Введение в физиологию

ёёёёёёёВВЕДЕНИЕ В ФИЗИОЛОГИЮ

 

1. Понятие о физиологии как  науке. Живой организм – объект  исследования физиологии. Обмен  веществ как главное отличительное  свойство живого.

2. Уровни организации животного  организма. Понятие о физиологических системах.

3. Понятие о внутренней среде многоклеточного животного организма. Гомеостаз.

4. Основные механизмы регуляции  физиологических функций.

5. Понятие о рефлексе. Доминанта  как ключевой фактор деятельности  нервной системы.

6. Саморегуляция в животном организме. Понятие о функциональной системе.

7. Понятие об онтогенезе животного  организма, основные его периоды.

 

1. Понятие о физиологии как науке. Живой организм - объект исследования  физиологии. Обмен веществ как  главное отличительное свойство  живого

 

Ф и з и о л о г и я (от греч. physis – природа, logos – учение) – это наука, изучающая процессы жизнедеятельности (физиологические функции) как в целостном организме, так и в отдельных его структурах (клетках, тканях, органах и их системах). Следовательно, объектом исследования в физиологии является живой организм. Основные цели физиологии состоят не только в наблюдении за теми или иными процессами жизнедеятельности, но и в выяснении причин и механизмов их вызывающих и поддерживающих, а также способов регуляции и воздействия на физиологические функции. Задачами физиологии является внедрение полученных сведений о процессах жизнедеятельности в клиническую медицину с целью возможной коррекции нарушенных физиологических функций в больном организме.

Физиология – наука экспериментальная. Различают следующие формы проведения физиологического эксперимента:

• острая (вивисекционная), эксперимент проводится на обездвиженном животном и, как правило, предполагает хирургическое вмешательство в животный организм (т.н. исследования в условиях, близких к естественным – in situ);
• хроническая, определенные физиологические функции исследуют на заранее подготовленном животном, перенесшем определенное хирургическое вмешательство и оправившемся после него (т.н. исследования в естественных условиях – in vivo);
• изолирование органов, тканей, отдельных клеток или даже субклеточных структур и исследование особенностей их функционирования вне организма (исследование in vitro).

 

В физиологическом эксперименте используют различные методики, наиболее распространенными среди которых являются:

• методика экстирпации (удаления) органа и последующего изучения функций организма в отсутствии какого-то органа;
• методика пересадки (трансплантации) какого-то органа в другое место организма (позволяет исследовать связь трансплантата с другими органами);
• методика катетеризации (чаще всего сосудов) с целью последующего введения в них определенных веществ;
• фистульная методика (соединение полости каких-то органов с окружающей средой с помощью трубок);
• методика наложения лигатур и сосудистых анастомозов (с целью выяснения роли микроциркуляторного русла в функционировании органа);
• методика денервации;
• методика электрического раздражения нервов или органов;
• методика отведения биопотенциалов от определенных структур организма и др.

 

Ж и в о й  о р г а н и з м  представляет собой самостоятельно существующую единицу органического мира, обладающую способностью к самообновлению, самовоспроизведению и саморегуляции и реагирующую как единое целое на различные воздействия со стороны внешней или внутренней его среды. Живой организм – это открытая термодинамическая система, постоянно обменивающаяся веществом и энергией с окружающей средой. Из окружающей среды организм черпает необходимые для своего самообновления и развития питательные вещества и туда же выделяет конечные продукты метаболизма. Следовательно, живой организм немыслим без окружающей его внешней среды. Вместе с тем факторы внешней среды (температура, влажность воздуха, освещенность и многие другие) постоянно изменяются, что требует от живого организма постоянного приспособления к изменяющимся условиям существования. Таким образом, жизнь организма – это постоянное приспособление к изменениям в окружающей среде, с которой он неразрывно связан.

Отличительной чертой живого является постоянно протекающий обмен веществ (метаболизм), который обеспечивает возможность развития, самообновления и самовоспроизведения организма. Обмен веществ протекает и в неживой природе, но там он сопровождается деградацией более сложных веществ до более простых.

Обмен веществ складывается из двух диаметрально противоположных, но в тоже время взаимосвязанных и взаимообуславливающих процессов:

• катаболизма (диссимиляции);
• анаболизма (ассимиляции).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сущность катаболизма составляют процессы распада сложных органических веществ до более простых и в конечном итоге до неорганических соединений. В ходе катаболических реакций выделяется энергия разрушенных химических связей, большая часть которой превращается в тепловую и диссипирует в форме тепла, а меньшая – аккумулируется в виде макроэргических связей АТФ и в дальнейшем частично может быть использована организмом для выполнения различных видов работы (механической – мышечное сокращение, химической – синтез сложных органических веществ из простых органических, электрической – генерация нервного импульса, осмотической – транспорт ионов через клеточные мембраны против концентрационных градиентов и т.д.). Следовательно, результатом процессов катаболизма является высвобождение энергии, большая часть которой рассеивается в форме тепла, а меньшая – в дальнейшем может быть использована организмом для собственных нужд.

Анаболические процессы – это реакции синтеза сложных органических веществ из более простых органических, требующие затраты энергии. Осуществление многих синтетических реакций (прежде всего, биосинтеза белков) связано с реализацией определенной генетической информации, в результате чего многие белки животного организма обладают видовой и индивидуальной специфичностью. Като- и анаболизм определенным образом взаимосвязаны и взаимодополняют друг друга. Так, усиление синтетических процессов, сопровождающееся затратой энергии, требует компенсаторной интенсификации и катаболических реакций, в ходе которых энергия высвобождается.

 

Рис. 1. Схема взаимодействия катаболизма и анаболизма в ходе обмена веществ

 

Обмен веществ сопровождается постоянным превращением одних форм энергии в другие и в конечном итоге в тепловую, которая рассеивается организмом в окружающую среду в виде тепла. Различают внешний (обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой) и внутренний (обмен веществ в самом организме, в конечном итоге в его клетках) обмен веществ.

Следовательно, обмен веществ и энергии является неотъемлемой отличительной чертой живого, различные его длительные нарушения, как правило, сопровождаются развитием определенных патологий в животном организме, а прекращение обменных процессов приводит к гибели клеток и смерти организма).

 

2. Уровни организации животного организма. Понятие о физиологических системах.

 

Многоклеточный животный организм состоит из огромного количества клеток, отличающихся структурно и функционально, но вместе с тем представляет собой единую саморегулирующуюся систему. Так, по данным некоторых исследователей организм человека состоит в среднем из 50х1012 (50 триллионов) клеток. Клетка является структурно-функциональной единицей живого, для нее присущи основные свойства живого: обмен веществ, способность к росту, размножению и самообновлению, а также раздражимость (способность определенным образом реагировать на действие раздражителей). При выделении клеток в культуру тканей и создании определенных условий они способны долгое время существовать и размножаться вне организма (in vitro). В сложном многоклеточном организме клетки специализируются на выполнении определенных функций. Совокупность клеток и окружающего их межклеточного вещества, характеризующихся общностью фило- и онтогенетического происхождения, строения и специализированных на выполнении определенных функций составляют ткань. В животном организме различают четыре вида тканей:

• эпителиальная (различают две ее разновидности: покровные эпителии, покрывающие поверхность тела, роговицу глазного яблока, выстилающие полые органы и эпителии неполых органов, в том числе желез, составляющие паренхиму (основу) этих органов);
• соединительная (самая широко распространенная ткань животного организма, представленная следующими разновидностями: кровь, лимфа, волокнистая соединительная ткань (рыхлая и плотная), соединительная ткань со специальными свойствами (жировая, пигментная, ретикулярная), костная и хрящевая ткани);
• мышечная (образует скелетные, гладкие мышцы и миокард сердца)
• нервная (является основной тканью нервной системы).

 

Совокупность тканей, определенным образом расположенных друг относительно друга и взаимодействующих между собой образуют органы – части организма, характеризующиеся определенной формой, топографией и специализирующихся на выполнении определенных функций. Так, сердце представляет собой полый мышечный орган, выполняющий насосную функцию периодического типа действия, кровеносные сосуды – пути циркуляции крови и т.д. Группа органов, совокупно участвующих в выполнении какого-то физиологического процесса, составляет систему органов (физиологическую систему). Так, дыхательная (респираторная) система представлена воздухоносными путями (носовая полость, носоглотка, гортань, трахея и бронхи) и респираторным отделом, локализованным в легких; репродуктивная система – половыми железами, где происходит образование и созревание половых клеток, и выводными протоками и т.д. В организме млекопитающих животных и человека выделяют следующие физиологические системы:

• транспортные системы (кровь, лимфо- и кровообращение);
• дыхательная;
• выделительная;
• репродуктивная;
• пищеварительная;
• сенсорные системы, обеспечивающие восприятие определенных раздражителей (изменяющихся факторов внешней или внутренней среды организма и их анализ);
• иммунная система, обеспечивающая поддержание генетического постоянства организма;
• нервная и эндокринная системы, обеспечивающие постоянную регуляцию всех физиологических функций.

Выделение физиологических систем в животном организме в какой-то мере является условным, поскольку в реальной его жизни происходит постоянное их взаимодействие и взаимовлияние друг на друга, что обеспечивает единство сложного многоклеточного организма.

 

3. Понятие о внутренней  среде многоклеточного животного  организма. Гомеостаз

 

Несмотря на то, что многоклеточный животный организм существует в непосредственной взаимосвязи и взаимодействии с окружающей его внешней средой, многие факторы которой изменяются в широких пределах, все же внешней средой для его клеток является омывающая их межклеточная (тканевая или интерстециальная) жидкость, химический состав и физико-химические свойства которой в норме изменяются в довольно узких пределах, совместимых с жизнью клеток. Относительное постоянство межклеточной жидкости обеспечивается благодаря ее постоянному взаимодействию с кровью. Поддержание же относительного постоянства состава крови достигается благодаря ее постоянной циркуляции по замкнутой сосудистой системе и обусловленной этим возможности контактирования со всеми органами организма. Так, вступая во взаимодействие с органами пищеварительного тракта, кровь получает питательные вещества, воду, минеральные соли, с органами дыхательного тракта – насыщается кислородом и отдает частично углекислый газ, с органами выделения – отдает конечные продукты метаболизма, излишки воды, витаминов, гормонов и минеральных солей. Кроме того, из тканевой жидкости путем диффузии жидкой ее части в слепо заканчивающиеся лимфатические капилляры на уровне тканей образуется лимфа, которая, проходя в дальнейшем через лимфатические узлы, подвергается своеобразной «очистке» от генетически чужеродных субстанций и возвращается в кровоток.

Кровь, тканевая жидкость и лимфа образуют в н у т р е н н ю ю  с р е-д у  о р г а н и з м а, химический состав и физико-химические свойства которой поддерживаются на относительно постоянном уровне (относительно постоянном в связи с тем, что постоянно протекающий клеточный метаболизм нарушает постоянство внутренней среды организма, но существующие механизмы регуляции в организме восстанавливают это постоянство). Представление об относительном постоянстве внутренней среды организма было впервые развито Клодом Бернаром, который определил его как «основной фактор свободной и независимой жизни животного организма». Уолтер Кенон ввел понятие г о  м е о     с т а з, под которым понимается относительное динамическое постоянство внутренней среды организма. Совокупность же процессов, обеспечивающих поддержание гомеостаза в организме представляет собой г о м е о к е н е з. Основные параметры гомеостаза (осмотическое давление и ионные состав жидкостей организма, кровяное давление и многие другие) названы его константами.