Общие физиологические понятия
Общие физиологические понятия
Физиология (от греческих слов: физис - природа, логос - учение, наука) наука о функциях и процессах,протекающих в организме или его составляющих системах, органах, тканях, клетках, и механизмах их регуляции,обеспечивающих жизнедеятельность человека и животного в их взаимодействии с окружающей средой.
Под функцией понимают специфическую деятельность системы или органа. Например, функциями желудочно-кишечного тракта являются моторная, секреторная, всасывательная; функцией дыхания обмен О2 и СО2; функцией системы кровообращения движение крови по сосудам; функцией миокарда сокращение и расслабление; функцией нейрона возбуждение и торможение, и т.д.
Процесс определяют как последовательную смену явлений или состояний в развитии какого-либо действия или совокупность последовательных действий, направленных на достижение определенного результата.
Система в физиологии подразумевает совокупность органов или тканей, связанных общей функцией. Например, сердечно-сосудистая система, обеспечивающая с помощью сердца и сосудов доставку тканям питательных, регуляторных, защитных веществ и кислорода, а также отвод продуктов обмена и теплообмена. Речедвигательная система - совокупность образований, обеспечивающих в норме реализацию речевой способности человека в виде воспроизведения устной и вокальной речи.
Надежность биологических систем - свойство клеток, органов, систем организма выполнять специфические функции, сохраняя характерные для них величины в течение определенного времени. Основной характеристикой надежности систем служит вероятность безотказной работы. Организм повышает свою надежность различными способами:
1) путем усиления регенеративных процессов, восстанавливающих погибшие клетки,
2) парностью органов (почки, доли легкого и др.),
3)
использованием клеток и
4) использованием охранительного торможения,
5)
достижением одного и того
же результата разными
Физиология изучает жизнедеятельность организма в норме. Норма - это пределы оптимального функционирования живой системы, трактуется по-разному:
а) как средняя величина, характеризующая какую-либо совокупность событий, явлений, процессов,
б) как среднестатистическая величина,
в) как общепризнанное правило, образец.
Физиологическая норма это биологический оптимум жизнедеятельности; нормальный организм это оптимально функционирующая система. Под оптимальным функционированием живой системы, понимают наиболее согласованное и эффективное сочетание всех ее процессов, лучшее из реально возможных состояний, соответствующее определенным условиям деятельности этой системы.
Механизм - способ регулирования процесса или
функции. В физиологии принято рассматривать
механизмы регуляции; местный (например, растяжение сосудов при повышении
артериального давления), гуморальный(влияние на функции и процессы гормонов
или гуморальных агентов), нервный (усиление или ослабление процессов при
возбуждении или торможении импульсации
в первых), центральный (
Под регуляцией понимают минимизацию отклонения функций
либо их изменение с целью обеспечения
деятельности органов и систем. Этот термин
употребляют только в физиологии, а в технических
и междисциплинарных науках ему соответствуют
понятия «управление» и «регулирование».
В этом случаеавтоматическим регулированием называется
либо поддержание постоянства некоторой
регулируемой величины, либо ее изменение
по заданному закону (программное регулирование), либо
в соответствии с некоторым изменяемым
внешним процессом (следящее регулирование). Автоматическим управлением называется более обширная совокупность
действий, направленных на поддержание
или улучшение функционирования управляемого
объекта в соответствии с целью управления.
Кроме решения задач регулирования, автоматическое
управление охватывает механизмы самонастройки (адаптации) сист
Реакцией называют изменения (усиление или ослабление) деятельности организма или его составляющих в ответ на раздражение (внутреннее или внешнее). Реакции могут быть простые (например, сокращение мышцы, выделение секрета железой) или сложные (пищедобывание). Они могут быть пассивными, возникающими в результате внешних механических усилий, либо активными в виде целенаправленного действия, осуществляемого в результате нервных или гуморальных влияний, или под контролем сознания и воли.
Секрет - специфический продукт жизнедеятельности
клетки, выполняющий определенную функцию
и выделяющийся на поверхность эпителия
или во внутреннюю среду организма. Процесс
выработки и выделения секрета называется секрецией. По характеру секрет делят на белковый (серозный), слизис
Раздражение - воздействие на живую ткань внешних или внутренних раздражителей. Чем сильнее раздражение, тем сильнее (до определенного предела) и ответная реакция ткани; чем длиннее раздражение, тем сильнее (до определенного предела) и ответная реакция ткани.
Раздражитель - факторы внешней и внутренней среды
или их изменения, которые оказывают на
органы и ткани влияния, выражающиеся
в изменении активности последних. В соответствии
с физической природой воздействия раздражители
делят на механические, электрические,
химические, температурные, звуковые и
т.д. Раздражитель может быть по величине пороговым, т.е. оказывающим минимальное эффективное
воздействие; максимальным,пред
Рефлекторная реакция - ответное действие или процесс в организме (системе, органе, ткани, клетке), вызванные рефлексом.
Рефлекс - возникновение, изменение или прекращение функциональной активности органов, тканей или целостного организма, осуществляемое при участии центральной нервной системы в ответ на раздражениенервных окончаний (рецепторов).
Под
влиянием различных стимулов, вследствие
свойства живой протоплазмы возбудимости,
в организме осуществляются процессы
возбуждения и торможения. Возбудимость - спо
Возбужде́ние в физиологии — ответ ткани на раздражение, проявляющийся помимо неспецифических
реакций (генерация потенциала
действия, метаболическиеизмене
Возбудимость - это способность отвечать возбуждением( генерацией потенциала действия) в ответ на действие раздражителей любой природы.
Автоматия - свойство некоторых клеток, тканей и органов возбуждаться под влиянием возникающих в них импульсов, без влияния внешних раздражителей. Например, автоматия сердца - способность миокарда ритмически сокращаться под влиянием импульсов, возникающих в нем самом.
Физиологические функции — это проявления жизнедеятельности, имеющие приспособительное значение. Осуществляя различные функции, организм приспособляется к внешней среде или же приспособляет среду к своим потребностям.
Лабильность - свойство живой ткани, определяющее
ее функциональное состояние. Под лабильностью
понимают скорость реакций, лежащих в
основе возбуждения, т.е. способность ткани
осуществлять единичный процесс возбуждения
в определенный промежуток времени. Предельный
ритм импульсов, который возбудимая ткань
в состоянии воспроизвести в единицу времени,
является мерой лабильности, или функционально
Важной
особенностью человека и высших животных
является постоянство химическо
Внутренняя среда организма - совокупность жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость), принимающих непосредственное участие в процессах обмена веществ и поддержания гомеостазиса в организме.
Обмен веществ и энергии состоит в поступлении в организм из
внешней среды различных веществ, в их
изменении и усвоении с последующим выделением
образующихся из них продуктов распада.
Обмен веществ(метаболизм) представля
Компенсаторные механизмы - адаптивные реакции, направленные на устранение или ослабление функциональных сдвигов в организме, вызванных неадекватными факторами среды. Это динамичные, быстро возникающие физиологические средства аварийного обеспечения организма. Они мобилизуются, как только организм попадает в неадекватные условия, и постепенно затухают по мере развития адаптационного процесса.(Например, под воздействием холода усиливаются процессы производства и сохранения тепловой энергии, повышается обмен веществ, в результате рефлекторного сужения периферических сосудов (особенно кожи) уменьшается теплоотдача. Компенсаторные механизмы служат составной частью резервных сил организма. Обладая высокой эффективностью, они могут поддерживать относительно стабильный гомеостазис достаточно долго, для развития устойчивых форм адаптационного процесса).
Адаптация - процесс приспособления организма к
меняющимся условиям среды. В качестве
важного компонента адаптивной реакции
организма выступает стресс-синдром - сум
Хотя физиология является единой и целостной наукой о функциях организмов животных и человека, ее подразделяют на несколько, в значительной степени самостоятельных, но тесно связанных между собой областей. В этом плане обычно выделяют общую и частную физиологию, сравнительную и эволюционную, а также специальную (или прикладную) физиологию и физиологию человека.
Возбудимые ткани и их общие свойства
Возбудимые ткани - это нервная, мышечная и железистая структуры, которые способны спонтанно или в ответ на действие раздражителя возбуждаться. Возбуждение - это генерация потенциала действия (ПД) + распространение ПД + специфический ответ ткани на этот потенциал, например, сокращение, выделение секрета, выделение кванта медиатора.
Свойства возбудимых тканей и показатели, их характеризующие:
Свойства
1. Возбудимость - способность возбуждаться
2. Проводимость - способность проводить возбуждение, т.е. проводить ПД
3.
Сократимость - способность развивать
силу или напряжение при
4. Лабильность - или функциональная подвижность - способность к ритмической активности
5. Способность выделять секрет (секреторная активность), медиатор
2 Нервная регуляция
Нервная регуляция, координирующее влияние нервной
системы (НС) на клетки, ткани и органы,
приводящее их деятельность в соответствие
с потребностями организма и изменениями
окружающей среды; один из основных механизмов саморегуляции функц ий. Многоклеточный организм
в своих жизненных проявлениях (рост, развитие,
реакции на внешние воздействия и т.п.)
выступает как единое целое. Эта целостность
обеспечивается рядом регуляторных механизмов,
среди которых ведущее значение у животных
приобрела Н. р. Вследствие Н. р. деятельность
клеток и органов может инициироваться,
прекращаться, усиливаться, ослабляться;
могут меняться функциональное и биохимическое
состояние клеток и органов, особенности
их строения. У многоклеточных, не имеющих
НС (растения, зародыши животных, губки),
упорядоченность функций обеспечивается
межклеточными взаимодействиями — ионными,
метаболическими и др. Деятельность одних
клеток может регулироваться продуктами
обмена веществ др. клеток (см. Гуморальная регуляция). Возникшее в
какой-либо из клеток возбуждённое состояние
поверхностной мембраны может иногда
распространяться, охватывая клетку за
клеткой (так называемое нейроидное проведение
— процесс, по ионному механизму схожий
с проведением импульса нервного). На этой основе
в ходе эволюции животных развились 2 основных
координирующих механизма — Н. р. и гормональная регуляция. Соответственно различают
2 рода веществ-посредников — медиаторы, и гормоны. Гормон разносится по организму,
поступая в кровь; вследствие этого гормональная
регуляция осуществляется медленно и
широко адресована. В противоположность
этому, Н. р. может быть быстрой и локальной.
Это обеспечивается тем, что при Н. р. медиатор
выделяется из нервных окончаний прямо
на иннервированные клетки, а также тем,
что выделение медиатора вызывается быстро
распространяющимся сигналом — нервным
импульсом. Между Н. р. и гормональной регуляцией
нет резкой границы, некоторые нервные
окончания выделяют активные вещества
в кровь (см.Нейросекреция). Быстрота и адресованность
Н. р. особенно важны при регуляции движений,
поэтому НС хорошо развита у организмов
с совершенной локомоцией. Становясь в процессе эволюции
ведущим регуляторным механизмом, Н. р.
у высших животных охватывает не только
двигательную сферу, но и все др. системы
организма. Под нервным контролем находятся
как исполнительные (эффекторные), так
и чувствительные (рецепторные) органы
и клетки, а также все вегетативные функции
(см. Вегетативная нервная
система). Н. р. распространяется
и на ткани, обеспечивающие метаболические
потребности организма (например, жировая
ткань). Чтобы медиатор мог подействовать
на клетку, она должна быть чувствительной
к нему, т. е. иметь соответствующие рецепторы.
Так, в скелетной мышце позвоночных на
поверхности каждого мышечного волокна
расположены так называемые холинорецепторы,
которые вступают во взаимодействие с
медиатором двигательных нервных окончаний
—ацетилхолином (см. Двигательн ая бляшка). В результате
реакции между медиатором и рецептором
меняется ионная проницаемость поверхностной
мембраны иннервированной клетки. При
этом изменяются ионный состав цитоплазмы
и мембранный потенциал, вследствие чего
специфическая деятельность клетки усиливается
или угнетается (см.Мембранная теория
возбуждения). По-видимому,
в некоторых случаях медиатор может оказывать
прямое, не опосредованное ионами, влияние
на процессы обмена веществ клетки (энзимо-химическая
гипотеза нервного возбуждения, выдвинутая
Х. С. Коштоянцем в 1950). Менее ясна роль
медиаторов в осуществлении воздействий
НС на рост и дифференцировку органов
и тканей, процессы регенерации, поддержание
определённого функционального и биохимического
состояния иннервируемых клеток (трофическая
функция НС; см. Трофика нервная). Возможно, при
этих формах Н. р. имеют значение белки
и др. вещества, которые выделяются из
нервного окончания одновременно с медиатором.
См. также Нейро-гуморальная
регуляция.
Механизмы регуляции
Все функции организма регулируются с помощью двух систем регуляции: гуморальной и нервной. Филогенетически более древняя гуморальная регуляция это регуляция посредством физиологически активных веществ (ФАВ) циркулирующих в жидкостях организма - крови, лимфе, межклеточной жидкости. Факторами гуморальной регуляции являются:
1.Неорганические метаболиты и ионы. Например, катионы кальция, водорода, углекислый газ.
2.Гормоны желез внутренней
секреции. Вырабатываются специализированными
инкреторными железами. Это инсулин,
тироксин и др..
3.Местные или тканевые гормоны. Это гормоны вырабатываются специальными клетками, называемыми паракринными, транспортируются тканевой жидкостью и действуют только на небольшом расстоянии от секретирующих клеток. К ним относятся такие вещества, как гистамин, серотонин, гормоны желудочно-кишечного тракта и другие.
4.Биологически активные
вещества, обеспечивающие креаторные
связи между клетками ткани. Это белковые
макромолекулы, выделяемые ими. Они регулируют
дифференцировку, рост и развитие всех
клеток составляющих ткань и обеспечивают функциональное об ъединение клеток в ткань.
Такими белками являются, например кейлоны,
которые тормозят синтез ДНК и деление
клеток.
Нервная регуляция - это регуляция функций организма посредством рефлексов, осуществляемых нервной системой.
Понятие о рефлекторном принципе деятельности нервной системы впервые разработано в 17 веке французским естествоиспытателем Рене Декартом. Он предложил гипотетическую схему формирования непроизвольного движения (механистическое представление). Термин "рефлекс" (отражательное действие) ввел в физиологию в 1771 году Унзер. Й. Прохаска в 1800 году разработал схему простейшей рефлекторной дуги. И.М. Сеченов распространил понятие "рефлекс" на любую, в том числе и высшую нервную деятельность (ВНД). При этом он исходил из 2-х положений: 1. всякая деятельность организма сводится в конечном итоге к движению. 2. все движения по своему происхождению рефлексы. И.П. Павлов экспериментально обосновал взгляд на рефлекс, как основной акт любой нервной деятельности. Он же разделил все рефлексы, по механизму образования, на безусловные и условные. Основные черты рефлекторной теории И.П. Павлов сформулировал в работе "Ответ физиолога психологам”. Она включает три основополагающих принципа:
1. Принцип детерминизма.
Он гласит "нет действия без
причины". Т.е. всякий рефлекторный
акт является следствием действия
раздражителя на организм.
2. Принцип анализа и синтеза. В мозге постоянно происходит анализ, т.е. различение сигналов, а также синтез, т.е. их взаимодействие и целостное восприятие.
3. Принцип структурности.
В нервной системе нет процессов,
не имеющих определенной структурной
локализации.
Морфологической основой любого рефлекса является рефлекторная дуга или рефлекторный путь. Рефлекторная дуга (РД) это путь прохождения рефлекторной реакции, т.е. нервных сигналов. Рефлекторная дуга соматического (двигательного) рефлекса состоит из следующих основных звеньев:
1. Рецептор, воспринимающий раздражение
2. Афферентное или восходящее
или чувствительное нервное волокно
3. Нервный центр в Ц.Н.С.
4.Эфферентное или нисходящее, двигательное нервное волокно
5. Исполнительный орган “эффектор”
В ряде рефлекторных дуг имеется нейрон обратной связи , или нейрон обратной афферентации, реагирующий на рефлекторный ответ и контролирующий его.
В соматической рефлекторной дуге можно выделить нейроны, выполняющие определенные функции. В частности, в простейшей моносинаптической рефлекторной имеется всего 2 нейрона: чувствительный и двигательный. В рассматриваемой нами простейшей полисинаптической рефлекторной дуге выделяют: а) чувствительный нейрон, б) вставочный нейрон, в) исполнительный нейрон. В сложных полисинаптических рефлекторных дугах имеется сотни и тысячи нейронов.
В дуге вегетативного рефлекса имеются следующие звенья:
1. Рецептор
2.Афферентное нервное волокно.
3.Нервный центр (например)
для симпатических рефлексов
в боковых рогах спинного мозга)
4. Преганглионарное нервное волокно
5. Вегетативный ганглий
6.Постганглионарнсе нервное волокно
7.Исполнительный орган.
3 Гуморальная регуляции
Гуморальная регуляция — один из эволюционно ранних механизмов регуляции процессов жизнедеятельности в организме, осуществляемый через жидкие среды организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость, полость рта) с помощью гормонов, выделяемых клетками, органами, тканями. У высокоразвитых животных, включая человека, гуморальная регуляция подчинена нервной регуляции и составляет совместно с ней единую систему нейрогуморальной регуляции. Продукты обмена веществ действуют не только непосредственно на эффекторные органы, но и на окончания чувствительных нервов (хеморецепторы) и нервные центры, вызывая гуморальным или рефлекторным путём те или иные реакции. Так, если в результате усиленной физической работы в крови увеличивается содержание CO2, то это вызывает возбуждение дыхательного центра, что ведёт к усилению дыхания и выведению из организма излишков CO2. Гуморальная передача нервных импульсов химическими веществами, т. н. медиаторами, осуществляется в центральной и периферической нервной системе. Наряду с гормонами важную роль в гуморальной регуляции играют продукты промежуточного обмена.
Основные особенности гуморальной регуляции:
1.Низкая скорость регулирующего
воздействия, связанная с невысокой
скоростью токов соответствующих
жидкостей организма.
2.Медленое нарастание
силы гуморального сигнала и
медленное снижение. Это связано
с постепенным увеличением концентрации
ФАВ и постепенным их разрушением.
3.Отсутствие конкретной
ткани или органа-мишени для
действия гуморальных факторов.
Они действуют на все ткани
и органы по ходу тока жидкости,
в клетках которых имеются
соответствующие рецепторы.
4 САМОРЕГУЛЯЦИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ
В процессе эволюции живых организмов внутренняя среда была отделена от внешней и приобрела устойчивый, консервативный характер.
Французский исследователь К. Бернар писал, что условием свободного поведения живого организма является постоянство внутренней среды. По его мнению, все жизненные процессы имеют одну цель — поддержание постоянства условий жизни во внутренней среде организма. Позднее эта мысль нашла воплощение в трудах американского физиолога У. Кеннона в форме учения о гомеостазе.
Гомеостаз — относительное динамическое постоянство внутренней среды и устойчивость физиологических функций организма. Основным механизмом поддержания гомеостаза является саморегуляция.
Саморегуляция представляет собой такой вариант управления, при котором отклонение какой-либо физиологической функции или характеристик (констант) внутренней среды от уровня, обеспечивающего нормальную жизнедеятельность, является причиной возвращения этой функции (константы) к исходному уровню. В ходе естественного отбора живыми организмами выработаны общие механизмы управления процессами приспособления к среде обитания различной физиологической природы (эндокринные, нейрогуморальные, иммунологические и др.), направленные на обеспечение относительного постоянства внутренней среды. У человека и высших животных гомеостатические механизмы достигли совершенства.
Практически все характеристики внутренней среды (константы) организма непрерывно колеблются относительно средних уровней, оптимальных для протекания устойчивого обмена веществ. Эти уровни отражают потребность клеток в необходимом количестве исходных продуктов обмена. Допустимый диапазон колебаний для разных констант различен. Незначительные отклонения одних констант могут приводить к существенным нарушениям обменных процессов — это так называемые жесткие константы. К ним относятся, например, осмотическое давление, величина водородного показателя (рН), содержание глюкозы, О2, СО2 в крови.
Другие константы могут варьировать в довольно широком диапазоне без существенных нарушений физиологических функций — это так называемые пластичные константы. К их числу относят количество и соотношение форменных элементов крови, объем циркулирующей крови, скорость оседания эритроцитов.
Процессы саморегуляции основаны на использовании прямых и обратных связей. Прямая связь предусматривает выработку управляющих воздействий на основании информации об отклонении константы или действии возмущающих факторов. Например, раздражение холодным воздухом терморецепторов кожи приводит к увеличению процессов теплопродукции.
Обратные связи заключаются в том, что выходной, регулируемый сигнал о состоянии объекта управления (константы или функции) передается на вход системы. Различают положительные и отрицательные обратные связи. Положительная обратная связь усиливает управляющее воздействие, позволяет управлять значительными потоками энергии, потребляя незначительные энергетические ресурсы. Примером может служить увеличение скорости образования тромбина при появлении некоторого его количества на начальных этапах коагуляционного гемостаза.
Отрицательная обратная связь ослабляет управляющее воздействие, уменьшает влияние возмущающих факторов на работу управляющих объектов, способствует возвращению измененного показателя к стационарному уровню. Например, информация о степени натяжения сухожилия скелетной мышцы, поступающая в центр управления функций этой мышцы от рецепторов Гольджи, ослабляет степень возбуждения центра, чем предохраняет мышцу от развития избыточной силы сокращения. Отрицательные обратные связи повышают устойчивость биологической системы — способность возвращаться к первоначальному состоянию после прекращения возмущающего воздействия.
В организме обратные связи построены по принципу иерархии (подчиненности) и дублирования. Например, саморегуляция работы сердечной мышцы предусматривает наличие обратных связей от рецепторов самой сердечной мышцы, рецепторных полей магистральных сосудов, рецепторов, контролирующих уровень тканевого дыхания, и др.
Гомеостаз организма в целом обеспечивается согласованной содружественной работой различных органов и систем, функции которых поддерживаются на относительно постоянном уровне процессами саморегуляции.
Литература
1.ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА:
Учеб. Для ин-тов физ. культ.\ Под ред.
Н. В. Зимкина.-М.:Физкультура и спорт, 1975.
2.ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА:
Учебник для медицинских институтов.-М.:Медицина,
1984.
3. ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА:
Учеб. Для ин-тов физ. Культ.\ И. Н. Солопов
, Н. Н. Сентябрев, Е. П. Горбанева.

- Общие формы организации учебной деятельности
- Общие функции управления качеством продукции
- Общие функции физической культуры
- Общие характеристики двигателя внутреннего сгорания
- Общие характеристики и особенности кризисных регионов РФ
- Общие характеристики Кинической школы
- Общие характеристики планет
- Общие условия судебного разбирательства
- Общие условия судебного разбирательства
- Общие условия установления налогов и сборов
- Общие условия установления налогов и сборов
- Общие факторы, влияющие на потребление и сбережение
- Общие физико-математические закономерности движения крови по сосудам
- Общие физико-математические закономерности движения крови по сосудам