Организм человека. 2

Организм человека – как единое саморазвивающееся и саморегулирующееся биологическая система (гомеостаз, оссимиляция, диссимиляция)

Организм - слаженная единая саморегулирующаяся и саморазвивающаяся биологическая система, функциональная деятельность которой обусловлена взаимодействием психических, двигательных и вегетативных реакций на воздействия окружающей среды, которые могут быть как полезными, так и пагубными для здоровья. Отличительная особенность человека - сознательное и активное воздействие на внешние природные и социально-бытовые условия, определяющие состояние здоровья людей, их работоспособность, продолжительность жизни и рождаемость (репродуктивность).

Без знаний о строении человеческого тела, о закономерностях функционирования отдельных органов и систем организма, об особенностях протекания сложных процессов его жизнедеятельности нельзя организовать процесс формирования здорового образа жизни и физической подготовки населения, в том числе и учащейся молодежи. Достижения медико-биологических наук лежат в основе педагогических принципов и методов учебно-тренировочного процесса, теории и методики физического воспитания и спортивной тренировки. Все названные вопросы требуют дальнейшего рассмотрения и изучения, что является целью данной работы, в задачи которой входит систематизация, накопление и закрепление знаний о социально-биологических основах физической культуры и спорта. Организм как единая саморазвивающаяся и саморегулирующаяся биологическая система. Развитие организма осуществляется во все периоды его жизни - с момента зачатия и до ухода из жизни. Это развитие называется индивидуальным, или развитием в онтогенезе. При этом различают два периода: внутриутробный (от момента зачатия и до рождения) и внеутробный (после рождения). Каждый родившийся человек наследует от родителей врожденные, генетически обусловленные черты и особенности, которые во многом определяют индивидуальное развитие в процессе его дальнейшей жизни. Оказавшись после рождения, образно говоря, в условиях автономного режима, ребенок быстро растет, увеличивается масса, длина и площадь поверхности его тела. Рост человека продолжается приблизительно до 20 лет. Причем у девочек наибольшая интенсивность роста наблюдается в период от 10 до 13, а у мальчиков от 12 до 16 лет. Увеличение массы тела происходит практически параллельно с увеличением его длины и стабилизируется к 20 - 25 годам.Необходимо отметить, что за последние 100 - 150 лет в ряде стран наблюдается раннее морфофункциональное развитие организма у детей и подростков. Это явление называют акселерацией (лат. ассе1еra - ускорение), оно связано не только с ускорением роста и развития организма вообще, но и с более ранним наступлением периода половой зрелости, ускоренным развитием сенсорных (лат. вепре - чувство), двигательных координаций и психических функций. Поэтому границы между возрастными периодами достаточно условны и это связано со значительными индивидуальными различиями, при которых «физиологический» возраст и «паспортный» не всегда совпадают.

Как правило, юношеский возраст (16 - 21 год) связан с периодом созревания, когда все органы, их системы и аппараты достигают своей морфофункциональной зрелости. Зрелый возраст (~2 - 60 лет) характеризуется незначительными изменениями строения тела, а функциональные возможности этого достаточно продолжительного периода жизни во многом определяются особенностями образа жизни, питания, двигательной активности. Пожилому возрасту (61 - 74 года) и старческому (75 лет и более) свойственны физиологические процессы перестройки снижение активных возможностей организма и его систем - иммунной, нервной, кровеносной и др. Здоровый образ жизни, активная двигательная деятельность в процессе жизни существенно замедляют процесс старения. В основе жизнедеятельности организма лежит процесс автоматического поддержания жизненно важных факторов на необходимом уровне, всякое отклонение от которого ведет к немедленной мобилизации механизмов, восстанавливающих этот уровень (гомеостаз).

Гомеостаз - совокупность реакций, обеспечивающих поддержание или восстановление относительно динамического постоянства внутренней среды и некоторых физиологических функций организма человека (кровообращения, обмена веществ, терморегуляции и др.). Этот процесс обеспечивается сложной системой координированных приспособительных механизмов, направленных на устранение или ограничение факторов, воздействующих на организм как из внешней, так и из внутренней среды. Они позволяют сохранять постоянство состава, физико-химических и биологических свойств внутренней среды, несмотря на изменения во внешнем мире и физиологические сдвиги, возникающие в процессе жизнедеятельности организма.

Диссимиляция. Процесс расщепления в живом организме органических веществ на более простыесоединения ведет к освобождению энергии, необходимой для всех процессов жизнедеятельностиорганизма. Поступающих в организм питательных веществ, в основном белков, жиров и углеводов,начинается с ферментативного расщепления их на более простые соединения промежуточные продуктыобмена веществ (пептиды, аминокислоты, глицерин, жирные кислоты, моносахариды), из которых организм синтезирует (ассимилирует) органические соединения, необходимые для его жизнедеятельности. Все эти процессы в организме протекают как единое целое.

Ассимиляция.Процесс усвоения органических веществ, поступающих в организм, иуподобления их органическим веществам, свойственным данному организму, идет с использованием энергии,высвобождающейся при процессах диссимиляции. При этом образуются (синтезируются) соединения, обладающие высокой энергией (макроэргические), которые становятся источником энергии, освобождающейся при диссимиляции.

Физиологические механизмы и закономерности
совершенствования отдельных систем организма под
воздействием направленной физической тренировки.

Формирование и совершенствование различных морфофизиологических функций и организма в целом зависят от их способности к дальнейшему развитию, что имеет во многом генетическую (врожденную) основу и особенно важно для достижения как оптимальных, так и максимальных показателей физической и умственной работоспособности. При этом следует знать, что способность к выполнению физической работы может возрастать многократно, но до определенных пределов. Каждый организм обладает определенными резервными возможностями. Систематическая мышечная деятельность позволяет путем совершенствования физиологических функций мобилизовать те резервы, о существовании которых многие даже не догадываются. Причем адаптированный к нагрузкам организм обладает гораздо большими резервами, более экономно и полно может их использовать. Так, в результате целенаправленных систематических занятий физическими упражнениями объем сердца может увеличиваться в 2-3 раза, легочная вентиляция - в 20-30 раз, максимальное потребление кислорода возрастает на порядок, устойчивость к гипоксии значительно повышается. Организм с более высокими морфофункциональными показателями физиологических систем и органов обладает повышенной способностью выполнять более значительные по мощности, объему, интенсивности и продолжительности физические нагрузки.

Основное средство физической культуры в процессе двигательной тренировки это физические упражнения. Известные российские физиологи И.М. Сеченов и И.П. Павлов показали роль центральной нервной системы в развитии тренированности на всех стадиях упражнения при формировании приспособительных процессов организма. В дальнейшем многие исследователи доказали, что упражнение вызывает глубокую перестройку во всех органах и системах организма человека. Сущность упражнения (а следовательно, и тренировки) составляют физиологические, биохимические, морфологические изменения, возникающие под воздействием многократно повторяющейся работы или других видов активности и при изменяющейся нагрузке и отражающие единство расхода и восстановления функциональных и структурных ресурсов в организме. Важная задача упражнения - сохранить здоровье и работоспособность на оптимальном уровне за счет активизации восстановительных процессов. В ходе упражнения совершенствуются высшая нервная деятельность, функции центральной нервной, нервно-мышечной, сердечнососудистой, дыхательной, выделительной и других систем, обмен веществ и энергии, а также системы их нейрогуморального регулирования.

Так, к числу показателей тренированности в покое можно отнести:

·1) изменения в состоянии центральной нервной системы, увеличение подвижности нервных процессов, укорочение скрытого периода двигательных реакций;

2) изменения опорно-двигательного аппарата (увеличенная масса и возросший объем скелетных мышц, гипертрофия мышц, сопровождаемая улучшением их кровоснабжения, положительные биохимические сдвиги, повышенная возбудимость и лабильность нервно-мышечной системы);

3) изменения функции органов дыхания (частота дыхания у тренированных в покое меньше, чем у нетренированных); кровообращения (частота сердечных сокращений в покое также меньше, чем у нетренированных); состава крови и т.п.

Экономизация функции.

Тренированный организм расходует, находясь в покое, меньше энергии, чем нетренированный. Как показали исследования основного обмена, в состоянии покоя, утром, натощак, в дни, которым не предшествовали дни соревнований и усиленных тренировок, общий расход энергии у тренированного организма ниже, чем у нетренированного, на 10% и даже на 15%. Понижение энергетических затрат при тренировке связано с соответствующим уменьшением количества потребляемого кислорода, вентиляции легких.

Замедленная работа органов дыхания и кровообращения.

Выше уже отмечалось, что в состоянии покоя у тренированных вентиляция легких меньше, чем у нетренированных. Это связано с малой частотой дыхательных движений. Глубина же отдельных дыханий изменяется незначительно, а подчас даже несколько увеличивается. Подобная тенденция наблюдается и в работе сердца. Относительно низкий уровень минутного объема крови в состоянии покоя у тренированного по сравнению с нетренированным обусловлен небольшой частотой сердечных сокращений. Редкий пульс (брадикардия) - один из основных физиологических спутников тренированности. У спортсменов, специализирующихся в стайерских дистанциях, частота сердечных сокращений в покое особенно мала - 40 удар/мин и меньше. Это почти никогда не наблюдается у неспортсменов. Для них наиболее типична частота пульса - около 70 удар/мин.

Реакции на стандартные (тестирующие) нагрузки у тренированных лиц характеризуются следующими особенностями: 1) все показатели деятельности функциональных систем в начале работы (в период врабатывания) оказываются выше, чем у нетренированных; 2) в процессе работы уровень физиологических сдвигов менее высок; 3) период восстановления существенно короче.

При одной и той же работе тренированные, спортсмены расходуют меньше энергии, чем нетренированные. У первых меньше величина кислородного запроса, меньше размер кислородной задолженности, но относительно большая доля кислорода потребляется во время работы. Следовательно, одна и та же работа происходит у тренированных с большей долей участия аэробных процессов, а у нетренированных - анаэробных. Аналогичные изменения наблюдаются в деятельности сердечнососудистой системы.

Характерны различия в показателях работы самих мышц. Электромиографические исследования позволили обнаружить, что электрическая активность мышц у тренированных повышена не так сильно, как у нетренированных, менее продолжительна, концентрируется к моменту наибольших усилий, снижаясь до нуля в периоды расслабления. Более высокие показатели возбудимости мышц и нервной системы, неадекватные изменения функций различных анализаторов особенно выражены у менее тренированных.

Результаты всех этих исследований позволяют сделать два важных вывода относительно влияния тренировки. Первый заключается в том, что тренированный организм выполняет стандартную работу более экономно, чем нетренированный. Тренировка обусловливает такие приспособительные изменения в организме, которые вызывают экономизацию всех физиологических функций. Второй вывод состоит в том, что одна и та же работа по мере развития тренированности становится менее утомительной. Для нетренированного стандартная работа может оказаться относительно трудной, выполняется им с напряжением, характерным для тяжелой работы, и вызывает утомление, тогда как для тренированного та же нагрузка будет относительно легкой, потребует меньшего напряжения и не вызовет большого утомления.

Кровеносная система

Система кровообращения, группа органов, принимающих участие в циркуляции крови в организме.Нормальное функционирование любого животного организма требует эффективной циркуляции крови,поскольку она переносит кислород, питательные вещества, соли, гормоны и другие жизненно необходимыевещества ко всем органам тела. Кроме того, кровеносная система возвращает кровь от тканей в те органы,где она может обогатиться питательными веществами, а также к легким, где происходят ее насыщениекислородом и освобождение от диоксида углерода (углекислого газа). Наконец, кровь должна омывать рядособых органов, таких, как печень и почки, которые нейтрализуют или выводят конечные продуктыметаболизма. Накопление этих продуктов может привести к хроническому нездоровью и даже к смерти. Вданной статье рассматривается кровеносная система человека.

Составные части кровеносной системы. В самом общем виде эта транспортная система состоит измышечного четырехкамерного насоса (сердца) и многих каналов (сосудов), функция которых заключается вдоставке крови ко всем органам и тканям и последующем возврате ее к сердцу и легким. По главнымсоставляющим этой системы ее называют также сердечно-сосудистой, или кардиоваскулярной.Кровеносные сосуды делятся на три основных типа: артерии, капилляры и вены. Артерии несут кровь отсердца. Они разветвляются на сосуды все меньшего диаметра, по которым кровь поступает во все частитела. Ближе к сердцу артерии имеют наибольший диаметр (примерно с большой палец руки), в конечностяхони размером с карандаш. В самых отдаленных от сердца частях тела кровеносные сосуды столь малы, чторазличимы лишь под микроскопом. Именно эти микроскопические сосуды, капилляры, снабжают клеткикислородом и питательными веществами. После их доставки кровь, нагруженная конечными продуктамиобмена веществ и диоксидом углерода, направляется в сердце по сети сосудов, называемых венами, а изсердца в легкие, где происходит газообмен, в результате которого кровь освобождается от груза диоксидауглерода и насыщается кислородом. В процессе прохождения по телу и его органам какаято часть жидкости через стенки капилляров просачивается в ткани. Эта опалесцирующая, напоминающая плазмужидкость называется лимфой. Возврат лимфы в общую систему кровообращения осуществляется потретьей системе каналов - лимфатическим путям, которые сливаются в крупные протоки, впадающие ввенозную систему в непосредственной близости от сердца.

Сердечно-сосудистая система

Система органов, которая обеспечивает циркуляцию крови в организмечеловека и животных. Благодаря циркуляции крови кислород, а также питательные вещества доставляютсяорганам и тканям тела, а углекислый газ, другие продукты метаболизма и отходы жизнедеятельностивыводятся.

Циркуляция крови в сердечно-сосудистой системе у позвоночных животных и человека дополняетсялимфооттоком от органов и тканей организма по системе сосудов, узлов и протоков лимфатическойсистемы, впадающих в венозную систему в месте слияния подключичных вен. В состав сердечно-сосудистой системы входит сердце орган,который заставляет кровь двигаться,нагнетая её в кровеносные сосуды — полые трубки различного калибра, по которым она циркулирует. Все функции кровеносной системы строго согласованы благодаря нервнорефлекторной регуляции, чтопозволяет поддерживать гомеостаз в условиях постоянно изменяющихся условий внешней и внутренней среды.

Этап внешнего дыхания заканчивается тем, что кислород в составе атмосферного воздуха переходит из альвеол в капилляры, опутывающие их густой сетью. Капилляры соединяются в легочные вены, которые несут кровь, насыщенную кислородом, в сердце, а точнее, в левое его предсердие.
Из правого и левого предсердий кровь через клапаны поступает в желудочки, которые, сокращаясь, выталкивают кровь через полулунные клапаны в выносящие сосуды. Левый желудочек выталкивает кровь в аорту — она разветвляется на артерии, снабжающие кровью все системы органов и тканей.
Кровь содержит кислород и питательные вещества, связывающиеся в клетках с образованием углекислого газа и выделением энергии. В тканях происходит газообмен СОз и Оз между клетками и кровью, т.е. процесс клеточного дыхания.

Насыщенная "выхлопными газами" кровь собирается в вены и поступает в правое предсердие сердца, и большой круг кровообращения замыкается.
Малый круг начинается в правом желудочке, откуда легочная артерия несет кровь на "зарядку" кислородом в легкие, разветвляясь и опутывая альвеолы капиллярной сетью. Человеческий эмбрион, будучи в утробе матери, получает необходимые питательные вещества и кислород через плаценту.
Его легкие не функционируют, и кровь циркулирует по одному кругу, попадая из правого предсердия в левое через односторонний клапан в межпредсердной перегородке — patent foramen ovale (PFO). С первым криком у новорожденного открываются легкие, а кровь "устремляется" в новое русло по малому кругу кровообращения.
Клапан закрывается, и у большинства людей с возрастом зарастает, но у 15% человечества остается, увы, в закрытом, но не заросшем состоянии. Поскольку давление в левом — артериальном — предсердии обычно выше, чем в правом, венозном, PFO обычно ничем себя не проявляет.

Дыхательная система и дыхание

Дыхательные пути начинаются с ноздрей и ротовой полости. Нос ведь не только украшает лицо человека, но и утепляет, увлажняет и фильтрует вдыхаемый воздух. Когда мы дышим ртом по разным причинам, то вдыхаем более холодный, сухой и неочищенный воздух (кстати, это хорошо чувствуется).
Далее воздух проходит в горло и гортань, которую еще называют адамовым яблоком. Она производит звуки и предохраняет легкие от засорения посторонними частицами. Когда в гортань попадает вода, звуковые мышцы закрывают вход в легкие. Комар или хлебная крошка, проскальзывая через гортань, раздражают внутренние стенки дыхательных путей и вызывают кашель, выбрасывающий мусор наружу. За гортанью следует трахея, которая раздваивается на бронхи. Их стенки покрыты ресничками, гонящими пылинки и прочие посторонние частицы с потоком слизи обратно в гортань, которые мы потом "выкашливаем" или проглатываем. Курение повреждает реснички и уменьшает слизь, что приводит к быстрому загрязнению легких.
Бронхи многократно делятся на мелкие дыхательные трубки — бронхиолы. Стенки дыхательных путей имеют кольчатую структуру, что предохраняет их от опадания. При астме стенки бронхиол становятся суперактивными и чувствительными, а их клетки выделяют слизь, что в комплексе приводит к значительному суживанию и даже закупориванию каналов.
Подводнику, страдающему астмой или другим заболеванием верхних дыхательных путей, следует ограничивать число погружений и внимательно следить за состоянием дыхательного тракта. Самые тонкие бронхиолы заканчиваются микроскопическими пузырьками — альвеолами, плотно упакованными в парные губчатые органы, известные под названием "легкие". Многие ошибочно полагают, что легкие — это парные полые мешки, которые то наполняются воздухом, то сдуваются. На самом же деле, каждое легкое состоит примерно из 150 млн. (!) альвеол, покрытых общей тонкой оболочкой — плеврой. Совокупность объемов альвеол и считают объемом легких, который варьирует у взрослых людей от трех до семи литров.
Объем легких и искусство подводного плавания принципиально не связаны между собой. Совсем необязательно, что под водой пловец с громадными легкими будет лучше себя чувствовать, чем товарищ с легкими малого объема. Скорее наоборот, последний "высосет" воздух из акваланга за более продолжительный период времени и соответственно сможет дольше наслаждаться красотами подводного мира. Внутреннюю поверхность груди ограничивает плевра — мембрана, идентичная таковой на поверхности легких. Между двумя плеврами создается плевральная полость — пространство, заполненное плевральной жидкостью, предотвращающей трение легких о грудную клетку во время мышечных дыхательных сокращений.

Если одна из мембран прорывается, воздух заполняет межплевральное пространство, и легкие спадаются, что грозит смертельным исходом. Расширяются легкие на вдохе за счет движений грудных межреберных мышц и сокращения диафрагмы — мышечной перегородки, отделяющей грудную полость от брюшной. У мужчин и женщин соотношение участия разных мышц в процессе дыхания несколько отличается: у мужчин роль диафрагмы значительно выше, чем у женщин. Приглядитесь к окружающим, и вы легко отличите красивое "грудное" дыхание женщин от "брюшного" дыхания мужчин. Именно диафрагма подвергается давлению со стороны желудка, набитого пищей. После обильной трапезы раздутый желудок прогибает диафрагму в грудную полость и затрудняет ее дыхательные движения. В этой ситуации легкие расширяются преимущественно в переднезаднем и боковом направлениях. Диафрагма, сокращаясь, в свою очередь давит на полный желудок и "выталкивает" пищу в верхний пищеварительный тракт.
Человек использует лишь 10% объема легких в процессе обычного дыхания. При особенно глубоком вдохе он может вдохнуть еще примерно 1600 см3 воздуха (добавочный объем) и столько же с силой выдохнуть (резервный объем). Сумма всех трех объемов составляет жизненную емкость легких.
Кроме того, даже при самом сильном выдохе, в легких остается около 1500 см3 остаточного воздуха, который предохраняет их от опадания. Парциальные давления углекислого газа и кислорода в крови поддерживаются в строгих пределах. Рецепторы СО2, фиксирующие малейшие изменения его концентрации, находятся в дыхательном центре мозга. В спокойном состоянии человек совершает 16—18 дыхательных циклов в минуту. Регуляция дыхания происходит рефлекторно, но человек способен также контролировать его за счет ограничения движений грудных мускулов. Постоянная тренировка дыхательной и контролирующей систем лежит в основе искусства ныряния с задержкой дыхания — апное.

Мышечная система

Мышечная система осуществляет движение организма, поддержание равновесия тела, а также дыхательные движения, транспортировку пищи, крови внутри организма. В тканях мышечной системы химическая энергия превращается в механическую и тепловую. Мышечная система представляет собой совокупность способных к сокращению мышечных волокон, объединённых в пучки, которые формируют особые органы - мышцы или же самостоятельно входят в состав внутренних органов.

У человека выделяют три типа мышц:
1. Скелетные мышцы (они же поперечнополосатые, или произвольные). Прикрепляются к костям. Состоят из очень длинных волокн, длина от 1 до 10 см, форма - цилиндрическая. Их поперечная исчерченность обусловлена наличием чередующихся двоякопреломляющих проходящий свет дисков - анизотропных, более темных, и однопреломляющих свет - изотропных, более светлых. Каждое мышечное волокно состоит из недифференцированной цитоплазмы, или саркоплазмы, с многочисленными ядрами расположенными по периферии, которая содержит большое число дифференцированных поперечнополосатых миофибрилл. Периферия мышечного волокна окружена прозрачной оболочкой, или сарколеммой, содержащей фибриллы коллагеновой природы. Небольшие группы мышечных волокон окружены соединительнотканной оболочкой - эндомизием, endomysium; более крупные комплексы представлены пучками мышечных волокон, которые заключены в рыхлую соединительную ткань - внутренний перемизий, perimysium internum; вся мышца в целом окружена наружным перимизием, perimysium externum. Все соединительнотканные структуры мышцы, от сарколеммы до наружного перимизия, являются продолжением друг друга и непрерывно связаны между собой. Всю мышцу одевает соединительнотканный футляр - фасция, fascia. К каждой мышце подходит один или несколько нервов и кровоснабжающие её сосуды. И те и другие проникают в толщу мышцы в области так называемого нервнососудистого поля, area nervovasculosa. С помощью мышц сохраняется равновесие тела, производится перемещение в пространстве, осуществляются дыхательные и глотательные движения. Эти мышцы сокращаются усилием воли под действием импульсов, поступающих к ним по нервам из центральной нервной системы. Характерны мощные и быстрые сокращения и быстрое развитие утомления.
2. Гладкие мышцы (непроизвольные). Они находятся в стенках внутренних органов и сосудов. Для них характерны длина: 0,02 -0,2 мм, форма: веретеновидная, одно ядро овальное в центре, нет исчерчености. Эти мышцы участвуют в транспортировке содержимого полых органов, например, пищи по кишечнику, в регуляции кровяного давления, сужении и расширении зрачка и других непроизвольных движений внутри организма. Гладкие мышцы сокращаются под действием вегетативной нервной системы. Характерны медленные ритмические сокращения, не вызывающие утомления.
3. Сердечная мышца. Она имеется только в сердце. Эта мышца неутомимо сокращается в течение всей жизни, обеспечивая движение крови по сосудам и доставку жизненно важных веществ к тканям. Сердечная мышца сокращается самопроизвольно, а вегетативная нервная система только регулирует её работу.
В теле человека около 400 поперечнополосатых мышц, сокращение которых управляется центральной нервной системой.

Функции мышечной системы:

двигательная;
защитная (напимер, защита брюшной полости брюшным прессом);
формировочная (развитие мышц в некоторой степени определяет форму тела);
энергетическая (превращение химической энергии в механическую и тепловую).