Фізіологія– наука про механізми функціонування та регулювання діяльності клітин, органів, систем організму в цілому та взаємодії його з навколишнім середовищем.

Організм- це відкрита макромолекулярна система, що саморегулюється, самовідновлюється і самовідтворюється за допомогою безперервного обміну речовин і енергії, здатна відчувати, активно цілеспрямовано пересуватися і адаптуватися в навколишньому середовищі.

Тканина– це система клітин та неклітинних структур, об'єднаних спільністю походження, будови, функції. Розрізняють 4 види тканини: м'язову, нервову, епітеліальну та сполучну.

Орган- Це частина організму, відокремлена у вигляді комплексу тканин, що виконує специфічні функції. Орган складається із структурно-функціональних одиниць, що є клітиною або сукупністю клітин, здатних виконувати основну функцію органу в малих масштабах.

Фізіологічна система– це спадково закріплена сукупність органів прокуратури та тканин, виконують загальну функцію.

Функціональна система– це динамічна сукупність окремих органів прокуратури та фізіологічних систем, що формується задля досягнення корисного для організму пристосувального результату.

Функція– це специфічна діяльність клітин, органів прокуратури та систем органів із забезпечення життєдіяльності цілого організму.

Чинники надійності фізіологічних систем– процеси, що сприяють підтримці життєдіяльності системи у складних умовах довкілля. До факторів надійності фізіологічних систем відносять

· Дублювання у фізіологічних системах;

· Резерв структурних елементів в органі та їх функціональна мобільність;

· Регенерація пошкодженої частини органу або тканини та синтез нових структурних елементів;

· Адаптація;

· Удосконалення структури органів у філо- та онтогенезі;

· Економічність функціонування;

· Пластичність центральної нервової системи;

· Забезпечення організму киснем.

Клітина- Це структурно-функціональна одиниця органу (тканини), здатна самостійно існувати, виконувати специфічну функцію в малому обсязі, рости, розмножуватися, активно реагувати на подразнення.

Клітинна мембрана- Оболонка клітини, що утворює замкнутий простір, що містить протоплазму.

Протоплазма- Сукупність всіх внутрішньоклітинних елементів (гіалоплазми, органел і включень).

Цитоплазма– це протоплазма, крім ядра.

Гіалоплазма (цитозоль)– гомогенне внутрішнє середовище клітини, що містить поживні речовини (глюкозу, амінокислоти, білки, фосфоліпіди, депо глікогену) та забезпечує взаємодію всіх органел клітини.

Функції клітин:

1. Загальні функціїзабезпечують життєдіяльність самої клітини. Поділяються на

а) синтез тканинних та клітинних структур та необхідних для життєдіяльності сполук;

б) вироблення енергії (відбувається внаслідок катаболізму – процесу розщеплення);

в) трансмембранне перенесення речовин;

г) розмноження клітин;

д) детоксикація продуктів метаболізму, що реалізується за допомогою таких механізмів: детоксикація аміаку за допомогою утворення глутаміну та сечовини; переведення токсичних речовин, що утворилися в клітині, водорозчинні малотоксичні речовини; знешкодження активних радикалів кисню за допомогою антиоксидантної системи;

е) рецепторна функція.

2. Специфічні функції клітин: скорочувальна; сприйняття, передача сигналу, засвоєння та зберігання інформації; газообмінна; опорна; захисна.

Клітина містить у собі два види органел – мембранні (ядро, ендоплазматичний ретикулум, апарат Гольджі, мітохондрії, лізосоми) та безмембранні (рибосоми, мікротрубочки, мікрофіламенти, проміжні філаменти).

Функції мембранних органел:

· Ядро - несе генетичну інформацію та забезпечує регуляцію синтезу білка в клітині.

· Ендоплазматичний ретикулум - є резервуаром для іонів, забезпечує синтез та транспорт різних речовин, забезпечує детоксикацію отруйних речовин.

· Апарат Гольджі – забезпечує етап формування та дозрівання ферментів лізосом, білків, глікопротеїдів мембрани.

· Лізосоми – перетравлення органічних речовин, що надходять у клітину (нуклеїнових кислот, гранул глікогену, компонентів самої клітини, фагоцитованих бактерій).

· Пероксисоми – своїми ферментами каталізують утворення та розкладання перекису водню.

· Мітохондрії - в них вивільняється основна кількість енергії з поживних речовин, що надходять в організм, беруть участь у синтезі фосфоліпідів і жирних кислот.

Функції безмембранних органел:

· Рибосоми - синтезують білки.

· Мікротрубочки – в аксонах та дендритах нейронів вони беруть участь у транспорті речовин.

· Мікрофіламенти, проміжні філаменти утворюють цитоскелет клітини, який забезпечує підтримку форми клітини, внутрішньоклітинне переміщення мембранних органел, рух мембрани клітини та самих клітин, організації мітотичних веретен, утворення псевдоподій.

Клітинна мембрана є тонкою ліпопротеїновою пластинкою, вміст ліпідів в якій становить 40%, білків - 60%. На зовнішній поверхні мембрани є невелика кількість вуглеводів, з'єднаних або з білками (глікопротеїди) або з ліпідами (гліколіпіди). Ці вуглеводи беруть участь у рецепції біологічно активних речовин, реакціях імунітету.

Структурну основу клітинної мембрани матриксу- Складає біомолекулярний шар фосфоліпідів, який є бар'єром для заряджених частинок і молекул водорозчинних речовин. Ліпіди забезпечують високий електричний опір мембрани клітини. Молекули фосфоліпідів мембрани складаються з двох частин: одна з них несе заряд та гідрофільна, інша не несе заряду та гідрофобну. У клітинній мембрані гідрофільні ділянки одних молекул спрямовані всередину клітини, інших назовні. У товщі мембрани молекули фосфоліпідів взаємодіють із гідрофобними ділянками. Так утворюється міцна двошарова ліпідна структура. У ліпідному шарі є багато холестерину.

У клітинній мембрані є велика кількість білків, які поділяють такі класи: інтегральні, структурні, ферменти, переносники, каналообразующие білки, іонні насоси, специфічні рецептори. Один і той же білок може бути ферментом, рецептором та насосом. Багато молекул білків мають гідрофобну та гідрофільну частини. Гідрофобні частини білків занурені в ліпідний шар, що не несе заряду. Гідрофільні ділянки білків взаємодіють із гідрофільними ділянками ліпідів, що забезпечує міцність мембрани. Молекули білків, вбудовані матрикс, називають інтегральними. Більшість цих білків є глікопротеїдами. Вони утворюють іонні канали. Білки, що прикріплені зовні мембрани, називаються поверхневими. Це, як правило, білки-ферменти.

Клітинна мембрана має вибіркову проникність. Так, будь-яка мембрана добре пропускає жиророзчинні речовини. Деякі мембрани добре пропускають воду. Мембрана зовсім не пропускає аніони органічних кислот. У мембрані є канали, які вибірково пропускають іони натрію, калію, хлору та кальцію. Більшість мембран має негативний поверхневий заряд, який забезпечується вуглеводною частиною фосфоліпідів, гліколіпідів, глікопротеїдів, що виступає з мембрани. Мембрана має плинність, то окремі її частини можуть переміщатися.

Функції клітинної мембрани:

· рецепторна – виконується глікопротеїдами та гліколіпідами мембран – здійснює розпізнавання клітин, розвиток імунітету;

· бар'єрна чи захисна - виконується клітинними мембранами всіх тканин організму;

· Транспортна – працює разом з бар'єрною функцією – формує склад внутрішньоклітинного середовища, найбільш сприятливий для оптимального перебігу метаболічних реакцій. Забезпечує: а) осмотичний тиск та рН; б) надходження через шлунок у кров і лімфу речовин, необхідні синтезу клітинних структур і вироблення енергії; в) створення електричних зарядів, виникнення та поширення збудження; г) скорочувальну діяльність м'язів; д) виділення продуктів обміну у довкілля; е) виділення гормонів, ферментів;

· Створення електричного заряду та виникнення потенціалу дії в збудливих тканинах;

· Вироблення біологічних активних речовин - тромбоксанів, лейкотрієнів, протогландинів.

Первинний транспорт здійснюється всупереч концентраційному та електричному градієнтам за допомогою спеціальних іонних насосів та мікровезикулярного механізму в клітину або з клітини. Він забезпечує перенесення переважної більшості речовин та води в організмі, життєдіяльність усіх клітин та організму в цілому.

1. Транспорт за допомогою насосів (помп).Насоси локалізуються на клітинних мембранах або на мембранах клітинних органел і є інтегральними білками, що володіють властивостями переносника і АТФазною активністю. Основними характеристиками насосів є:

а) насоси працюють постійно та забезпечують підтримку концентраційних градієнтів іонів, це забезпечує створення електричного заряду клітини та сприяє руху води та незаряджених частинок відповідно до законів дифузії та осмосу, створення електричного заряду клітини. Майже всі клітини заряджені всередині негативно по відношенню до зовнішнього середовища.

б) принцип роботи насосів однаковий: Na/K-насос (Na/K-АТФаза) є електрогенним, оскільки за один цикл виводиться з клітини 3 іона Na + , а повертається в клітину 2 іона К + . Один цикл роботи Na/K-насоса витрачається одна молекула АТФ, причому ця енергія витрачається лише з перенесення іона Na + .

в) натрій-калієвий насос – це інтегральний білок, який складається з чотирьох поліпептидів та має центри зв'язування з натрієм та калієм. Він існує у двох конформаціях: Е1 та Е2. Конформація Е 1 звернена всередину клітини і має спорідненість з іоном натрію. До неї приєднується 3 іони натрію. В результаті активізується АТФаза, яка забезпечує гідроліз АТФ та вивільнення енергії. Енергія змінює конформацію Е 1 конформацію Е 2 , при цьому 3 натрію виявляються зовні клітини. Тепер конформація Е 2 втрачає спорідненість до натрію і набуває спорідненості до калію. До білка-насоса приєднується 2 калію і відразу конформація змінюється. Калій виявляється усередині клітини та відщеплюється. Це один цикл роботи помпи. Потім цикл повторюється. Такий вид транспорту називається антипортом. Головним активатором такого насоса є альдостерон та тироксин, а інгібітором – строфантини та кисневе голодування.

г) кальцієві насоси (Са-АТФази) працюють також, тільки переноситься тільки кальцій і в одному напрямку (з гіалоплазми в сарко-або ендоплазматичний ретикулум, а також назовні клітини). Тут для вивільнення енергії потрібний магній.

д) протонний насос (Н-АТФаза) локалізується у канальцях нирок, у мембрані обкладувальних клітин у шлунку. Він постійно працює у всіх мітохондріях.

е) насоси специфічні - це проявляється в тому, що вони зазвичай переносять певний іон або два іони.

2. Мікровезикулярний транспорт.За допомогою цього виду транспорту переносяться великомолекулярні білки, полісахариди, нуклеїнові кислоти. Розрізняють три види цього транспорту: а) ендоцитоз – перенесення речовини у клітину; б) екзоцитоз – це транспорт речовини із клітини; в) трансцитоз – сукупність ендоцитозу та екзоцитозу.

3. Фільтрування –первинний транспорт, при якому перехід розчину через напівпроникну мембрану здійснюється під дією градієнта гідростатичного тиску між рідинами з обох боків цієї мембрани.

Вторинний транспорт – перехід різних частинок та молекул води за рахунок раніше запасеної (потенційної) енергії, яка створюється у вигляді електричного, концентраційного та гідростатичного градієнтів. Він здійснює транспорт іонів через іонні канали та включає такі механізми.

1. Дифузія – частинки переміщаються з області з високою концентрацією область з низькою концентрацією. Якщо частинки заряджені, то напрямок дифузії визначається взаємодією концентраційного (хімічного) та електричного градієнтів (їх сукупність називають електрохімічним градієнтом). Якщо частки не заряджені, то напрямок їх дифузії визначається лише градієнтом концентрації. Полярні молекули дифундують швидше за неполярні. Іони дифундують лише через іонні канали. Вода дифундує через канали, сформованими аквапоріонами. Вуглекислий газ, кисень, недисоційовані молекули жирних кислот, гормони – неполярні молекули – дифундують повільно.

2. Проста дифузія відбувається через канали, або безпосередньо через ліпідний шар. Стероїдні гормони, тироксин, сечовина, етанол, кисень, вуглекислий газ, лікарські препарати, отрути можуть за допомогою простої дифузії потрапити в клітину.

3. Полегшена дифузія характерна для часток-неелектролітів, здатних утворювати комплекси з молекулами-переносниками. Наприклад, інсулін переносить глюкозу. Перенесення здійснюється без безпосередньої витрати енергії.

4. Натрійзалежний транспорт – вид дифузії, що здійснюється з допомогою градієнта концентрації іонів натрію, створення якого витрачається енергія. Є два варіанти даного механізму транспортування речовин у клітину або з клітини. Перший варіант – це сімпорт, напрям руху речовини, що транспортується, збігається з напрямком руху натрію згідно з його електрохімічним градієнтом. Йде без безпосередньої витрати енергії. Наприклад, перенесення глюкози в проксимальних канальцях нефрону до клітин канальця з первинної сечі. Другий варіант - антипорт. Це переміщення частинок, що транспортуються, спрямоване в протилежну по відношенню до руху натрію сторону. Наприклад, так рухається кальцій, іон водню. Якщо транспорт двох частинок пов'язаний один з одним, такий транспорт називається контраспортом.

5. Осмос – це окремий випадок дифузії: рух води через напівпроникну мембрану в область з більшою концентрацією частинок, тобто з великим осмотичним тиском. Енергія у цьому виді транспорту не витрачається.

Число іонних каналів на клітинній мембрані величезне: на 1 мкм 2 налічують приблизно 50 натрієвих каналів, в середньому вони розташовуються на відстані 140 нм один від одного.

Структурно-функціональна характеристикаіонні канали. Канали мають гирло та селективний фільтр, а керовані канали ще й комірний механізм. Канали заповнені рідиною. Селективність іонних каналів визначається їх розміром та наявністю в каналі заряджених частинок. Ці частинки мають заряд, протилежний до заряду іона, який вони притягують. Через канали можуть проходити незаряджені частинки. Іони, проходячи через канал повинні звільнитися від гідратної оболонки, інакше їх розміри будуть більшими за діаметр каналу. Занадто маленький іон, проходячи через селективний фільтр, не може віддати свою оболонку гідрату, тому він не може пройти через канал.

Класифікація каналів. Існують такі види каналів:

· Керовані та некеровані – визначається наявністю комірного механізму.

· Електро-, хемо- та механокеровані канали.

· Швидкі та повільні – за швидкістю закриття та відкриття.

· Іоноселективні - пропускають один іон, і канали не мають селективності.

Основною властивістю каналів є те, що вони можуть блокуватися специфічними речовинами та лікарськими препаратами. Наприклад, новокаїн, атропін, тетродотоксин. Для того самого виду іона може бути кілька видів каналів.

Основні властивості біологічної тканининаступні:

1. Подразливість – здатність живої матерії активно змінювати характер своєї життєдіяльності під час дії подразника.

2. Збудливість – це здатність клітини генерувати потенціал дії при подразненні. Незбудливими є сполучна та епітеліальна тканини.

3. Провідність – це здатність тканини та клітини передавати збудження.

4. Скоротимість – це здатність тканини змінювати свою довжину та/або напругу при дії подразника.

Подразник- Це зміна зовнішнього або внутрішнього середовища організму, що сприймається клітинами і викликає реакцію у відповідь. Адекватний подразник – це такий подразник, якого клітина у процесі еволюції набула найбільшу чутливість внаслідок розвитку спеціальних структур, які сприймають цей подразник.

Регулювання функцій– це спрямоване зміна інтенсивності роботи органів, тканин, клітин задля досягнення корисного результату відповідно до потреб організму за умов його життєдіяльності. Класифікується регуляція за двома напрямками: 1. За механізмом її здійснення (три механізми: нервовий, гуморальний та міогенний); 2. за часом її включення щодо моменту зміни величини регульованого показника організму (два типи регуляції: по відхиленню та випередженню). У кожному разі розрізняють клітинний, органний, системний та організмовий рівні регуляції.

Нервовий механізм регуляції

Цей вид регуляції функцій є провідним та найшвидшим. Крім того, вона має точний, локальний вплив на окремий орган або навіть на окрему групу клітин органу. Одним з основних механізмом нервової регуляції є односпрямовані впливи симпатичної та парасимпатичної систем. Розрізняють такі види впливів вегетативної нервової системи:

· Пусковий вплив– викликає діяльність органу, що у спокої. Наприклад, запуск скорочення м'яза, що спокою, при надходженні до нього імпульсів від мотонейронів спинного мозку або стовбура по еферентних нервових волокнах. Пускове вплив реалізується з допомогою електрофізіологічних процесів.

· Модулюючий (коригуючий) вплив- Викликає зміна інтенсивності діяльності органу. Воно проявляється у двох варіантах: а) модулюючий вплив на працюючий орган; та б) модулюючий вплив на органи, що працюють в автоматичному режимі. Реалізується модульуючий вплив за допомогою трофічної, електрофізіологічної та судиннорухової дії нервової системи.

Таким чином, вегетативна та соматична нервові системи надають як пусковий, так і модульуючий вплив на діяльність органів. На скелетний і серцевий м'язи вегетативна нервова система має тільки модулюючу дію..

Наступним важливим моментом є те, що нервове регулювання здійснюється за рефлекторним принципом. Рефлекс- Це відповідь реакція організму на подразнення сенсорних рецепторів, що здійснюється за допомогою нервової системи. Кожен рефлекс здійснюється у вигляді рефлекторної дуги. Рефлекторна дуга – це сукупність структур, з яких здійснюється рефлекс. Рефлекторна дуга будь-якого рефлексу складається з п'яти ланок:

1. Сприймаюча ланка– рецептор – забезпечує сприйняття змін зовнішнього та внутрішнього середовища організму. Сукупність рецепторів називається рефлексогенною зоною.

2. Аферентна ланка. Для соматичної нервової системи - це аферентний нейрон з його відростками, його тіло знаходиться в спинномозкових гангліях або гангліях черепномозкових нервів. Роль цієї ланки полягає у передачі сигналу в ЦНС до третьої ланки рефлекторної дуги.

3. Керуюча ланка- Сукупність центральних (для ВНС і периферичних) нейронів, що формують реакцію у відповідь організму.

4. Еферентна ланка– це аксон ефекторного нейрона (для соматичної нервової системи – мотонейрону).

5. Еффектор- Робочий орган. Ефективним нейроном соматичної нервової системи є мотонейрон.

Усі рефлекси ділять на групи:

· Вроджені (безумовні) та набуті (умовні);

· Соматичні та вегетативні;

· Гомеостатичні, захисні, статеві, орієнтовний рефлекс;

· Моно- та полісинаптичні;

· Екстероцептивні, інтероцептивні та пропріоцептивні;

· Центральні та периферичні;

· Власні та пов'язані.

Гуморальне регулювання

Гормональна ланка регуляції функцій організму включається за допомогою вегетативної нервової системи, тобто ендокринна система підкоряється нервовій системі. Гуморальна регуляція здійснюється повільно і надає, на відміну нервової системи, генералізоване вплив. Крім того, у гуморального механізму регуляції нерідко спостерігається протилежний вплив біологічно активних речовин на той самий орган. Гормони – це біологічно активні речовини, що виробляються ендокринними залозами чи спеціалізованими клітинами. Гормони виробляються також нервовими клітинами – у разі вони називаються нейрогормонами. Всі гормони потрапляють у кров і діють на клітини мішені у різних частинах організму. Існують також гормони, які виробляються неспеціалізованими клітинами – це тканинні чи паракринні гормони. Гормональний вплив на органи, тканини та системи організму поділяється на

· функціональне, яке у свою чергу, ділиться на пускове, модулювальне та пермісивне;

· Морфогенетичне.

Крім ендокринної регуляції, існує ще регуляція за допомогою метаболітів – продуктів, що утворюються в організмі в процесі обміну речовин. Метаболіти діють переважно як місцеві регулятори. Але існують впливи метаболітів і нервові центри.

Міогенний механізм регуляції

Сутність міогенного механізму регуляції полягає в тому, що попереднє помірне розтягування скелетного або серцевого м'яза збільшує силу їх скорочень. Міогенний механізм відіграє важливу роль у регуляції гідростатичного тиску в порожнистих органах та судинах.

Єдність регуляторних механізмів та системний принцип регуляції

Єдність регуляторних механізмів полягає у їх взаємодії. Так, при дії холодного повітря на терморецептори шкіри збільшується потік аферентних імпульсів ЦНС; це веде до викиду гормонів, що збільшують інтенсивність обміну речовин та збільшення теплопродукції. Системний принцип регуляції у тому, що різні показники організму підтримуються оптимальному рівні з допомогою багатьох органів прокуратури та систем. Так, парціальний тиск кисню та діоксиду вуглецю забезпечується діяльністю систем: серцево-судинної, дихальної, нервово-м'язової, крові.

Функції гематоенцефалічного бар'єру

Регулююча функція гематоенцефалічний бар'єр полягає в тому, що він формує особливе внутрішнє середовище мозку, що забезпечує оптимальний режим діяльності нервових клітин, і вибірково пропускає багато гуморальних речовин. Бар'єрну функцію виконує спеціальна структура стін капілярів мозку – їх ендотелій, і навіть базальна мембрана, що оточує капіляр зовні. Крім гематоенцефалічних барів виконує захисну функцію - запобігає попаданню мікробів, чужорідних або токсичних речовин. ГЕБ не пропускає багато лікарських речовин.

Надійність регуляторних систем

Надійність регуляторних систем забезпечується такими факторами:

1. Взаємодія та доповнення трьох механізмів регуляції (нервового, гуморального та міогенного).

2. Дія нервового та гуморального механізмів може бути різноспрямованою.

3. Взаємодія симпатичного та парасимпатичного відділів вегетативної нервової системи є синергічними.

4. Симпатичний та парасимпатичний відділи ВНС можуть викликати подвійний ефект (як активізацію, так і гальмування).

5. Існує кілька механізмів регуляції рівня гормонів у крові, що посилює надійність гуморальної регуляції.

6. Існує кілька шляхів системного регулювання функцій.

В організмі людини існують такі фізіологічні системи (кісткова система, м'язова, кровоносна, дихальна, травна, нервова, система крові та ін.).

Кров являє собою рідку тканину, яка циркулює в кровоносній системі та забезпечує життєдіяльність клітин та тканин організму як фізіологічну систему. Вона складається з плазми та ферментних елементів:

еритроцитів - червоні кров'яні клітини, заповнені гемоглобіном, який здатний утворити з'єднання з киснем і транспортувати його з легенів до тканин, а з тканин переносити вуглекислий газ до легень, таким чином здійснює дихальну функцію. Тривалість життя організмі 100-120 днів. У 1 мл крові міститься 4.5 -5 млн. еритроцитів. У спортсменів сягає 6 млн. і більше.

Лейкоцити білі кров'яні тільця виконують захисну функцію, знищуючи кисневі тіла. У 1 мл – 6-8 тис.

Тромбоцити беруть участь у зсіданні крові, в 1 мл – від 100-300 тис.

Постійність крові підтримується хімічними механізмами крові і контролюються регуляторними механізмами ЦНС. Лімфа крові виконує такі функції: повертає білки з міжтканинного простору в кров, доставляє жири до клітин тканин, а також бере участь в обміні речовин та видаляє хвороботворні мікроорганізми. Загальна кількість крові становить 7-8% маси тіла, у спокої 40-50%.

Втрата 1/3 крові є небезпечною для життя людини. Розрізняють 4 групи крові (I-II-III-IV).

Серцево-судинна система

Серцево-судинна система складається з великого та малого кола кровообігу. Ліва половина серця обслуговує велике коло кровообігу, права – малий. Велике коло кровообігу починається від лівого шлуночка серця, проходить через тканини всіх органів та повертається у правий шлуночок. Звідки починається мале коло кровообігу, яке проходить через легені, де венозна кров, віддаючи вуглекислий газ і насичується киснем, перетворюється на артеріальну та прямує у ліве передсердя. З лівого передсердя кров надходить у лівий шлуночок і від туди знову у велике коло кровообігу. Діяльність серця полягає в ритмічній зміні серцевих циклів, які складаються з трьох фаз: скорочення передсердя, шлуночків та загального розслаблення.

Пульс - це хвиля коливань при викиді крові в аорту. У середньому частота пульсу 60-70 уд/хв. Існують 2 види кров'яного тиску. Воно вимірюється у плечовій артерії. Максимальне (систолічне) та мінімальне (дистолічне). У здорової людини віком від 18 до 40 років у спокої одно 120/70 мм рт. ст.

Дихальна система включає в себе носову порожнину, гортань, трахею, бронхи та легені. Процес дихання – це комплекс фізіологічних і біохімічних процесів, у процесі дихання також бере участь і система кровообігу. Етап дихання, у якому кисень з атмосферного повітря перетворюється на кров, а вуглекислий газ із крові – в атмосферне повітря називається зовнішнім. Перенесення газів кров'ю - наступний етап і, нарешті, тканинне (або внутрішнє) дихання: споживання клітинами кисню та виділення ними вуглекислоти, як наслідок біохімічних реакцій, пов'язаних з утворенням енергії.

Травна система складається з ротової порожнини, слинних залоз, глотки, стравоходу, шлуночка, тонкого та товстого кишечника, печінки та підшлункової залози. У цих органах їжа механічно та хімічно обробляється, перетравлюється, та утворюються продукти травлення.

Виділювальну систему утворюють нирки, сечоводи та сечовий міхур, які забезпечують виділення з організму із сечею шкідливих продуктів обміну речовин. Продукти обміну виділяються через шкіру, легені, шлунково-кишковий тракт. З допомогою бруньок підтримується кислотно-лужне рівновагу, тобто. процес гомеостазу.

Нервова система складається з центральної (головний та спинний мозок) та периферичних відділів (нервів, що відходять від головного та спинного мозку та розташованих на периферії нервових вузлів). ЦНС регулює діяльність людини, і навіть її психічний стан.

Спинний мозок лежить у спинно-мозковому відділі, утвореному хребцями. Перший шийний хребець – межа верхнього відділу, другий поперековий нижній відділ спинного мозку. Спинний мозок ділиться на 5 відділів: шийний, грудний, поперековий, крижовий, куприковий. У спинному мозку є дві речовини. Сіра речовина утворена скупченням тіл нервових клітин (нейронів), які досягають різних рецепторів шкіри, сухожиль, слизових оболонок. Біла речовина оточує сіру, яка зв'язує між собою нервові клітини спинного мозку.

Спинний мозок виконує рефлекторну та провідникову для нервових імпульсів функції. Поразки спинного мозку спричиняють різні порушення, пов'язані з виходом з ладу провідникової функції.

Головний мозок є величезною кількістю нервових клітин. Він складається з переднього, проміжного, середнього та заднього відділу.

Кора великих півкуль є найвищим відділом ЦНС, мозкова тканина споживає в 5 разів більше кисню, ніж м'язи. становить 2% маси тіла людини.

Вегетативна нервова система – це спеціалізований відділ нервової системи, який регулюється корою великих півкуль. На відміну від соматичної нервової системи, що регулює скелетну мускулатуру, вегетативна нервова система регулює дихання, кровообіг, виділення, розмноження, залози внутрішньої секреції. Вегетативна система поділяється на симпатичну, яка контролює діяльність серця, судин, органів травлення та ін., бере участь у формуванні емоційних реакцій (страх, гнів, радість), та парасимпатичної нервової системи та під контролем вищого відділу ЦНС. Здатність організму пристосовуватися до умов зовнішнього середовища, що змінюються, реалізується спеціальними рецепторами. Рецептори поділяються на 2 групи: зовнішні та внутрішні. Вищим відділом аналізатора є кірковий відділ. Існують такі аналізатори (шкірний, руховий, вестибулярний, зоровий, слуховий, смаковий, вісцеральний – внутрішні органи). Залози внутрішньої секреції чи ендокринні залози виробляють особливі біологічні речовини – гормони. Гормони забезпечують гуморальну регуляцію через кров фізіологічних процесів у організмі. Вони можуть прискорювати зростання, фізичний та психічний розвиток, брати участь в обміні речовин. До залоз внутрішньої секреції відносять: щитовидну, околощитовидную, надниркові залози, підшлункову, гіпофіз, статеві залози та інші, функцію ендокринної системи регулює ЦНС.

2.4 Зовнішнє середовище та його вплив на організм

та життєдіяльність людини

На людину в процесі життя впливає довкілля. У вивченні різноманіття її видів діяльності не обійтися без урахування впливу природних факторів (тиск, вологість, сонячна радіація – тобто фізичне довкілля), біологічні фактори рослинного та тваринного оточення, а також фактори соціального середовища. З довкілля надходять в організм людини необхідні речовини для його життєдіяльності, а також подразники (корисні та шкідливі). Екологія – це сфера знання і частина біології, і навчальна дисципліна, і комплексна наука. Наприклад, у великих містах довкілля сильно забруднена. Близько 70-80% хвороб сучасної людини – результат погіршення екології.

2.5 Функціональна активність людини та взаємозв'язок фізичної та розумової діяльності

Функціональна активність людини пов'язана з різними руховими актами: скорочення м'язів, серця, переміщення дихання, мови, міміки обличчя, жування та ковтання.

Існують 2 основні види праці: фізичний та розумовий. Фізичний працю – вид діяльності, який визначається комплексом чинників. Виконання роботи пов'язаної з тяжкістю праці. Праця буває легка, середня, важка і дуже важка. Критерієм оцінки праці є показники величини роботи, переміщення вантажів та ін. Фізіологічні критерії - рівень енерговитрат, функціональний стан.

Розумова праця – це шлях створення понять і суджень, висновків, але в основі – гіпотез і теорій. Розумова праця виступає у різних формах. До неспецифічних особливостей розумової праці відносять: прийом та переробка інформації, порівняння, зберігання у пам'яті людини, а також шляхи їх реалізації. При високій напруженості праці можуть мати негативні наслідки, якщо недостатньо часу для її здійснення, все це оберігає ЦНС. Одним із найважливіших характеристик особистості є інтелект. Умовою інтелектуальної діяльності розумова здатність. Інтелект включає пізнавальну діяльність. Навчальний день студента насичений значними розумовими та емоційними навантаженнями.

2.6 Втома при фізичній та розумовій роботі. Відновлення.

Будь-яка м'язова діяльність спрямовано здійснення певного виду діяльності. При збільшенні фізичного чи розумового навантаження великого обсягу інформації, у організмі розвивається стан – втома.

Втома - це функціональний стан, що тимчасово виникає під впливом позитивної або інтенсивної роботи і призводить до зниження її ефективності. Втома пов'язане зі втомою. Втома настає при фізичній та розумовій діяльності. Воно може бути гострим, хронічним, загальним, локальним, компенсованим, некомпенсованим. Систематичне недовідновлення призводить до перевтоми і перенапруження нервової системи. Відновлювальний процес відбувається після припинення роботи та повертає організм людини до вихідного рівня (надвідновлення, суперкомпенсації). Схематично можна представити так:

1. Усунення змін та порушень у системі нейрогуморального регулювання.

2. Виведення продуктів розпаду, що утворюються в тканинах та клітинах.

3. Усунення продуктів розпаду із внутрішнього середовища організму.

Розрізняють ранню та пізню фазу відновлення. Засобами відновлення є гігієна, харчування, масаж, вітаміни, а також позитивне адекватне навантаження.

2.7 Біологічні ритми та працездатність

Біологічні ритми – регулярне, періодичне повторення у часі характеру та інтенсивності життєвих процесів окремих станів та подій. За своєю характеристикою ритми ділять на фізіологічні – робочі цикли, пов'язані з діяльністю окремих систем та екологічні та адаптивні. Біологічний ритм може змінюватись в залежності від навантаження, що виконується (від 60 уд/хв серця в спокої до 180-200 уд/хв). Прикладом біологічного годинника служить «сови» і «жайворонки». У сучасних умовах набули великої ваги спеціальні ритми і до певної міри переважають над біологічними. Біологічні ритми пов'язані з природними та соціальними факторами: зміною пори року, доби, обертанням місяця навколо Землі.

2.8 Гіпокінезія та гіподинамія

Гіпокінезія – зниження, зменшення, недостатність, - рух особливий стан організму людини. Нерідко призводить до розвитку гіподинамії – зниження функціонування систем організму людини. Великою мірою це пов'язано з професійною діяльністю людини (розумова праця).

2.9 Засоби фізичної культури, що забезпечують стійкість до розумової та фізичної працездатності

Основний засіб фізичної культури – фізичні вправи. Існує фізіологічна класифікація вправ, у якій вся різноманітна діяльність об'єднана окремі групи за фізіологічними ознаками.

До основних фізичних якостей, які забезпечують високий рівень працездатності людини відносять силу, швидкість, витривалість. Фізіологічна класифікація фізичних вправ характером м'язових скорочень може мати статичний і динамічний характер. Статичний – діяльність м'язів за умов нерухомого становища тіла. Динамічний пов'язаний із переміщенням тіла у просторі.

Значна група фізичних вправ виконується за стандартних умов (легка атлетика). Нестандартні – єдиноборства, спортивні ігри.

Дві великі групи фізичних вправ, пов'язаних зі стандартністю та нестандартністю рухів поділяються на циклічні (ходьба, біг, плавання тощо) та ациклічні (гімнастика, акробатика, важка атлетика). Загальне для рухів циклічного характеру у тому, що вони представляють роботу постійної і змінної потужності з різною тривалістю. Працюючи циклічного характеру розрізняють такі зони потужності:

максимальна – 20-30 сек – 100м-200м

субмаксимальна - 20-30 до 3-5 м (400-1500м)

велика – (від 5 до 50м (1500-10000м))

помірна - (50 і більше (10000м - 42000м))

А циклічні рухи не повторюються активністю рухів і є вправи спортивно-силового характеру (важка атлетика, акробатика тощо.). До засобів фізичної культури відносять не лише фізичні вправи, а також оздоровчі сили природи (сонце, повітря та вода), гігієнічні фактори (режим праці, сну, харчування), санітарно-гігієнічні умови.

Частина друга

2.10 Фізіологічні механізми та закономірності вдосконалення окремих систем організму під впливом

спрямованого фізичного тренування

Організм людини складається з клітин, що утворюють тканини, з яких побудовано органи. Органи- це анатомічно відокремлені частини організму, що мають певну структуру, тісно пов'язану з функціями, що виконуються. Життя організму забезпечується взаємодією великої кількості різних органів. Органи, які виконують одну або кілька загальних фізіологічних функцій, складають фізіологічну систему.В організмі людини розрізняють такі фізіологічні системи: травну, дихальну, кровоносну, видільну, статеву, опорно-рухову, нервову, ендокринну, покривну. Часто ще виділяють імунну систему, систему крові та сенсорні системи.

Травна системавключає ротову порожнину з язиком, зубами і великими і дрібними слинними залозами, що відкриваються в неї, горлянку, стравохід, шлунок, кишечник, печінку, жовчний міхур, підшлункову залозу. В органах травлення їжа подрібнюється, змочується та перетравлюється травними соками. В результаті необхідні організму складні органічні сполуки розщеплюються до простих речовин. Вони всмоктуються в кишечнику і доставляють кров до всіх тканин і клітин організму.

Кровоносна,або серцево-судинна, системаскладається з серця та кровоносних судин. Завдяки скороченням серця кров проштовхується судинами до органів і тканин, де відбувається безперервний обмін речовин. В результаті такого обміну клітини постійно одержують кисень, поживні та інші необхідні речовини та звільняються від вуглекислого газу та продуктів розпаду.

Видільна системавиконує функцію видалення рідких продуктів обміну речовин. Основними органами цієї системи є нирки. У них утворюється сеча, яка по сечоводу стікає до сечового міхура. Там вона накопичується і в певний момент викидається по сечівнику назовні. Крім нирок у функції виділення беруть участь органи з інших фізіологічних систем, наприклад, шкіра, легені, печінка, кишечник.

Статева системавиконує функцію розмноження. У статевій системі формуються статеві клітини. До цієї системи належать чоловічі статеві залози – сім'яники, жіночі статеві залози – яєчники. У матці відбувається розвиток плода.

Опорно-рухова системаскладається з двох анатомічних систем - кісткової та м'язової, і тому її часто називають опорно-руховим апаратом. Опорно-рухова система представлена ​​великою кількістю різних за формою, розмірами та будовою кісток і м'язів. Кістки, з'єднуючись між собою, утворюють кістяк відповідних частин тіла. За будь-яких положень тіла всі його органи спираються на кістки. У цьому полягає опорна функція скелета. Скелет виконує захисну функцію, обмежуючи порожнини, зайняті внутрішніми органами, наприклад, грудну, черевну порожнину, порожнину черепа. Скелет та поперечносмугасті м'язи забезпечують рух тіла. Сполучені між собою кістки є важелями, які наводяться в рух скороченням м'язів, що прикріплюються до них. Зі скелетних м'язів тільки мімічні м'язи не переміщують кістки, а забезпечують міміку, т.к. вони одним кінцем прикріплені до кісток лицьового відділу черепа, а іншим кінцем – до шкіри обличчя.

Нервова системапоєднує всі інші системи, регулює та узгоджує їхню діяльність. Будь-яке порушення зв'язку між нервовою системою та органом призводить до припинення його нормального функціонування. За допомогою рецепторів, розташованих в органах чуття, підтримується постійний зв'язок організму з довкіллям. Завдяки нервовій системі здійснюється психічна діяльність людини, її поведінка.

Ендокринна системавключає різні залози внутрішньої секреції. Кожна із залоз виробляє та виділяє в кров біологічно активні речовини – гормони. Гормони беруть участь у регуляції функцій всіх клітин та тканин організму.

У покривну системувходять шкіра та слизові оболонки. Шкіра покриває тіло ззовні. Слизові оболонки вистилають зсередини порожнини носа, рота, дихальних шляхів, травної системи та ін. Покривна система захищає організм від зовнішніх впливів – висихання, коливань температури, проникнення в організм інфекції та шкідливих речовин.

У систему кровіоб'єднують кров та органи, у яких відбувається утворення клітин крові та їх руйнування, тобто. червоний кістковий мозок, вилочкову залозу, лімфатичні вузли, селезінку та печінку.

Сенсорними системаминазивають сукупність периферичних і центральних нервових утворень, що сприймають та аналізують певну чуттєву інформацію із зовнішнього та внутрішнього середовищ організму, внаслідок чого формуються відчуття.

Деякі органи, або різні групи клітин, що входять до них, можуть включатися до складу різних фізіологічних систем. Наприклад, вилочкова залоза (тимус, зобна залоза) є ендокринною залозою і одночасно входить в імунну систему та систему крові. Всі системи та апарати органів нерозривно пов'язані, постійно взаємодіють один з одним і утворюють цілісний людський організм, який перебуває у тісному контакті з навколишнім середовищем.

Орган- Це частина тіла, що має певну форму і будову, що виконує специфічну функцію. Органи утворені різними типами тканин, але тільки одна з них є головною, провідною, робочою. Наприклад, для мозку – це нервова тканина, для м'язів – м'язова, для залоз – епітеліальна.

Інші тканини, присутні в органі, виконують допоміжну функцію . Так, епітеліальна тканина вистилає слизові оболонки органів травної, дихальної систем і сечостатевого апарату, а сполучна тканина здійснює опорну і поживну функції, утворює сполучнотканину кістяк органу, м'язова тканина бере участь в утворенні стінок порожнистих органів.

Органи є складовими складних фізіологічних систем.

Виділяють системи та апарати органів. Систему органів становлять органи, виконують загальну функцію, мають єдине походження та загальний план будови. До таких систем відносяться травна, дихальна, серцево-судинна, лімфатична та інші. Наприклад, травна система має вигляд трубки з розширеннями або звуженнями в певних місцях, розвивається з первинної кишки і виконує функцію травлення. Печінка, підшлункова залоза, великі слинні залози є виростами епітелію травної трубки.

На відміну від фізіологічних систем, апарати органів являють собою органи, пов'язані єдиною функцією, але мають різну будову та походження. Наприклад, опорно-руховий апарат.

Системи та апарати органів утворюють цілісний людський організм, вони взаємопов'язані і взаємозалежні, а протікають у них процеси є узгодженими.

Розрізняють такі фізіологічні системи та апарати органів:

1. Опорно-руховий апарат.

2. Травна система.

3. Кровоносна (серцево-судинна) система.

4. Лімфатична система.

5. Імунна система.

6. Дихальна система.

7. (C)Видільна система.

Шкіра – орган виділення

8. Статева система.

9. Ендокринна система.

10. Нервова система.

Бібліографія:

1. Л.В. Висоцька, Г.М.Димщиць, Є.М.Нізовцев. Загальна біологія. - М: Науковий світ, 2001.

2. М.Ю.Матяш, Н.М.Матяш. Біологія Підручник для 9-го класу загальноосвітніх навчальних закладів. – К.: Перун, 2009

Нормальна фізіологія: конспект лекцій Світлана Сергіївна Фірсова

4. Функціональні системи організму

Функціональна система– тимчасове функціональне поєднання нервових центрів різних органів прокуратури та систем організму задля досягнення кінцевого корисного результату.

Корисний результат – самоосвітній чинник нервової системи. Результат дії є життєво важливим адаптивним показником, який необхідний для нормального функціонування організму.

Існує кілька груп кінцевих корисних результатів:

1) метаболічна - наслідок обмінних процесів на молекулярному рівні, які створюють необхідні для життя речовини та кінцеві продукти;

2) гомеостатична – сталість показників стану та складу середовищ організму;

3) поведінкова – результат біологічної потреби (статевої, харчової, питної);

4) соціальна – задоволення соціальних та духовних потреб.

До складу функціональної системи включаються різні органи та системи, кожен з яких бере активну участь у досягненні корисного результату.

Функціональна система, за П. К. Анохіном, включає п'ять основних компонентів:

1) корисний пристосувальний результат – те, навіщо створюється функціональна система;

2) апарат контролю (акцептор результату) – групу нервових клітин, у яких формується модель майбутнього результату;

3) зворотну аферентацію (поставляє інформацію від рецептора до центральної ланки функціональної системи) – вторинні аферентні нервові імпульси, які йдуть в акцептор результату дії з метою оцінки кінцевого результату;

4) апарат управління (центральна ланка) - функціональне поєднання нервових центрів з ендокринною системою;

5) виконавчі компоненти (апарат реакції) – це органи та фізіологічні системи організму (вегетативна, ендокринні, соматичні). Складається з чотирьох компонентів:

а) внутрішніх органів;

б) залоз внутрішньої секреції;

в) скелетних м'язів;

г) поведінкові реакції.

Властивості функціональної системи:

1) динамічність. У функціональну систему можуть включатися додаткові органи та системи, що залежить від складності ситуації, що склалася;

2) здатність до саморегуляції. При відхиленні регульованої величини або кінцевого корисного результату оптимальної величини відбувається ряд реакцій мимовільного комплексу, що повертає показники на оптимальний рівень. Саморегуляція здійснюється за наявності зворотного зв'язку.

В організмі працює одночасно кілька функціональних систем. Вони перебувають у безперервній взаємодії, яка підпорядковується певним принципам:

1) принципом системи генезу. Відбуваються вибіркове дозрівання та еволюція функціональних систем (функціональні системи кровообігу, дихання, харчування, дозрівають та розвиваються раніше за інших);

2) принципом багатозв'язкової взаємодії. Відбувається узагальнення діяльності різних функціональних систем, спрямоване досягнення багатокомпонентного результату (параметри гомеостазу);

3) принципом ієрархії. Функціональні системи вишиковуються у певний ряд відповідно до своєї значущості (функціональна система цілісності тканини, функціональна система живлення, функціональна система відтворення тощо);

4) принципу послідовної динамічної взаємодії. Здійснюється чітка послідовність зміни діяльності однієї функціональної системи іншою.