериментов: острый и хронический. Острый эксперимент характеризуется:

1) отсутствием необходимости соблюдения правил асептики и антисептики во время предшествующей эксперименту хирургической операции,

2) проведением исследования во время или сразу после операции,

3) эвтаназией – гибелью животного после завершения эксперимента, которая обеспечивается путем безболезненной для животного передозировки наркоза.

Хронический эксперимент характеризуется:

1) необходимостью соблюдения правил асептики и антисептики во время предшествующей эксперименту операции,

2) проведением исследования после выздоровления животного,

3) многократным изучением физиологической функции органа или его части, имеющих нормальное кровоснабжение и иннервацию, то есть в нормальных условиях целостного организма.

Метод острого эксперимента лежит в основе аналитического подхода к

изучению физиологических функций. С помощью аналитического подхода иссле-

дуют функции отдельных органов, тканей, клеток, субклеточных структур и молекул.

Метод хронического эксперимента является основой системного подхода к

изучению физиологических функций. С помощью системного подхода изучают

физиологические функции в их связях и взаимодействиях с другими функциями це-

Кибернетическая система – это организованный комплекс взаимодействующих друг с другом элементов, которые обеспечивают выполнение функции в соответствии с определенной программой.

В данном определении системы отсутствует понятие системообразующего фактора, обеспечивающего формирование динамического, циклически замкнутого комплекса взаимо-со-действующих друг другу элементов, функционирующих по принципу саморегуляции.

Функцию системообразующего фактора в организме выполняет полезный приспособительный результат (ППР), который является центральным звеном

любой функциональной системы.

торый создал теорию функциональных систем организма.

Функциональная система – это сложный динамический, саморегулирующийся и самообразующийся комплекс, состоящий из центральных и периферических элементов, которые взаимо-со-действуют друг другу в процессе достиже-

ния полезного для организма приспособительного результата, о беспечивающего нормальное течение метаболизма.

Выделяют пять основных звеньев функциональной системы:

2) рецепторы результата,

3) обратная афферентация,

5) исполнительные механизмы.

ППР – это любая полезная для организма деятельность, функция, обеспечивающая возможность адаптации живой системы к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды.

ППР является центральным звеном и системообразующим фактором

циклически замкнутой организации взаимо-со-действующих друг другу центральных и периферических элементов, функционирующих по принципу само-

Различают три вида ППР:

Результаты поведенческой деятельности обеспечивают поддержание фи-

Результаты социальной деятельности человека направлены на удовлетво-

рение социальных потребностей. (К социальным результатам деятельности человека относят образование, элементы культуры, труд).

Рецепторы результата – это датчики (рецепторы), воспринимающие параметры ППР.

Обратная афферентация – это компонент функциональной системы, обеспечивающий передачу информации о параметрах ППР в нервный центр нервным

или гуморальным путем.

Нервный центр – это избирательное объединение нервных элементов, расположенных на разных этажах ЦНС, которые охватываются возбуждением для обеспечения быстрой, точной и строго координированной регуляции определенной физиологической функции.

Исполнительные механизмы – это звено функциональной системы, состоящее из соматических, вегетативных и гуморальных компонентов, которые в

Объединение всех узловых механизмов в функциональную систему опреде-

ляется полезным приспособительным результатом. Любое изменение ППР вос-

принимается специализированными рецепторами.

Информация о параметрах ППР с помощью обратной афферентации (нервным и гуморальным путем) поступает в нервный центр, который избирательно запускает механизмы, обеспечивающие приспособительную деятельность организма, направленную на достижение ППР.

Таким образом, функциональная система работает по кибернетическому принципу саморегуляции, в соответствии с «золотым правилом» П.К. Анохина, согласно которому «всякое отклонение функции от нормы является причиной возвращения функции к норме».

БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ЖИВЫХ ТКАНЯХ

Основные вопросы: Современные представления о строении и функции клеточных мембран и ионных каналов. Состояния покоя и деятельности. Ионная асимметрия. Характеристика пассивного и активного транспорта. Мембранный потенциал покоя (МПП) и его механизм. Возбуждение и его виды. Местное возбуждение, его ионные механизмы и свойства.

Самым быстрым и эффективным способом обмена информацией в живом организме является ее передача с помощью электрических сигналов (нервных импульсов).

В процессе эволюции животного мира появились высокоспециализирован-

ные ткани – нервная, мышечная и железистая, обладающие способностью генерировать биопотенциалы при их раздражении. Поэтому их относят к возбудимым тканям. Соединительная ткань не способна генерировать биопотенциалы и поэтому является невозбудимой.

Строение клеточной мембраны и ионных каналов

Клеточная мембрана состоит из трех слоев:

1) наружного белкового слоя,

2) среднего билипидного слоя,

3) внутреннего белкового слоя.

Средний слой мембраны состоит из двойного ряда молекул фосфолипидов,

Билипидный слой мембраны насквозь пронизывают белковые молекулы, которые образуют стенки ионных каналов, обладающих селективностью – способностью избирательно пропускать определенные ионы.

С наружной стороны ионного канала, обращенной к межклеточной жидко-

сти, расположен селективный фильтр, обеспечивающий избирательную прони-

цаемость мембраны для различных ионов в зависимости от их размеров и зарядов.

С внутренней стороны ионного канала, обращенной к цитоплазме, распола-

гается воротное устройство (воротный механизм), регулирующее величину потока иона, проходящего через ионный канал.

В жидком липидном слое мембраны находится и свободно плавает специальный положительно заряженный аппарат, чувствительный к изменению

внутримембранного электрического поля – сенсор напряжения, который обес-

печивает открытие или закрытие воротного устройства.

При действии раздражителя на клеточную мембрану происходит изменение

внутримембранного электрического поля, которое воспринимает свободно пла-

вающий в жидком липидном слое сенсор напряжения. В результате этого он при-

ближается к воротному устройству. А поскольку сенсор напряжения заряжен положительно, он экранирует (нейтрализует) отрицательные заряды белковых молекул в области воротного устройства ионного канала. При этом происходит изменения конформации (пространственного расположения) белковых молекул в области воротного устройства, ионный канал открывается и начинает пропускать ионы.

Ионный канал может находиться в двух состояниях: закрытом или открытом. Поэтому проницаемость мембраны для иона определяется количеством открытых ионных каналов.

Живая клетка может находиться в двух состояниях: 1 ) в состоянии относи-

Состояние покоя характеризуется поляризацией клеточной мембраны и

мембранным потенциалом покоя (МПП).

Состояние деятельности характеризуется двумя электрическими процессами: 1) деполяризацией клеточной мембраны (уменьшением величины МПП) и 2) реполяризацией мембраны (возвращением мембранного потенциала к уровню МПП).

Поляризация – это наличие противоположных зарядов на внутренней и наружной сторонах мембраны клетки, находящейся в состоянии покоя.

В состоянии покоя внутренняя сторона клеточной мембраны и цитоплаз-

ма заряжены электроотрицательно (-60-90 мВ) по отношению к положительно

заряженной наружной стороне мембраны и омывающей ее межклеточной жидкости, потенциал которых условно принимают за нуль.

Если в цитоплазму клетки, находящейся с состоянии покоя, ввести стеклянный микроэлектрод, заполненный 3 М раствором КCl (с диаметром кончика 0,5 мкм), а к наружной стороне клеточной мембраны приложить макроэлектрод и присоединить оба электрода к входу усилителя биопотенциалов, то в момент прокола мембраны микроэлектродом (и его поступления в цитоплазму) луч на экране осциллографа резко сместится вниз и установится на уровне –60-90 мВ, который отражает величину мембранного потенциала покоя.

Существующую в покое относительную разность потенциалов между внутренней и наружной сторонами клеточной мембраны называют мембранным

потенциалом покоя (МПП).

У большинства нервных клеток мембранный потенциал покоя колеблется в пределах от –60 до –80 мВ. У исчерченных мышц локомоторного аппарата величина МПП выше и достигает –90 мВ.

Величина МПП измеряется по модулю (то есть по абсолютному значению), а отрицательный знак перед значением МПП указывает на то, что микроэлектрод, введенный в цитоплазму, регистрирует величину ее электроотрицательности относительно положительно заряженной поверхности наружной стороны мембраны.

Величина потенциала мембраны определяется тремя факторами:

1) зарядом транспортируемых ионов через мембрану (положительным или отрицательным);

2) величиной потока ионов, проходящих через ионный канал;

3) направлением потока ионов (движением их в клетку или из клетки).

Механизм потенциала покоя

Согласно современной мембранной теории, в основе механизма формирования МПП лежат две причины:

1) наличие ионной асимметрии,

2) неодинаковая проницаемость клеточной мембраны для различных

Ионная асимметрия – это неравномерное распределение различных ионов по обе стороны клеточной мембраны.

сле гибели клетки, когда концентрация различных ионов в межклеточной жидкости и в цитоплазме становится одинаковой, что сопровождается исчезновением МПП, величина которого становится равной нулю.

Концентрационный градиент – это разность концентраций вещества, находящегося по разные стороны клеточной мембраны, которая обеспечивает пе-

ремещение вещества через мембрану из области большей концентрации в сторону меньшей концентрации.

Концентрационный градиент для катионов калия направлен из клетки в

межклеточную жидкость, а концентрационный градиент для катионов натрия, кальция и анионов хлора – из межклеточной жидкости в цитоплазму клетки.

Направленное движение ионов через клеточную мембрану может обеспечивать не только концентрационный, но и электроградиент.

Электрический градиент – это разность противоположно заряженных сторон клеточной мембраны, обеспечивающая движение заряженных частиц от

одноименного электрического полюса к противоположному.

Поскольку наружная сторона мембраны в состоянии покоя клетки заряжена положительно, положительно заряженные ионы натрия, калия и кальция переносятся по электороградиенту из межклеточной жидкости в цитоплазму, от-

Сумму или разность концентрационного и электрического градиентов на-

зывают электрохимическим градиентом.

Электрохимический градиент для ионов натрия и кальция представляет собой сумму концентрационного и электрического градиентов, так как их концентрационный градиент направлен из межклеточной жидкости, где концентрация ионов натрия и кальция высокая, в клетку, где концентрация этих ионов низкая, а электроградиент обеспечивает перенос положительно заряженных ионов от наружной (положительно заряженной) стороны мембраны к внутренней (отрицательно заряженной) стороне мембраны.

Электрохимический градиент для ионов калия представляет собой разность концентрационного и электрического градиентов, поскольку концентра-

ционный градиент для ионов калия направлен из цитоплазмы, где его концентрация высокая, в межклеточную жидкость, где его концентрация низкая, а электроградиент обусловливает переход положительно заряженных ионов калия в противоположном направлении: от положительно заряженной наружной стороны мембраны к отрицательно заряженной внутренней стороне мембраны.

Электрохимический градиент для ионов хлора представляет разность между концентрационным и электрическим градиентами, так как концентра-

ционный градиент для анионов хлора направлен из межклеточной жидкости в цитоплазму, а электроградиент – от внутренней (отрицательно заряженной) к наружной (положительно заряженной) стороне мембраны.

Проницаемость клеточной мембраны для различных ионов неодинакова и зависит от функционального состояния клетки.

Проницаемость – это свойство клеточной мембраны избирательно пропускать определенные химические вещества с помощью механизмов пассивного или активного транспорта.

Выделяют три основных признака пассивного транспорта:

1) перенос вещества осуществляется через клеточную мембрану по элек-

трохимическому градиенту (по концентрационному или электроградиенту);

2) происходит без затраты энергии клеточного метаболизма;

3) осуществляется без обязательного участия внутримембранных переносчиков.

Активный транспорт характеризуется тремя признаками:

1) перенос вещества через клеточную мембрану осуществляется против

2) происходит с затратами энергии клеточного метаболизма непосред-

ственно на мембране;

Источник

Физиологическая функция понятие параметры функции

1) Общая физиология – изучает общие закономерности работы органов и систем организма.

2) Частная физиология – изучает функции различных физиологических систем, т.е. совокупности органов и тканей, выполняющих одну функцию.

3) Специальная физиология – изучает функции специальных организмов (детей и подростков).

4) Физиология различных состояний (например, физиология труда).

5) Клиническая физиология – изучает функции организма при возникновении заболеваний.

Нормальная физиология изучает функции здорового организма.

Задачи физиологии состоят в изучении функций:

1. Здорового организма в целом.

2. Различных органов.

3. Физиологических и функциональных систем.

4. Различных клеток, клеточных популяций.

5. Клеточных структур.

6. Всех органов и систем в их взаимосвязи.

В истории физиологии можно условно выделить два этапа:

1. Донаучный (до 1628 года), представителями которого считаются знаменитые ученые древности (Гиппократ, Авицена, Гален, Парацельс и многие другие).

2. Научный этап связан с выходом в свет в 1628 году научного труда английского врача У. Гарвея «Анатомические исследования о движении сердца и крови животных».

Краткая история развития физиологии

Вклад в развитие физиологии

Заложил основы для понимания роли отдельных систем и функций организма как целого.

– центром кровообращения является печень.
– сердце состоит из двух частей: левого и правого сердца.

– правое сердце наполнено кровью и разносит ее по всему организму;

– левое сердце наполнено божественной пневмой, которая разносится по всему организму.
– между левым и правым сердцем имеется отверстие, через которое кровь левого сердца питает правое.

Работа Везалия «О строении человеческого сердца» подготовила почву для открытий в области физиологии.

Сформулировал рефлекторный принцип организации движений – принцип отражения в ответ на возбуждающий их стимул. Пытался законами механики объяснить как ход небесных светил, так и поведение животных.

В 1628 году опубликовал свою работу «Анатомические исследования о движении сердца и крови у животных». Этот год считается годом становления физиологии. Открыл большой круг кровообращения. Ввел в практику научных исследований прием, получивший название вивисекции, или живосечения.

Используя микроскоп, в 1661 году показал, что артерии и вены соединяются между собой мельчайшими сосудами –капиллярами, благодаря которым в организме образуется замкнутая сеть кровеносных капилляров.

Считается «отцом русской физиологии». Занимался вопросами транспорта газов кровью; разработкой проблем гипоксических состояний; показал, что гемоглобин эритроцитов переносит не только кислород, но и углекислый газ. Разрабатывал вопросы физиологии труда. Изучая процесс утомления, впервые научно установил значение активного отдыха. Всеобщее значение получило открытие И.М. Сеченовым явления центрального торможения. В 1863 году вышла в свет его знаменитая книга «Рефлексы головного мозга», в которой сформулировано материалистическое положение о рефлекторной деятельности головного мозга. Создал первую в России физиологическую школу.

Создал учение о высшей нервной деятельности (поведения) человека и животных, ее проявлениях в норме и патологии. Научная деятельность И.П. Павлова развивалась в трех основных направлениях: изучение важнейших проблем физиологии кровообращения, физиологии пищеварения, высшей нервной деятельности В 1904 г. И.П. Павлов получил Нобелевскую премию за работы в области физиологии пищеварения. В 1935 г. Международный физиологический конгресс присвоил ему звание «старейшины физиологов мира». Разработал теорию условных рефлексов.

В XX веке выделились два основных направления развития физиологической науки:

1. Глубокое изучение физико-химических процессов в клетках, мембранах, преобразований на молекулярном уровне. Делаются принципиальные открытия в области цитофизиологии и цитохимии, утверждается мембранная теория биоэлектрических потенциалов. За создание этой теории и установление ионных механизмов возбуждения нейронов в 1963 году были удостоены Нобелевской премии Д.Экклс, Э.Хаксли и А. Ходжкин.

2. Формирование представлений о единстве организма, гомеостазе (К.Бернар, У.Кеннон) и взаимосвязи организма с окружающей внешней средой.

В физиологии существуют 2 метода исследования:

1. Наблюдение за различными проявлениями и нарушениями, возникающими при заболеваниях и травмах у животных и человека;

2. Опыт, который бывает 2 видов:

Хронический (предложен Павловым), когда после проведенной операции животное выживает, проводится наблюдение за его жизнью. В течение длительного времени изучается функция органа, изменение функций под влиянием различных условий, влияние нервной и гуморальной регуляции на функции организма.

Функция – специфическая деятельность системы или органа. Например, функциями желудочно-кишечного тракта являются моторная, секреторная, всасывательная.

Физиологическая система – жестко генетически детерминированная совокупность клеток, тканей и органов, объединяемая общей функцией.

Норма – это предел оптимального функционирования живой системы. Физиологическая норма – биологический оптимум жизнедеятельности.

Регуляция – совокупность процессов, ведущих к оптимизации физиологических функций в меняющихся условиях внешней и внутренней среды организма.

Реакция – изменение (усиление или ослабление) деятельности организма в ответ на внутреннее или внешнее раздражение.

Раздражение – воздействие на живую ткань внешних или внутренних раздражителей.

Раздражитель – фактор внешней среды, вызывающий переход системы из состояния функционального покоя в состояние функциональной активности.

Возбудимость – способность ткани отвечать на раздражение возбуждением. Возбудимость зависит от уровня обменных процессов и заряда клеточной мембраны. Показатель возбудимости – порог раздражения – та минимальная сила раздражителя, которая вызывает первую видимую ответную реакцию ткани. Раздражители бывают: подпорговые, пороговые, надпороговые. Возбудимость и порог раздражения обратно пропорциональные величины: чем меньше порог раздражения, тем больше возбудимость.

Возбудимы ткани – ткани, способные в ответ на действие раздражителей переходить из состояния физиологического покоя в состояние возбуждения. К возбудимым относятся три вида тканей: нервная, мышечная и железистая (эпителиальная).

Проводимость – способность ткани проводить возбуждение по всей своей длине. Показатель проводимости – скорость проведения возбуждения (по скелетной ткани – 6-13 м/с, по нервной ткани – до 120 м/с). Проводимость зависит от интенсивности обменных процессов, от возбудимости (прямо пропорциональна).

Лабильность (функциональная подвижность) – способность ткани воспроизводить определенное количество волн возбуждения в единицу времени. Это свойство характеризует скорость возникновения возбуждения. Показатель (мера) лабильности – максимальное количество волн возбуждения в данной ткани: нервное волокно – 500-1000 имп/с, мышечная ткань – 200-250 имп/с, синапс – 100-125 имп/с. Лабильность зависит от уровня обменных процессов в ткани, возбудимости, рефрактерности.

Рефлекс – ответная реакция организма на внешнее и внутреннее раздражение, осуществляемая с участием ЦНС.

Торможение – подавление или угнетение деятельности клеток, тканей или органов, т.е. процесс, приводящий к уменьшению или предупреждению возбуждения. Возбуждение и торможение представляют собой противоположные и взаимосвязанные процессы.

Автоматия – свойство некоторых клеток, тканей и органов возбуждаться под влиянием возникающих в них импульсов, без воздействия внешних раздражителей. Автоматией обладают, например, гладкая и сердечная мышечная ткани.

Гомеостаз (гомеостазис) – постоянство внутренней среды организма.

Внутренняя среда организма – совокупность жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость), принимающих непосредственное участие в процессах обмена веществ и поддержании гомеостаза в организме.

Условные рефлексы – индивидуально приобретенные системные приспособительные реакции, возникающие на основе образования в ЦНС временной связи между условным и безусловно-рефлекторным раздражителями.

Для каждого организма характерна определенная организация ею структур. Выделяют шесть уровней организации человеческого организма:
1) молекулярный

Молекулярный уровень организации. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, проявляется на уровне функционирования биологических макромолекул (биополимеров): нуклеиновых кислот, белков, жиров (липидов), полисахаридов, витаминов, ферментов и других органических веществ. С молекулярного уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности ор1анизма.

Клеточный уровень организации. Клетка – элементарная структурная, функциональная и генетическая единица многоклеточного организма. Функционально сходные клетки объединяются в ткани.

Тканевой, уровень организации. Ткани – это группы клеток и межклеточного вещества, объединенные общим строением, функцией и происхождением. Различают четыре основные группы тканей: эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная.

Органный уровень организации. Различные ткани, соединяясь между собой, образуют органы: сердце, почки, легкие, головной мозг, спинной мозг, мышца, мочевой пузырь, матка, грудная железа, желудок, глаз, ухо и т.д. Орган занимает постоянное положение, имеет определенное строение, форму и функции Органы, сходные по своему строению, функции и развитию, объединяются в системы органов

Системный уровень организации. Совокупность органов, участвующих в выполнении какого-либо сложного акта деятельности, образующих анатомические и функциональные объединения – системы органов. Различают девять основных систем организма.

1. Система органов движения или опорно-двигательный аппарат объединяет все кости (скелет), их соединения (суставы, связки) и скелетные мышцы. Благодаря этой системе организм передвигается во внешней среде; кости скелета защищают внутренние органы от механических повреждений.

2. Пищеварительная система объединяет органы, выполняющие функции приема пищи, ее механической и химической переработки, всасывания питательных веществ в кровь и лимфу и выведения непереваренных частей пищи.

3. Дыхательная система осуществляет потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа, т.е. функцию газообмена между организмом и внешней средой.

4. Мочевыделительная система выполняет функцию выделения из организма конечных продуктов обмена и функцию поддержания постоянства внутренней среды организма (гомеостаза), в частности водно-солевого баланса.

5. Половая система объединяет органы размножения и выполняет функцию продления рода человеческого. Различают мужскую и женскую половые системы, которые включают наружные и внутренние половые органы (гонады).

6. Эндокринная система состоит из желез внутренней секреции, к которым относятся гипофиз, эпифиз, вилочковая железа, щитовидная, поджелудочная, паращитовидная, половые железы, надпочечники. Они вырабатывают особые активные вещества (гормоны), которые непосредственно
всасываются в кровь. Гормоны разносятся кровью по всему организму и оказывают регулирующее влияние на различные функции, прежде всего на обмен
веществ, активность генов, процессы онтогенетическою развития, дифференцировку тканей, формирование пола, размножение, тонус коры головного
мозга и т.д.

7. Сердечнососудистая система (ССС) обеспечивает непрерывное движение крови в организме (кровообращение), благодаря чему
осуществляются транспортные функции крови: доставка тканям кислорода, питательных веществ и гормонов и удаление из тканей веществ, образующихся в результате процессов обмена.

8. Система органов чувств объединяет органы зрения, слуха, обоняния, вкуса и осязания. Они воспринимают информацию внешней среды, играют важную роль в обмене информацией между организмом и средой.

9. Нервная система играет ведущую роль в объединении организма в единое целое, регулирует деятельность всех внутренних органов и систем органов. Она осуществляет связь организма с окружающей внешней средой на основе условных и безусловных рефлексов, обеспечивая приспособление к изменяющимся условиям жизни, а также осуществляет психическую деятельность человека, возникающую на основе физиологических процессов ощущения, восприятия и мышления.

Уровень целостного организма. Организм человека функционирует как единое целое и представляет собой саморегулирующуюся систему. Взаимосвязанная, согласованная работа всех органов и физиологических систем обеспечивается гуморальной и нервной регуляцией.

Физиологические функции – это проявления жизнедеятельности, имеющие приспособительное значение.

Основной функцией живого организма является обмен веществ и энергии. Этот процесс состоит в совокупности химических и физических изменений, в превращениях веществ и энергии, постоянно и непрерывно происходящих в организме и во всех его структурах. Он неодинаков у организмов, стоящих на разных ступенях филогенетического развития. Обмен веществ, или метаболизм, является необходимым условием жизни. Он отличает живое от неживого, мир живых существ от неорганического мира. Изменения вещества и превращения энергии происходят и в неорганическом мире; однако имеется принципиальное различие этих процессов в живом организме и в неживой природе.

Рис. 1. Схема обмена веществ в клетке

С обменом веществ связаны все остальные физиологические функции, будь то рост, развитие, размножение, питание и пищеварение, дыхание, секреция и выделение продуктов жизнедеятельности, движение и реакции на изменения внешней среды и т. п.

Развитие и рост. С момента зарождения и до смерти в результате обмена веществ происходит развитие организма – закономерные изменения его химического состава и строения (качественные изменения). В процессе развития до созревания усложняется строение клеток, тканей, органов и систем органов. Развитие происходит гетерохронно, т. е. клетки, ткани и органы созревают неодновременно. С определенного возраста начинается старческое изменение строения органов, также совершающееся гетерохронно. Одновременно на протяжении всей жизни изменяются функции. Накопление количественных изменений строения и функций приводит к появлению или исчезновению новых качеств, новых свойств организма и его поведения. В результате развития в определенные периоды жизни изменяется рост организма.

Рост – увеличение размеров развивающегося организма и его органов с изменением их формы, объема и массы, т.е. количественные изменения в организме. При росте возрастает масса активных частей организма вследствие размножения клеток и увеличение межклеточных элементов, их объема и массы («живого вещества»). Обычно рост прекращается с достижением зрелости. Рост зрелого организма никогда не бывает пропорциональным. Рост регулируется нервной системой и железами внутренней секреции.

Согласованная деятельность различных систем организма, поддержание относительного постоянства клеточного состава и физико-химических свойств внутренней среды (гомеостаза) обеспечивается нервным и гуморальным механизмами регуляции функций.

Гуморальный механизм регуляции (от латинского humor – жидкость) филогенетически более древний и связан со способностью клеток изменять интенсивность жизнедеятельности в зависимости от изменения физико-химических параметров среды. Гуморальный механизм регуляции функций осуществляется через кровь, в нее поступают различные по природе и физиологическому значению химические вещества: продукты обмена веществ, гормоны, медиаторы, биологически активные вещества. Током крови они разносятся ко всем органам (не имеют определенного адресата) и действуют на те или иные клетки органов (в зависимости от их чувствительности к данному химическому веществу), вызывая активизацию или торможение их функциональной деятельности. Но гуморальный механизм не может обеспечить быструю перестройку деятельности организма, быстрые адаптивные реакции, так как химические вещества разносятся по организму кровью, а скорость кровотока невелика.

В процессе эволюции сформировалась нервная система и возник второй, более молодой и более совершенный нервный механизм регуляции функций организма. Нервный механизм в отличие от гуморального обеспечивает быструю сигнализацию нервной системы об изменениях во внешней или внутренней среде и осуществляет быстрые адекватные реакции на эти изменения. Нервный механизм обладает преимуществами перед гуморальным механизмом:

· имеет точный адресат (возникшие в рецепторах нервные импульсы по определенным нервным волокнам поступают
в определенный отдел ЦНС, а от нее – к определенным органам);

· имеет высокую скорость проведения нервных импульсов – от 3 до 120 м/сек.

Нервный и гуморальный механизмы регуляции функций тесно взаимосвязаны между собой. Гуморальные факторы оказывают влияние на деятельность нервных клеток ЦНС, она в свою очередь изменяет деятельность органов. С другой стороны – образование и поступление в кровь гуморальных веществ регулируется нервной системой.

Таким образом, в организме существует единая нервно-гуморальная система, обеспечивающая саморегуляцию функций, без чего невозможно существование организма.

Основные параметры, характеризующие внутреннюю среду, называются гомеостатическими константами. Например, концентрация глюкозы, натрия и других ионов, величина мембранного потенциала, значение артериального и осмотического давления, напряжения газов крови, температура. Гомеостатические параметры могут быть жесткими и пластичными, меняться в зависимости от индивидуальных, возрастных, половых, социальных и других условий. Жесткие константы (например, осмотическое давление крови, рН) допускают лишь незначительные отклонения от своего уровня, пластичные константы (например, уровень кровяного давления или питательных веществ в крови) варьируют в довольно большом диапазоне и в течение длительного времени. Значительная вариабельность уровня кровяного давления, свойственная здоровому человеку в норме, имеет определенный физиологический смысл. Так, повысившееся кровяное давление в результате физической нагрузки или эмоционального сдвига улучшает кровоснабжение многих органов и тканей. Вместе с тем длительное повышение кровяного давления приводит к нарушениям кровоснабжения – кровоизлияниям, таким как инфаркты и инсульты.

Любые физиологические, физические, химические или эмоциональные воздействия (будь то температура воздуха, изменение атмосферного давления, обычная терапевтическая процедура или волнение, радость, печаль, горе, прием лекарства и т. д.) могут явиться поводом к выходу организма из состояния динамического равновесия, в котором он пребывает. Таким образом, любое воздействие может оказаться «отклоняющим», или «возмущающим». Рассмотрим достаточно простой пример. Углеводы служат важнейшим источником энергии для организма. В результате распада и главным образом «сгорания» в кислороде молекулы углеводов, богатые энергией, постепенно превращаются в молекулы конечных продуктов — воды и двуокиси углерода, обладающих малым запасом энергии. Энергия, высвобождающаяся при этом, идет на покрытие энергетических потребностей клеток организма. Ни одна клетка, ни один орган не могут существовать даже кратковременно без расходования энергии и потребления «горючего» в виде углеводов.

Наиболее чувствительны к недостатку снабжения «горючим» нервные и мышечные клетки. Особенно мозг, так как для него глюкоза является единственным источником энергии. Даже малое и кратковременное снижение уровня сахара в крови (гипогликемия) приводит к тяжелым функциональным расстройствам, вызывающим угрожающие явления в состоянии всего организма. Функции нервных образований всецело зависят от содержания сахара в крови. В крови здорового человека находится 4,4-6,0 ммоль/л. глюкозы.

Такой уровень, по-видимому, наиболее благоприятен для протекания процессов жизнедеятельности и обмена веществ. Он обеспечивается благодаря очень точно поддерживаемому балансу между потреблением сахара и его поступлением в кровь. Существует не менее семи-восьми механизмов, поддерживающих этот баланс. Центральную роль здесь играет печень.
Потребление сахара крови особенно возрастает при повышенной мышечной деятельности. Можно было бы ожидать, что при этом уровень сахара в крови резко понизится и наступит опасное состояние, называемое гипогликемией. Однако этого не происходит: в печени как в депо углеводов гликоген распадается до стадии глюкозы под действием гормонов поджелудочной железы (гликогена) и надпочечников (адреналина), которая и обеспечивает замену сахара в крови. Можно было бы ожидать также и контрастного явления: после приема пищи, богатой углеводами, последние, всасываясь в тонкой кишке, в большом количестве поступают в кровь, что должно было бы привести к значительному и стойкому повышению уровня сахара в крови. Но и этого не наблюдается. Это обусловлено тем фактом, что оттекающая от кишки, обогащенная сахаром кровь поступает в общий кровоток не сразу, а проходит сначала по воротной вене через печень. В клетках печени глюкоза венозной крови поглощается, образуется гликоген под действием гормона поджелудочной железы инсулина, так что содержание сахара в крови, поступающего из печени в общий кровоток, сохраняется приблизительно на нормальном уровне.

Источник