Лекция 2 Тема Закономерности роста и развития организма

Лекция 2 Тема: «Закономерности роста и развития организма» Вопросы: 1. Понятие о росте и развитии организма в онтогенезе. 2. Соотношение процессов роста и развития 3. Физиологические закономерности роста и развития

1. Понятие о росте и развитии организма детей и подростков Ø Организм человека находится в состоянии непрерывного процесса развития – онтогенеза. Термин онтогенез (греческое слово - онтнос-сущее, генезис- происхождение) был введен в биологию немецким ученым Э. Геккелем. Ø Онтогенез это период индивидуального развития живого организма от момента оплодотворения яйцеклетки до естественного окончания индивидуальной жизни. Ø В онтогенезе выделяют два самостоятельных этапа развития: пренатальный (антенатальный или внутриутробный)и постнатальный (неонатальный или внеутробный). Ø Пренатальный период начинается с момента зачатия и продолжается до рождения ребенка. Ø Постнатальный период- от момента рождения и до смерти человека.

Рост и развитие обычно употребляются как понятия тождественные, неразрывно связанные между собой. Однако биологическая природа этих процессов различна, различны их механизмы и последствия. Ø В организме человека совершаются непрерывные изменения – ребенок превращается в подростка, подросток – в юношу или девушку, юноши и девушки – во взрослых людей. Ø Развитие человека условно можно разбить на три больших периода: 1) эволюционный период роста, когда все органы увеличиваются в размерах и развиваются; 2) период зрелости, когда все ткани и органы, и все функции организма, достигнув своего полного расцвета, в течение известного времени держатся на определенном, длительное время почти не изменяющемся уровне 3) период старения, когда постепенно ослабляются все функции, резко снижаются жизненные процессы, период инволюции, заканчивающийся смертью. ØИзменения организма в процессе его индивидуального развития многообразны: они затрагивают химический состав тканей, касаются форм, размеров и веса отдельных органов и всего тела в целом, отражаются и на функциях организма человека. Ø

Ø Развитие – процесс количественных и качественных изменений, приводящих к повышению уровней сложности организации и взаимодействию всех его систем. Ø Качественные изменения в детском и подростковом организме происходят за счет усложнения его организации, т. е. усложнении строения и функций всех тканей и органов , в усложнении их взаимоотношений и процессов их регуляции. Ø Рост и развитие тесно взаимосвязаны и обуславливают друга, Постепенные количественные изменения, происходящие в процессе роста организма, приводят к появлению у ребенка новых качественных особенностей. Например, формирование двигательной функции.

Ø Развитие включает три фактора: рост, дифференцирование тканей и формообразования. Между собой все они тесно взаимосвязаны и взаимозависимы. Ø Рост – это прогрессивное количественное увеличение числа клеток за счет их делению (например, клеток костной ткани) или увеличения размеров клеток в результате синтеза белков (например, мышечных и нервных волокон). Ø Дифференцирование – генетически обусловленный процесс специализации и совершенствования тканей и закладки органов развивающегося организма. Ø Формообразование - качественные и количественные возрастные изменения пропорций тела. Ø Процесс роста и развития продолжается на протяжении детства, юношества и зрелого возраста; наиболее интенсивный рост и развитие происходит в детском и юношеском возрасте и к зрелому периоду замедляется.

2. Соотношение процессов роста и развития Ø Взаимосвязь между ростом и развитием проявляется в том, что определенные стадии развития могут наступать только при достижении определенных размеров тела. Так, половое созревание у девочек может наступить только тогда, когда масса тела достигает определенной величины ( 48 кг). Ø Дифференцировочное процессы, когда происходят сложнейшие преобразования , постепенно приводящие к формированию совершенно не схожих между собой клеточных структур и разных по форме и функций тканей. Ø Количественные и качественные изменения в деятельности физиологические систем. Так, ростовые процессы приводят к изменениям объемных характеристик в деятельности всех функциональных систем организма. Например, для того чтобы сохранить, удовлетворить ткани растущего организма О² и питательными веществами, при 2 -х кратном увеличении массы тела необходимо примерно такое же увеличение массы циркулирующей крови, размеров сердца, кроветворных органов и. т. д.

Ø В онтогенезе происходит качественное изменение тканей, которые полнее экстрагируют О² и питательные вещества и потребность в кровообращении в расчете на единицу массы тела с возрастом снижается. Ø Все физиологические функции связаны с размерами тела, но при этом часть из них меняется в онтогенезе пропорционально изменениям массы тела, а другая часть меняется пропорционально изменениям площади поверхности тела. Ø В ходе развития та или иная функция изменяется непропорционально массе или площади поверхности тела, то это свидетельствует о качественном преобразовании механизмов реализации данной функции. Так, ростовые процессы ведут к количественным, пропорциональным изменениям, а дифференцировочное процессы могут приводить к появлению качественных, непропорциональных изменений в деятельности физиологических систем организма.

Ø Изменяются и энергетические затраты в процессе роста и развития: - Процессы роста требуют больших затрат энергии, это связано с повышенным уровнем метаболизма в тканях детского организма. Однако, по данным ученых, суточное потребление энергии в период самого интенсивного роста не большие и составляют 4 -5%. Это связано с тем, что в процессе ростовых синтезов используются готовые, отработанные пути метаболизма, которые представляют собой легко реализуемый процесс. - Дифференцировочное процессы, определяющие динамику качественного развития организма протекают с большими энергетическими затратами и требуют организации новых метаболических путей и широкого спектра ферментных систем, которые бывают необходимыми только на узко очерченных стадиях процесса. В периоды, когда замедляется рост организма, дифференцировочное процессы активизируются, существенно повышается интенсивность основного обмена. Ярко такой закон

проявляется в понятие о «скачке роста» . В тех случаях, когда во множестве различных тканей организма одновременно наблюдаются ростовые процессы, отмечаются феномены «скачков роста» , и в первую очередь, это проявляется в резком увеличении продольных размеров тела за счет увеличения длины туловища и конечностей. Ø В постнатальном периоде выражены «скачки роста» : - в первый год жизни, происходит наибольшая прибавка в росте (15 -30 см); - в 5 -6 лет – «полуростовый скачок» , в результате, которого ребенок достигает примерно 70% длины тела взрослого человека (рост увеличивается за счет длины конечностей); в 13 -15 лет – пубертатный скачок роста (10 -25 см) рост увеличивается за счет удлинения туловища и конечностей.

Рис. 1 Изменение длины роста в различные возрастные периоды Рост, см 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 года 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Ø В результате каждого «скачка роста» существенно меняются пропорции тела. Количественные изменения сопровождаются качественными изменениями функционирования важнейших физиологических систем, которые должны настроиться на работу в условиях новой морфологической ситуации. Ø Чередование периодов роста и дифференцировки определяется естественным процессом этапов возрастного развития, на каждом из которых организм имеет специфические особенности, никогда не встречающиеся в таком сочетании на любом из других этапов. Ø Состояние организма оценивается по морфологическим и функциональным признакам и соотносят, с конкретным этапом возрастного развития.

3. Физиологические закономерности роста и развития Ø Ø Процесс роста и развития идет по определенным закономерностям, и знание их позволяет понять деятельность отдельных органов и систем, их взаимосвязь, функционирование организма ребенка в разные возрастные периоды и его единства с внешней средой. На всех этапах созревания от момента рождения до полной зрелости рост и развитие организма протекают в соответствии с объективно существующими законами. Ø Основными закономерностями возрастного развития являются: непрерывность, последовательность, гетерохронность, обусловленность роста и развития полом (половой диморфизм), средовыми и генетическими факторами, биологическая надежность функциональных систем и организма в целом; акселерация роста и развития.

Непрерывность и последовательность роста и развития Ø Непрерывность развития обусловлена постоянным делением клеток и синтезом белков. Ø Процессы роста и развития протекают непрерывно и носят поступательный и скачкообразный характер, их темп имеет нелинейную зависимость от возраста. Ø Последовательность развития отдельных органов и тканей в ходе онтогенеза определяется созреванием необходимых структур и функций на данном этапе ли в недалеком будущем (например, для новорожденного основное значение имеет развитие органов, обеспечивающих его существование в воздушной среде, тогда как для подростков важно развитие органов, связанных с половым созреванием). Ø Переход от одного этапа развития к другому совершается в короткие отрезки времени, которые рассматриваются как переломные, или критические, периоды онтогенеза. В их определении ведущее значение имеет скорость (время) развития физиологических функций.

Гетерохронность Ø Процессы роста и развития протекают неодновременно. Каждому возрасту свойственны определенные морфофункциональные особенности. Организм ребенка рассматривается как единое целое, однако его отдельные органы и системы растут и развиваются гетерохронно. ØУчение о тории гетерохронии создал русский ученый П. К. Анохин Гетерохронность – неравномерное и неодновременное созревание функциональных систем организма- избирательное и ускоренное созревание в тех структурных образованиях и функциях, которые обеспечивают выживаемость организма на данный период. Ø Функциональные системы созревают неравномерно и неодновременно, включаются поэтапно, сменяются одна другой, обеспечивая организму приспособление в различные возрастные периоды. Изучая функциональные системы в онтогенезе, П. К. Анохин вначале выявил физиологический механизм – системогенез как общую закономерность развития, которая четко проявляется на стадии эмбрионального периода.

Ø Системогенез – избирательное и ускоренное развитие морфологических образований, которые составляют полноценную функциональную систему, обеспечивающую новорожденному выживание. Например, созревание структур, обеспечивающих сосательный рефлекс у новорожденного, происходит задолго до рождения ребенка. Ø Гетерохронность характеризуется периодами ускорения и замедления формирования отдельных функций, органов и систем организма. Максимальный темп роста отмечают во внутриутробном периоде и раннем детском возрасте. Например, начиная с двухмесячного возраста эмбрион увеличивается на 1 -1, 5 мм в сутки, длина тела к концу первого года жизни увеличивается на 47% относительно периода новорожденности, на втором году жизни – на 13%, на третьем – на 9%. Постепенно темпы роста замедляются и вновь становятся интенсивными в подростковом возрасте; к 20 -22 годам рост приостанавливается.

Обусловленность роста и развития полом (половой диморфизм) Ø Половой диморфизм проявляется: -в особенностях обменного процесса; - темпах роста и развития отдельных функциональных систем организма в целом; - мальчики до начало полового созревания имеют более высокие антропометрические показатели (рост, массу тела, силу мышц и др. ); - в период полового созревания соотношение меняется: девочки по всем показателям опережают мальчиков - отмечается перекрест возрастных кривых (с 11 до 15 лет) и с 15 лет мальчики вновь опережают девочек – образуется второй перекрест; - наблюдается неодинаковый темп развития у мальчиков и девочек многих функциональных систем, особенно, в развитии мышечной, дыхательной и сердечно-сосудистой системах (по показателям частоты дыхания, частоты сердечных сокращений, силы мышц различных групп). - различия отмечаются в физической работоспособности и психофизиологических показателях.

Генетические и средовые факторы Ø Детский организм, развиваясь по сложнейшей наследственно закрепленной программе, на протяжении жизни подвергается воздействию множества биологических и социальных факторов. Однако воздействие неблагоприятных экзогенных факторов может привести лишь к задержке развития, но не остановить его. При создании оптимальных условий темпы роста нормализуются, ребенок при этом, сохраняет относительно устойчивое состояние в окружающей среде, которое достигается за счет физиологических механизмов – системогенеза и саморегуляции физиологических функций. Ø Все факторы, характеризующие рост и развитие условно делят на три группы: генетические, средовые, трудноклассифицируемые. Генетические факторы находятся в ядре (хромосомах) и в цитоплазме (некоторые органоиды клетки). Генетическая информация хранится, воспроизводится и передается при размножении организмов в виде молекул нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), являющихся материальными носителями всех видов

наследственности(хромосомной и цитоплазматической). На стадии, Предшествующей делению клетки, ДНК распадается на ряд составных частей, которые называют хромосомами. Число хромосом в клетке постоянно для каждого биологического вида. Каждая хромосома состоит из генов. Ø Ген – элементарная функционально неделимая единица наследственности, участок молекулы ДНК, контролирующий развитие какого либо признака. Ø Генотип – совокупность генов данной клетки или организма. Генотип контролирует развитие, строение и жизнедеятельность организма, т. е. совокупность всех признаков организма – его фенотип. Ø Фенотип – совокупность всех признаков и свойств организма, формирующихся в процессе взаимодействия его генетических структур с внешней средой. В фенотипе не реализуются все наследственные возможности, и он является частным случаем реализации генотипа в конкретных условиях. Поэтому даже между однояйцовыми близнецами, имеющими идентичные генотипы, выявляются фенотипические различия, ели они развивались в разных условиях.

Ø Генотип каждого человека полигенный и уникальный – отсюда такое разнообразие людей. Ø Каждый ген оказывает как прямое, так и опосредованное действие. Так, примером прямого, первичного действия может быть изменение гемоглобина в эритроцитах в случае мутации соответствующего гена при серповидной клеточной анемии, которая приводит к нарушению умственной и физической деятельности ребенка, сердечной недостаточности, увеличению селезенки и нарушению работы других органов, возникающих вследствие недостатка гемоглобина. Ø Гены, контролирующие рост и развитие ребенка определяют возрастную чувствительность рецепторного аппарата клеток к различным гормонам, а через них интенсивность и возрастные характеристики обмена веществ и энергии. Ø В процессе роста генная регуляция обмена веществ и энергии дополняется нейроэндокринной регуляцией, связывающей генетическую программу развития с условиями внешней среды. Благодаря взаимовлиянию генной и нейроэндокринной регуляции каждый период характеризуется особыми темпами роста, физиологическими и поведенческими реакциями.

ØУстановлено, влияние наследственности на показатели роста и сказываются после 2 лет жизни и отчетливая связь между ростом родителей и детей прослеживается с 2 до 9 лет и от 13 до 18 лет. Масса тела в большей степени подвержена действию факторов среды. Этот показатель определяется количеством и качеством состава пищи, режимом питания, физической активностью. Генетическому фактору относят физические качества (скоростные, координационные, силовые, выносливость), также типы ВНД, ряд наследственных заболеваний (болезни крови, обмена веществ и др. ). Ø К средовым факторам относят питание, , витаминную обеспеченность, двигательный режим, эмоциональные нагрузки, острые и хронические заболевания, влияние климатогеографических условий и др. Ø К трудноклассифицируемым факторам относят акселерацию. Акселерация – процесс ускоренного роста и развития детей и подростков по сравнению с предшествующими поколениями за определенный исторический промежуток времени(эпохальная акселерация).

Биологическая надежность функциональных систем и организма в целом Ø Биологическая надежность функциональных систем, как закономерность базируется на представлении о широком диапазоне жизненных возможностей. Наш организм, каждая его система имеет резервные возможности. Например в 10 мл. крови человека содержится такое количество тромбина, которое может вызвать свертывание всей крови человека, такое избыточное содержание тромбина в организме обеспечивает надежность системы свертывания; стенка сонной артерии обладает высокой прочностью, она способна выдерживать давление 20 атм. при 1/3 в действительности; прочность большеберцовой кости составляет около 400 кг. Ø Резервные возможности и надежность систем обеспечивают индивидуальное развитие организма. При отсутствии такой надежности, широких жизненных границ развитие организма было бы невозможно вследствие постоянной опасности прекращения жизни.

Биологическая надежность функциональных систем (БНФС) – уровень регулирования процессов в организме, при котором обеспечивается оптимальное их протекание с мобилизацией резервных возможностей и взаимозаменяемостью звеньев, быстрый возврат к исходному состоянию с достаточной лабильностью и пластичностью, гарантирующих быстрое приспособление. Ø БНФС базируется на принципах: – избыточности элементов управления (раскрытие резервных возможностей); – дублирования и взаимозаменяемости элементов регуляции; – в совершенном и быстром возврате к состоянию относительного постоянства; – динамичности взаимодействия звеньев системы. Ø Относительное постоянство биологической системы и ее надежность поддерживается быстрым возвратом функций к исходному состоянию. Деятельности биологических систем присущи колебания и стабильность может сохраняться до тех пор, пока колебания системы совершаются в пределах допустимых границ. Однако строгое чрезмерное поддержание в жестких границах нежелательно, такой способ управления может нарушить адаптацию организма к постоянно меняющимся условиям. Ø

ØПоддержание стабильности функций организма осуществляется процессом саморегуляции. Ø Принцип динамичности взаимодействия звеньев системы осуществляется за счет высокой пластичности структурнодинамической организации ЦНС. Её динамичность четко отражается в компенсаторных процессах, осуществляемых образованием новых и усилением имеющих нервных связей.