Б1. Определение физиологии как науки. Методы физиологии.

Физиология – наука о жизнедеятельности целостного организма и его отдельных частей: клеток, тканей, органов, анатомофизических систем. Физиология изучает:

─ механизмы функционирования целостного организма;

─ связь органов и систем между собой;

─ механизмы приспособления к окружающей среде.

Организм представляет собой целостную саморегулирующуюся систему.

Методы физиологии в основном экспериментальные. Ставят эксперименты на животных. На людях также проводят различные наблюдения, например электрокардиографические (ЭКГ).

Б2. Понятие гомеостаза. Основные принципы гомеостаза.

На заре эволюции жизнь зародилась в водной среде. С появлением многоклеточных организмов клетки утратили связь с внешней средой. Они окружены системой крово- и лимфообращения, по которым питательные вещества поступают из внешней среды, а также удаляются продукты жизнедеятельности.

У многоклеточных организмов возникла возможность поддерживать постоянство состава внутренней среды. Благодаря этому организм сохраняет различные характеристики своей среды (температуру, рН среды…).

Клодом Бернаром (франз. исслед.) был введен термин «гомеостаз» – постоянство внутренней среды организма. Принципы гомеостаза:

1. В основе гомеостаза лежит способность к саморегуляции функции, т.е. отклонение любого параметра гомеостаза является стимулом возвращения его к норме.

Действие t-го фактора организма (озноб)

2. Для сохранения гомеостаза в организме сущ-ет дублирование приспособительных механизмов.

3. Сигнальность об отклонении.

В случае изменения параметров внутренней среды специальные клетки (рецепторы) улавливают это изменение. Импульсы передаются в центральную нервную систему, оттуда сигналы идут к органам-наполнителям и включаются механизмы направленные на сохранение параметров в заданных границах.

Гомеостаз человека отличается от гомеостаза животных. Помимо физиологических механизмов человек использует социальные приспособления (одежда, обувь) для сохранения гомеостаза.

Б3. Уровни структурной и функциональной организации в организме. Понятие о клетке, внутриклеточных структурах.

Клеточный

Клетка – это структурная и функциональная единица живых организмов. Впервые усовершенствовал микроскоп Роберт Гук в сер. 18 века. Установил, что растения построены из ячеек, он назвал их клетками. В 1839 г. Шванн обобщил накопленный материал и создал клеточную теорию строения живых организмов.

Наука, изучающая строение и функцию клеток, называется цитология.

Клетка состоит из цитоплазмы и ядра.

В цитоплазме различают: клеточную оболочку (мембрана); органеллы; включения; гиалоплазму

В ядре различают: ядерную оболочку; ядрышко; хроматиновые структуры; ядерный сок

Ядро.

Есть ядерная оболочка. Она образована двумя мембранами, отделенными друг от друга перпендикулярным пространством. Хроматин – это вещество, в котором присутствует ДНК. В составе ядра есть ядрышко (1-2). Происходит синтезРНК, синтез рибосом в клетке.

Значение ядра:

Особую роль играют хромосомы ядра. В них содержится генетический код каждой клетки. Благодаря этому обеспечивается точное воспроизведение признаков и свойств данной клетки.

Кроме этого, ядро участвует:

─ в процессах формирования клетки;

─ в процессах синтеза белка

─ в образовании рибосом и РНК

─ в регуляции окислительных процессов.

Б3. Цитоплазма

Цитоплазматическая мембрана отделяет содержимое клетки от окр. среды. Она же регулирует поступление веществ в клетку и удаление продуктов жизнедеятельности из нее. Проникновение веществ туда и обратно может происходить по законам диффузии, а может и путем активного транспорта против градиента концентрации с затратой энергии (2 процесса: фагоцитоз и пиноцитоз).

Фагоцитоз – поглощение клеткой твердых частиц. Пиноцитоз – жидкостей.

Органеллы.

1. Эндоплазматическая сеть – это система внутриклеточных канальцев, вакуолей, цистерн. Эта система контактирует с мембраной клетки, а также с ядерной оболочкой. Эта сеть предназначена для транспорта веществ внутри клетки.

Эндоплазматический ретикулум.

2. Рибосомы.

Плотные сферические гранулы, диаметр 0,015-0,02 микрометров.

Рибосомы – это место синтеза белка в клетке. Часть их располагается свободно, а часть расположена на эндоплазматической сети.

3. Митохондрии.

Небольшие гранулы длиной 0,5-7 мкм. имеют наружную мембрану и внутреннюю, которая имеет складчатое строение. Ее складки называют митохондриальными кристаллами. Митохондрии называют энергетическими станциями в клетке. В них происходят окислительные процессы, которые идут до образования конечных продуктов: углекислого газа и воды. При этом выделяющаяся энергия аккумулируется в виде АТФ. В митохондриях образуется 75% всей энергии клетки.

4. Внутриклеточный пластинчатый комплекс.

Расположен возле ядра, участвует в образовании секретов, выделяемых клетками, т.е. в удалении продуктов обмена веществ из клетки.

5. Лизосомы.

Величина 0,2-0.8 мкм. Содержит в большом количестве гидролитические ферменты (способны расщеплять белки, жиры, углеводы). При разрушении большого количества лизосом в клетке, клетка самопереваривается (уничтожение клетки). Генетически запрограммированная ветвь.

6. Центрисомы.

Располагаются около ядра. Принимают активное участие в делении клетки. Связаны с двигательной активностью клетки.

Включения – это обособленные скопления различных веществ в цитоплазме, они непостоянны. К ним относят: жировые камни, пигментные отложения и т. д.

Гиалоплазм а – это свободное от органелл вещество цитоплазмы. Она гомогенна и лишена структуры.

Б4. Ткани организма, их типы, отличия различных типов тканей.

Ткань – это сложившаяся в процессе филогенеза система клеточных и неклеточных структур, обладающих одинаковым строением и л определенную функцию.

У человека 4 типа тканей: 1) эпителиальная; 2) соединительная; 3) мышечная; 4) нервная

Эпителиальные ткани.

Эпителий выстилает поверхность тела человека, внутреннюю поверхность полых органов и образует большинство желез организма. Эпителий бывает ороговевающий и неороговевающий. Эпителий представляет собой пласты клеток, которые расположены на базальной мембране. Они лишены кровеносных сосудов и обладают высокой способностью к регенерации.

Функции эпителия: защитная; питательная (тропическая): всасывание питательных веществ в ЖКТ; секреторная: из эпителия построено большинство желез внутренней секреции.

Соединительные ткани.

Разнообразны по своему строению. Состоят из клеток и межклеточного вещества. Межкл. вещ-во преобладает. Соединительные ткани хорошо регенерируют, пластичны, приспосабливаются к условиям существования.

Различают несколько видов соединительной ткани:

Кровь и лимфа; -рыхлая волокнистая соединительная ткань (входит в состав внутренних органов, сопровождает кровеносные сосуды); -плотная волокнистая соединительная ткань (сухожилия, связки); -хрящевая ткань (на суставных поверхностей костей, воздухоносные пути, на гортани); -костная ткань.

Мышечные ткани.

Они различны по строению, но их объединяет общее свойство – способность к сокращению. Разновидности:

1. гладкая мышечная ткань – расположена в стенках кровеносных сосудов, в стенках внутренних полых органов, желудок, входит в состав кишечника, мочевой пузырь, матка. Структурная единица – гладкое мышечное волокно. Деятельность гладкой мускулатуры регулируется вегетативной НС и не подчиняется воли человека.

2. Поперечно-полосатая мышечная ткань. Из нее построена вся скелетная мускулатура. Структурная единица – поперечно-полосатое мышечное волокно. Сокращение не подчиняется воли человека.

3. Мышечная ткань сердца – способна сама генерировать импульсы, что обеспечивает способность к сокращению изолированного сердца.

Нервная ткань.

Состоит из нервных клеток, обладающих специфическими функциями и нейроглии, которая выполняет тропическую, защитную, опорную функцию.

Нервная клетка (нейро) состоит из тела и отростков. Отростки делят на аксоны, по которым импульсы распространяются от тела нервной клетки, и дендрит, по которому импульс приходит к телу нервной клетки.

Отростки нервных у клеток одеты в оболочку и вместе с ними называются нервными волокнами. Нервные клетки характеризуются способностью воспринимать раздражение, приходить в состояние возбуждения и передавать его другим клеткам организма.

Благодаря этому осуществляется взаимосвязь органов и тканей.

Б5. Петром Анохиным и его школой была изучена принципиальная организация целенаправленных реакций организма. Это не анатомическое образование. Она представляет собой совокупность нейронов нервных центров и разнообразных периферических органов, объединенных полезным результатом.

Прочитаем информацию .

В многоклеточном организме человека есть клетки, которые отличаются по своему строению и функциям, что связано с их дифференциацией (с лат . - разный, отличительный) и специализацией при выполнении определенных функций. Дифференциация и специализация клеток генетически запрограммированы. Нервная клетка, например, никогда не будет выполнять функцию эритроцита. Отдельные группы клеток образуют определенную ткань.

Ткань - эволюционно сложившаяся система клеток и межклеточного вещества, обладающая общностью строения, развития и выполняющая определенные функции.

В организме человека выделяют 4 типа тканей, которые формируют органы человека:

1. Эпителиальные ткани (эпителий) - ткани, которые покрывают поверхность тела и выстилают слизистые оболочки.

Виды эпителия

Вид эпителия	Разновидность	Специализация
Однослойный	Плоский (эндотелий и мезотелий)	Выстилает изнутри кровеносные, лимфатические сосуды, полости сердца
	Кубический	Выстилает мелкие выводные протоки поджелудочной железы, желчные протоки и почечные канальцы
	Цилиндрический	Выстилает органы среднего отдела пищеварительного канала. Встречается в пищеварительных железах, почках, половых железах и половых путях
	Каёмчатый	Выстилает почечные канальцы и слизистую оболочку кишечника
	Многорядный реснитчатый	Выстилает воздухоносные пути
Многослойный	Плоский неороговевающий	Выстилает роговицу, передний отдел пищеварительного канала, участок анального отдела пищеварительного канала, влагалище.
	Плоский ороговевающий (эпидермис)	Выстилает кожные покровы
	Кубический и цилиндрический	Встречаются редко - в области конъюнктивы глаза и области стыка прямой кишки.
	Переходный (уроэпителий)	Выстилает мочевыводящие пути
	Железистый	Выстилает железы кожи, кишечника, внутренней секреции, слюнные железы

2. Соединительные ткани - ткани, которые играют вспомогательную роль во всех органах, т.к. составляют 60 - 90 % от их массы.

Вид ткани	Разновидность	Специализация
Соединительная	Рыхлая волокнистая	Обнаруживается во всех органах человека. Сопровождает кровеносные и лимфатические сосуды. Образует строму - каркас органов, собственную пластинку слизистой оболочки, наружную оболочку внутренних органов.
	Плотная волокнистая неоформленная	Образует основу органов кроветворения (костный желтый и красный мозг, селезенка, печень).
	Плотная волокнистая оформленная	Образует связки и сухожилия, глаза.
Специальная	Ретикулярная	Составляет основу кроветворных органов (костный мозг, селезенка, лимфатические узлы). Входит в состав миндалин, зубной мякоти, основы слизистой оболочки кишечника
		Располагается в подкожной жировой прослойке, сальнике, между внутренними органами.
Твердая скелетная		Входит в состав всех костей скелета. Клетки костной ткани - остеоциты, остеобласты, остеокласты.
	Хрящевая	1.Гиалиновые хрящи - образуют хрящи гортани, трахеи и бронхов, переднюю часть ребер. Покрывает суставные поверхности костей. 2.Эластические хрящи - образуют ушную раковину, переднюю часть перегородки носовой полости, надгортанник. 3.Волокнистые хрящи - образуют межпозвонковые диски, диски и мениски внутри суставов.
		Образуется в органах кроветворения, наполняет сердечно-сосудистую систему.
		Образуется в лимфатической системе.

3. Мышечные ткани - ткани, которые являются структурным компонентом всех мышц.

4. Нервные ткани - основные ткани центральной и периферической нервной системы.

Местонахождение ткани - головной и спинной мозг, нервные узлы, нервные волокна.

Вид ткани	Функциональная структурная единица
Эпителиальная	Эпителиоциты (основные клетки, из которых состоят ткани)	Барьерная, защитная, секреторная
Соединительная	Фибробласты	Опорная, защитная, питательная
Мышечная		Передвижение тела, сокращение сердца, сокращение внутренних органов.
	Нейроны - основные клетки, из которых состоят ткани. Нейроглия - межклеточное вещество.	Передача возбуждения от нервных окончаний - рецепторов к центральной нервной системе и обратно к органу.

Сноски

1. Фасция - оболочка, покрывающая органы, сосуды, нервы.

2. Миокард - название мышечного среднего слоя сердца, составляющего основную часть его массы.

3. Аллантоис - эмбриональный орган дыхания высших позвоночных животных.

4. Склера - белковая наружная оболочка глаза.

Используемая литература:

1.Биология: полный справочник для подготовки к ЕГЭ. / Г.И.Лернер. - М.: АСТ: Астрель; Владимир; ВКТ, 2009

2.Биология для поступающих в вузы. Интенсивный курс / Г.Л.Билич, В.А.Крыжановский. - М.: Издательство Оникс, 2006.

3.Биология: учеб.-справ.пособие / А.Г.Лебедев. М.: АСТ: Астрель. 2009.

4.Биология. Полный курс общеобразовательной средней школы: учебное пособие для школьников и абитуриентов / М.А.Валовая, Н.А.Соколова, А.А. Каменский. - М.: Экзамен, 2002.

5.Большая Энциклопедия Кирилла и Мефодия. Москва. 2009. Электронное издание.

Типы тканей

Ткань - это группа клеток и межклеточное вещество, объединенные общим строением, функцией и происхождением. В теле человека различают четыре основных типа тканей: эпителиальную (покровную), соединительную, мышечную» нервную. Эпителиальная ткань образует покровы тела, железы, выстилает полости внутренних органов. Клетки ткани близко прилегают друг к другу, межклеточного вещества мало. Соз-

дается препятствие для проникновения микробов, вредных веществ, защита лежащих под эпителием тканей. Смена клеток происходит благодаря способности к быстрому размножению.

Соединительная ткань. Ее особенность - сильное развитие межклеточного вещества. Основные функции ткани - питательная и опорная. К соединительной ткани относятся кровь, лимфа, хрящевая, костная, жировая ткани. Кровь и лимфа состоят из жидкого межклеточного вещества и клеток крови. Эти ткани обеспечивают связь между органами, перенося вещества и газы. Волокнистая соединительная ткань состоит из клеток,

связанных межклеточным веществом в виде волокон. Волокна могут лежать плотно и рыхло. Волокнистая соединительная ткань имеется во всех органах.

В хрящевой ткани клетки крупные, межклеточное вещество упругое, плотное, содержит эластичные волокна.

Костная ткань состоит из костных пластинок, внутри которых лежат клетки. Клетки соединены друг с другом многочисленными тонкими отростками. Ткань отличается твердостью.

Мышечная ткань образована мышечными волокнами. В их цитоплазме находятся нити, способные к сокращению. Выделяют гладкую и поперечно-полосатую мышечную ткань. Гладкая мышечная ткань входит в состав стенок внутренних органов (желудок, кишки, мочевой пузырь, кровеносные сосуды). Поперечно-полосатая мышечная ткань подразделяется на скелетную и сердечную. Скелетная состоит из волокон вытяну

той формы, достигающих в длину 10-12 см. Сердечная мышечная ткань, так же как и скелетная, имеет поперечную исчерченность. Однако, в отличие от скелетной, здесь есть специальные участки, где мышечные волокна плотно смыкаются. Благодаря такому строению сокращение одного волокна быстро передается соседним. Это обеспечивает одновременность сокращения больших участков сердечной мышцы. За счет гладких мышц происходит сокращение внутренних органов и изменение диаметров кровеносных сосудов. Сокращение скелетных мышц обеспечивает движение тела в пространстве и перемещение одних частей по отношению к другим.

Нервная ткань. Структурной единицей нервной ткани является нервная клетка - нейрон. Нейрон состоит из тела и отростков. Основные свойства нейрона - способность возбуждаться и проводить это возбуждение по нервным волокнам. Нервная ткань составляет головной и спинной мозг, обеспечивает объединение функций всех частей организма.

Различные ткани соединяются между собой и образуют органы.

9.3.4. Нервные ткани

Нервная ткань состоит из нервных клеток – нейронов и клеток нейроглии. Кроме того, она содержит рецепторные клетки. Нервные клетки могут возбуждаться и передавать электрические импульсы.

Нейроны состоят из тела клетки диаметром 3–100 мкм, содержащего ядро и органоиды, и цитоплазматических отростков. Короткие отростки, проводящие импульсы к телу клетки, называются дендритами ; более длинные (до нескольких метров) и тонкие отростки, проводящие импульсы от тела клетки к другим клеткам, называются аксонами . Аксоны соединяются с соседними нейронами в синапсах.

Нейроны, передающие импульсы к эффекторам (органам, отвечающим на раздражения), называют моторными; нейроны, передающие импульсы в центральную нервную систему, называют сенсорными. Иногда сенсорные и моторные нейроны связаны между собой при помощи вставочных (промежуточных) нейронов.

Рисунок 9.3.4.4. Строение сенсорного и моторного нервов.

Пучки нервных волокон собраны в нервы . Нервы покрыты оболочкой из соединительной ткани – эпиневрием . Собственная оболочка покрывает и каждое волокно в отдельности. Как и нейроны, нервы бывают сенсорными (афферентными) и моторными (эфферентными). Встречаются также смешанные нервы, передающие импульсы в обоих направлениях. Нервные волокна целиком или полностью окружены шванновскими клетками . Между миелиновыми оболочками шванновских клеток имеются разрывы, называемые перехватами Ранвье .

Клетки нейроглии сосредоточены в центральной нервной системе, где их количество в десять раз превышает количество нейронов. Они заполняют пространство между нейронами, обеспечивая их питательными веществами. Возможно, клетки нейролгии участвуют в сохранении информации в форме РНК-кодов. При повреждении клетки нейролгии активно делятся, образуя на месте повреждения рубец; клетки нейролгии другого типа превращаются в фагоциты и защищают организм от вирусов и бактерий.

Сигналы передаются по нервным клеткам в виде электрических импульсов. Электрофизиологические исследования показали, что мембрана аксона с внутренней стороны заряжена отрицательно по отношению к наружной стороне, и разность потенциалов составляет примерно –65 мВ. Этот потенциал, так называемый потенциал покоя , обусловлен разностью концентраций ионов калия и натрия по разные стороны мембраны.

При стимуляции аксона электрическим током потенциал на внутренней стороне мембраны увеличивается до +40 мВ. Потенциал действия возникает за счет кратковременного увеличения проницаемости мембраны аксона для ионов натрия и входа последних в аксон (около 10 –6 % от общего числа ионов Na + в клетке). Примерно через 0,5 мс повышается проницаемость мембраны для ионов калия; они выходят из аксона, восстанавливая исходный потенциал.

Нервные импульсы пробегают по аксонам в виде незатухающей волны деполяризации. В течение 1 мс после импульса аксон возвращается в исходное состояние и не способен передавать импульсы. Ещё в течение 5–10 мс аксон может передавать только сильные импульсы. Скорость проведения сигнала зависит от толщины аксона: в тонких аксонах (до 0,1 мм) она составляет 0,5 м/с, в то время, как в гигантских аксонах кальмаров диаметром 1 мм может достигать 100 м/с. У позвоночных друг за другом возбуждаются не соседние участки аксона, а перехваты Ранвье; импульс перескакивает от одного перехвата к другому и идёт в целом быстрее (до 120 м/с), чем серия коротких токов по немиелиновому волокну. Повышение температуры увеличивает скорость прохождения нервных импульсов.

Амплитуда нервных импульсов не может изменяться, и для кодирования инфомации используется только их частота. Чем больше воздействующая сила, тем чаще следуют друг за другом импульсы.

Передача информации от одного нейрона к другому происходит в синапсах . Обычно посредством синапсов связаны между собой аксон одного нейрона и дендриты или тело другого. Синапсами связаны с нейронами также окончания мышечных волокон. Число синапсов очень велико: некоторые клетки головного мозга могут иметь до 10 000 синапсов.

По большинству синапсов сигнал передаётся химическим путём. Нервные окончания разделены между собой синаптической щелью шириной около 20 нм. Нервные окончания имеют утолщения, называемые синаптическими бляшками ; цитоплазма этих утолщений содержит многочисленные синаптические пузырьки диаметром около 50 нм, внутри которых находится медиатор – вещество, с помощью которого нервный сигнал передаётся через синапс. Прибытие нервного импульса вызывает слияние пузырька с мембраной и выход медиатора из клетки. Примерно через 0,5 мс молекулы медиатора попадают на мембрану второй нервной клетки, где связываются с молекулами рецептора и передают сигнал дальше.

Передача информации в химических синапсах происходит в одном направлении. Специальный механизм суммации позволяет отфильтровывать слабые фоновые импульсы, прежде чем они поступят, например, в мозг. Передача импульсов может также затормаживаться (например, в результате воздействия на синапс сигналов, приходящих от других нейронов). Некоторые химические вещества влияют на синапсы, вызывая ту или иную реакцию. После непрерывной работы запасы медиатора истощаются, и синапс временно перестаёт передавать сигнал.

Через некоторые синапсы передача происходит электрическим путём: ширина синаптической щели составляет всего 2 нм, и импульсы проходят через синапсы без задержки.

Мышечная ткань состоит из высокоспециализированных сократительных волокон. В организмах высших животных она составляет до 40 % массы тела.

Различают три типа мышц. Поперечно-полосатые (их также называют скелетными) мышцы являются основой двигательной системы организма. Очень длинные многоядерные клетки-волокна связаны друг с другом соединительной тканью, содержащей в себе множество кровеносных сосудов. Данный тип мышц отличают мощные и быстрые сокращения; в сочетании с коротким рефрактерным периодом это приводит к быстрой утомляемости. Активность поперечно-полосатых мышц определяется деятельностью головного и спинного мозга.

Гладкие (непроизвольные) мышцы образуют стенки дыхательных путей, кровеносных сосудов, пищеварительной и мочеполовой систем. Их отличают относительно медленные ритмичные сокращения; активность зависит от автономной нервной системы. Одноядерные клетки гладких мышц собраны в пучки или пласты.

Наконец, клетки сердечной мышцы разветвляются на концах и соединяются между собой при помощи поверхностных отростков – вставочных дисков. Клетки содержат несколько ядер и большое количество крупных митохондрий . Как следует из названия, сердечная мышца встречается только в стенке сердца.