2015-02-04
2007
1.Организм человека как единая биологическая система
Принцип целостности в биологии и медицине органически связан с индивидуализацией человека. С момента рождения люди отличаются друг от друга по физическим свойствам и психическим особенностям, в том числе по одаренности и поведению. Принцип целостности - один из главных принципов в биологии. Он гласит, что мир - это мир сущностей и познавать их можно только как единое целое. Человек - сущность, целое. От-
дельные части его тела (голова, рука, нога) представляют собой лишь часть целого. И чтобы понять руку, ногу надо изучить человека в целом. Нередки случаи, когда юноши стремятся поскорее развить силу мышц рук, полагая при этом, что для развития мышц достаточно выполнять упражнения с различными отягощениям и в
максимальном темпе. В таких случаях без знания сущности целого, совершенствуется только часть целого, что приводит к нарушению целостности организма. В частности, одностороннее использование больших силовых нагрузок может привести к недостаточной эластичности мышц, деформации позвоночника, гипертрофическим изменениям сердечной мышцы, снижению жизненной емкости легких и т.д. Организм человека как единая биологическая система рассматривается в отечественной и зарубежной литературе с начала
|
|
|
70-х годов. Все органы организма тесно связаны между собой, находятся в постоянном взаимодействии и являются сложной единой саморегулирующейся и саморазвивающейся системой. Деятельность организма как единого целого включает взаимодействие психики человека, его двигательных и вегетативных функций с
различными условиями окружающей среды. Будет неверно утверждать, что целостность организма рассматривается только в последнее 20-летие. Еще в начале века основатель гелиобиологии Александр Чижевский искал и часто находил ключевые звенья в системе взаимодействия "ОРГАНИЗМ-СРЕДА",призывая ученых биологов распространить эту точку зрения на живые клетки вообще. Как дом сложен из кирпичей, так и тело состоит из клеток, соединяющих их тканей и систем, которые уложены в этажи. Представьте, что будет с домом, если разрушится один из этажей. Все системы в организме взаимосвязаны. Поэтому больные страдающие заболеваниями сердечно-сосудистой системы, как правило, страдают заболеваниями печени. Исследования, проведенные в Но-
рильске, показали, что примерно 60% больных ишемической болезнью сердца страдали также выраженной формой болезни печени. Особую роль в организме играет механизм регуляции, где ведущими являются нервная система и система эндокринных желез.
2. Нервная система и система эндокринных желез
|
|
|
В сложном механизме регуляции есть несколько этажей и первым из них является клеточный уровень. Клетка-основа жизни.В ней заключена генетическая информация. Эта информация записана в структуре дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и заключена в генах, расположенных в ядре. Поэтому, до недавнего вре-
мени, ядро считалось главной составной частью клетки.В клетках всех высших организмов обнаружены образования митохондрии, которые имеют свой отдельный аппарат наследственности и деления. Образно митохондрии - это печь, где происходит сжигание топлива, используемого организмом. В качестве топлива выступают углеводы (глюкоза) и жиры (жирные кислоты).Главное предназначение митохондрий - увеличение энергетическихресурсов клетки.Оболочка клетки - мембрана. Она построена таким образом, что воспринимает только нужные ей сигналы и не чувствительна к другим. Мембраны клеток состоят из липидов, главным образом холестерина, который образует как бы каркас. В структуре этого каркаса находятся белки и молекулы сахара. Все это вместе создает образования, которые называются рецепторами. В соответствии с сигналами, поступающими с рецепторов мембраны, клетка меняет свою активность, скорость процесса деления и т.д.По одну сторону клеточной мембраны образуется избыток катионов, а по другую - избыток анионов, в результате чего возникает разность потенциалов. Эта разность называется мембранным потенциалом и колеблется от 50 до 80 мВ для нервных и мышечных волокон. Величина мембранного потенциала зависит от разности концентраций кальция (К+) внутри и снаружи клетки.+
Рис.1. Уровни нейроэндокринной регуляции в организме:
I-внутриклеточный уровень; II-уровень периферических эндокринных желез; III-гипофизарный уровень; IV-гипоталамический уровень; V-уровень центральной нервной системы: А-периферическая и вегетативная нервная система; Б-информация о внутреннемсостоянии организма: 1-эпифиз; 2-щитовидная железа; 3-паращи-
товидная; 4-околощитовидная; 5-поджелудочная; 6-кора надпочечников; 7-половые железы. Клеточная мембрана образует живой конденсатор, которыйвыполняет сторожевую функцию. Когда клетка находится в состоянии покоя, избыток положительных зарядов К+ находится снаружи, отрицательных зарядов хлора Сl- внутри.
Но стоит только воздействовать на клетку раздражителю достаточной силы, как происходит перезарядка конденсатора. Он выводит клетку из состояния покоя и включает ее в работу. Теперь разность потенциалов на мембране определяется разницей концентрации ионов Na+ вне и внутри клетки, но этот период длится всего сотые, а порой и тысячные доли секунды, пока не восстановится исходный мембранный потенциал.
Падение разности потенциалов на клеточной оболочке называется деполяризацией, а восстановление исходных зарядов - реполяризацией. Этот процесс назван КАЛИЕВО-НАТРИЕВЫМ НАСОСОМ. От его активности зависит величина мембранного потенциала.Итак, зачем нужно знать о механизме живой клетки? Прежде всего следует уяснить, что это основа жизни. В ядре клетки заключается генетическая информация. Энергетические ресурсы клетки осуществляют митохондрии. Оболочка клетки - мембрана. Она - подобие электрического конденсатора, где выполняет роль диэлектрика и подтверждает наличие биоэлектрических явлений в живых тканях. Это является основополагающим при снятии электроэнцефалограммы, электромиограммы, при проведении физиопроцедур, рефлексотерапии (иглоукалывание, электропунктура).Во время физиологического покоя происходят важные обменные реакции, требующие большой затраты энергии.Получив раздражение, клетка возбуждается и переходит в деятельное состояние. После каждого раздражения клетке необходимо время на восстановление. Только те раздражители являются адекватными, которые осуществляют связь между частями организма и организма как целого с внешней средой.Внутриклеточный уровень является первым этажом механизма регуляции в организме. Второй уровень регуляции (II-й этаж) -надклеточный, создается железами внутренней секреции или гормонами. Гормоны - специальные физиологически активные вещества, вырабатываемые главным образом в эндокринных железах. Они контролируют обмен веществ, регулируют клеточную активность и проницаемость клеточных мембран, а также специфические функции организма.Гормоны имеют разную структуру и функцию. Всего в организме человека восемь разных желез внутренней секреции. В полости черепа, сращенные с мозгом, лежат гипофиз и эпифиз. Нашее, ниже твердых хрящей гортани, располагаются щитовидная железа и четыре (по две с каждой стороны) околощитовидные железы, приращенные к ее задней поверхности. В грудной клетке, позади грудины, лежит зобная железа. В полости живота и около нее располагаются: часть ткани поджелудочной железы (так называемые островки Лангерганса), надпочечники (они лежат в виде шапочки на верхушке каждой почки включают, по сути дела, две самостоятельные железы-мозговое вещество и кору) и, наконец,половые железы, которые помещаются у мужчин поверхностно, а у женщин спрятаны в глубине брюшной полости. Парными, т.е. имеющимися и справа и слева, являются только надпочечники, половыеи околощитовидные железы.Эпифиз, или шишковидная железа, имеет форму еловой шишки.
|
|
|
Долгое время функция эпифиза была неизвестна. В античную эпоху полагали, что это "центр души человека". Физиологическая роль эпифиза полностью не раскрыта. Однако он выполняет роль органа, позволяющего организму ориентироваться и приспосабливаться к смене дня и ночи. Он оказывает влияние на ритмичность работы ряда систем организма, в том числе на половой цикл. Гормоны щитовидной железы влияют не только на энергетические процессы в организме, но и на пластичность, в результате чего ускоряется рост организма. Кроме того, они стимулируют ЦНС и контролируют обмен кальция в организме. Например, введение человеку одного миллиграмма гормона тироксина повышает суточный расход энергии на 1000 ккал.Особенностью клеток щитовидной железы является их способность избирательно накапливать йод. При недостатке йода развивается заболевание щитовидной железы. Гормоны паращитовидной железы стимулируют все процессы, вызывающие увеличение концентрации кальция и фосфора в крови.Гормоны поджелудочной железы. При изучении строения тканей поджелудочной железы было установлено, что в ней имеется особая группа клеток, которые являются железами внутренней секреции. Бета-клетки продуцируют гормон инсулин, альфа-клетки - гормон глюкагон. Инсулин способствует транспорту глюкозы внутри клетки и накоплению гликогена в мышечных волокнах, стимулирует образования жира в организме и синтез белка в клетке.Недостаток инсулина в организме является причиной развития сахарного диабета. Если вводить инсулин натощак, то может наступить гипогликемический шок.Глюкагон является веществом, действующим противоположно инсулину. Он повышает содержание сахара в крови и стимулирует расщепление жира в жировой ткани. Гормоны надпочечников состоят из мозгового и коркового вещества, которые представляют собой разные по структуре и функции железы внутренней секреции. Гормоны мозгового слоя надпочечников - адреналин и его предшественник норадреналин -влияют на многие функции организма, в том числе на внутриклеточные процессы обмена веществ. Они усиливают асщепление гликогена и уменьшают его запасы в мышцах и печени. Адреналин вызывает усиление и учащение сердечных сокращений, улучшает проведение нервных импульсов в сердце, снижает тонус гладких мышц желудка и кишечника. Однако, некоторые гладкие мышцы под действием адреналина сокращаются. Это радиальные мышцы радужной оболочки глаз, в результате чего зрачки расширяются. Сокращение гладких мышц кожи порождает "гусиную кожу", волосы "встают дыбом". Гормон альдостерон регулирует уровень натрия и калия в крови. Гормоны глюкокортикоиды называют "противовоспалительными". Они снижают реакцию организма при ревматизме, различных воспалениях, инфекционных заболеваниях. Повышенное образование глюкокортикоидов под влиянием неблагоприятных факторов приводит к состоянию напряжения, которые канадский исследователь
|
|
|
Селье назвал "стресс".Физиологическая роль половых гормонов состоит в обеспечении половой функции организма. В женском организме они играют большую роль в возникновении половых циклов, в обеспечении нормального протекания беременности и в подготовке к кормлению новорожденного. Таким образом, гормоны имеют разную структуру и функцию, но все они имеют высокую физиологическую активность. Гормоны строго охраняют в течение всей жизни человека постоянство внутренней среды организма (гомеостаз). Они контролируют концентрацию в крови кальция и фосфора, натрия и калия, т.е. основных компонентов солей (ионов), омывающих клетку, содержание воды, сахара и электролитов в крови. Гомеостаз - это постоянство условий жизни во внутренней среде организма. В клетках организма поддерживается постоянное количество воды, минеральных веществ, соли белков, жиров, сахара, электролитов в крови и т.д. Однако содержание этих веществ не является абсолютно одинаковым. Оно колеблется в некоторых пределах. Например, приклинических исследованиях содержание гемоглобина в крови средние значения даются в определенном диапазоне. Для женщин от 110 до 145 мг%, для мужчин от 135 до 165 мг%.Постоянным остается не только состав внутренней среды, но и ее объем. Например, из внутренней среды часть жидкости выводится через почки с мочой, через легкие - с выдыхаемыми парами воды, через кожу с поверхности тела - в виде пота. Однако эти потери воды постоянно пополняются за счет всасывания воды из пищеварительного тракта. Вода, находящаяся внутри клеток, которая составляет 50% от массы тела, также способствует сохранению постоянства объема внутренней среды.Таким образом, гомеостаз поддерживается непрерывной работой органов и тканей, но роль разных органов в сохранении гомеостаза различна. Нарушение гомеостаза приводит к различнымзаболеваниям.Эндокринные железы должны координированно выполнять свою работу. Пультом управления и координации является гипофиз, а это уже третий уровень регуляции (3-й этаж). Гипофиз расположен в хорошо защищенном костными образованиями "турецком седле", непосредственно под корой головного мозга, в самой центральной точке черепной полости.В гипофизе различают две доли: переднюю и заднюю. Передняя доля является наиболее активной в образовании гормонов,которые имеют белковое происхождение. Большую роль играют гормоны роста. Избыток гормонов роста к гигантизму, недостаток - к заболеванию гипофизарной карликовости. Как правило, развитие карликовости начинается с 2-5 лет, поэтому на резкое отставание детей в этом возрасте родители должны обращать серьезное внимание. Если нарушается секреция одного из девяти гормонов гипофиза, то она влечет за собой нарушение других гормонов.
Например, избыточное выделение гормонов роста приводит к гигантизму, но от этого человек не становится сильным, гибким,подвижным. Наоборот, у него отмечается слабость, быстрая утомляемость, появляется сутулость, нарушение зрения.Недостаточность функции гипофиза у взрослых проявляется слабостью, снижением веса, понижением артериального давления +(гипотония), анемией, а также эндокринными расстройствами. У женщин в период родов может быть кровопотеря.В гипофизе каждой эндокринной железе соответствует специальный гормон-регулятор. Это создает ряд отдельных систем,например, гипофиз-щитовидная железа, гипофиз-половые железы,гипофиз-надпочечники. Регуляция этих систем замыкается на уровне гипофиза, который осуществляет их взаимодействие. Он получает информацию о том, что происходит в теле человека, но он "слеп" в отношении внешнего мира, который оказывает большое влияние на наш организм. За счет чего осуществляется связь организма с внешним миром?
Таким устройством - регулятором, передающим информацию,полученную из внешнего мира, в рабочие органы, является ГИПОТАЛАМУС. Это уже следующий четвертый уровень регуляции (4-й этаж).Гипоталамус является частью мозга и его называют "чудом природы". Это - гибрид нервной и эндокринной систем. С одной стороны, типичная нервная ткань, состоящая из нейронов-клеток нервной системы, которые посредством многочисленных волокон связаны со всеми отделами нервной системы. С другой – типичная эндокринная железа, выделяющая специальные гормоны, которые выполняют регуляторную роль. О воздействии внешнего мира мы "узнаем" через кожу, глаза, органы обоняния, слуха и вкуса. Например, рецепторы кожных клеток зафиксируют снижение температуры окружающей среды, но этого недостаточно для того, чтобы не замерзнуть. Необходимо, чтобы информация о снижении температуры поступила в органы, которые способны повысить образование в организме тепла и снизить его расход. Таким регулятором и является гипоталамус. Зачастую гипоталамус функционирует автоматически, самостоятельно, повинуясь собственному ритму и сигналам, поступающим из тела. В гипоталамусе находятся центр сна, аппетита, теплорегуляции, энергетического обмена и эмоции. В нем же имеются структуры удовольствия. Гипоталамус - главный регулятор вегетативных функций симпатической и парасимпатической систем, которые оказывают на ткани и органы противоположное влияние. Возбуждение симпатической нервной системы повышает артериальное давление, а парасимпатической - понижает. Таким образом, гипоталамус – это конкретное место стыка двух миров, связь между внешним и внутренним миром организма. На его деятельность влияют сигналы,исходящие из различных отделов мозга. Следовательно, речь идет о следующем уровне.Пятый уровень регуляции - центральная нервная система(ЦНС). ЦНС составляют спинной и головной мозг. Кора головногомозга состоит примерно из 20 млрд нервных клеток (нейронов),которые соединены между собой. От всей поверхности тела, от всех органов и тканей импульсы поступают в различные участки коры и имеют определенную локализацию. Например, в височной доле оканчиваются пути слуховых импульсов, в затылочной - зрительных, в лобно-теменной - кожные и двигательные.Мозг человека - самая совершенная из систем по обработке и хранению информации, но конкретные особенности корковых анализаторов и их влияние на творческую продуктивность личностиполностью разгадать ученым не удалось. Поэтому не каждому человеку удается раскрыть свой талант, хотя наверняка каждому от природы дано свое собственное определенное дарование. Дарование - врожденное свойство, но оно есть продукт неразрывногоединства наследственности, познания и воспитания.ЦНС регулирует взаимоотношения организма с окружающей средой и координирует деятельность всех органов тела, если возникает в этом необходимость, управляет поведенческими реакциями. Связь ЦНС с деятельностью эндокринной системы осуществляется через гипоталамус, который является одновременно и нервным центром, и своеобразной железой внутренней секреции.Между ЦНС, гипоталамусом, гипофизом и периферическими эндокринными железами существует прямая и обратная связь(рис.1). Например, ЦНС получила сигнал из органов чувств. Этотсигнал передается в гипоталамус, который в свою очередь посылает сигнал в гипофиз, а он - в рабочие органы, в частности,стимулирует деятельность коры надпочечников. При этом в кровь выделяется большое количество гормонов и происходят изменения в деятельности различных органов: учащается частота сердечных сокращений, частота дыхания, возникают спазматические боли в области желудка и т.д. Одним словом, из чувств возникли эмоции, которые определили поведение (резкость, грубость, плаксивость, уход в себя и т.п.).Таким образом, в ЦНС происходит синтез всех наличных сведений о состоянии внешней и внутренней среды организма и реализуется поведенческий акт.3. Кровь как внутренняя среда организма.Значение крови для жизнеобеспечения организма человека огромно. Кровь доставляет клеткам кислород и выносит из них углекислый газ. Кровь выносит из организма продукты распада, участвует в регуляции температуры тела. Она содержит вещества, влияющие на деятельность различных органов, помогает бороться с микробами, которые разрушаются, обезвреживаются фагоцитами и антителами и уничтожаются.Всего в организме имеется 5-6 л крови, что составляет 1/13 массы тела. Состоит она из жидкой плазмы и плавающих в ней кровяных телец: их три вида - красные кровяные тельца -эритроциты, белые тельца - лейкоциты и кровяные пластинки.Плазма крови поставляет всем клеткам пищу для обмена веществ. В 100 мл плазмы крови здорового человека содержится около 93 г воды, 8% от ее веса - белка, около 50 см3 углекислого газа.Наличие в крови веществ типа соды, входящих в состав так называемых буферных систем, позволяет переносить от тканей к легким большое количество углекислого газа.
Из органических веществ плазмы наибольшее значение имеют белки. Они поддерживают водно-солевое равновесие в организме,участвуют в образовании защитных иммунных тел, связывают и обезвреживают проникшие в организм ядовитые вещества. Белкипридают крови вязкость, что важно для поддержания на постоянном уровне давления крови. Белок плазмы - фибриноген - основной фактор свертывания крови. Кровь человека, выпущенная изкровеносного сосуда, свертывается в течение 3-4 мин.Свертывание крови - это важная защитная реакция организма, препятствующая кровопотере и сохраняющая постоянство объема циркулирующей крови. Однако свертывание крови может бытьпричиной образования тромбов и вызвать закупорку сосудов сердца или кровоизлияния в мозг.В крови имеются две системы: свертывающая и противосвертывающая. Процесс свертывания крови регулируется нервной системой и гормонами желез внутренней секреции.Эритроциты осуществляют дыхательную функцию крови, являясь переносчиками кислорода. В них содержится особое соединение железа с белком - гемоглобин, который и придает красный цвет. В одном кубическом миллилитре крови содержится в норме 4-5 млн. эритроцитов. Если их поставить в ряд, то цепь их трижды опояшет земной шар по экватору или займет около трети трассы Земля-Луна.Количество эритроцитов не постоянно, а так как они являются переносчиками кислорода, у жителей, живущих в горных районах, и у спортсменов их больше примерно на 30%, чем у жителей равнин и морского побережья.Пониженное содержание эритроцитов и гемоглобина вызывает заболевание - малокровие. Эритроциты - это клетки, которые не имеют ядра, поэтому они недолговечны. Предполагается, что ежедневно погибает более 175 млрд эритроцитов, значит столько же должно образоваться. Вырабатываются они костным мозгом под непосредственным действием нервной системы. Эритроциты поддерживают строгое постоянство концентрации водородных ионов в крови на слабощелочном уровне (рН 7,4), что жизненно важно для нормального протекания большинства биохимических процессов в организме. Лейкоциты - это бесцветные клетки, содержания ядра разнообразной формы. В одном кубическом миллилитре крови здорового человека содержится около 6-8 тысяч лейкоцитов. Основная функция лейкоцитов - защита организма от микроорганизмов, чужеродных белков и инородных тел, проникающих в кровь и ткани. Например, если через поврежденную кожу попадает инфекция, возникает нарыв. Лейкоциты обволакивают микробы своей протоплазмой.И когда мы видим на ране гной, это значит, что миллионы лейкоцитов погибли в борьбе с инфекцией, защищая кровь от заражения. Лейкоциты играют важную роль и в освобождении организма от отмерших клеток, расщепляя их с помощью ферментов до более простых соединений. Если организм лишается лейкоцитов, то он быстро погибает, его некому защитить от инфекции. Так возникла лучевая болезнь. Кровяные пластинки - тромбоциты - это третий вид кровяных телец, не имеющих ядер. В одном кубическом миллилитре крови их содержится от 200 до 300 тысяч. Они образуются в красном костном мозге и селезенке, продолжительность их жизни 5-7 дней.Разрушаются в селезенке. Тромбоциты играют важную роль в процессе свертывания крови.Рассматривая физиологию крови, нельзя не остановиться на переливании крови. При ранении и некоторых заболеваниях человек может потерять большое количество крови. Эритроциты донора должны быть совместимы с плазмой крови пострадавшего. Для этого различают четыре группы крови.Кроме групп крови, следует учитывать резус-фактор. Люди,у которых в эритроцитах содержится белок, называются резус-по ложительными (около 85%). У 15% людей в эритроцитах нет белка.Эти люди с резус-отрицательным фактором. Если мать имеет резус-фактор отрицательный, а отец положительный, то у новорожденного ребенка может быть несовместимость эритроцитов матери.Плод ребенка может унаследовать положительный резус-фактор отца, в результате чего возникает болезнь - гемолитическая желтуха - разрушение эритроцитов ребенка. Для таких браков заранее планируются профилактические мероприятия.Кровь является источником жизни клетки, выполняет защитную функцию от инфекций, имея способность свертываться, предохраняет организм от кровоточащих ран при условии уравновешивания двух систем - свертывающей и противосвертывающей. Однако, свои функции кровь может выполнять только в непрерывном движении. В это непрерывное движение кровь приводит сердечно-сосудистая система (ССС). Чтобы понять механизм работы ССС,необходимо представлять систему кровообращения в целом.Английский ученый У.Гарвей в 1628 г. описал круговое движение крови по сосудам. Он открыл, что артерии и вены имеютпротивоположное назначение. К органу кровь течет по артерии, а возвращается обратно к сердцу по вене. Образуются два замкнутых круга кровообращения - большой и малый. Оба начинаются и заканчиваются в сердце (рис.2).Сердце состоит из двух половин - правой и левой, разделенных непроницаемой перегородкой. Каждая половина еще имеет две части - предсердие и желудочек. Предсердие - это расширенная часть вены, обильно снабженная мышечными волокнами. Желудочек больше и мощнее предсердия и снабжен клапанами, закрывающими вход и выход из желудочков.Кровь под давлением 120 мм.рт.ст. выталкивается из левого желудочка и направляется в главную артерию организма - аорту и движется со скоростью 25 м/с по сосудам (артериям, артериолам,прекапиллярам и капиллярам) во все органы тела, мышцы, кишечник, железы, мозг и т.д. Исключение составляют легкие. Питательные вещества, находящиеся в крови, попадают в клетки организма. В ткани кровь отдает кислород, а получает взамен углекислый газ и отработанные продукты обмена. Далее идет обратный процесс. Кровь из капилляров поступает в посткапилляры, венулы, вены, которые, сливаясь, образуют верхнюю и нижнюю полые вены. Верхняя формируется в грудной полости и собирает кровь от головы, шеи, рук и верхней части тела. Нижняя – собирает кровь от ног и нижней части тела. Эти обе вены впадают в правое предсердие, замыкают большой круг кровообращения.Малый круг кровообращения начинается там, где заканчивается большой круг. Кровь из правого предсердия направляется в правый желудочек и затем выбрасывается в легочный ствол, который делится на две крупные ветви - правую и левую легочные артерии. Каждая легочная артерия входит в ворота своего легкого.Здесь опять крупные кровеносные измельчаются до сети капилляров, которые оплетаются густой сетью легочных пузырьков - альвеол. В альвеолах кровь отдает углекислый газ и насыщается кислородом, а оттуда по укрупняющимся венозным сосудам сновапопадает в сердце - в левое предсердие. Так заканчивается малый круг кровообращения и после поступления крови в левый желудочек начинается очередной цикл движения крови в теле.Свой путь по сосудам большого и малого кругов кровообращения кровь проходит за 25-30 с. При физических нагрузках это время заметно сокращается. Органом, который осуществляет движение крови, является сердце.
4. Сердце и его функции
Сердце - центральный орган ССС человека. Нагнетательная функция его связана с сокращениями мышцы сердца - миокарда,чередованием сокращений предсердий и желудочков и работой клапанов, которые обеспечивают движение крови только в одном направлении: из предсердий - в желудочек, а из желудочков в артерии. Если в клапанах происходят изменения (сужение или частичное разрушение), то развивается недостаточность клапана. Сердце работает с перегрузкой, постепенно истощается и развивается болезнь - порок клапанов сердца, которую устраняют хирургическим путем.Каждый сердечный цикл состоит из трех фаз. Первая - сокращение предсердий, вторая - сокращение желудочков. Сокращение этих двух фаз называется систолой. Третья фаза – расслабление предсердий и желудочков, т.е. фаза диастолы.Вначале сокращаются предсердия, посылая порцию крови в желудочки, которые в это время расслаблены. Клапаны между предсердиями и желудочками захлопываются, не пропуская кровь назад в предсердие. Систола предсердий длится 0,1 с, после чего наступает расслабление предсердий - диастола.Через открывшиеся клапаны легочной артерии правого желудочка и аорты левого желудочка кровь, поступившая в них, с силой выбрасывается в артерии (давление доходит до 130-150 мм.рт.ст.). Систола желудочков продолжается 0,3 с.
Рис.2. Схема большого и малого кругов кровообращения:
ПП-правое предсердие; ПЖ-правый желудочек;
ЛП-левое предсердие; ЛЖ-левый желудочек
Затем мышца расслабляется. Давление внутри желудочков становится меньше, чем в аорте и легочной артерии. Полулунные клапаны захлопываются, а створчатые клапаны аорты открываются, и кровь из предсердий поступает в желудочки. Это - фаза медленного заполнения сердца кровью. Продолжительность третьей фазы - диастолы - 0,4 с. После этой паузы начинается новый сердечный цикл.Работоспособность сердца фантастична. За сутки оно проделывает работу, при помощи которой можно было бы поднять груз массой 8 т на высоту одного метра. В состоянии покоя сердце за год перегоняет 3,5 млн литров крови. Такая работоспособность возможна лишь потому, что в нем происходит процесс обмена веществ на высоком уровне, оно усиленно снабжается кровью (в течение одной минуты в мышцу сердца поступает около 6-10% всей крови) и работает очень ритмично. В строгой последовательности чередуется работа и отдых каждого из его отделов.В покое частота сердечных сокращений (ЧСС) у взрослых мужчин, не занимающихся спортом составляет 60-74 уд/мин, у женщин - 70-84. У спортсменов, особенно специализирующихся в видах спорта на выносливость, отмечается более редкий пульс,54-66 уд/мин и до 36-42 уд/мин - умеренная спортивная брадикардия. Максимальная частота пульса на физическую нагрузкуобычно достигает 180-200 уд/мин.
На ЧСС влияют возраст, пол, уровень здоровья и уровень тренированности, болезнь сосудов, курение, нервно-психическое состояние. При больших физических нагрузках сердце способнопочти десятикратно увеличивать свою производительность. Происходит это за счет увеличения размеров сердца, ударного и минутного объема крови. Ударный или систолический объем кровихарактеризуется количеством крови, выброшенным каждым желудочком за одно сокращение. Количество крови, выбрасываемое сердцем в одну минуту, называется минутным объемом (МОК).Кровяное давление создается силой сокращения желудочков в сердце и силой стенок сосудов. Различают максимальное или систолическое давление, которое создается во время сокращения левого желудочка (систолы), и минимальное или диастолическое давление, которое отмечается во время расслабления левого желудочка (диастолы). Разность между систолическим и диастолическим давлением называется пульсовым давлением. Кровяное давление измеряется в плечевой артерии с помощью прибора Риво-Рочи. Люди, систематически занимающиеся физической культурой,имеют наибольшие функциональные возможности ССС по сравнению с нетренированным организмом (табл.1). Сердце нетренированных людей работает неэкономично, быстрее изнашивается, восстановление энергетических запасов также замедляется. Не случайно, что больший процент соматических заболеваний в молодом возрасте встречается среди тех, кто старается освободить себя от занятий физической культурой какв школе, так и в вузе.
Табл.1 Зависимость некоторых показателейсердечно-сосудистой системы от тренировки организма
| Функциональные показатели | Нетренированный человек | Тренированный человек |
| Вес сердца, г | 270-300 | 350-500 |
| Объём сердца, мл | 600-750 | 1000-1600 |
| Минутный объём крови, л | 18-20 | 32-42 |
| Систолический объём, мл | 80-100 | 200-250 |
| Систолическое АД, мм.рт.ст. | 130-145 | 115-125 |
| Диастолическое АД, мм.рт.ст | 75-85 | 60-70 |
| ЧСС уд/мин. | 72-84 | 54-66 |
5. Роль дыхательной системы в обеспечениижизнедеятельности организма
Дыхательная система - это совокупность органов, участвующих в процессе газообмена между организмом и внешней средой.Человек испытывает постоянную потребность в кислороде, которая удовлетворяется за счет дыхания. Из вдыхаемого воздуха в кровь поступает кислород, а с выдыхаемым - удаляется углекислый газ.
Этот газообмен осуществляется в легких. При носовом дыхании, прежде чем попасть в легкие, воздух проходит через носовую полость. Здесь он согревается, увлажняется, очищается, затем попадает в носоглотку, ротовую часть глотки и в ее гортанную часть. При дыхании через рот воздух также попадает в ротовую часть глотки и ее гортанную часть, но при этом он не очищается и не согревается.Непосредственным продолжением гортани является трахея (дыхательное горло). На уровне 4-5-го грудного позвонка трахея делится на правый и левый бронхи. Главные бронхи в свою очередь делятся на долевые. Правое легкое делится на верхнюю,среднюю и нижнюю доли, а левое на две - верхнюю и нижнюю.Легкие делятся не только на доли, но и в соответствии с ветвлениями бронхов на более мелкие структурные образования:
сегменты и дольки. Сегменты имеют форму пирамид, верхушки которых направлены в сторону ворот легких, а их основания составляют наружную поверхность. Каждый сегмент снабжен собственным бронхом, нервами, артерией, а вот вены проходят между сегментами.Сегменты сложены из еще более мелких пирамид - долек;число их в одном легком достигает 800. В дольке бронх продолжает ветвиться, и диаметр его воздухоносных трубочек-бронхиол становится все меньше и меньше. Но еще тоньше бронхиол их от-
ветвления - альвеолярные ходы, усеянные гроздями микроскопических тонкостенных пузырьков-альвеол. Альвеолы и составляют дышащую ткань легкого. В каждом легком 300-350 млн альвеол и примерно 14 млн альвеолярных ходов.Толщина стенки альвеолы колеблется от 0,1 до 4 мкм. Диаметр такого пузырька всего 0,15-0,3 мм. Но, если бы можно было развернуть все альвеолы легких, то они заняли бы площадь в 100 кв.м, а это значит, что дыхательная поверхность легких более чем в 50 раз превышает поверхность тела.
Стенка альвеол очень тонка, она образована лишь слоем клеток альвеолярного эпителия и густо оплетена сеткой капилляров. По капиллярам течет венозная кровь, поступающая в легкие из правой половины сердца и насыщенная углекислым газом. Через тонкую альвеолярно-капиллярную мембрану постоянно происходит двойной обмен: углекислый газ поступает в альвеолы и во время выдоха выводится из организма, а из альвеол в кровь поступает кислород и гемоглобин крови быстро его поглощает.Во время вдоха далеко не все альвеолы заполняются целиком атмосферным воздухом. Воздух обновляется лишь в части альвеол,а остальные составляют функциональный резерв, к которому организм прибегает в случае необходимости, в частности, когда повышается физическая нагрузка.В легких нет мышечной ткани, поэтому они не могут активно сокращаться. Ритмическую смену вдоха и выдоха обеспечивают дыхательный центр, расположенный в продолговатом мозге, и скелетные дыхательные мышцы, к которым относятся диафрагма и мышцы грудной клетки. Сама же грудная клетка является костно-мышечным панцирем, защищающим трахею и бронхолегочную систему от внешних повреждений.
Частота дыхания у человека непостоянна. В покое взрослый нетренированный человек делает 16-18 дыханий в мин. За каждый вдох в легкие попадает около 500 мл воздуха. У тренированного человека 8-12 дыханий. При мышечной работе дыхание учащается в 2-3 раза. У лыжника-гонщика во время выполнения интенсивной работы частота дыхания составляет около 50-60 раз в мин. Одним из показателей мощности дыхательного аппарата служит жизненная емкость легких (ЖЕЛ). Эта величина показывает, сколько может выдохнуть человек, предварительно вдохнувший влегкие максимальное количество воздуха.Определяется ЖЕЛ с помощью специального прибора-спирометра. Величина ЖЕЛ зависит от пола, роста, веса, положения грудной клетки, работы дыхательных мышц, вида спорта. Считается,что в среднем у взрослых женщин ЖЕЛ составляет 2000-3000 мл, а у мужчин - 3500-4500 мл.В зависимости от вида спорта ЖЕЛ имеет разные величины: у борцов - 3950 мл, у пловцов-подводников - 4900 мл, у лыжников-5100 мл, у баскетболистов до 6000 мл.Таким образом, из сказанного ясно, что деятельность дыхательной системы является одной из главных функций в поддержании гомеостаза и направлена на обеспечение жизнедеятельности организма.6. Пищеварительная система Жизнь организма невозможна без постоянного поступления из окружающей его среды определенных питательных веществ, витаминов, минеральных солей и воды необходимых ему в качестве источника энергии, а также роста и обновления клеток. Совокупность органов, обеспечивающих усвоение питательных веществ и есть пищеварительная система (рис.3). Она состоит из пищеварительного тракта и желез, участвующих в процессе пищеварения. Пищеварительный тракт состоит из нескольких органов, переходящих из одного в другой: ротовая полость, глотка, пищевод, желудок,тонкая кишка, толстая кишка, прямая кишка.
┌───────┐
│РОТОВАЯ│
│ПОЛОСТЬ│
┌┴───────┴┐
│ ГЛОТКА │
┌┴─────────┴┐
│ ПИЩЕВОД │
┌┴───────────┴┐
│ ЖЕЛУДОК │
┌┴─────────────┴┐
│ ТОНКАЯ КИШКА │
┌─────┴───────────────┴──────┐
│ПЕЧЕНЬ ПОДЖЕЛУДОЧНАЯ ЖЕЛЕЗА│
┌┴────────────────────────────┴┐
│ ТОЛСТАЯ КИШКА │
┌┴──────────────────────────────┴┐
│ ПРЯМАЯ КИШКА │
└────────────────────────────────┘
Рис.3 Схематическое изображение пищеварительной системы
Полость рта. Пережевывание и смачивание слюной пищи начинается во рту. Здесь пищеварение играет существенную роль: пища подвергается химической и механической обработке с помощью двигательных актов -жевания и сосания. Хорошо, если пища будет находиться в ротовой полости не менее 24-32 с. Это - время, необходимое для расщепления углеводов.После полости рта пища поступает в глотку. Длина глотки около 15 см. Она состоит из трех частей: носоглотки, ротовой и гортанной. Глотка одновременно является частью пищеварительного тракта и дыхательной системы. При глотании пища пересекает дыхательные пути, имеющие специальные приспособления,которые выполняют защитную роль. Если защитный механизм не сработает,человек поперхнется, что вызовет кашель. В народе существует выражение при такой ситуации "попало не в то горло", т.е.- в дыхательное. Пищевод представляет собой узкую 23-25 см трубку, соединяющую глотку с желудком. Мышцы пищевода, сокращаясь и расслабляясь, продвигают пищу в желудок через 5-6 с. Желудок представляет собой мышечный мешок. Большая частьего лежит в левом подреберье, меньшая - в подложечной области.Кроме того, в желудке различают две поверхности: переднюю и заднюю. Емкость желудка взрослого человека от 1,5 до 3 литров.Благодаря деятельности гладких мышц желудочной стенки, происходит химическая обработка пищи желудочным соком. Переваривание пищи в желудке продолжается от 3 до 8-10 часов. Выделение желудочного сока зависит от условий и характера питания,от возраста. Эмоции усиливают секрецию желудочного сока.После обработки в желудке пища порциями перемещается в двенадцатиперстную кишку, где происходит ее дальнейшая химическая обработка под действием сока поджелудочной железы и желчи, вырабатываемой печенью. С тонкой кишкой связаны две железы: печень и поджелудочная железа. Печень принимает участие в процессе обмена веществ, обезвреживает вредные для организма вещества, вырабатывает белки крови, желчь, способствующую усвоению жиров, и депонирует питательные вещества. Печень создает из глюкозы сложный углевод - гликоген (животный крахмал). Недаром печень называют центральной химической лабораторией тела.Поджелудочная железа располагается позади желудка. Ее ферменты расщепляют углеводы. Особенно велико значение сока поджелудочной железы, который влияет на белки, жиры и углеводы.В тонкой кишке происходят основные процессы переваривания белков, жиров и углеводов. В стенке двенадцатиперстной кишки образуется большое количество гормонов, которые, попадая в кровь, оказывают регулирующее влияние на другие органы пищеварительной системы. В тонкой кишке заканчиваются процессы переваривания пищи и происходит всасывание переваренных питательных веществ.Толстая кишка отличается от тонкой не только большим диаметром, но и наличием продольных мышечных лент на ее поверхности. Отростком толстой кишки является слепая кишка, от нее отходит червеобразный отросток - аппендикс. Воспаление аппендикса порождает болезнь - аппендицит. Одним из условий этой болезни является затруднение выхода содержимого кишечника из отростка в слепую кишку, наличие остриц или продуктов гнилостного распада. Заболеванию подвержены люди всех возрастов.В толстой кишке продолжается всасывание воды, усваиваются различные вещества, формируются каловые массы, состоящие из непереваренных остатков пищи: слизи, отмерших клеток слизистой оболочки и микробов, которые непрерывно размножаются в кишечнике, вызывая процессы брожения и газообразования. Под влиянием бактерий гниения в толстой кишке происходит разрушение невсосавшихся продуктов переваривания белка. При этом образуются ядовитые для организма соединения (аутоинтоксикация), которые всасываются в кровь и обезвреживаются в печени. Конечным отделом пищеварительной системы является прямая кишка, которая выводит каловые массы наружу. Всасывание происходит почти во всех отделах пищеварительного тракта. Процесс всасывания продуктов расщепления регулируется нервной системой с участием гуморальных факторов, носитактивный характер и возможен только при нормальной жизнедеятельности клеток кишечного эпителия. За сутки всасывается около 10 литров жидкости, из них около 8 литров составляет пищеварительные соки.Белки всасываются в виде водных растворов аминокислот вкровь. У детей повышена проницаемость стенки кишечника, поэтому избыточное поступление в организм ребенка ерасщепленныхбелков приводит к разного рода кожным высыпаниям, например,диатезу.Углеводы всасываются в кровь главным образом в виде глюкозы. Наиболее интенсивно этот процесс идет в верхнем отделе кишечника. В толстой кишке углеводы всасываются медленно. Однако в лечебной практике ее используют при искусственном питании больного (питательные клизмы).Жиры всасываются, проходя через эпителиальные клетки кишок. Легче других жиров всасываются продукты расщепления сливочного масла, свиного жира, сала. В желудке хорошо всасываются алкоголь, частично вода, глюкоза, некоторые соли. Минеральные соли всасываются в кровь в растворенном виде. Основныепроцессы всасывания пищевых веществ происходят в тонкой кишке.Таким образом, пищеварительный аппарат действует как единое целое. Все его отделы тесно связаны между собой и с другими системами организма, обеспечивая тем самым постоянство внутренней среды организма - гомеостаз.
7. Органы выделения
Органы выделения выполняют роль сохранения гомеостаза и поддержания оптимальных отношений с внешней средой. К органам выделения относятся: желудочно-кишечный тракт, почки, потовые, сальные, слезные железы, а также легкие, печень и кишечник. Ж е л у д о ч н о - к и ш е ч н ы й т р а к т выводит из организма через прямую кишку остатки непереваренной пищи, слизи, желчных пигментов, бактерий.П о ч к и. Им принадлежит основная роль в выделительных процессах. Они поддерживают в организме нормальную концентрацию воды, солей, постоянную реакцию крови (РH), регулируют кислотно-щелочное равновесие и осмотическое давление в тканях тела, удаляют из организма конечные продукты белкового обмена и чужеродные вещества, вырабатывают гормон роста, влияющий на тонус кровеносных сосудов. С а л ь н ы е ж е л е з ы выделяют кожное сало, образующее защитный слой на поверхности тела. Функция сальных желез регулируется симпатическим отделом НС. С л е з н ы е ж е л е з ы выделяют влагу, смачивающую слизистую оболочку глазного яблока.П о т о в ы е ж е л е з ы и п о ч к и дополняют и частично взаимозаменяют друг друга. Общее количество потовых желез человека доходит до 2,5 млн. Больше всего желез на лице,ладонях, подошвах и подмышечных впадинах.Потоотделение облегчает работу почек, особенно при больших физических нагрузках. Состав пота зависит главным образом от интенсивности обмена веществ и функциональной способности почек. При задержке потоотделения (при ожогах большой поверхности кожи) может наступить сильное отравление, а иногда и смерть. П е ч е н ь. В печени разрушаются ядовитые продукты расщепления пищи. Обезвреженные ядовитые вещества, мочеваякислота и мочевина выводятся из организма в составе мочи и пота.Л е г к и е. Через легкие из организма удаляются газообразные продукты,образовавшиеся как в процессе обмена веществ,так и при распаде различных фармакологических веществ, поступающих в организм.Таким образом, главная роль в выделительных процессах принадлежит почкам и в меньшей степени потовым железам. Выделительные функции легких, слюнных желез, желудка, печени и кишечника имеют большое значение в балансе выделяемых из организма конечных продуктов обмена.Итак, роль разных органов в сохранении гомеостаза различна. Органы кровообращения осуществляют непрерывное движение крови и доставляют кислород и питательные вещества клеткам.Органы дыхания обеспечивают поступление кислорода в кровьи удаление углекислого газа. Через легкие, почки, кожу, сальные и потовые железы из организма удаляются конечные продукты обмена веществ.Печень разрушает ядовитые продукты и обезвреженные ядовитые вещества выводит из организма. Нарушение одного из органов приводит к различным заболеваниям.
При изучении данной темы, особое внимание необходимо уделить тому, что организм человека - это единое целое. Сохранение гомеостаза, приспособление к различным изменениям внешней среды осуществляется с помощью регулирующих механизмов.
