ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИОЛОГИЮ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИОЛОГИИ КАК НАУКИ

ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИОЛОГИЮ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИОЛОГИИ КАК НАУКИ Физиология (от греч. physis – природа, logos – учение) наука о процессах жизнедеятельности (физиологических функциях) на разных уровнях организации организма целостного организма отдельных его органов и систем физиология органов и систем клеток и субклеточных структур клеточная и молекулярная физиология при различных условиях жизнедеятельности в нормальном организме при различных патологиях (болезнях) при различных экологических условиях при различных видах трудовой и спортивной деятельности нормальная физиология патологическая физиология экологическая физиология труда физиология спорта космическая физиология

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИОЛОГИИ ОБЪЕКТ исследования используют живой организм выбор которого определяется целями и задачами исследований в иммунологических опытах мелких грызунов (крысы, мыши, морские свинки) в физиологии кровообращения животных средних размеров (кошки, кролики, собаки) в физиологии пищеварения как правило, собак в нервно-мышечной физиологии лягушек и крыс в нейрофизиологии как правило, кошек и крыс в физиологии высшей нервной деятельности собак, обезьян, человека

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ФИЗИОЛОГИИ ЦЕЛИ ФИЗИОЛОГИИ исследование процессов жизнедеятельности (качественная и количественная их оценка) выяснение причин и механизмов, вызывающих и поддерживающих физиологические процессы изучение способов регуляции и воздействия на физиологические функции самая главная ЗАДАЧИ ФИЗИОЛОГИИ прикладная: внедрение полученных сведений о процессах жизнедеятельности в клиническую медицину с целью возможной коррекции нарушенных физиологических функций в больном организме

ФОРМЫ ПРОВЕДЕНИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ОСНОВНОЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ в физиологии острая ФОРМЫ ПРОВЕДЕНИЯ физиологического эксперимента эксперимент (вивисекционная), эксперимент проводится на обездвиженном животном и, как правило, предполагает хирургическое вмешательство в животный организм (in situ) хроническая, определенные физиологические функции исследуют на заранее подготовленном животном, перенесшем определенное хирургическое вмешательство и оправившемся после него (in vivo) изолирование органов, тканей, отдельных клеток или даже субклеточных структур и исследование особенностей их функционирования вне организма (in vitro)

Наиболее распространенные ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДИКИ Øметодика экстирпации (удаления) органа и последующего изучения функций организма в отсутствии какого-то органа; Øметодика пересадки (трансплантации) какого-то органа в другое место организма (позволяет исследовать связь трансплантата с другими органами); Øметодика катетеризации (чаще всего сосудов) последующего введения в них определенных веществ; с целью Øфистульная методика (соединение полости каких-то органов с окружающей средой с помощью трубок); Øметодика наложения лигатур и сосудистых анастомозов (с целью выяснения роли микроциркуляторного русла в функционировании органа); Øметодика денервации; Øметодика электрического раздражения нервов или органов; Øметодика отведения биопотенциалов от определенных структур организма и др.

ПОНЯТИЕ О ЖИВОМ ОРГАНИЗМЕ ЖИВОЙ ОРГАНИЗМ самостоятельно существующая единица органического мира, обладающая способностью к: üсамообновлению, üсамовоспроизведению üсаморегуляции üи реагирующая как единое целое на различные воздействия со стороны внешней или внутренней его среды неразрывно связан с окружающей средой (постоянно обменивается с ней веществом и энергией, подвергается постоянному воздействию ее факторов)

ПОНЯТИЕ ОБ ОБМЕНЕ ВЕЩЕСТВ неотъемлемая черта живого ОБМЕН ВЕЩЕСТВ (метаболизм) катаболизма (диссимиляции) процессы распада сложных органических веществ до более простых и в конечном итоге до неорганических соединений, в ходе которых выделяется энергия разрушенных химических связей большая часть этой энергии превращается в тепловую и рассеивается организмом меньшая аккумулируется в форме АТФ и креатин-фосфата (универсальные клеточные источники энергии) анаболизма (ассимиляции) реакции синтеза сложных органических веществ из более простых органических, требующие затраты энергии механической работы (мышечное сокращение) химической работы (работы по синтезу сложных органических веществ) гидролиз АТФ и креатинфосфата сопровождается выделением энергии макроэргической связи, часть из которой превращается в тепловую, а часть расходуется на выполнение различных видов работы осмотической работы (транспорт ионов через клеточные мембраны против концентрационных градиентов)

Уровни организации организма человека Структурно-функциональная единица организма человека КЛЕТКА клетки образуют ТКАНИ (эпителиальную, соединительную, мышечную, нервную) ткани образуют ОРГАНЫ (сердце, печень, почки, головной мозг, легкие и другие) органы образуют СИСТЕМЫ ОРГАНОВ (сердечно-сосудистую, дыхательную, пищеварительную, мочевыделительную, нервную, эндокринную, иммунную и другие) каждая из которых выполняет определенные функции все системы органов образуют ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА В ЦЕЛОМ

Понятие о клетке Клетка – структурно-функциональная единица любого живого организма ей присущи основные свойства живого, а именно, способность к: qобмену веществ и поддержанию целостности своих структур qросту и развитию qразмножению (характерно не для всех клеток организма человека) qсмерти, знаменующей завершение клеточного цикла

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ КЛЕТКИ СПЕЦИФИЧЕСКАЯ определяется принадлежностью клетки к тому или иному типу ткани и соответственно определенным морфологическим обеспечением, обусловленным экспрессией определенных генов. Требует затраты энергии. • для мышечных клеток – сокращение (механическая работа) • для секреторных – синтез и секреция определенных веществ • для нервных – проведение нервного импульса и обработка информации и т. д. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ (ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ) обусловлена постоянно протекающими в клетках процессами катаболизма, в ходе которых высвобождается энергия разрушенных химических связей, часть которой аккумулируется в виде универсальных клеточных макроэргов (АТФ и креатинфосфат) АНАБОЛИЧЕСКАЯ (СИНТЕТИЧЕСКАЯ) обусловлена постоянно протекающими в клетках процессами анаболизма, в ходе которых синтезируется необходимые клетке макромолекулы (структурные белки, ферменты, компоненты клеточных органоидов, белки, обеспечивающие специфическую функцию клетки и др. ). Требует затраты энергии.

Различные типы клеток организма человека В организме человека насчитывается сотни миллиардов клеток имеющих одинаковый генетический материал но при этом отличающихся друг от друга по строению и функциям

Различные типы клеток организма человека

Различные типы клеток организма человека Общий вид нервных клеток

Различные типы клеток организма человека вид при световой микроскопии скелетных мышечных волокон (на продольном и поперечном разрезе)

Тканевой уровень организации организма человека Совокупность клеток и межклеточного вещества, характеризующиеся определенными особенностями строения и выполняемыми функциями, образуют ткани животного организма различают 4 типа тканей эпителиальная покровные эпителии, покрывающие поверхность тела, роговицу глазного яблока, выстилающие полые органы соединительная мышечная нервная кровь и собственно хрящевая и исчерченная гладкая (поперечно- (неисчерченная) эпителии лимфа соединительные костная ткани полосатая) неполых органов, в том волокнистые соединительные числе желез, соединительные ткани со ткани специальными скелетная сердечная составляющие свойствами паренхиму рыхлая плотная (основу) этих §ретикулярная органов §жировая оформленная неоформленная §пигментная

Примеры эпителиальной ткани Эпителий кожи Эпителий сальной железы

Примеры соединительной ткани Соединительная ткань сухожилия Жировая ткань Костная ткань

Примеры мышечной ткани Скелетная мышца (схема, объемный вид и поперечный разрез) Сердечная мышечная ткань (поперечный и продольный разрез, вид при световой микроскопии)

Примеры клеток нервной ткани Нервные клетки, объемная схема строения Нервные клетки, вид при сканирующей электронной микроскопии Глиальные клетки, вид при световой микроскопии

Понятие об органах животного организма Совокупность тканей, определенным образом расположенных друг относительно друга и взаимодействующих между собой образуют органы части организма, характеризующиеся qопределенной формой, qположением в организме qи выполняющих определенные функции

Примеры различных органов щитовидная железа сердце печень

Понятие о системах органов животного организма Группа органов, совокупно участвующих в выполнении какого-то физиологического процесса, составляет систему органов В организме человека выделяют следующие системы: üтранспортные системы (кровь, лимфо- и кровообращение); üдыхательная; üвыделительная; üрепродуктивная; üпищеварительная; üсенсорные системы, обеспечивающие восприятие определенных раздражителей (изменяющихся факторов внешней или внутренней среды организма и их анализ); üиммунная система, обеспечивающая поддержание генетического постоянства организма; üнервная и эндокринная системы, обеспечивающие постоянную регуляцию всех физиологических функций.

ПОНЯТИЕ О ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЕ МНОГОКЛЕТОЧНОГО ЖИВОТНОГО ОРГАНИЗМА КРОВЬ (циркулирует по замкнутой сосудистой системе, контактирует почти со всеми клетками организма) ВНУТРЕННЯЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА ТКАНЕВАЯ ЖИДКОСТЬ (окружает клетки многоклеточного организма, является собственно внутренней средой для них) ЛИМФА (образуется на уровне тканей путем диффузии части тканевой жидкости в слепо начинающиеся в тканях лимфатические капилляры, проходит через лимфатические узлы, где подвергается своеобразной "очистке" от генетически чужеродных субстанций и возвращается в кровоток)

Взаимосвязь компонентов внутренней среды организма

Транскапиллярный обмен и образование лимфы на уровне тканей

Понятие о гомеостазе ГОМЕОСТАЗ относительное динамическое постоянство химического состава и физико-химических свойств внутренней среды организма основные параметры гомеостаза – его константы: üобъем циркулирующей крови üосмотическое давление крови и тканевой жидкости üкровяное давление üр. Н крови и тканевой жидкости üионный состав крови üтемпература тела и многие другие. жесткие (осмотическое давление, р. Н крови), изменяются в очень узких пределах, совместимых с жизнью гибкие (кровяное давление, ионный состав крови), изменяются в довольно широких пределах, совместимых с жизнью

ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ГУМОРАЛЬНЫЙ (humor – жидкость) филогенетически более древний, обеспечивается химическими веществами, которые образуются в определенных клетках, поступают во внутреннюю среду организма и через посредство ее жидкостей достигают других клеток, на которые оказывают специфическое влияние НЕРВНЫЙ обеспечивается деятельностью нервной системы ПРЕИМУЩЕСТВА нервного механизма регуляции физиологических функций в сравнении с гуморальным: Øфилогенетически более молодой, Øболее точный и тонкий (имеет определенную направленность к тем или иным тканям и даже клеткам), Øболее быстрый (распространение нервного импульса по нервным волокнам – аксонам нервных клеток – осуществляется в сотни раз быстрее, чем доставка гуморальных регуляторов с током крови), Øболее надежный (поскольку доставка гормона к органаммишеням требует нормального состояния системы кровообращения, а также отсутствие его инактивации другими органами), Øболее гибкий (благодаря существованию обратных связей между центральной нервной системой и исполнительными органами или результатом их действия).

ТИПЫ НЕЙРОГУМОРАЛЬНЫХ ВЛИЯНИЙ НЕЙРОГУМОРАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ЖЕСТКИЕ ГИБКИЕ (генетически детерминированы, закреплены в процессе эволюции и осуществляют регуляцию достижения постоянно существующих целей, например, регуляция ритмической деятельности дыхательного центра – смены вдоха выдохом) (осуществляют регуляцию достижения каких-то сиюминутных задач организма, например, регуляция глубины и частоты дыхания при изменении уровня физической активности животного организма)

ТИПЫ НЕЙРОГУМОРАЛЬНЫХ ВЛИЯНИЙ ПО ХАРАКТЕРУ ВЛИЯНИЯ нейрогуморальных механизмов на исполнительные органы ПУСКОВЫЕ (включают в деятельность какие-то покоящиеся органы) КОРРИГИРУЮЩИЕ (оказывают стимулирующее или тормозное влияние на деятельность какого-то органа, характеризующегося определенным уровнем исходной (базальной) активности) ТРОФИЧЕСКИЕ (обеспечиваются, как правило, вегетативной нервной системой, заключаются в регуляции уровня обменных процессов в клетках иннервируемого органа)

МЕХАНИЗМ ГУМОРАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ СЕКРЕТОРНОЙ АКТИВНОСТИ ЭНДОКРИННЫХ ЖЕЛЕЗ РЕЗУЛЬТАТОМ ДЕЙСТВИЯ ИХ ГОРМОНОВ (на примере околощитовидных желез) околощитовидная железа _ + низкое содержание кальция в крови паратгормон результат действия повышение концентрации кальция в крови

ПОНЯТИЕ О РЕФЛЕКТОРНОМ ПРИНЦИПЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМА В основе деятельности нервной системы и соответственно нервной регуляции физиологических функций лежит РЕФЛЕКС РЕФЛЕКТОРНАЯ ДУГА ответная реакция организма на действие раздражителей (изменяющихся факторов внешней или внутренней среды организма), осуществляемая при обязательном участии нервной системы совокупность определенных структур нервной системы и рабочего органа, взаимодействие между которыми обеспечивает осуществление рефлекса

Схема сегментарных рефлекторных дуг (пунктиром обозначены эфферентные пути, интероцептор, передний корешок)

Схемы некоторых сухожильных рефлексов

ПОНЯТИЕ О САМОРЕГУЛЯЦИИ В ЖИВОТНОМ ОРГАНИЗМЕ САМОРЕГУЛЯЦИ Я ЖИВОТНОГО ОРГАНИЗМА способность автоматически устанавливать и поддерживать на определенном уровне параметры гомеостаза и интенсивность протекания ключевых физиологических процессов обеспечивается существованием нейрогуморальных механизмов регу-ляции физиологических функций наличием обратной связи между исполнительными органами и регулирующими их деятельность нервными центрами (причем, как правило, отрицательной обратной связи)

СХЕМА РЕГУЛЯЦИИ КОНЦЕНТРАЦИИ ГЛЮКОЗЫ В КРОВИ (пример реализации отрицательной обратной связи) опосредованно через ЦНС повышение концентрации глюкозы в крови непосредственно через глюкорецепторы -клеток островков Лангерганса усиление секреции инсулина -клетками островков Лангерганса отрицательная обратная связь: торможение дальнейшей секреции инсулина переход глюкозы из крови в периферические ткани нормализация содержания глюкозы в крови

ПОНЯТИЕ О ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ ФУНКЦИОАНАЛЬНА Я СИСТЕМА самоорганизующееся, саморегулирующееся замкнутое динамическое образование, представленное совокупностью нервных элементов и исполнительных органов, взаимодействие между которыми обеспечивает достижение полезного приспособительного для организма результата СХЕМА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПО П. К. АНОХИНУ Нервный центр метаболизм Исполнительные механизмы: поведенческие вегетативные гуморальные Результат обратная афферентация Рецепторы результата

ПОНЯТИЕ ОБ ОНТОГЕНЕЗЕ ЖИВОТНОГО ОРГАНИЗМА. ОСНОВНЫЕ ЕГО ПЕРИОДЫ ОНТОГЕНЕЗ индивидуальное развитие организма от момента зачатия до биологической смерти включает два основных этапа ПОСТЭМБРИОНАЛЬНЫЙ (от рождения до биологической смерти) ВНУТРИУТРОБНЫЙ (эмбриональное развитие) этап от зачатия до рождения состоит из следующих периодов ØЭМБРИОНАЛЬНЫЙ (первые 8 недель, к концу этого периода все главные органные системы не только начинают свое развитие, но многие из них проявляют определенную функциональную активность); ØПЛОДНЫЙ (период дальнейшего развития гистогенетических и формообразовательных органных процессов вплоть до рождения организма) ØПЕРИОД РОСТА И РАЗВИТИЯ, включающий периоды • новорожденности, • детства, • юношества (пубертации – полового созревания); ØРЕПРОДУКТИВНЫЙ ПЕРИОД; ØПЕРИОД СТАРЕНИЯ.