
2 курс / Нормальная физиология / Физиология Семенов Е.Н
..pdfМИНИСТЕРСТВО СПОРТА, ТУРИЗМА И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ"
Е. Н. Семёнов С. С. Артемьева
ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ
КУРС ЛЕКЦИЙ С ТЕСТОВЫМИ ВОПРОСАМИ
учебно-методическое пособие (для самостоятельной работы студентов институтов физической культуры)
Воронеж 2010
2
УДК
ББК
Рецензенты:
1. к.б.н., доцент каф. Анатомии физиологии ВГПУ С.И. Картышева
2. к.м.н., доцент кафедры МБД ФГОУ ВПО «ВГИФК» Ю.Н. Кошелев
Семенов Е.Н. Общая физиология. Курс лекций с тестовыми вопросами: учебно-методическое пособие для самостоятельной работы студентов институтов физической культуры \ Е.Н. Семенов, С.С. Артемьева, – Воронеж: 2010. – 308 с.
ISBN
Содержание учебно-методического пособия полностью соответствует требованиям Федерального Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 032100 "Физическая культура" и 032102.65 «Адаптивная физическая культура».
В пособии изложена основополагающая информация о физиологических системах человека (нервно-мышечная, ЦНС, ВНД, дыхательная, кровь, кровообращение, пищеварение, обмен веществ и энергии), их нервная и гуморальная регуляция в покое и во время выполнения физических упражнений; физиологические принципы управления движениями.
Пособие предназначено для студентов ИФК. Представляет интерес для преподавателей, тренеров и др. специалистов в области физического воспитания и спорта.
3
|
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
РАЗДЕЛ 1. Общие физиологические свойства и закономерности |
6 |
||
основных процессов жизнедеятельности |
|
||
ЛЕКЦИЯ 1. Организм и внешняя среда. Гомеостаз |
6 |
||
1.1. |
Раздражители. Возбудимость (раздражимость), возбуждение – |
8 |
|
всеобщее свойство живых систем |
|
||
1.2. Функциональная Активность – единственно возможное состояние |
10 |
||
живых систем |
|
|
|
1.3. Биологические структуры и процессы обмена веществ |
12 |
||
ЛЕКЦИЯ 2. Виды мембранных потенциалов. Законы раздражения и |
16 |
||
распространения возбуждения. Механизмы регуляции функций |
|
||
2.1. Потенциал покоя |
|
16 |
|
2.2. Местный потенциал |
|
18 |
|
2.3. Потенциал действия |
|
20 |
|
2.4. Изменение возбудимости при возбуждении |
23 |
||
2.5. Законы раздражения |
|
25 |
|
2.6. Законы распространения возбуждения |
27 |
||
2.7. Механизмы регуляции функций организма |
31 |
||
ТЕСТОВЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ ПО |
33 |
||
РАЗДЕЛУ ФИЗИОЛОГИИ ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ |
|
||
РАЗДЕЛ 2 Физиология центральной нервной системы (ЦНС) |
40 |
||
ЛЕКЦИЯ 3. Нейрон, строение, функции, классификация. Нервные |
40 |
||
центры и их свойства |
|
|
|
3.1 Нейрон, строение, функции, классификация |
40 |
||
3.2. Особенности проведение возбуждения по нервному волокну |
42 |
||
3.3. Нервные центры и их свойства |
44 |
||
ЛЕКЦИЯ 4. Функции различных отделов ЦНС |
53 |
||
4.1. Спинной мозг. Функциональная организация спинного мозга |
53 |
||
4.2. Продолговатый мозг и варолиев мост |
58 |
||
4.3. Средний мозг |
|
59 |
|
4.4. Промежуточный мозг |
|
59 |
|
4.5. Неспецифическая система мозга |
61 |
||
4.6. Мозжечок |
|
61 |
|
4.7. Базальные ядра |
|
62 |
|
4.8. Кора больших полушарий |
63 |
||
4.9. Вегетативная нервная |
система |
67 |
|
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ |
ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ ПО |
72 |
|
РАЗДЕЛУ ФИЗИОЛОГИИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ |
|
||
РАЗДЕЛ 3. Физиология нервно - мышечного аппарата |
76 |
||
ЛЕКЦИЯ 5. 5.1. Двигательные единицы. Композиция мышц |
76 |
||
5.2. |
Строение мышц, механизм сокращения и расслабления |
80 |
|
5.3. Химизм и энергетика мышечного сокращения |
83 |
||
ЛЕКЦИЯ 6. 6.1 Формы, типы и режимы мышечных сокращений |
89 |
4 |
|
6.2. Режим мышечных сокращений |
90 |
6.3. Сила мышц, рабочая гипертрофия |
92 |
6.4. Регуляция величины напряжения мышц |
98 |
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ ПО |
103 |
РАЗДЕЛУ НЕРВНО-МЫШЕЧНОЙ ФИЗИОЛОГИИ |
|
РАЗДЕЛ 4. Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных |
107 |
систем |
|
ЛЕКЦИЯ 7. 7.1. Условия образования и классификация условных |
107 |
рефлексов |
|
7.2. Торможение условных рефлексов, типы ВНД, I и II сигнальные |
111 |
системы |
|
7.3. Принципы организации движений и структура целостного |
115 |
поведения |
|
ЛЕКЦИЯ 8. 8.1. Общий план организации и функции сенсорных |
120 |
систем. Рецепторы |
|
8.2. Зрительная сенсорная система |
126 |
8.3 Слуховая сенсорная система |
130 |
8.4. Вестибулярная сенсорная система |
133 |
8.5. Двигательная сенсорная система |
136 |
8.6. Сенсорные системы кожи, внутренних органов, вкуса и обоняния. |
138 |
Значение деятельности сенсорных систем в спорте |
|
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ ПО |
142 |
РАЗДЕЛУ ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЙ НЕРВНЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И |
|
СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ |
|
РАЗДЕЛ 5. Физиология системы крови |
146 |
ЛЕКЦИЯ 9. 9.1. Функции крови. Состав и объём крови |
146 |
9.2. Форменные элементы крови |
148 |
9.3. Физико-химические свойства крови |
154 |
9.4. Регуляция системы крови |
157 |
9.5. Изменение состава крови при мышечной работе |
158 |
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ ПО |
162 |
РАЗДЕЛУ ФИЗИОЛОГИЯ КРОВИ |
|
РАЗДЕЛ 6. Кровообращение |
166 |
ЛЕКЦИЯ 10. Физиология сердечной деятельности |
166 |
10.1. Физиологические свойства сердечной мышцы |
166 |
10.2. Сердечный цикл. Работа сердца |
170 |
ЛЕКЦИЯ 11. 11.1. Показатели работы сердца. Механизмы регуляции |
174 |
11.2. Регуляция работы сердца |
179 |
11.3. Нервная регуляция работы сердца |
180 |
11.4. Гуморальная регуляция работы сердца и регуляция ЧСС при |
182 |
мышечной работе |
|
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ ПО |
185 |
РАЗДЕЛУ ФИЗИОЛОГИЯ СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ |
|
ЛЕКЦИЯ 12. Гемодинамика |
191 |
12.1. Показатели гемодинамики |
191 |
5 |
|
12.2. Кровоток в капиллярах, легких, сердце, венах |
194 |
12.3. Регуляция тонуса сосудов |
198 |
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ ПО |
202 |
РАЗДЕЛУ ФИЗИОЛОГИЯ ГЕМОДИНАМИКИ |
|
РАЗДЕЛ 7. Дыхание |
208 |
ЛЕКЦИЯ 13. Физиология дыхания. 13.1. Этапы дыхания |
208 |
13.2. Внешнее дыхание |
210 |
13.3. Обмен газов в легких и тканях |
216 |
ЛЕКЦИЯ 14. 14.1. Транспорт газов кровью. Перенос кислорода |
220 |
14.2. Кислородный запрос. Кислородный долг. Максимальное |
223 |
потребление кислорода |
|
14.3. Регуляция дыхания |
227 |
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ ПО |
231 |
РАЗДЕЛУ ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ |
|
РАЗДЕЛ 8. Обмен веществ и энергии, пищеварения, выделения и |
238 |
эндокринной системы |
|
ЛЕКЦИЯ 15. Обмен веществ и энергии |
238 |
15.1. Обмен веществ |
238 |
5.2. Энергетический обмен |
248 |
15.3. Регуляция обмена веществ и энергии |
254 |
ЛЕКЦИЯ 16. Общая характеристика процессов пищеварения и |
257 |
выделения |
|
16.1. Общая характеристика пищеварительных процессов |
257 |
16.2. Влияние мышечной работы на пищеварение |
266 |
16.3. Общая характеристика выделительных процессов |
268 |
16.4. Потоотделение |
273 |
16.5. Влияние мышечной работы на выделительные функции |
274 |
ЛЕКЦИЯ 17. 17.1. Общая характеристика эндокринной системы |
276 |
17.2. Надпочечники |
277 |
17.3 Половые железы |
282 |
17.4. Поджелудочная и щитовидная железа |
284 |
17.5. Околощитовидные железы |
286 |
17.6. Регуляция обмена веществ гормонами |
288 |
17.7. Эндокринные функции при мышечной деятельности |
290 |
17.8. Управление обменными процессами при мышечной работе |
294 |
17.9. Стресс и механизм общей адаптации |
296 |
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ ПО |
300 |
РАЗДЕЛУ ФИЗИОЛОГИЯ ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ, |
|
ПИЩЕВАРЕНИЯ, ВЫДЕЛЕНИЯ И ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ |
|
ЛИТЕРАТУРА |
305 |
ПРИЛОЖЕНИЯ |
306 |
6
РАЗДЕЛ 1
ОБЩИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Лекция 1. Организм и внешняя среда. Гомеостаз
И. М. Сеченову принадлежит замечательная мысль – «в научное определение организма входит и среда, влияющая на него». Влияние среды на организм многогранно. Она является поставщиком всех необходимых для жизнедеятельности и развития организма веществ, она же является источником постоянного и бесчисленного потока возмущающих воздействий (раздражений). Существование организма в этих условиях возможно только в том случае, если он на все воздействия будет точно и своевременно реагировать приспособительными реакциями. Реакции не должны сопровождаться изменениями функций, выходящими за рамки возможных пределов физиологических колебаний. В противном случае наступает нарушение нормальной жизнедеятельности организма – заболевание и смерть.
Поэтому все животные и растительные организмы наряду со способностью приобретать новые наследственно фиксируемые качества,
одновременно обладают свойством удерживать относительное постоянство химического состава и функций своего организма. Это свойство получило название гомеостаз.
Действительно все животные и растительные организмы и по химическому составу (концентрации веществ) своего тела, циркулирующих в нём жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость) и температуре, всегда отличаются от концентрации веществ и температурного режима окружающей их среды. Не только отличаются, но и невзирая на этот вещественно-температурный «перепад», требующий в соответствии со
7
вторым законом термодинамики от организма уравновешивания,
сопротивляется ему, сохраняя своё неравновесное состояние – гомеостаз.
Одни представители живого в качестве средства сохранения гомеостаза при неблагополучных условиях существования приобретали способность переходить на максимально допустимый низкий уровень функциональной активности вплоть до анабиоза (вернее гипобиоза). Однако подобный способ приспособления (адаптации) к изменившимся условиям существования в эволюционном отношении мало надёжен, т.к. неблагоприятные условия могут установиться на более длительный срок, чем тот, в течение которого организм в состоянии сохранить в условиях анабиоза свои жизненные возможности. Поэтому обстоятельства могут сложиться так, что восстановление благоприятных жизненных условий произойдёт после утраты организмом способности из этого состояния вернуться к активной жизнедеятельности.
Это – пассивный способ приспособления к окружающей среде.
Удругих представителей живых существ, сформировались приспособления, позволяющие вести преимущественно активный поиск более подходящих условий существования, необходимых для сохранения и поддержания гомеостаза. Естественно, что активный поиск может быть осуществлён только в том случае, если живое существо приобретает способность свободно перемещаться в пространстве, т. е. двигаться.
Это активный способ приспособления к окружающей среде. Основным механизмом его осуществления является активное движение.
Утретьих представителей живого преимущественно развились механизмы активного вмешательства в окружающий внешний мир. Высшего совершенства подобная форма адаптации достигла у человека в виде его трудовой деятельности. Она является прямым следствием и причиной дальнейшего совершенствования двигательной активности. Здесь движение уже выступает не просто как средство перемещения в пространстве, а как тончайший механизм осуществления всех форм трудовой, творческой
8
преобразующей деятельности. Таким образом, движение во всём многообразии своего выражения является единственно реально существующим и наиболее совершенным способом приспособления и активного воздействия на окружающую среду. Это - способ активного преобразования.
Полноценное приспособительное движение возможно только в условиях обеспечения двигательного аппарата и, в первую очередь, мускулатуры всем необходимым для её деятельности – продукты питания,
кислород, а также удаления продуктов распада и т.д.
По существу органы кровообращения, дыхания, пищеварения и др., в том числе и основной механизм управления и регулирования деятельности организма – нервная система, в конечном счёте, необходимы для осуществления движений, т.е. адаптивно-гомеостатического поведения животного в окружающей среде.
В этом отношении разумно используемая физическая культура и спорт выполняют в жизни человека гомеостатическую функцию, восполняя ограничение двигательной активности, возникшее как следствие успехов научно-технического прогресса, значительно сократившего необходимость в физическом труде. Кроме того, физическая культура и спорт выявляют потенциальные возможности организма человека в реализации его отношений со средой.
1.1. Раздражители. Возбудимость (раздражимость), возбуждение –
всеобщее свойство живых систем.
Любая приспособительная реакция возможна только в том случае, если для её возникновения есть какие-то побудительные причины. Ими являются различные факторы внешней среды. В физиологии они получили название –
раздражитель, стимул, возмущающее воздействие.
Раздражением называется процесс воздействия на живое образование раздражителя. По своей энергетической природе раздражители могут быть
|
|
9 |
|
химическими, |
электрическими, |
механическими, |
температурными, |
радиационными и др. По биологическому значению – адекватными и
неадекватными.
К адекватным раздражителям относятся такие, которые при минимальной энергии раздражения вызывают возбуждение в образованиях, обладающих специальной способностью реагировать на данный раздражитель. Например, для чувствительных клеток сетчатки глаза адекватным раздражителем будет видимая часть спектра электромагнитных волн (световые излучения); для органов слуха – частота воздушных колебаний в пределах от 16 до 20000 Гц; для мышцы – нервный импульс и т.д. Все остальные раздражители для перечисленных образований будут неадекватными. И хотя неадекватные раздражители способны вызвать у них ответную реакцию при условии сильного и длительного воздействия, однако характер её будет примитивный, грубый, малоприспособительный, а отзывчивость на них низкой. Адекватность раздражителя определяется не только избирательной способностью реагировать на него, но силой и длительностью действия. Так, принципиально адекватный по природе, но очень сильный световой раздражитель, даже действующий кратковременно,
может нарушить восприятие света сетчаткой глаза и др. Такиеже влияния может оказывать слабый, но длительно действующий раздражитель. Следовательно, адекватный по природе раздражитель может быть неадекватным по силе и длительности своего действия.
Важнейшее значение, при осуществлении физиологических функций,
имеет фактор величины действующего раздражителя на биологическую структуру. По силе воздействия различают:
1.Подпороговые раздражители – та величина энергии раздражения, которая воспринимается биологической структурой, но не вызывает видимой ответной реакции.
10
2.Пороговый раздражитель – минимальная сила раздражителя, вызывающая процесс возбуждения и проявление минимальной ответной реакции.
3.Надпороговые раздражители (субмаксимальные) – раздражители по силе между пороговым и максимальным.
4.Максимальный раздражитель – величина энергии раздражения вызывающая максимальную ответную реакцию.
5.Супермаксимальные раздражители – раздражители, сила которых выше максимальной.
Способность живого образования отвечать на действие раздражителя изменением своих физиологических свойств, функциональных отправлений называется возбудимостью. Величина порогового раздражителя, является мерой возбудимости ткани.
1.2. Функциональная Активность – единственно возможное состояние живых систем.
Обязательным процессом, без которого немыслима жизнь, является процесс обмена веществ. Он возможен только при условии затрат свободной энергии, т.е. при совершении работы. Под работой в широком смысле следует понимать «изменение форм движения материи, рассматриваемое с количественной стороны» (Ф. Энгельс).
В живых объектах можно различать три уровня состояния активности –
физиологический покой, возбуждение, торможение.
Физиологический покой характеризуется отсутствием внешне выраженных проявлений активности (например, движение, секреция и др.). Вместе с тем это не бездеятельное состояние. Оно является основой, без которой внешне выраженная активность не может проявиться. В условиях физиологического покоя протекают процессы обмена веществ на уровне,
необходимом для поддержания и сохранения жизнедеятельности организма и обеспечения готовности его реагировать на воздействия, требующие