Надежность биологической системы всеобщий закон индивидуального развития. Надёжность биологической системы. Принципы обеспечения надёжности биологической системы

Известно, что в основе как филогенетического (видового) так и онтогенетического (индивидуального) развития лежат три качества: , энергии и информации, воспроизводства (размножения) и надежность биологических систем.

Обмен веществ является важнейшим свойством живой материи: пока есть обмен веществ — до есть и жизнь. Под обменом веществ понимают непрерывного процесс обмена между организмом и внешней средой белков, жиров, углеводов, воды, микроэлементов и энергии.

Воспроизведение — основа продолжения жизни, накопление и закрепление эволюционных качеств. Воспроизведение свойственно как отдельным клеткам организма (в форме разделения клеток) так и целом организма (в форме вегетативного или полового размножения).

Надежность биологической системы — это такой уровень запаса функциональных и регуляторных резервов всех элементов организма, который обеспечивает оптимально постоянную деятельность этого организма в динамических условиях окружающей среды. Надежность является основой выживания, адаптационно-приспособительных свойств и многих избыточных возможностей организма, в том числе до умственного и физического совершенствования.

Все живые существа, отдельные органы, ткани и даже клетки развиваются с запасом надежности. Например, бедренная кость человека, как указывалось выше, выдерживает нагрузку 1,5 тонны, а большая берцовая кость — 1,65 тонны, что в ЗО раз превышает привычные текущие нагрузки на эти кости. Альвеолярная система легких способна усваивать за 1 мин. до 17000 мл кислорода, в то время как даже при самом мощном физической нагрузке потребности организма не преувеличивают 5000 мл. Потенциальные возможности нервной системы за всю жизнь используются лишь на 7-15%, и эти примеры можно продолжать.

По данным А. А. Маркосяна (1974) существует четыре уровня надежности биологических систем:

Избыточность элементов управления и отдельных структур организма;

Взаимозамена средств регулирования или элементов отдельных структур когда, например, происходит нервная или гуморальная регуляция; когда одна почка может взять на себя функции второй почки и др..;

Способность быстрого возвращения уровня деятельности органов и систем после активности в состояние постоянства;

Динамичность взаимодействия цепей всех систем организма.

Надежность живых систем в основном закреплена генетически и передается по наследству. Вместе с этим, некоторые элементы надежности могут приобретаться в онтогенезе, что особенно свойственно людям и происходит путем тренировки мышечной силы, выносливости, двигательных качеств, создание трудовых стереотипов и др.. Внимание физической тренировкой и их качества следует предоставлять с самого детства человека.

В конные этого раздела целесообразно кратко рассмотреть механизм передачи наследственной, детерминированной генами, информации по развитию человека. Как известно, человек получает в наследство от отца и матери весь свой биологический фонд, то есть все врожденные качества своего организма: цвет глаз и волос, форму тела и отдельных его частей, свойства нервной системы и т. д. Вся наследственная информация в большинстве живых существ на Земле, в том числе и у людей, передается генами и закодированная с помощью дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). В свою очередь ДНК является видоспецифической соединением и несет генетическую информацию в виде определенной последовательности азотистых оснований (нуклеотидов) пуринового [аденин (А) и гуанин (Г)] и пиримидинового [тимин (7) и цитозин Щ)] химических рядов. Спаривания азотистых оснований происходит строго по схеме: А — Те Г-Ц, что называется принципом комплементарности (взаемодоривнюваности). Каждый ген (от греческого gems — семья, происхождение) является элементарной единицей наследственности и представляет собой долю молекулы ДИК, которая насчитывает 1000-1500 нуклеотидов. Отдельные гены определяют строение отдельных белков живой клетки и, таким образом, принимают участие в создании характерных признаков, или свойств данного организма. Совокупность генов, передающих всю наследственную информацию о видовые и индивидуальные особенности конкретного организма, называется генотипом.

Различные виды животных и растений имеют разный порядок расположения и молекулярный набор азотистых оснований в ДНК, но всегда молярное соотношение А-Т и Г-Ц = 1, что называется принципом Чаргафа, а отношение Г + Ц, А + Т отражает видовую специфичность структуры ДНК (например, для человека это соотношение составляет 0,66, для мыши — 0,81 и т.д.). Само ДНК состоит из двух, направленных в противоположные стороны цепей. Пуриновые (А, Г) и пиримидинови (Т, ИД) основы размещаются перпендикулярно к оси молекулы ДНК таким образом, что аденин одной цепи соединяется неустойчивыми водородными связями только с тимином противоположной цепи, а гуанин только с цитозином. Таким образом, молекула ДНК представляет собой спираль из двух цепей, расстояние между которыми составляет всего 10 ангстрем (1 ангстрем — 1 / 100 000 000 см).

ДНК, вместе с гистоновых и не гистоновых белками и молекулами рибонуклеиновой кислоты (РНК) образует тяж дезоксирибонуклеопротеид (ДНП), который называется хроматином. В структуре хроматина, ДНК составляет 30-40%, а белки 60-70% всей массы. В состав хроматина входит также 3-4% липидов и ионы кальция, магния и железа, которые нужны для работы ферментов, осуществляющих процессы транскрипции (воспроизведение, повторение) ДНК при делении клеток. Во время деления клеток хроматин становится компактным и формируется в хромосомы (толщина каждой до 100 ангстрем) по схеме: два хроматиновый тяжа образуют фибрилл, две фибриллы составляют полухроматиду, две полухроматиды составляют хроматид и, наконец, две хроматиды составляют одну хромосому. Набор всех хромосом в каждой клетке организма содержит полную генетическую информацию (генотип), что к развитию и функций этой клетки, а в половых клетках — всю информацию, к развитию всего организма.

Известно, что все клетки в организме высших животных, в том числе и человека, делятся на соматические, имеющие двойной (диплоидный) набор хромосом (2п) и являются клетками тела и всех органов, и на половые (гаметы), что во время своего созревания создают одинарный (гаплоидный) набор хромосом (1п). Индивидуально специфический хромосомный комплекс всех клеток каждого вида животных или растений называется кариотипом. У человека кариотип соматических клеток насчитывает 46 хромосом, а половых, соответственно, 23 хромосомы. В женских клетках есть две XX хромосомы, а у мужских два ХУ хромосомы. При оплодотворении, женская и мужская гаметы сливаются, образуя зиготу (зародыш) в котором двойной набор хромосом состоит из галоидных набора этих хромосом от отца и матери, что и обусловливает общие качества будущего организма ребенка. При этом возможно, что особенности одного из родителей будут преобладать и тогда соответствующие качества более проявляются у ребенка. Процесс точной генотипа от родителей к ребенку осуществляется с помощью информационной рибонуклеиновой кислоты (и-РНК), которая способна создавать копии с ДНК и этот процесс называется репликацией, другие РНК, называемых транспортными (т-РНК) способны переносить эту информацию вновь создаваемым белкам нового организма в виде определенной последовательности аминокислот этих белков и этот процесс называется транскрипцией. Гены под действием различных физических, химических и других факторов могут изменять свои определенные участки, что называется мутацией. Мутации связаны с нарушениями нормальной последовательности нуклеотидов в ДНК (например, с заменой одной пары нуклеотидов другой парой, с выпадением некоторых нуклеотидов (явление диляции), или с их удвоением (явление дупликации), В результате могут возникать новые аллели (линии) потомков, с признаками, которых не имели родители и которые могут быть доминантными (преобладающими) или рецессивными (подавленными). Доминантные признаки (например, от одного из родителей) и определяют преимущество признаков соответствующего предка у ребенка (то есть в фенотипе). Спонтанные (случайные) положительные мутации обуславливают генетическую изменчивость, составляющих основу прогрессивных эволюционных изменений в природе. Отрицательные мутации становятся основой разнообразных врожденных пороков развития детей или даже основой детской смертности.

После рождения дети растут и развиваются в различных условиях природной и социальной среды, что чти всегда значительно влияет на ход реализации их генотипа и формирования индивидуальных качеств фенотипа.

Надежность биологических систем

Надежностью биологической системы называют ее способность со­хранять целостность и выполнять свойственные ей функции в те­чение определенного времени, составляющего, как правило, продол­жительность жизни.

Принципы надежности

Свойство надежности обеспечивается рядом принципов:

1. Принцип избыточности

Принцип избыточности - обусловлен наличием боль­шего, чем требуется для реализации функции числа элементов, например, множества нервных клеток и связей между ними (струк­турная избыточность), множества каналов передачи информации, излишнего ее объема (информационная избыточность) и т.п..

2. Принцип резервирования функции

Принцип резервирования функции - обеспечи­вается наличием в системе элементов, способных переходить из состояния покоя к деятельности. Это происходит, например, при не­обходимости повысить интенсивность функционирования, для чего вовлекаются резервные элементы. Так, при спокойном дыхании функционируют (вентилируются) не все альвеолы легких, а при усилении дыхания включаются резервные; в работающей мышце открываются нефункционирующие в покое капилляры. Приведенный вариант реализации принципа резервирования ведет к увеличению числа функционирующих в системе элементов. Особое значение приобретает наличие резервных элементов при повреждении или отказе части действующих структур. При этом вовлечение резервных элементов обеспечивает сохранение функции.

3. Принцип периодичности функционирования

Принцип периодичности функционирования обеспечивает переменную структуру системы и в состоянии физио­

логического покоя. Так, в легких постоянно происходит смена вен­тилируемых альвеол, в почках - функционирующих нефронов, в мозге - возбуждающихся нервных клеток центра и т.д. Периодич­ ность функционирования «дежурных» и «покоящихся» структур обес­ печивает защитную роль состояния покоя для всех элементов по­ стоянно действующей системы.

4. Принцип взаимозаменяемости и замещения функций

Принцип взаимозаменяемости и замещения функций - обеспечивает возможность перестройки функциональ­

ных свойств элементов системы, что способствует сохранению функ­ции в условиях отказа или повреждения других элементов. Для центральной нервной системы это проявляется в пластичности моз­га, т.е. изменении эффективности и направленности связей между нейронами, способствующей обучению или восстановлению функции после повреждения. Примером замещения функций может являться изменение дыхания, деятельности почек при сдвигах рН крови и

недостаточной эффективности буферных систем.

5. Принцип дублирования

Принцип дублирования, связан, например, с наличи­ем в организме парных органов (легкие, почки). В системах регулирования этот принцип проявляется не только наличием одинако­вых структурных элементов - параллельным расположением в нерве большого числа одинаковых нервных волокон, существованием многочисленных клеток или многоклеточных структур с одинаковой функцией (нейроны в мозге, нефроны в почке, тканевые капилля­ры). Он также обеспечивает одинаковый эффект разными путями регуляции (симпатический и парасимпатический пути регуляции функций сердца, множество сахаррегулирующих гормонов и т.п.). Многоконтурность в системах регуляции физиологических параметров - один из основных способов реализации дублирования.

6. Принцип смещения в ряду сопряженных функций

Принцип смещения в ряду сопряженных функций обеспечивает достижение приспособительного результа­та при нарушении одной из функций за счет активации другой. Например, при нарушении внешнего дыхания и поступления кислорода в кровь активируется образование эритроцитов, изменяются функции кровообращения, вследствие чего доставка кислорода к тканям не страдает.

7. Принцип усиления, существующий в системах регуляции

Принцип усиления, существующий в системах регуляции, обеспечивает их энергетическую экономичность и в конечном счете также способствует надежности. Для получения мощного регуляторного эффекта совсем не обязательно посылать столь же боль­шое количество сигналов по информационным каналам. Так, весьма небольшое количество молекул гормона может вызвать существенное изменение функции. Изменение лишь одной аминокислоты в детерминантной группе белка может придать ей чужеродность, а для иммунного ответа необходимо очень малое количество чужеродных молекул.

Надежность биологических систем обеспечивается и способностью к увеличению массы элементов, испытывающих постоянные рабочие нагрузки (гипертрофия), и регенеративными процессами, восстанав­ливающими структуру при гибели клеток. Для организма в целом важнейшим способом повышения надежности является приспособи­тельное поведение.

18. Понятие о компенсации, её этапы.

Компенсация (компенсаторные процессы) - адаптация в условиях болезни, приспособление к патологическим условиям существования организма. Сформированное таким образом приспособление (стадия компенсации) рано или поздно завершается истощением функциональных возможностей и срывом компенсации - декомпенсацией (стадия декомпенсации). При декомпенсации жизненно важных функций наступает смерть организма. Рекомпенсация возможна только путём замены «изношенного» органа полноценным донорским (трансплантация органа). Таким образом, решение проблемы рекомпенсации зависит от успехов трансплантационной медицины.

Морфология приспособительных процессов

В отечественной патологической анатомии среди приспособительных процессов, помимо воспаления, иммунного ответа и тромбоза, традиционно рассматривают объёмные процессы (атрофию и гипертрофию), регенерацию, дисплазию, организацию и стресс-синдром.

Похожая информация.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ НАДЕЖНОСТЬ

Организм, взаимодействуя с окружающей средой, имеет механизмы, которые обес­печивают его жизнеспособность. В процессе филогенеза (историческое развитие того или иного вида) был создан своеобразный резерв у организма, который со­ставляет так называемую биологическую надежность организма.

Биологическая надежность присуща как всему организму в целом, так и его
функциональным системам. Накопление надежности в отдельных органах и систе­
мах происходит гетерохронно. В первую очередь максимальное увеличение биоло­
гической надежности происходит в тех системах, которые на данном этапе разви­
тия организма более значимы. Например, концентрация факторов, участвующих
в свертывании крови, у новорожденногс^уже близка к уровню взрослого человека.
В течение первых двух лет жизни эта концентрация повышается в 2-3 раза. Такое
увеличение совпадает с периодом овладения ребенком навыками ходьбы и повы­
шает биологическую надежность организма, .который может подвергаться трав­
мам и повреждениям. "

Биологическая надежность одних систем обеспечивается дублированием ор­ганов (парные почки, легкие, глаза и т. д.); других - взаимозаменяемостью (поте­ря зрения приводит к обострению слуха и тактильной чувствительности).

Важной особенностью биологической надежности является то, что в нормаль­ных условиях организм и все его системы функционируют не на пределе своих воз­можностей, а сохраняют определенный резерв, который может быть использован в экстремальных ситуациях. Например, в вентиляции легких участвует лишь 15 % легочной ткани, а при интенсивной физической работе - 25-30 %. В коре больших полушарий активны 4 % нервных клеток, что свидетельствует об огромных резерв­ных возможностях нервной системы.

Биологическая надежность наследственно закреплена и позволяет расширять или. снижать границы жизненных возможностей человека в зависимости от усло­вий жизни. Так, закаливание организма расширяет резервные возможности тем­пературной адаптации, а недостаточное питание детей приводит к нарушениям деятельности организма.

За счет биологической надежности достигается экономизация функций орга­низма. Организм в условиях покоя использует только часть своих функциональ­ных возможностей для адаптации к различным воздействиям, сохраняя резерв для ответной реакции в экстремальных ситуациях. Например, максимальная частота сердечных сокращений у человека составляет примерно 170-180 циклов в 1 мин. В раннем возрасте частота сердечных сокращений у детей, даже в 1 покое, равна 120-130 уд./мин, тогда как у взрослых нетренированных людей - 80 уд./мин, а у трени­рованных спортсменов - 60 уд./мин. Благодаря уменьшению частоты сердечных сокращений увеличивается резерв функциональных возможностей сердца.

1.6. АДАПТИВНОСТЬ

Адаптация - свойство организма приспосабливаться к действию факторов ок­ружающей среды. Различают адаптацию физиологическую и социальную. Фи­зиологическая адаптация - совокупность функциональных реакций организма на неблагоприятные воздействия внешней среды, направленных на сохранение свойственного организму уровня гомеостаза (относительное физико-химическое постоянство внутренней среды организма).

В настоящее время под адаптацией понимают формирование приспособитель­ных реакций организма не только при действии неблагоприятных или экстремаль­ных факторов среды, но и при действии обычных (не экстремальных) факторов.

Любые приспособительные реакции в организме осуществляются под контро­лем ЦНС благодаря формированию специальных функциональных систем адап­тации, которые включают корковые и подкорковые отделы головного мозга и эн­докринные железы. При формировании защитных реакций организма в условиях экстремальных воздействий (стресса) особое значение имеет гипофиз и надпочеч­ники, они синтезируют адаптивные гормоны.

Социальная адаптация заключается в том, что человек должен приспосабли­ваться к действию факторов социальной среды и вырабатывать поведенческие реакции для данной социальной микрогруппы: семья, ясли, детский сад, школа и т. д.

Адаптационные возможности детей и подростков существенно меньше, чем взрослого человека, поэтому учителям и родителям следует оберегать детей от рез­ких изменений условий жизни, воздействия непривычных для них раздражающих факторов. Затрудняет адаптацию неблагополучный анамнез* ребенка: патологи­ческое течение беременности у матери, неблагоприятные роды, частые заболева­ния ребенка, травмы головного мозга. Резко снижаются адаптационные возмож­ности организма детей в критические периоды развития.

Поступление детей в школу в корне меняет характер их жизни. Им прихо­дится адаптироваться к школьной нагрузке - физической, умственной и эмоци­ональной. Проведение нескольких часов в день за партой в школе, дома за сто­лом приводит к напряжению статических мышц, поддерживающих осанку. Не­зрелость опорно-двигательного аппарата детей младшего школьного возраста, а также недостаточное развитие координационных механизмов в коре головного мозга обусловливают несовершенство двигательной функции. Из-за недостаточ­ной силы нервных процессов, преобладания процессов возбуждения над процес­сами торможения возможны неустойчивое внимание, ухудшение памяти и быст­рое утомление. Многие школьники испытывают гиподинамию (уменьшение дви­гательной активности), которая ведет к ухудшению функций нервной системы, внутренних органов, костной и мышечной систем и нарушению осанки.

* Анамнез - сведения о наследственности, перенесенных болезнях и условиях жизни больного как материал для диагноза.

Адаптация первоклассников к школьной нагрузке протекает в три фазы.

1. Фаза ориентировочного приспособления - длится 2 недели и характеризует­ся повышением возбудимости детей, увеличением реактивности всех систем. У 40 % детей наблюдается повышенная двигательная активность. Учителю не­обходимо реализовать эту активность посредством проведения физкультмину­ток и организации перемен с максимальным пребыванием на свежем воздухе.

2. Фаза относительно устойчивого приспособления - длится до 6 недель. В эту фазу происходит постепенное привыкание детей к новым условиям, режиму. Однако это привыкание неустойчиво, шитому любые перегрузки могут при­вести к истощению организма, нарушению психики ребенка, агрессии, раз­личным формам неврозов (боязнь шкоды, учителя, плохих отметок и т. д.). Ус­тановлено, что около 15 % детей не справляются со школьной нагрузкой, из-за чего возникают различные заболевания органов дыхания, желудочно-кишеч­ного тракта, инфекционные заболевания. В таком случае следует перевести. ребенка на индивидуальное обучение либо повременить с его обучением..

3. Фаза неполного приспособления -^длится от 16 до 20 недель. Происходит тренировка всех систем организма, у ученика улучшается работоспособность, он овладевает навыками письма, чтения, счета. Развитие и длительность этой фазы зависят от условий, создаваемых педагогами и родителями. Рациональ­но составленный режим дня, регулярное Полноценное питание и достаточный сон облегчают адаптацию детей к школьной нагрузке. Следует помнить, что ни одна схема режима дня не может быть универсальной, необходимо учиты­вать индивидуальные особенности ребенка.

Поскольку адаптация младших школьников протекает на разных уровнях (нервно-психическом, двигательно-поведенческом, вегетативном, биохимическом и т. д.), то для оценки адаптации используют различные тесты и методики.

Существует пассивная адаптация, которая заключается в избегании от воз­действия факторов среды или подчинении им. Такое проявление адаптации не­благоприятно для дальнейшего развития ребенка и свидетельствует о необходи­мости коррекции условий его жизни.

(смотри конспект)

Гомеостаз. Пути надежности функционирования организма как биологической системы.

ГОМЕОСТАЗ – свойство живого организма сохранять относительное динамичное постоянство внутренней среды. Гомеостаз выражается в относительном постоянстве химического состава, осмотическом давлении, устойчивости основных физиологических функций. Гомеостаз специфичен и обусловлен генотипом.

Ритмичность биологических функций, основных биофизических, биохимических и физиологических процессов, составляющих основу жизнедеятельности, является одним из условий существования животных и растительных организмов. Система гемостаза имеет свой биологический ритм функционирования (суточный, многодневный, сезонный, зависящий от солнечной активности).

Концепция о на­дежности биологических систем выдвинута профессором А.А. Маркосяном. Суть ее состоит в том, что в процессе роста и развития организма создается избыточность структур, дублирование функций, большой запас резервных воз­можностей. Этим обеспечивается надежность в работе любой биологической системы. Проиллюстрируем сказанное несколькими примерами: стенка сон­ной артерии способна выдержать давление в 20 атм., что в 60-70 раз превы­шает возможное. Передача зрительной информации происходит через 1 млн нервных волокон, а в сетчатке глаза содержится около 100 млн воспринима­ющих клеток, т. е. в 100 раз больше.

Дублирование структур и функций характерно для многих внутренних органов; два легких, две почки, два полушария головного мозга. Оно рассмат­ривается как биологическая целесообразность, обеспечивающая надежность функционирования систем, т. е организм ребенка обладает огромными по­тенциальными возможностями.

Правильно организованное физическое воспитание, спортивные занятия, раскрывая колоссальные потенциальные возможности растущего организма, обеспечивают высокий запас его прочности.

Перечень биологических законов

1. Обусловленность роста и развития генетическими и средовыми факторами (первый закон).

2. Неравномерность темпа роста и развития (второй закон).

3. Неодновременность (гетерохронность) развития отдельных органов и систем (третий закон).

4. Особенности роста и развития в зависимости от пола (четвертый закон).

5. Обеспечение надежности биологических систем организма (пятый закон).

6. Акцелерация и децелерация (шестой закон).

Регуляция. Виды регуляции. Местная регуляция. Нервная регуляция. Гуморальная регуляция

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

Механизмы физиологической регуляции:

гуморальный.

Гуморальная физиологическая регуляция для передачи информации использует жидкие среды организма (кровь, лимфу, цереброспинальную жидкость и т.д.) Сигналы передаются посредством химических веществ: гормонов, медиаторов, биологически активных веществ (БАВ), электролитов и т.д.

Особенности гуморальной регуляции:

не имеет точного адресата – с током биологических жидкостей вещества могут доставляться к любым клеткам организма;

скорость доставки информации небольшая – определяется скоростью тока биологических жидкостей – 0,5-5 м/с;

продолжительность действия.

Нервная физиологическая регуляция для переработки и передачи информации опосредуется через центральную и периферическую нервную систему. Сигналы передаются с помощью нервных импульсов.

Особенности нервной регуляции:

имеет точного адресата – сигналы доставляются к строго определенным органам и тканям;

большая скорость доставки информации – скорость передачи нервного импульса – до 120 м/с;

кратковременность действия.

Для нормальной регуляции функций организма необходимо взаимодействие нервной и гуморальной систем.

Нейрогуморальная регуляция объединяет все функции организма для достижения цели, при этом организм функционирует как единое целое.

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.

Физиологическая регуляция – это активное управление функциями организма и его поведением для поддержания оптимального уровня жизнедеятельности, постоянства внутренней среды и обменных процессов с целью приспособления организма к меняющимся условиям среды.

Гуморальную регуляцию условно делят на местную саморегуляцию и гормональную регуляцию.

Местная саморегуляцияобеспечивается передачей химических сигналов в пределах одной ткани или органа с помощью простейших метаболитов и более сложных продуктов обмена - «тканевых гормонов».

Простейшие метаболиты – вещества, получаемые в результате биохимических реакций. Они выступают как регуляторы обменных процессов и функций органов по принципу обратной связи. Например, образование молочной кислоты, пировиноградной кислоты при интенсивной деятельности мышц ведет к расши­рению артериол и прекапилляров для увеличения притока крови и кислорода. В то же время сократительная способность мышц ослабевает. Регуляторные эффекты метаболитов неспецифичны.

"Тканевые гормоны" или гистогормоны – это метаболиты сложного химического строения, которые в отличие от «классических» гормонов вырабатываются неспециализированными клетками (например, кинины, простагландины). Характерным признаком гистогормонов является их способность обеспечивать взаимодействие и регуляцию клеток на «местном» уровне, практически без вмешательства нервной системы.

Гистогормоны делятся на 2 группы:

1. Тканеспецифические гистогормоны локального действия:факторы роста нервов, тромбоцитов (тромбопоэтины), эритроцитов (эритропоэтины). Сюда же можно отнести и кейлоны или халоны - простые белки или гликопротеиды, подавляющие деление клеток и синтез ДНК. Существуют и антикейлоны – вещества, стимулирующие образование новых структур. Нарушение таких связей может лежать в основе ряда заболеваний (например опухолевый рост), а также играть роль в процессах старения.

2. Тканеспецифические гистогормоны широкого спектра действия -например, простагландины, брадикинин, гистамин,и т.д. Образование этих веществ, в отличие от гормонов, осуществляется неспециализированными клетками.

Нервные центры. Основные свойства нервных центров.

Строение и функции спинного мозга. Функциональная организация сегмента спинного мозга. Нейроны спинного мозга.

Специфические и неспецифические ядра таламуса.

Влияние центральной нервной системы и биологически активных веществ на кровообращение.

Газообмен в легких.

Газообмен - обмен газов между организмом и внешней средой. Из окружающей среды в организм непрерывно поступает кислород, который потребляется всеми клетками, органами и тканями; из организма выделяется образующийся в нём углекислый газ и незначительное количество др. газообразных продуктов метаболизма. Газообмен необходим почти для всех организмов, без него невозможен нормальный обмен веществ и энергии, а, следовательно, и сама жизнь.

Механизм газообмена в легких − весьма интересный процесс. Сами по себе легкие не растянутся и не сожмутся без работы мышц. В легочном дыхании участвуют межреберные мышцы и диафрагма (специальная плоская мышца на границе грудной и брюшной полостей). Когда сокращается диафрагма, в легких понижается давление, и воздух, естественно, устремляется в орган. Выдох происходит пассивно: эластичные легкие сами выталкивают воздух наружу. Хотя иногда мышцы могут сокращаться и при выдохе. Так происходит при активном дыхании.

Весь процесс находится под контролем головного мозга. В продолговатом мозге есть специальный центр регуляции дыхания. Реагирует он на наличие углекислого газа в крови. Как только его становится меньше, центр по нервным путям посылает сигнал диафрагме. Происходит процесс ее сокращения, и наступает вдох. При повреждении дыхательного центра больному вентилируют легкие искусственным путем.

Главная задача легких не просто перегонять воздух, а осуществлять процесс газообмена. В легких меняется состав вдыхаемого воздуха. И здесь основная роль принадлежит кровеносной системе. Что же представляет собой кровеносная система нашего организма? Ее можно представить большой рекой с притоками из маленьких речушек, в которые впадают ручейки. Вот такими ручейками-капиллярами пронизаны все альвеолы.

Кислород, поступивший в альвеолы, проникает в стенки капилляров. Это происходит потому, что в крови и воздухе, содержащимся в альвеолах, давление разное. Венозная кровь имеет меньшее давление, чем воздух альвеол. Поэтому кислород из альвеол устремляется в капилляры. Давление же углекислого газа меньше в альвеолах, чем в крови. По этой причине из венозной крови углекислый газ направляется в просвет альвеол.

В крови имеются специальные клетки – эритроциты, содержащие белок гемоглобин. Кислород присоединяется к гемоглобину и путешествует в таком виде по организму. Кровь, обогащенная кислородом, называется артериальной.

Дальше кровь переносится к сердцу. Сердце − еще один наш неутомимый труженик − перегоняет кровь, обогащенную кислородом, к клеткам тканей. И далее по «реченькам-ручейкам» кровь вместе с кислородом доставляется ко всем клеткам организма. В клетках она отдает кислород, забирает углекислый газ – продукт жизнедеятельности. И начинается обратный процесс: тканевые капилляры – вены – сердце – легкие. В легких обогащенная углекислым газом кровь (венозная) поступает опять в альвеолы и вместе с остатками воздуха выталкивается наружу. Углекислый газ, также как и кислород, переносится с помощью гемоглобина.

Итак, в альвеолах происходит двойной газообмен. Весь этот процесс осуществляется молниеносно, благодаря большой площади поверхности альвеол.

Физиология как наука. Связь физиологии с другими науками. Методы исследования.

(смотри конспект)

физиология как наука неразрывно связана с другими дисциплинами. Она базируется на знаниях физики, биофизики и биомеханики, химии и биохимии, общей биологии, генетики, гистологии, кибернетики, анатомии. В свою очередь, физиология является основой медицины, психологии, педагогики, социологии, теории и методики физического воспитания. В процессе развития физиологической науки из общей физиологии выделились различные ее частные разделы физиология труда, физиология спорта, авиакосмическая физиология, физиология подводного труда, возрастная физиология, психофизиология и др.

Обусловленность роста и развития полом (половой диморфизм). Половой диморфизм проявляется в особенностях обменного процесса, темпа роста и развития отдельных функциональных систем и организма в целом. Так, мальчики до начала полового созревания имеют более высокие антропометрические показатели. В период полового созревания это соотношение меняется: девочки по показателям длины и массы тела, окружности грудной клетки превосходят своих сверстников. В 15 лет интенсивность роста у мальчиков возрастает, и мальчики по антропометрическим показателям вновь опережают девочек. Этот двойной перекрест кривых возрастного изменения показателей физического развития характерен для нормального физического развития.
Одновременно наблюдается неодинаковый темп развития многих функциональных систем, особенно мышечной, дыхательной и сердечно-сосудистой. Различия имеются не только в физической работоспособности, но и в психофизиологических показателях.
Итак, наряду с общими для обоих полов закономерностями существуют различия в темпах, сроках и показателях роста и развития мальчиков и девочек. Половой диморфизм учитывается при нормировании физических нагрузок, организации образовательного процесса.
Биологическая надежность функциональных систем и организма в целом. Под биологической надежностью организма понимают такой уровень регулирования процессов в организме, при котором обеспечивается их оптимальное протекание в нормальных условиях и экстренная мобилизация резервных возможностей при действии экстремальных факторов, что обеспечивает приспособление к новым условиям, с последующим быстрым возвратом физиологических процессов к исходному состоянию.
Биологическая надежность организма достигается за счет следующих механизмов:

• взаимозаменяемости органов и структур (например, у слепых людей существенно возрастает чувствительность органов слуха, обоняния, осязания);
• дублирования многих процессов (выведение продуктов метаболизма осуществляется почками, кожей, легкими, желудочно-кишечным трактом);
• парность органов (почки, легкие, конечности, слуховой и зрительный анализаторы);
• «холодный резерв» (все органы и системы в нормальных условиях функционируют не на пределе своих возможностей, например, сердце находится в режиме сокращения только 8 часов в сутки, только 5-8% альвеол легких участвует в дыхании).

Способностью организма поддерживать функциональное состояние, обеспечивающее его сохранность, развитие, работоспособность и максимальную продолжительность жизни является адаптация. Мерой адаптации является уровень здоровья. Можно выделить несколько параметров, определяющих адаптационные возможности организма:

• уровень и гармоничность физического здоровья;
• резервные возможности физиологических систем;
• уровень иммунной защиты и неспецифической резистентности организма;
• наличие (или отсутствие) хронического заболевания, дефекта развития;
• уровень морально-волевых и ценностно-мотивационных установок

Адаптация человека к условиям среды носит ярко выраженный социальный характер. Ребенок, как биосоциальное существо, прежде всего, должен приспосабливаться к действию социальных факторов и вырабатывать целесообразные поведенческие реакции для социальной микрогруппы: семья, детский сад, школа и т. д.

Детерминация процесса роста и развития факторами наследственности. Генетическая программа обеспечивает жизненный цикл индивидуального развития, последовательность переключения и дерепрессии генов, контролирующих смену периодов развития в соответствующих условиях питания и воспитания ребенка. Прежде всего это хроногены – гены, изменяющие свои функции по достижению клетками или тканями определенных этапов дифференцировки. Гены переключения детерминируют чередование фаз дифференцировки или пролиферации клеток органов растущего организма.
В настоящее время идентифицировано более 50 генов, расположенных почти во всех хромосомах (кроме половых) и называемых протоонкогенами. Они контролируют процессы нормального роста и дифференцировки клеток.
Под контролем генов находится синтез всех гормонов и факторов, регулирующих рост белков, связывающих гормоны, а также клеточных рецепторов для разных гормонов.
Важнейшее проявление генной регуляции – способность организма стабилизировать процесс роста и возвращаться к заданной программе в тех случаях, когда физическое развитие нарушается под влиянием каких-либо внешних факторов (голодание, инфекция и др.).
В процессе роста генная регуляция обмена веществ и энергии дополняется все более совершенной нейроэндокринной регуляцией, связывающей генетическую программу развития с условиями внешней среды. Благодаря взаимовлиянию генной и нейроэндокринной регуляции каждый период развития характеризуется особыми темпами физического роста, возрастными физиологическими и поведенческими реакциями.
Обусловленность роста и развития средовыми факторами . На рост и физическое развитие детей также оказывают влияние факторы внешней среды: состояние атмосферного воздуха, состав питьевой воды, величина солнечной радиации и др. Влияние природных факторов внешней среды на физическое развитие детей регулируется воздействием социальных условий жизни. Исследованиями, выполненными на кафедре гигиены детей и подростков ММА имени И.М.Сеченова, установлено, что загрязненность атмосферного воздуха различными химическими веществами неблагоприятно влияет на рост и физическое развитие подрастающего поколения. У 35% обследованных детей отмечаются задержка и дисгармоничность развития.
Процессы роста и развития не всегда зависят от биосоциальных факторов. Масса тела детей и подростков в большей степени подвержена действию факторов среды. Она преимущественно определяется количественным и качественным составом пищи, режимом питания, двигательной активностью, организацией физического воспитания.
Тип высшей нервной деятельности, сила и подвижность нервных процессов определяются генетическими факторами. Развитие моторики (сила, выносливость, быстрота), деятельность вегетативной нервной системы (частота пульса, минутный объем кровообращения, частота и глубина дыхания, ЖЕЛ, реакция на физическую нагрузку, температурное воздействие и др.) зависят от влияния факторов среды, соответственно, лучше поддаются регуляции при целенаправленном воздействии на организм ребенка.
Это необходимо учитывать при разработке мероприятий, направленных на улучшение роста, гармоничного развития охраны и укрепления здоровья подрастающего поколения.