Физиология человека» 2 курс

БАШКИРСКИЙ ИНСТИТУТ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ (ФИЛИАЛ) УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ

курс лекций по разделу

«Общая физиология»

физиология человека» 2 курс

(Специальность: 49.03.01)

Специальность: 49.03.02)

3 семестр

Лекция 1. Общие закономерности физиологии и ее основные понятия (2 ч.)

Введение в физиологию человека. Предмет и методы исследования физиологии. Краткие исторические сведения. Уровни организации живой материи. Основные физиологические понятия. Организм и его основные физиологические функции. Клетка как структурная и функциональная единица организма и принцип целостности организма. обмен веществ, адаптация, гомеостаз. Единство организма и окружающей среды.

Физиология – наука, изучающая закономерности функционирования организма и составляющих его систем, органов, тканей, клеток. Физиология является частью биологии и опирается на данные анатомии, цитологии, гистологии, биохимии, биофизики, биомеханики, психологии и тесно связана с медициной. В физиологии широко применяются методы физики, химии, кибернетики, математического моделирования. Физиологические явления, хотя основаны на физических и химических закономерностях, характеризуются собственными качественными особенностями.

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. Обычно выделяют общую и частную физиологию, сравнительную и эволюционную, а также специальную (или прикладную) физиологию и физиологию человека.

Физиология человека является теоретической основой всех практическихдисциплин, изучающих человека, так как без знания нормального хода физиологических процессов и характеризующих их величин, врач не может лечить больного, пытаясь восстановить норму при развившейся патологии, тренер не может качественно обеспечивать тренировочный процесс спортсменов, повышая уровень их спортивного мастерства.

Задачей физиологии является не только установление факта, свидетельствующего о том, что происходит с той или иной функцией во время жизнедеятельности человека, но, главное, выяснение с помощью каких механизмов реализуется функция, с какой целью обеспечивается данная функция в той или иной системе, органе, ткани или клетке. Речь идет, другими словами, об определении физиологического смысла функций или процессов и выяснениимеханизмов их регуляции. При этом уровни изучения физиологических процессов могут быть различными: организменный (например, поведение человека), системный (функции отдельных систем), органный (мозг, печень, мышцы…), тканевый, клеточный и субклеточный.

Основные понятия физиологии

Общая физиология изучает жизнедеятельность организма внорме. Норма – 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.

Под биологической системой подразумевается совокупность живых организмов, отдельный живой организм и любая его часть, например, орган, ткань, совокупность клеток, отдельная клетка, части клетки, метаболиты и ферменты, рецепторы и лиганды, взаимодействующие или взаимопревращающиеся в составе живого организма. Часть биологической системы может иметь самостоятельное название, в зависимости от того, предметом какой науки является эта часть (физиологические, биохимические системы и другие).

Биологические системы с физической точки зрения могут быть изолированными, замкнутыми или открытыми:

Любая биологическая система – система открытая, но во многих случаях отдельные части биологической системы могут рассматриваться, либо как замкнутые (это – довольно обычный случай) либо даже как изолированные.

В физиологии под системой подразумевается 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.

Процесс определяют как последовательную смену явлений или состояний в развитии какого-либо действия или совокупность последовательных действий, направленных на достижение определенного результата.

Функция – специфическая деятельность системы или органа. Так, функцией дыхания является обмен кислорода и углекислого газа, системы кровообращения – движение крови по сосудам, миокарда – сокращение и расслабление, нейрона – возбуждение и торможение, и т.д.

Механизм регуляции функций – совокупность звеньев (физиологических систем), обеспечивающих процессы жизнедеятельности, то есть способ регулирования процесса или функции. В физиологии различают два основных механизма: гуморальный и нервный. Гуморальная регуляция (более древний механизм) осуществляется растворенными в жидких средах организма (кровь, лимфа и тканевая жидкость) биологически активными веществами (гормоны и гормоноподобные вещества, продукты метаболизма, лекарственные соединения и др.). Нервная регуляция заключается в управлении процессами жизнедеятельности посредством нервной системы с обеспечением быстрого реагирования на стимулы, действующими на организм. Кроме того, различают местные (например, растяжение сосудов в ответ на повышение артериального давления) и центральные (командные влияния из ЦНС) механизмы.

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 случае автоматическим 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) систем управления в соответствии с изменением параметров объекта или внешних воздействий, автоматического выбора наилучших режимов из нескольких возможных. В силу этого термин «управление» более точно отражает принципы регулирования в живых системах. В случае программного регулирования регуляция осуществляется «по возмущению», в случае следящего – «по отклонению».

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.

Раздражение – воздействие на живую ткань внешних или внутренних раздражителей, вызывающих изменение ее активности. Раздражители – факторы внешней и внутренней среды или их изменения – могут быть классифицированы по энергетической природе (химические, механические, электрические, температурные и другие), по биологическому значению (адекватные и неадекватные), по силе раздражителя (пороговые, под - и сверхпороговые).

Под влиянием различных стимулов в организме осуществляются процессы возбуждения и торможения. Возбудимость – способность живых клеток воспринимать изменения внешней среды и отвечать на эти изменения реакцией возбуждения. Чем ниже пороговая сила раздражителя, тем выше возбудимость, и наоборот. Возбуждение – активный физиологический процесс, которым некоторые живые клетки (нервные, мышечные, железистые) отвечают на внешнее воздействие. Результатом возбуждения является возникновение деятельности организма или его составляющих; следствием торможения является подавление или угнетение деятельности клеток, тканей или органов, т.е. процесс, приводящий к уменьшению или предупреждению возбуждения. Возбуждение и торможение представляют собой взаимопротивоположные и взаимосвязанные процессы. Так, возбуждение может при его усилении переходить в торможение, а торможение способно усиливать последующее возбуждение.

Для вызова возбуждения раздражитель должен быть определенной силы, равный или превышающий порог возбудимости.

Рефлекс – это ответная реакция (действие или процесс) организма (система, орган, ткань, клетка), осуществляемая с участием центральной нервной системы (ЦНС) в ответ на раздражение рецепторов. Структурной основой рефлекса является рефлекторная дуга – путь, по которому проходит возбуждение от рецепторов до эффектора. Она включает в себя следующие звенья: рецептор, обеспечивающий восприятие раздражителя с преобразованием его энергии в электрическую энергию биопотенциала; центростремительный нервный путь; рефлекторный центр; центробежный нервный путь и эффектор (исполнительный орган).

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.

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 функциональной подвижности ткани.

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), слизистый (мукоидный), смешанный и липидный.

Обмен веществ (метаболизм) является основным проявлением и основой жизни, представляет собой совокупность происходящих в живом организме химических превращений и обеспечивающих рост, жизнедеятельность, воспроизведение, постоянный контакт и обмен с окружающей средой, его жизнедеятельность во взаимосвязи с внешней средой и непрерывное самообновление. Он тесно связан с обменом энергии. Двумя его сторонами являются ассимиляция (анаболизм, синтез) и диссимиляция (катаболизм, распад), особенностями их взаимоотношений является противоположность, взаимосвязь и неуравновешенность.

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 представляет собой совокупность физиологических реакций, лежащих в основе процесса приспособления организма к изменению окружающих условий и направленных к сохранению относительного постоянства его внутренней среды – гомеостаза. Переход от срочной (несовершенной) адаптации к долговременной (совершенной) означает усиление целенаправленного синтеза белка, то есть возникает системный структурный «след». Адаптация имеет «цену», проявлениями которой служат: прямое изнашивание главной функциональной системы при данном виде работы, а также явления отрицательной перекрестной адаптации: нарушение функциональных систем, не связанных с нагрузкой, к которой имеется адаптация. Важным компонентом адаптации является стресс-синдром (Г. Селье), когда происходит активация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, увеличивается поступление в кровь и ткани адаптивных гормонов (гормоны передней доли гипофиза, кортикостероиды и катехоламины), стимулирующих деятельность гомеостатических систем.

Под гомеостазом (гомеостазис) понимается свойство организма удерживать относительное постоянство внутренней среды организма и его функций, без чего невозможно независимое существование. Внутренняя среда организма – совокупность жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость), принимающих непосредственное участие в процессах обмена веществ и поддержания гомеостаза в организме.

Одним из основных свойств организма является ритмичность его функций. Биологический ритм – это регулярное, периодическое повторение во времени характера и интенсивности жизненных процессов, отдельных состояний или событий. Классификация биоритмов проводится по частоте колебаний: ритмы высокой частоты (период ритма до 0, 5 ч), средний – (от 0, 5 ч до 6 дней) и низкой частоты – (7 и больше дней). Биоритмы также отличаются по их близости к геофизическим циклам: околоприливные (циркадиальные), околосуточные (циркадианные), окололунные (циркалунарные) и окологодовые (циркааннуальные). Все биоритмы связаны между собой и строго упорядочены, что позволяет говорить о временной организации организма человека, в основе которой лежат циркадианные ритмы. Адаптация и гомеостаз также представляют собой ритмические процессы. Общебиологический закон волнообразности адаптационного процесса полагает протекание этого процесса в любой его фазе («тревоги», резистентности, истощения) в колебательном режиме, то есть волнообразно.

Лекция 2. Основы возрастной физиологии (2 ч.)

Этапы онтогенеза. Схема возрастной периодизации. Закономерности роста и развития детского организма. Периодизация и гетерохронность развития. Сенситивные периоды морфофункционального развития организма. Влияние на развитие организма наследственности и окружающей среды. Акселерация эпохальная и индивидуальная. Биологический, психологический и паспортный возраст. Критерии биологического возраста. Гаметогенез. Особенности пренатального развития. Критические периоды в пре- и постнатальном развитии.

Роль работ Л.А. Орбели, П.К. Анохина, И.А. Аршавского и др. в развитии представлений о возрастных особенностях развития человека (развитие функций и функциональная эволюция, системогенез, физиологическая незрелость и др.).

Процесс полового созревания, его стадии и их оценка. Значение учета возрастных особенностей развития человека для теории и практики физического воспитания, спортивной тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры. Репродуктивные функции (особенности строения и функционирования мужских и женских половых органов и желез). Половое созревание и поведение. Половой цикл.

Лекция 3. Физиология возбудимых тканей (2 ч.)

Биоэлектрические явления. Общие свойства живых тканей: раздражимость, возбудимость, лабильность, рефрактерный период. Морфофункциональная организация мембраны нервных и мышечных клеток.

Электрохимический градиент. Потенциал покоя. Генерация потенциала действия. Местное (локальное) и распространяющееся возбуждение. Порог возбудимости. Возникновение возбуждения и его проведение. Механизм возникновения и изменения биопотенциала. Распространение (проведение) возбуждения по нервным и мышечным клеткам. Изменение возбудимости мембраны в процессе проведения нервного импульса (абсолютная и относительная рефрактерность).

Возбудимые ткани – ткани, способные в ответ на действие раздражителя переходить из состояния физиологического покоя в состояние возбуждения. В принципе, все живые клетки обладают возбудимостью, но в физиологии к этим тканям принято относить преимущественно нервную, мышечную, железистую.

К общим свойствам клеток организма относят: раздражимость, возбудимость, проводимость, сократимость, поглощение и усвоение, секрецию и экскрецию, дыхание, рост и размножение. Важнейшую роль в обеспечении внутри- и межклеточного обмена и в выполнении различных функций клетки играют мембранные структуры.