АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Физиология как наука

Занятие 1: Физиологические функции живого организма.

Вопросы для самоподготовки:

1. Физиология как наука. Основные разделы современной физиологии.

2. Методы современной физиологии.

3. Биологическая характеристика живого организма.

4. Физиологические процессы, функции и механизмы.

5. Механизмы регулирования функций организма.

6. Функциональные системы. Системные принципы регуляции физиологических функций.

Базовая информация.

Физиология как наука.

Физиология (от греч. physis – природа, logos – учение) – наука, относящаяся к биологическим дисциплинам и изучающая закономерности и механизмы функционирования живых организмов, их отдельных систем, органов, тканей и клеток, а так же механизмы регуляции этих функций.

В ходе своего развития физиология прошла несколько этапов: эмпирический, анатомо-функциональный, функциональный. На каждом этапе в изучении физиологического процесса или явления имело место два направления (подхода) - аналитическое и системное.

Аналитическое направление (в основе которого метафизическая философия) характеризуется изучением конкретного процесса, протекающего в каком-либо живом объекте (органе, ткани или клетке) как самостоятельного, т. е. вне связи его с другими процессами в изучаемом объекте. Такое направление дает всестороннее представление о механизмах данного процесса.

Системное направление (в основе которого диалектическая философия) ставит своей целью изучение конкретного процесса во взаимосвязи его с другими, протекающими на уровне организма как единого целого.

Для физиологии как науки, необходимы оба эти направления. На разных этапах развития физиологии соотношение этих направлений изменялось, вначале преобладало аналитическое направление, на более поздних этапах - системное. Для современного этапа характерно дальнейшее углубление аналитического подхода (изучение процессов на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях). Вместе с тем, стало обычным соотнесение этих процессов с процессами целого организма. Открытие системных закономерностей в деятельности живых организмов показало, что для выполнения определенных функций происходит избирательное объединение его отдельных органов и их систем, обеспечивающее достижение полезного приспособительного результата. Такие объединения были названы П. К. Анохиным функциональными системами.

Решение таких задач невозможно без связи с другими науками, изучающими работу человеческого организма. Осмысление физиологических механизмов непременно основывается на данных анатомии, гистологии, цитологии, и других направлений биологических наук, объединяя их в единую систему знаний. В физиологии широко используют также методы физики, химии, кибернетики, математический аппарат. Будучи основанными на физических и химических закономерностях, физиологические явления тем не менее характеризуются собственными качественными особенностями. Они подчиняются возникающим в процессе эволюции закономерностям.

Основные разделы современной физиологии. Совокупность физиологических знаний подразделяют на ряд отдельных, но взаимосвязанных направлений – общую, частную и прикладную физиологию.

В общую физиологию включают сведения, касающиеся природы основных, жизненных процессов, общих проявлений жизнедеятельности, таких, как метаболизм органов и тканей, свойства биологических мембран и отдельных клеток, общие закономерности реагирования организма и его структур на воздействие среды – раздражимость, возбудимость, процессы возбуждения и торможения. Сюда же относят особенности которые обусловлены разными уровнями структурной организации, разными условиями существования и целым рядом других причин (например, исследования специфических особенностей функций организмов различных видов, а также представителей одного и того же вида, но находящихся на разных стадиях индивидуального развития). Следовательно, общая физиология описывает те качественно своеобразные явления, которые отличают живое от неживого.

Частная физиология исследует свойства отдельных тканей (мышечной, нервной и др.), органов (печени, почек, сердца и пр.), закономерности объединения их в системы (система пищеварения, кровообращения, дыхания). Кроме того, сюда можно отнести физиологию отдельных классов, групп и видов животных (например, насекомых, птиц, хозяйственно полезных животных – оленей, овец, коров).

Прикладная физиология изучает закономерности проявлений деятельности организма, особенно человека, в связи со специальными задачами и условиями. К числу таких разделов относят физиологиютруда, разрабатывающую и обосновывающую мероприятия, которые связаны с рационализацией труда, с производственным обучением. Физиологияспорта занимается изучением состояний организма при различного рода физических нагрузках, тренировках и т. д. Практической задачей физиологиипитания. является обоснование норм питания, диет, режимов для различных, профессиональных и возрастных групп людей, живущих в разных природных условиях, а также при разных состояниях организма. Ряд специальных проблем, возникающих в результате пребывания организма при измененном барометрическом давлении, перегрузках, условиях, не встречающихся на Земле (невесомость), изучает подводная и космическая физиология. Влияния, оказываемые на организм внешней средой, и в этой связи особенности физиологических процессов у разных видов животных в зависимости от условий существования, изучает по преимуществу экологическая физиология. Исключительно важные в практическом отношении задачи решает большой раздел физиологиисельскохозяйственных животных. Помимо названных развивается и ряд других имеющих прикладное значение разделов физиологии.

Физиологию принято также условно подразделять на нормальную и патологическую. Первая изучает закономерности жизнедеятельности здорового организма, механизмы адаптации функций к действию различных факторов, наконец, устойчивость организма. В отличие от нормальной, патологическая физиология рассматривает измененные функции больного организма, выясняет общие закономерности возникновения, развития и течения патологических процессов ворганизме, процессы компенсации и адаптации функций при заболеваниях, а также механизмы выздоровления и реабилитации.

В ходе своего развития физиология прошла несколько этапов: эмпирический, анатомо-функциональный, функциональный. На каждом этапе в изучении физиологического процесса или явления имело место два направления (подхода) - аналитическое и системное.

Аналитическое направление характеризуется изучением конкретного процесса, протекающего в каком-либо живом объекте (органе, ткани или клетке) как самостоятельного, т. е. вне связи его с другими процессами в изучаемом объекте. Такое направление дает всестороннее представление о механизмах данного процесса.

Системное направление ставит своей целью изучение конкретного процесса во взаимосвязи его с другими, протекающими на уровне организма как единого целого.

Для физиологии как науки, необходимы оба эти направления. На разных этапах развития физиологии соотношение этих направлений изменялось, на ранних этапах преобладало аналитическое направление, на более поздних - системное. Для современного этапа характерно дальнейшее углубление аналитического подхода (изучение процессов на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях). Вместе с тем, стало обычным соотнесение этих процессов с процессами целого организма. Открытие системных закономерностей в деятельности живых организмов показало, что для выполнения определенных функций происходит избирательное объединение его отдельных органов и их систем, обеспечивающее достижение полезного приспособи-тельного результата. Такие объединения были названы П. К. Анохиным функциональными системами.

Методы физиологических исследований.

Физиология – экспериментальная наука. Она располагает двумя основными методами – наблюдением и экспериментом. Наблюдение позволяет проследить за работой того или иного органа, но даже при использовании технических средств, для наблюдения, позволяет ответить только на вопрос «что происходит». Кроме того, результаты наблюдения зачастую могут носить субъективный характер. Поэтому, основным и более объективным методом познания механизмов и закономерностей в физиологии является эксперимент, позволяющий не только ответить на вопрос, что происходит в организме, но и выяснить так же, как и почему происходит тот или иной физиологический процесс, как он возникает, какими механизмами поддерживается и управляется. При изучении любого процесса обычно создают условия, в которых можно вызвать этот процесс и в последующем им управлять. В зависимости от того, какую цель преследует эксперимент, ему соответствует и определенный характер методических приемов.

Для глубокого проникновения в природу протекающих в организме процессов, доведения анализа до молекулярного уровня клетки (изолированной от всех основных процессов, которые происходят в организме) используют так называемые аналитические исследования, благодаря которым может быть получено исчерпывающее представление об отдельной клетке, ее органеллах, возможностях и особенностях мембранных процессов и т. д.

Однако для понимания сложных процессов жизнедеятельности, протекающих в целом организме, используют методы, так называемой «синтетической физиологии». Она в отличие от «аналитической» считает своей задачей приближение условий эксперимента к естественным, наиболее соответствующим познанию жизнедеятельности организма.

На ранних этапах развития физиологической науки при изучении функций и значения того или иного органа особой популярностью пользовались методики удаления либо части, либо всего органа (метод экстирпации) с последующим наблюдением и регистрацией того, какими последствиями сопровождается вмешательство. В иных случаях изучаемый орган не удаляют, а пересаживают в том же организме на новое место или переносят в другой организм (метод трансплантации). Такой подход оказался особенно результативным при изучении функций эндокринных желез.

Для рассмотрения деятельности органов, расположенных в глубине тела и недоступных непосредственному наблюдению, используют фистульный метод. При этом, один конец металлической или пластмассовой трубки вводят в полый орган (желудок, кишечник, желчный пузырь), второй – закрепляют на коже. Разновидностью этой методики может быть выведение протоков желез. Вариантом подобного подхода может служить и методика катетеризации. В этом случае в кровеносные сосуды, сердце, протоки желез вводят тонкие синтетические трубки-катетеры, которые используют и для регистрации происходящих в изучаемых органах процессов, и для введения различных фармакологических веществ и препаратов.

Для того чтобы установить зависимость функции органа от влияния нервной системы, прибегают к методике денервации. При этом либо перерезают нервные волокна, иннервирующие орган, либо (для возбуждения деятельности органа) используют электрический или химический вид раздражения.

Кроме того, в последние десятилетия широкое применение нашли различные инструментальные методики в сочетании со стимуляцией мозговых или периферических структур у бодрствующих животных и регистрацией у них электрической активности посредством вживления макро- и микроэлектродов.

Принято различать следующие формы проведения физиологического эксперимента: острый, хронический, в условиях изолированного органа.

Острый эксперимент обычно непродолжителен. В этом случае наркотизированное и обездвиженное животное вскрывают для проведения искусственной изоляции органов и тканей, иссечения и стимуляции различных нервов, регистрации электрических потенциалов, введения лекарственных препаратов и т. д.

Хронический эксперимент требует специальной подготовки в виде определенно направленных хирургических операций и использования животного в опыте только после того, как оно оправится от хирургического вмешательства. В хроническом эксперименте применяют такие методические приемы, как наложение фистул, пересадки различных органов, вживление электродов и т. д. Следует также заметить, что лишь в условиях хронического эксперимента возможно изучение сложных форм поведения с использованием методики условных рефлексов, различных инструментальных методик, телеметрии. Условия хронического опыта, позволяющие наблюдать животное на протяжении недель, месяцев и даже лет, создают возможности неоднократного повторения на нем исследования, значительно повышая, таким образом, достоверность проводимых наблюдений.

Функции отдельных органов изучают не только в целом организме, но и при их изоляции из него. В этом случае извлеченному органу, прежде всего, создают необходимые условия: температуру, влажность или подачу специальных, питательных растворов через сосуды изолированного органа (метод перфузии). Подобные условия необходимы по преимуществу для микрофизиологических экспериментов, когда в качестве объекта используют отдельную мышечную, нервную или другую клетку.

В условиях острого и хронического эксперимента на животных изучаются физиологические механизмы функционирования и взаимодействия органов и систем целостного организма. В спортивной физиологии эти экспериментальные методы не могут быть использованы по этическим соображениям. Поэтому особое значение приобретает метод целенаправленного наблюдения за состоянием организма человека в условиях систематических занятий физическими упражнениями. При этом используются и инструментальные (в частности - телеметрические) методики, методы биохимических исследований при выполнении контрольных упражнений, специальных, функциональных проб и тестовых испытаний.

В экспериментальной физиологии непрерывно происходят значительные методические усовершенствования, которые коренным образом меняют самую технику эксперимента, способы регистрации процессов, обработки и оценки экспериментальных данных. Механические преобразователи сигналов вытеснены электронными системами, регистрация процессов все более осуществляется на магнитном носителе, и последующая обработка материалов ведется с помощью компьютерной техники.

Биологическая характеристика живого организма.

Организм (от лат. оrgаniso - устраиваю, придаю стройный вид) - это целостная биологическая система отдельного живого существа. Составные части организма – клетки, ткани иорганы – в сумме еще не представляют собой целостный организм. Лишь соединение их в порядке, исторически сложившемся в процессе эволюции, и их взаимодействие образуют целостную систему – которой присущи определенные свойства. Именно они и позволяют рассматривать живые организмы как самостоятельную форму существования материи. С точки зрения различных биологических дисциплин последовательность и значение этих свойств не всегда одинаково. Для физиологии наибольшее значение будут иметь следующие.

Прежде всего, – это одно из основных свойств живого - способность к самовоспроизведению или репродукции. Это свойство реализуется в процессе размножения - способности организмов воспроизводить себе подобных. Значение этого процесса настолько велико, что, по мнению некоторых биологов, оставление потомства вполне можно считать биологической целью любого живого организма. Следует отметить, что не является исключением, в данном случае, и человек.

Следует помнить, что сущность процесса размножения, для любого организма, заключается в образовании новой информационной молекулы ДНК на основе материнской в процессе ее репликации (удвоения). На основе информации, заложенной в дочерней ДНК, и происходит развитие нового организма.

Процесс удвоения материнской ДНК происходящий в клетке является химической реакцией, а любая химическая реакция требует определенных условий, в данном случае условий внутренней среды. Для живого организма жизненно важно, чтобы поддерживалось, прежде всего, постоянство этих условий или гомеостаз. Любое сколько-нибудь значимое изменение гомеостатических показателей организма (температуры тела, артериального давления, насыщения крови кислородом, внутриклеточного рН, и др.) за пределы физиологической нормы, приводит к его неизбежной гибели. Значит, на поддержание постоянства внутренней среды и будут направлены все, без исключения, физиологические процессы. Поддержание гомеостаза, в таком случае, можно считать физиологической целью организма.

Поддержание постоянства внутренней среды обеспечивается в ходе обмена веществ, который можно отнести к следующему важнейшему свойству живых организмов. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее необходимые вещества и выделяя продукты жизнедеятельности.

Одна сторона обмена заключается в том, что вследствие целого ряда сложных химических превращений вещества из окружающей среды уподобляются органическим веществам живого организма и из них строится его тело. Эта сторона обмена, называемая пластическим обменом, обеспечивает реализацию еще одного свойства - единства химического состава. Действительно, несмотря на то, что в состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы, соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента: углерод, кислород, азот и водород. Кроме того, органические соединения редко встречаются в неживой природе, а все живые организмы построены и основном из четырех крупных групп сложных органических молекул – биологических полимеров: нуклеиновых кислот, белков, углеводов, а также липидов.

Другая сторона обмена веществ, называемая энергетическим обменом, проявляется в том, что сложные органические соединения распадаются на простые, при этом утрачивается их сходство с веществами организма и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза.

Поддержание нормальной жизнедеятельности организма невозможно без непрерывной информации о состоянии окружающей среды. Именно благодаря этой информации и происходит адекватная регуляция всех процессов обмена веществ. Для более сложных организмов, в том числе и человека, такая информация необходима для реализации сложных форм поведения. В процессе эволюции у живых организмов выработалось и закрепилось свойство избирательно реагировать на внешние воздействия. Это свойство носит название раздражимости. Всякое изменение окружающих организм условий среды представляет собой по отношению к нему раздражение, а реакция организма на внешние раздражители служит показателем его чувствительности и проявлением раздражимости.

Механизмы лежащие в основе процессов раздражимости и обмена веществ и являются в конечной итоге предметом физиологии.

Отметим, что существует и целый ряд других свойств.

В процессе обмена веществ, проявляется такое свойство живых организмов как энергозависимость. Живые тела представляют собой открытые для поступления энергии системы, то есть они существуют только до тех пор, пока в них поступает энергия и материя из окружающей среды.

Благодаря процессам обмена веществ осуществляется рост и развитие организма. В результате развития возникает новое качественное состояние биологической системы представленное индивидуальным развитиеморганизмов - онтогенезом, и историческим развитиемвидов - филогенезом. Развитие сопровождается изменением количества - ростом.

Не менее важным свойством является – дискретность (лат. discretus – прерывистый, разделенный), согласно которому любая биологическая система состоит из обособленных в пространстве, но тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство (тело – орган – ткань – клетка – органоид – молекула – и т.д.), каждая из которых может выполнять функцию, лишь будучи пространственно изолированной от других. Дискретность строения организма – основа его структурной упорядоченности, она создает возможность постоянного самообновления его путем замены «износившихся» структурных элементов без остановки выполняемой функции. Кроме структурной, можно выделить и функциональную дискретность, которая проявляется в процессах восприятия внешней среды и регуляции физиологических актов.

Способность живых организмов обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов отражает свойство саморегуляции. Под саморегуляцией понимают такой вид регуляции, когда отклонение регулируемого параметра является стимулом для его восстановления. Для осуществления принципа саморегуляции необходимо взаимодействие следующих компонентов функциональных систем:

· Регулируемый параметр (объект регуляции, константа).

· Аппараты контроля, следящие за отклонением данного параметра под воздействием внешних и внутренних факторов.

· Аппараты регуляции, обеспечивающие направленное действие на деятельность органов, от которых зависит восстановление отклонившегося параметра.

· Аппараты действия - органы и системы органов, изменение деятельности которых в соответствии с регуляторными влияниями, приводят к восстановлению исходной величины параметра.

· Обратная афферентация - несет информацию в аппараты регуляции о достижении или не достижении полезного результата, о возвращении или невозвращении отклонившегося параметра к норме.

Наконец, ритмичность - периодические изменения интенсивности физиологических функций с различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и столетия) связанные с периодическими колебаниями (повторениями) условий в окружающей среде.

Ритмичность обеспечивает согласование функций организма с окружающей средой, т. е. приспособление к периодически изменяющимся условиям существования. Эволюционно сформированные ритмические изменения жизнедеятельности сохраняются даже в том случае, если внешние факторы остаются неизменными или, напротив, резко меняются. Например, изменение температуры внешней среды не может существенно изменить суточные колебания температуры тела.

Дата добавления: 2015-02-02 | Просмотры: 1728 | Нарушение авторских прав