8.ДЫХАНИЕ

8.1.Внешнее и внутреннее дыхание

Дыхание – это совокупность процессов, в соответствие которых происходит потребление организмом O2 и СО2.

Процессы дыхания:

внешнее дыхание;

внутреннее дыхание.

Под внешним дыханием подразумевается:

обмен газов между внешней средой и альвеолами легких;

обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью;

транспорт газов кровью.

Под внутренним дыханием понимается обмен в тканевых капиллярах.

Но есть и другие классификации.

8.2. Механизм вдоха

При вдохе сокращаются дыхательные мышцы, которые получают сигналы из собственного дыхательного центра. Это – межреберные и диафрагмальные мышцы. Межреберные мышцы вдоха поднимают ребра, а диафрагма становится более плоской. Есть также специальные дыхательные мышцы – это мышцы плечевого пояса. Они сокращаются при затрудненном дыхании. Больные держатся за края постели, что способствует фиксации мышц плечевого пояса и облегчению дыхания. За счет сокращения мышц меняется объем грудной клетки. Вдох – активный акт, выдох – пассивный, но выдох тоже может быть форсированным с участием сокращения мышц, если человек хочет выдохнуть больше воздуха.

Внутренний листок плевры – легочной оболочки – сращен со стенкой грудной клетки. Внутренний листок переходит в наружный листок в области корня легкого. Получается, что одна и та же оболочка «одела» легкое.

Внутри замкнутое пространство – плевральная щель. Существует эластическая тяга легкого – это стремление занять меньший объем в силу эластических свойств. За счет этого в плевральной щели создается «отрицательное давление», оно ниже

61

атмосферного на 3 мм рт. ст., и это серьезная цифра. При ранении легкое спадается и не может дышать, так как давление выравнивается. Последствия ликвидировать долго. Рану ушивают.

Итак, мышцы подняли ребра. В результате увеличивается объем грудной клетки. Легкое расширяется из-за отрицательного давления. Вслед за расширением грудной клетки воздух поступает в легочные пузырьки – альвеолы. Возникает легочная вентиляция.

8.3. Легочные объемы

Сколько воздуха поступает в легкие?

ОЕЛ (общая емкость легкого) = ЖЕЛ (жизненная емкость легкого)+ОО (остаточный объем).

Что такое остаточный объем? Например, весной решили поехать в лес и выдохнуть весь грязный воздух, но весь его выдохнуть нельзя, все равно останется примерно 1,2 л (у женщин – 1,1 л). Это и есть ОО.

ЖЕЛ у мужчин составляет примерно 4,8 л, у женщин – 3,3 л. ОЕЛ: у мужчин – 6 л, у женщин – 4,2 л.

ЖЕЛ=ДО+РОвд+ РОвыд; ДО – дыхательный объем соответствует количеству воздуха,

который мы вдыхаем и выдыхаем в спокойной обстановке (без физической нагрузки) и это составляет примерно 0,5 л у мужчин и женщин. Но, кроме этого, можно сделать дополнительный вдох и вдохнуть воздух в большом количестве. Это и будет резервный объем вдоха (у мужчин – 3,1 л, у женщин – 1,9 л). Можно сделать и дополнительный выдох – это резервный объем выдоха, у мужчин он равен 1,2 л, у женщин – 0,7 л.

Метод измерения дыхательных объемов – спирометрия.

Чем мы дышим в норме? Что представляет собой атмосферный воздух?

Атмосферное давление воздуха (760 мм рт. ст.) – это давление на уровне моря; т.е. парциальное давление всех газов, которые входят в состав данного воздуха. Это водяной пар, азот, кислород, углекислый газ, водород, инертные газы и т.д.

При подъеме в горы парциальное давление газов меняется, хотя состав воздуха тот же. Парциальное давление кислорода на высоте 6 км в 2 раза меньше, поэтому возникает проблема с обеспечением организма кислородом. В результате дыхания при

62

пониженном атмосферном давлении, например, при подъеме на высоту возникает гипоксия. При подъеме до 1,5-2 км над уровнем моря сильных изменений не возникает. На высоте 4-5 км развивается горная болезнь: появляются слабость, цианоз, уменьшается частота сердечных сокращений, снижается артериальное давление, появляются головные боли, глубина дыхания снижается.

Особенно высокую опасность представляет собой быстрое развитие гипоксии. При этом у человека отсутствуют неприятные ощущения, связанные с гипоксией, нет чувства тревоги и опасности, а потеря сознания может наступить внезапно. Дыхание чистым кислородом через загубник или маску позволяет сохранить нормальную работоспособность даже на высоте 11-12 км. На больших высотах нужны герметичные кабины или скафандры. При этом устойчивость к гипоксии имеет индивидуальные различия. У некоторых людей высотная болезнь развивается уже на высоте 2,5 км. Повышают устойчивость тренировки в барокамере, тогда человек может работать и на высоте 7 км. Жизнь в горных условиях сопровождается акклиматизацией, при этом:

увеличивается количество эритроцитов в крови;

увеличивается содержание гемоглобина в крови;

усиливается вентиляция легких;

увеличивается извилистость кровеносных капилляров;

повышается устойчивость клеток, особенно нервных.

При водолазных работах человек может дышать воздухом только при соответствующем давлении. Увеличение же парциального давления кислорода может привести к кислородному отравлению, сопровождающемуся судорогами. Поэтому пребывание человека на глубинах может продолжаться лишь ограниченное время.

После подобных работ специального внимания требует переход человека от высокого давления к нормальному. При быстрой декомпрессии растворенные в крови и тканях газы не успевают выделиться из организма и образуют пузырьки. Особенно опасно образование пузырьков азота, которые разносятся кровью и закупоривают мелкие кровеносные сосуды (развивается газовая эмболия). Это состояние называется кессонной болезнью. Оно сопровождается болью в мышцах, головокружением, рвотой, одышкой, потерей сознания, в тяжелых случаях могут быть параличи. Для лечения пострадавшего надо вновь подвергнуть его воздействию высокого давления, а затем снижать давление постепенно.

63

Гипервентиляция легких происходит при частом поверхностном дыхании, когда вдох производится в верхней части грудной клетки, что приводит к тому, что уровень углекислого газа в крови снижается. Гипервентиляцию легких нельзя оценить позитивно.

Что такое духота? Данное ощущение не связано с изменением давления. Ощущение духоты возникает из-за температуры, влажности, запахов, примесей.

Еще одна проблема: при выдохе первой выходит последняя порция воздуха, и это порция воздуха, которая до легких не дошла. Это – воздух, который остался в трахее, в гортани, он не изменен по составу. При этом пространство, воздух которого в газообмене не участвует, называют «мертвым пространством». Его объем примерно 150 мл. Возможна ситуация искусственного увеличения «мертвого пространства»: в воде дышим через длинную трубку, при этом увеличиваем мертвое пространство, что также затрудняет легочную вентиляцию. Долго находиться в таком состоянии нельзя.

8.4. Обмен газов на уровне капилляров

Поверхность альвеол очень велика – ее называют альвеолярнокапиллярным барьером. Это тонкая пленка толщиной в одну клетку, площадь которой составляет 80 м2. При газообмене через очень большую поверхность альвеол в разные стороны диффундирует 250 мл О2 и 200 мл СО2. Углекислый газ диффундирует очень легко, без преград, по ходу диффузии, а кислород – очень непросто. Возможности транспортировки кислорода связаны с гемоглобином. Количество же гемоглобина ограничено, если он весь насыщен, то кислород не проходит.

Нормальная кровь на 100 мл содержит 15 г гемоглобина (Нb), и они могут связать 20,1 мл кислорода. Поэтому есть большие ограничения, и вводится такое понятие как «кислородная емкость крови». В альвеолах легких реакция между гемоглобином и кислородом идет слева направо: Нb + О2 НbО2 (такой гемоглобин называется оксигенированным, он – алый). Гемоглобин, отдавший кислород, дезоксигенированный. Он – темно-вишневый, он обусловливает цвет венозной крови. В тканях реакция идет справа налево, т.к. в тканях всегда мало кислорода, поэтому гемоглобин его отдает.

Существует термин «сродство гемоглобина к кислороду». Это сродство показывает, насколько сильно гемоглобин удерживает кислород. Это сродство чувствительно к тому, что происходит в

64

организме. Например, при повышении температуры гемоглобин слабее удерживает кислород. Так, при работе мышцы температура в ее клетках повышается, и гемоглобин отдает кислород. Другой пример: при активной работе мышцы в ней появляется молочная кислота, и чем кислее сререда, тем легче гемоглобин отдает кислород. Во время физической работы увеличивается коэффициент утилизации кислорода с 30-40 до 50-60 %.

Транспорт кровью СО2.

1.Некоторое количество СО2 переносится за счет растворения

вкрови. В несвязанном виде переносится 10 % СО2.

2.Второй механизм – образование бикарбонатов. СО2 поступает в плазму крови и образует бикарбонаты NаНСО3 и КНСО3. В такой форме углекислый газ и доставляется до альвеол.

3.Система образования карбаминогемоглобина. СО2 транспортируется с помощью гемоглобина, как и O2. Гемоглобин, отдавший в тканях кислород, образует там карбаминогемоглобин и доставляет СО2 обратно.

8.5. Регуляция дыхания

Хотя проблема регуляции дыхания изучается более 100 лет, она сложна. Не все ясно. Ясно то, что ритм и глубина дыхания управляются нервными структурами, которые лежат в разных отделах мозга. Видимо, несколько зон мозга имеют отношение к регуляции дыхания. Сокращением межреберных мышц и диафрагмы управляют собственные дыхательные центры. Они обнаружены в спинном мозге.

В свою очередь, центры спинного мозга находятся под управлением центров головного мозга, поэтому мы можем произвольно задержать дыхание.

Первый дыхательный центр находится в продолговатом мозге. В нем расположены дыхательные нейроны. Они периодически возбуждаются и посылают свои команды к дыхательным центрам межреберных и диафрагмальных мышц. В этом центре есть нейроны вдоха и выдоха, они находятся между собой в сопряженных отношениях. Если одни нейроны возбуждаются, другие – заторможены. Нельзя одновременно сделать вдох и выдох. Но оказывается, что за разные элементы дыхательного акта отвечают 6 или 7 видов нейронов.

65

Второй центр (пневмотаксический) находится в области Варолиевого моста. Он работает согласованно с первым и организует дыхательный ритм. Причем при нарушении связи между первым и вторым центром исчезает плавный переход от вдоха к выдоху. Но если нарушена связь между продолговатым и спинным мозгом, то прекращаются дыхательные движения. При травме спинного мозга на этом дыхание останавливается.

Рефлексы, управляющие дыханием, механорецепторные. Механорецепторы находятся в легких, в бронхах, трахее. Они возбуждаются при вдохе. Сигналы от них тормозят нейроны вдоха. Получается, что вдох начинается и сам себя тормозит. Существуют защитные механорецепторные рефлексы (кашель, чихание) и химические защитные рефлексы. Также осуществляется гумморальная регуляция дыхания: за счет хеморецепторов, находящихся в каротидном синусе и в аорте. Проблемы зевания или глубокого вдоха, а также плача изучены хуже.

Плач. Физиологический смысл плача в том, что слезы омывают глазное яблоко, плюс специфическое дыхание. Это – система, ограничивающая кровоток в сосудах головного мозга, своеобразная система «самонаркоза», при котором мы получаем морально-психологическое облегчение.

Зевок. Вообще глубокий вдох снимают чувство скованности. Он меняет психическое состояние – это новая порция кислорода к мозгу, которая активирует психические функции. Это компенсация кислородной недостаточности, особенно когда мало движений. Кстати, обнаружено, что зевают с нами в первую очередь наиболее психологически совместимые люди.

Вопросы для самоконтроля

1.Дайте общую характеристику дыхательной системы.

2.Строение легких: положение, строение. Что такое плевра?

3.Расскажите о строении органов дыхания. Расскажите о физиологии органов дыхания (дыхательном цикле, ЖЕЛ, транспорте газов, газообмене в легких и тканях).

4.Как осуществляется регуляция дыхания?

5.Регуляция дыхания (нервная, гуморальная). Газообмен в

легких.

66

9. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ

9.1. Переваривание пищи, всасывание, обмен веществ

Впроцессе переваривания высокомолекулярные компоненты пищи расщепляются на простые составные элементы, которые могут быть использованы организмом.

Углеводы расщепляются до моносахаридов, белки – до аминокислот, которые при этом становятся растворимыми и могут всасываться стенками пищеварительного тракта.

Жиры расщепляются до свободных жирных кислот: глицерина, моно, ди- и триглицеридов.

Во всех этих процессах главную роль играет секреция пищеварительного тракта и двигательные функции желудочнокишечного тракта.

Ряд веществ не изменяется, так и всасывается. У человека не меняется целлюлоза, т.к. нет целлюлазы; углеводы (крахмал) расщепляются через ряд промежуточных продуктов до глюкозы. Ферменты, расщепляющие глюкозу, находятся в слюне и поджелудочном соке. Белки расщепляются через промежуточные продукты до аминокислот, а переваривание их начинается в желудке. Фермент выделяется в неактивном состоянии в виде профермента и активируется в ходе реакции соляной кислотой.

Врасщеплении жиров принимают участие соли желчных кислот. Они эмульгируют жиры, в результате чего легче работают липазы (ферменты, расщепляющие жиры).

Всасывание – это поступление во внутренние среды организма веществ из пищеварительной системы. Его обеспечивают следующие процессы:

фильтрация, которая происходит под влиянием гидростатического давления;

диффузия, которая происходит по градиенту концентрации, это – пассивный процесс;

активный транспорт, который идет за счет энергозатрат против градиента концентрации, при этом работают переносчики.

Белки поступают в виде аминокислот в воротную вену печени (диффузия + активный транспорт).

Углеводы в виде глюкозы всасываются и тоже поступают в воротную вену печени. Углеводы всасываются с затратами энергии.

67

До сих пор неизвестно, как именно всасываются жиры. Есть только гипотезы. В целом в этом процессе участвуют кровь и лимфа, они также поступают в воротную вену печени.

Главный орган всасывания – тонкий кишечник.

Вжелудке всасываются: вода, минеральные соли, глюкоза. Кишечник имеет площадь 200-500 м2. Особенностью пищеварительного тракта является то, что всасывание не пропорционально потребностям организма, т.е. сколько бы пищевых веществ ни поступило в пищеварительный тракт, они все всасываются.

Врезультате всасывания воды возникает водный обмен. Организм на 60 %, а мозг – на 85 % – состоят из воды, и водный обмен очень важен. Вода в организм человека поступает в «чистом» виде, т.е.

всвободном состоянии, а также в составе различных пищевых продуктов.

Суточная потребность человека в воде составляет 2-2,5 л, хотя потребности очень индивидуальны и зависят от времени года, привычек и т.д.

Натрий (Nа+) и калий (К+) очень важны, т.к. имеют отношение к процессам возбуждения.

Ворганизме Nа+ 0,2 % от массы тела, это примерно 140 г, средняя суточная потребность – 4-5 г. Натрий необходим в процессе возбуждения в нервных и мышечных клетках. Это – регулятор водного обмена.

Функция калия (К+) – нормальная деятельность сердца. Его содержание – 0,22-0, 23 % от массы тела. Суточная потребность – 2,7-

2,9 г.

Кальций (Са+2) образует костную ткань, обеспечивает возбуждение в мышечной ткани, возбуждение и сокращение сердечной мышцы. Его много, примерно 1 кг, что составляет 1,4 % от общей массы тела. Суточная потребность в нем – 0,5 г. Обмен не очень интенсивный, но в организме его много.

Внашем организме содержится также еще 2 десятка других необходимых элементов, но в меньших количествах: Mg, Mn, Cl, I, Fe, Сr и т.д. Они входят в состав ферментов, в организме не синтезируются. Железа (Fe) организму нужно больше, он входит в состав гемоглобина. Фосфор (Р) входит в состав АТФ, в костную ткань.

68

9.2. Регуляция водно-солевого обмена

Регуляция водно-солевого обмена основана на двух принципах: нервной и гуморальной реакциях.

Нервная (рефлекторная) регуляция. Об изменении количества воды в организме сигналы поступают от рецепторов слизистой оболочки рта.

Это так называемая «ложная жажда»: слизистая высыхает, сигналы идут в центральную нервную систему; рецепторы желудка также сигнализируют о «ложной жажде». Осморецепторы тканей сообщают об истинной жажде (тканевой). Рецепторы сосудистого русла реагируют на изменение ОЦК. От них сигналы идут в гипоталамус. Здесь находится центр регуляции водного обмена, и из него сигналы поступают к системе выведения из организма воды – почкам.

В гипоталамусе образуется антидиуретический гормон (АДГ), который повышает реабсорбцию воды в организме.

Гуморальная регуляция водно-солевого обмена осуществляется с помощью гормона альдостерона.

9.3. Обмен углеводов

Углеводы организм получает в виде растительных полисахаридов (крахмала) и животных полисахаридов (гликогена). Они расщепляются и превращаются в моносахариды. Глюкоза в печени подвергается окислению – фосфорилированию, в результате чего образуются молочная кислота + АТФ (макроэрги).

Нормальным количеством глюкозы считается 100 мг%, но уровень ее колеблется, что связано с поступлением пищи в организм, это примерно 80-100 мг%.

Ниже этого уровня возникает ситуация гипогликемии и ощущение голода; если выше 130 % – гипергликемия: слишком много глюкозы в крови. Гипергликемия создает условия, при которых почки не могут удерживать глюкозу и она попадает в мочу, возникает глюкозурия – это диабет.

Но в норме, когда человек принимает пищу, уровень глюкозы повышается, голод снижает уровень глюкозы.

69

9.4. Обмен жиров

Жиры входят в состав мембран клеток (жиры составляют основу некоторых тканевых элементов: подкожный жир, клетчатка и тому подобное), и это форма депонирования (запасания) энергии. Половина энергии в организме обеспечивается окислением жиров.

Жиры – растворители биоактивных веществ. Так, витамины делятся на водо- и жирорастворимые; без жира жирорастворимые витамины не усваиваются.

Жировой обмен связан с углеводным обменом. Если в пище много углеводов, жиры депонируются, при нехватке – расходуются, расщепляются. Обмен жиров регулируют: адреналин, инсулин, половые гормоны, глюкокортикоиды. Эти гормоны регулируют только жировой обмен. Всасывание не подчиняется этим гормонам.

Существует нервная регуляция: симпатические влияния усиливают распад жиров, парасимпатические – приводят к отложению жиров.

Белковый обмен – это основа построения всех тканевых элементов организма. Интенсивность обмена белков очень высока. Белковый обмен зависит от поступления белков с пищей. Они содержат N2, а азот живой организм усваивает только в виде аминокислот.

Все растительные и животные белки состоят из 20

поступать с пищей, то есть заменимые и незаменимые аминокислоты. Отсюда термины – «полноценные» и «неполноценные» белки.

Полноценные белки содержат полный набор незаменимых аминокислот. В неполноценных белках обязательно не хватает хотя бы одной незаменимой аминокислоты.

Существует представление об азотистом равновесии. В организме взрослого человека количество распавшегося белка равно количеству синтезированного белка, т.е. распад и поступление белков происходят в равновесном количестве. Количество белка можно исследовать по содержанию N2: в пище и выделенного из организма. У здорового человека среднего возраста количество введенного N2 и выведенного равно, то есть азот равновесный. При этом белки в

70

организме не депонируются, поэтому при тяжелой болезни идет распад собственных белков и количество выведенного азота будет больше, чем поступающего. Это – отрицательный равновесный баланс.

При выздоровлении тканевый азот восстанавливается, при этом его выводится меньше, чем поступает. Это – положительный азотистый баланс. Положительный баланс также у беременных женщин и детей.

9.5. Энергетический обмен

Пищевые вещества (белки, жиры, углеводы) в организме окисляются и являются поставщиками энергии, однако количество энергии различно при расщеплении разных веществ.

Углеводы окисляются до воды и углекислоты, выделяя 4,1 ккал/г.

Белки способны к окислению. Конечный продукт окисления – мочевина, при этом выделяется 4,1 ккал/г энергии.

Жиры расщепляются до углекислоты и воды, но энергии выделяют больше – 9,3 ккал/г.

Методы определения энергетических трат организма

(методы изучения энергообмена).

1.Прямой метод был предложен в 1870 г. Лавуазье. Исходят из того, что все виды энергии в организме превращаются в тепловую энергию, поэтому, измеряя количество тепла, можно узнать, насколько интенсивен обмен. Так, крыса находится в камере с кусочком льда. Мы следим за его таянием с помощью специальных датчиков, однако прямое измерение дорого.

2.Косвенные методы исследования энерготрат: при этом осуществляется учет выделения кислорода и учет выделения углекислого газа. При потреблении 1 л кислорода освобождается различное количество тепла в зависимости от того, какие именно пищевые вещества окислились. Расчеты производятся по специальным формулам.

Энергия в организме расходуется на нижеследующие процессы.

Основной обмен (в покое). Он характеризует минимальные энерготраты. Так, есть работа сердца, дыхательной системы, моторика желудочно-кишечного тракта. Для измерения создают стандартные

71

условия, необходимые параметры измеряют утром, натощак, лежа, в условиях комфортной температуры. Энергорасход у мужчин – примерно 1 ккал/кг в час. У женщин основной обмен – на 10 % ниже.

В положении сидя энергорасход увеличивается и становится равным примерно 1,4 ккал/кг в час.

Легкая работа – 1,8-2,5 ккал/кг в час.

Работа средней тяжести – 3,2-4 ккал/кг в час. Тяжелый физический труд – 2,5-5 ккал/в час.

Существует проблема зависимости между энергетическим обменом и питанием. В этом вопросе применим закон изодинамики. Он предполагает, что суточные потребности можно обеспечить чем угодно, т.е. разными питательными веществами, но вместе с тем целесообразно учитывать определенное соотношение, или градиент питательных веществ. Желательно, чтобы основные составляющие были в соотношении

0,8 : 0,7 : 4

белки : жиры : углеводы

Это оптимальное соотношение по массе.

Предполагается и соотношение в единице объема, оптимум: 15 % энергии должно приходиться на белки, 30 % – на жиры, 55 % – на углеводы.

Но и этого мало, соотношение ограничено, т.к. есть белковый минимум, который необходим для поддержания азотистого равновесия – 30-40 г белка в сутки. Если белка потребляется меньше, баланс нарушается. Кроме понятия «минимума» есть понятие «оптимума» – это поступление такого количества белка, которое необходимо для оптимальной деятельности организма – это 1 г белка на 1 кг массы тела, но 30 г белка при этом должно быть животного происхождения. При физической работе, заболеваниях, беременности оптимальным является поступление с пищей 2 г белка в сутки на 1 кг массы тела, то есть его нужно увеличить в 2 раза.

Жиры. Норма поступления жиров с пищей – 70-90 г в сутки. При этом некоторые жирные кислоты не синтезируются в организме, то есть они являются незаменимыми и должны поступать с пищей, поэтому рекомендуемое соотношение растительных и животных жиров составляет 3:7.

72

Углеводы. Норма составляет 360-400 г в сутки, из них 50-100 г должны составлять простые сахара. Кроме того, углеводы создают некую массу, с которой работает пищеварительный тракт, гиподинамия возможна на уровне желудочно-кишечного тракта, поэтому рацион должен содержать достаточное количество углеводов.

Витамины. Это органические компоненты пищи, необходимые в небольшом количестве, но организмом они не вырабатываются.

Витамины делятся на 2 группы:

1)жирорастворимые: А, Д, Е, К;

2)водорастворимые: В, С, фолиевая, никотиновая и пантотеновая кислоты.

В настоящее время в развитых странах проблема с авитаминозами не стоит. Это больше касается бедных стран. Однако есть проблема с гипервитаминозами (слишком много витаминов), они могут откладываться в печени, резервные возможности которой не безграничны.

Есть также проблема антивитаминов – веществ, которые нарушают обмен витаминов. В последнее время стали вводить в

витамины наборы микроэлементов, при этом регулировать их поступление в организм достаточно просто. В целом же синтетические витамины нужны только по показаниям: весенняя слабость, стрессы и т.д.

9.6. Терморегуляция

Все животные делятся на пойкилотермных и гомойотермных животных.

1.Пойкилотермные животные не обладают эффективной терморегуляцией, и их температура определяется температурой окружающей среды (лягушка).

2.Гомойотермные животные. Температура их тела мало зависит от температуры окружающей среды. У гомойотермных

животных (к которым относится и человек) колебания температуры составляют от 36,4 до 380С. Есть также системы органов, где температура – 380С. При этом важна стабильность температуры в ЦНС, так как она чутко реагирует на изменения температуры. Температура также подвержена суточным колебаниям. Разница в 0,5- 0,70С, максимальная температура в 4-6 ч вечера. Температура зависит

73

от активности организма, на поверхности тела она также определяется свойствами одежды.

В организме постоянно идет теплопродукция – процесс выделения тепла. При снижении температуры окружающей среды у пойкилотермных животных обмен веществ снижается, у гомойотермных, наоборот, активируется. При этом усиливается теплопродукция. Это химическая терморегуляция, но усиление теплообразования за счет обмена веществ – вещь неэкономная. При химической терморегуляции в разных органах образуется разное количество тепла: мышцы дают 60 % (даже в покое), 30 % тепла образуется в печени. Дрожь на морозе рефлекторная, она приводит к увеличению выработки тепла. Само название органа – печень – происходит от слова «печь» – теплая зона, но это неэкономичная система. Организму выгоднее снизить теплоотдачу с помощью терморегуляции. Это процессы теплопроведения, теплоизлучения и теплоиспарения.

Передача тепла – теплопроведение, осуществляется, если температура организма выше температуры окружающей среды, например, теплые руки – холодный поручень, результат – снижение температуры тела.

Теплоизлучение – выделение инфракрасных лучей.

Испарение – это отдача тепла за счет того, что, испаряясь, пот охлаждает кожные покровы, но в коже находятся кровеносные сосуды. Снижение температуры воспринимают терморецепторы (экстеро- и интероцепторы), а также рецепторы гипоталамуса. В нем есть и центр, обеспечивающий регуляцию теплопродукции и теплоотдачи.

Укол в гипоталамус повышает температуру тела на 30С. В нем есть нейроны, управляющие терморегуляцией. Некоторые считают, что есть отдельные центры химической регуляции. Есть в гипоталамусе центры голода и насыщения, они относятся к пищевому центру, который вмешивается не только в терморегуляцию, но и в процессы обмена в целом.

9.7.Чувство голода и насыщения

1гипотеза: сигналы идут от желудочно-кишечного тракта, поэтому чувство голода связано с пищеварительной системой, но даже если желудок удалить, чувство голода наступает. При удалении

74

желудка чувство голода не меняется, значит, чувство голода связано не с ним.

2 гипотеза (глюкостатическая). В крови снижается содержание глюкозы и развивается гипогликемия. В гипоталамусе есть глюкорецепторы, они и определяют наше чувство голода, т.е. это – снижение глюкозы в крови.

3 гипотеза – аминокислотная. Голод – результат снижения содержания аминокислот. Подтвердить или доказать эту гипотезу сложно.

4 гипотеза – термостатическая. Чувство голода наступает в результате снижения температуры тела, а температуру воспринимают терморецепторы.

Есть особый феномен: специфическое динамическое действие пищи: в результате приема пищи человек согревается. Из-за горячего супа согрелся желудок, и стало тепло. А может быть, есть разные чувства голода. В поезде люди начинают разворачивать пакеты в большом количестве, причем люди пришли из дома, и они вряд ли голодны, – в данном случае потребление пищи снижает тревогу. Но голод связан и с чем-то еще. Так что эта проблема до конца еще не ясна.

Насыщение. Первичное (сенсорное) и вторичное

(обменное). Первичное – дает ощущение потребления пищи. Желудок можно набить чем угодно и возникает чувство насыщения. Однако обменное насыщение возникает, если повышается уровень глюкозы, липидов, жиров. Это истинное насыщение, но сенсорное вводит в

заблуждение. Отсюда возникают проблемы питания.

Вопросы для самоконтроля

1.Расскажите об обмене веществ (белков, жиров, углеводов, воды, минеральных солей).

2.Что такое основной обмен?

3.Каким образом осуществляется регуляция обменных процессов в организме?

4.Представьте нормы основных питательных веществ.

5.Как в организме человека осуществляется терморегуляция?

6.Какие существуют гипотезы насыщения?

75

10. ПИЩЕВАРЕНИЕ

Главная функция пищеварения (желудочно-кишечного тракта

– ЖКТ) – это расщепление пищи до мельчайших частиц и перенос их во внутренние среды организма. Эта функция осуществляется за счет механических и секреторных (физическая и химическая переработка) процессов в пищеварительном тракте.

10.1. Механические процессы в ЖКТ

Механические процессы – это двигательные функции, моторика пищеварительного тракта.

Внутренние органы имеют гладкие мышцы, их сокращение обеспечивает моторику, у нее две функции: перемешивание пищевых масс и их перенос. Обе эти функции осуществляются одними приемами, с небольшими отличиями.

1.Перемешивание – это перистальтика. В пищеварительном тракте мышцы расположены продольно и циркулярно. Когда пищевой комок движется вдоль кишки, то за ним сзади сокращаются циркулярные мышцы, этот участок двигается и толкает комок, а впереди сокращаются продольные мышцы, и диаметр кишки впереди пищевого комка увеличивается. Это – общий принцип.

2.Ритмическая сегментация. Вдоль кишки на одинаковом расстоянии сокращаются циркулярные мышцы, и все перемешивается.

3.Маятникообразные движения. Подвижка стенки кишки осуществляется за счет сокращения продольных мышц. Стенка двигается по отношению к пищевой массе, при этом ферменты активнее, когда они находятся около стенки кишки – происходит пространственное ориентирование пищевого комка, которое обеспечивается стенкой. Пищеварение у стенки происходит быстрее во много раз – оно называется пристеночным пищеварением. Если смещается часть кишки, новая порция ферментов воздействует на пищевой комок.

4.Тонические сокращения. Циркулярные мышцы сокращаются так, что полностью перекрывают просвет кишки и формируют сфинктеры, разобщающие различные отделы пищеварительной системы. Они разобщают пищевод, желудок и т.п.

76

Так, рвота у одних людей происходит легко, у других – трудно, т.к. сфинктеры у всех работают по-разному. Срыгивание у детей – это результат слабых сфинктеров.

В прямой кишке есть сфинктеры, закрывающие анальное отверстие. Один – гладкий (непроизвольный), другой – поперечнополосатый (произвольный).

5. Перенос пищевого комка. Происходит то же самое, но более интенсивно и на большее расстояние. Так, после попадания пищи в желудок, через несколько часов мощное сокращение при открытом сфинктере переносит пищу в 12-перстную кишку, что называется эвакуацией желудка.

10.2. Секреторные процессы в ЖКТ

Жевание. В процессе его пища размельчается, разрезается, перетирается, перемешивается со слюной. В принципе можно глотать пищу, не пережевывая, желудок все равно будет ее переваривать, но желудку будет работать легче, если пища будет смочена слюной, поскольку слюна содержит фермент.

Воздухоносные пути и пищеварительный тракт перекрещиваются, эти каналы пересекаются. Поэтому за едой не нужно разговаривать, т.к. пищевой комок может попасть в воздухоносные пути, и помощь будет оказать не просто, хотя есть такое явление, как кашлевой рефлекс. Кусок мяса в трахее – это уже смертельно опасно.

Слюна – сложный по составу пищеварительный секрет, в ее составе содержатся белки, аминокислоты, слизь, вода, лизоцим (он убивает бактерии, но он довольно слабый, поэтому зализывать раны – это не эффективно).

Слюна содержит фермент -амилазу, которая расщепляет углеводы. Слюна выделяется тремя парами больших слюнных желез: подъязычных, подчелюстных, околоушных. Кроме них, есть мелкие железы. Система желез – развитая, и все железы выделяют разную слюну. Состав ее зависит от характера поступающей пищи, ведь слюна – это своего рода пищеварительный сок. Так, на непищевые продукты (скажем, речной песок) выделяется в основном вода, которая нужна для смывки песка. А слюна, выделившаяся при поступлении пищи, содержит ферменты. Рецепторы вкуса и обоняния проводят химический анализ для приспособления состава слюны к характеру пищи.

77

За сутки выделяется примерно 2 литра слюны. Хотя она выделяется постоянно, ее секреция усиливается под влиянием условных и безусловных рефлексов: запах, вкус и т.д.

Когда мы пережевываем пищу, пищевой комок движется от кончика языка к корню – это ротовая фаза глотания (она произвольная). Далее, когда раздражены рецепторы корня языка, начинается вторая фаза – глоточная (она непроизвольная и быстрая). Если человек в задумчивости что-то жевал и рецепторы раздражены, то это «что-то» все равно проглатывается, даже если его не надо было глотать. Сокращаются мышцы глотки, перекрывается вход в гортань, и пища проталкивается в пищевод, после чего открывается верхний сфинктер пищевода и наступает последняя фаза глотания – пищеводная (она непроизвольная, но медленная, в отличие от второй фазы).

Акт глотания обеспечивается скоординированным сокращением большого количества мышц. Четкая последовательность между этапами управляется центром глотания, который находится в продолговатом мозге. После чего открывается нижний сфинктер пищевода, и пища проходит в желудок.

10.3. Пищеварение в желудке

По форме желудок напоминает перевернутую реторту, дно ее – наверху.

Объем желудка примерно 3 л. В стенке желудка имеются пищеварительные железы, они выделяют секрет (пищеварительный сок, который содержит соляную кислоту, ферменты, расщепляющие белки, например, пепсиноген. Это – профермент, он неактивен, приставка ген- означает, что это – предшественник фермента пепсина. Пепсиноген встречается с соляной кислотой, в результате чего образуется пепсин – активный фермент, расщепляющий белки.

Железы желудка выделяют слизь, она предохраняет стенки желудка от самопереваривания. Железы также вырабатывают внутренний фактор – вещество, которое необходимо для всасывания витамина В12.

Секреция желудочного сока составляет 2-3 л в сутки, но она различна натощак и при пищеварении. Натощак выделяется 5-15 мл сока в час, сок не кислый, он нейтральный или щелочной. При

78

пищеварении секреция резко возрастает, сока становится много – от 600 до 1200 мл, рН сока кислый, в нем много соляной кислоты.

Для переваривания различной пищи выделяется разный сок, и различная по составу пища находится разное время в желудке.

Так, на хлеб выделяется среднее количество сока с низкой кислотностью и средним содержанием ферментов, максимальна секреция через час. Она увеличивается в течение часа, потом уменьшается, но продолжается до 10 ч.

На мясо выделяется много сока, много ферментов, много соляной кислоты. Пребывание пищи в желудке – до 8 ч, максимальна секреция примерно через час, потом она уменьшается, но продолжается в течение 8 ч.

На молоко выделяется малое количество сока с небольшим количеством ферментов и средней кислотностью. Общая продолжительность секреции – 6 часов, максимальна в середине срока; в течение 3 часов увеличивается, а затем в течение 3 ч уменьшается.

Этот процесс (выделение секрета) начинается до поступления пищи в желудок.

I фаза желудочной секреции – сложнорефлекторная. При этом желудочный сок выделяется в пустой желудок в ответ на запах, вид, время, обстановку.

IIфаза желудочной секреции начинается с поступлением пищи

вжелудок – желудочная фаза желудочной секреции. Механо- и хеморецепторы желудка раздражаются поступившей пищей, и начинается вторая волна секреции.

IIIфаза – кишечная. Секреция желудка стимулируется попаданием пищи в 12-перстную кишку и желудочной секрецией уже управляет 12-перстная кишка (хотя это желудочная секреция). При этом первая порция пищи поступает из желудка в 12-перстную кишку и анализируется: если мало соляной кислоты, желудку поступает команда увеличить ее секрецию. В основе процесса секреции лежит то, что происходит в 12-перстной кишке, она выделяет в кровь вещества: гастрин и секретин. Гастрин стимулирует секрецию желудка, а секретин тормозит, он – ингибитор.

79

10.4. Пищеварение в кишечнике

Далее пища (это уже химус – пищевые вещества, смешанные с пищеварительным соком) попадает в кишечник.

Соки кишечника:

1)поджелудочный сок (сок поджелудочной железы, которая располагается под желудком), также называется панкреатическим соком, от названия железы – поджелудочная (лат. рancreas);

2)желчь поступает в тонкий кишечник в 12-перстную кишку;

3)секрет выделяют также мелкие железы кишки (считается, что эти железы не играют в пищеварении большой роли, однако они, скорее всего, просто плохо изучены).

Моторика в кишечнике та же самая, но еще более интенсивная.

Встенке кишечника есть ворсинки – выросты слизистой, они усложняют рельеф, увеличивают площадь (как в легких), они двигаются, для них характерны ритмические движения. Поэтому в кишечнике своя моторика, она характерна и специфична для тонкого кишечника. В кишечнике происходит активное пищеварение и всасывание.

Панкреатический сок содержит 3 группы ферментов, которые перечислены ниже.

1)Ферменты, расцепляющие белки. Их много, они называются

протеазы, главный из них – трипсиноген (не активен). Это – профермент, при взаимодействии с другими веществами он преобразуется в активный трипсин. Расщепление белков продолжается в кишечнике.

2)Кроме того, есть и другие ферменты, в частности, расщепляющие жиры – это липазы. Жиры еще толком не расщепились в желудке, хотя липазы присутствуют и в желудочном соке.

3)В панкреатическом соке присутствует амилаза, она расщепляет углеводы. Амилаза есть и в слюне, она может расщеплять углеводы до глюкозы уже в ротовой полости, при тщательном пережевывании пищи, при этом можно почувствовать сладковатый вкус во рту. Но в желудке ее нет, так как там кислая среда. Она прекращает действие амилазы слюны. Расщепление углеводов продолжается в кишечнике.

Желчь выделяется печенью и по желчному протоку поступает либо в желчный пузырь, либо в 12-перстную кишку. Желчь может поступать по мере надобности.

80

Печень выступает пищеварительной железой, но у нее есть и другие функции. И прежде всего печень – биохимическая лаборатория организма, она участвует во всех видах обмена веществ.

Одна из ее функций – дезинтоксикация. Так, вся кровь из пищеварительного тракта поступает через воротную вену в печень, там воротная вена распадается на кровеносные капилляры. Печень стремится освободить кровь от ядов, поэтому алкоголь – главный яд для печени, когда он употребляется систематически и регулярно.

Печень также имеет функцию регуляции перераспределения крови и др.

Желчи вырабатывается за сутки от 0,5 до 1 л. Это золотистая жидкость, которая содержит желчные кислоты и желчные пигменты.

Кислоты – это вещества, которые обеспечивают эмульгирование жиров. В результате липолитические ферменты могут работать активнее.

Желчь – это фермент, продукт распада гемоглобина.

Клетки крови (эритроциты) живут 120 дней, далее они разрушаются в печени и селезенке. В печени из распавшихся эритроцитов образуется желчь. Она содержит пигменты: билирубин, биливердин и др.

Процесс секреции желчи – регулируемый. Во время пищеварения секреция желчи может усиливаться в 2 раза, а вне пищеварения желчь накапливается в желчном пузыре. При необходимости при поступлении пищи в кишечник желчный пузырь сокращается; особенно активно он сокращается при попадании желтка, жидкого масла, сульфата магния.

Их тонкого кишечника в толстый переходит 200-500 мл химуса, который там и концентрируется за счет всасывания воды, там же всасываются электролиты и витамины. В толстом кишечнике всегда присутствует бактериальная флора. Она сбраживает углеводы до кислых продуктов, в результате процесса брожения образуются алкоголь, вода и двуокись углерода.

Белки в толстом кишечнике гниют, образуя токсины (яды: индол и скатол), в толстом кишечнике образуются биоактивные вещества – газы: водород, сернистый газ, метан. При правильном питании кислые продукты брожения тормозят гнилостные процессы. В норме токсинов меньше. При дисбактериозах и несбалансированном питании происходят нарушения в работе кишечника.

81

Кала в кишечнике образуется от 100 до 200 г. Он в основном состоит из воды, 20 % – сухой остаток. Это – непереваренные вещества, бактерии, слизь, жиры.

Перистальтика толстого кишечника та же. Имеется определенная патология, связанная с моторикой толстой кишки – болезнь Гиршпрунга, когда на каком-то участке толстой кишки уже с рождения в стенке отсутствуют нервные сплетения. В норме же, кроме мышц, в стенке кишки есть и нервные клетки и нервные волокна. У больных такой участок кишки спазмирован, а участок кишки, расположенный перед ним – расширен. Через некоторое время кишечник становится огромным в какой-то своей части, живот раздувается, и только хирургическое лечение с удалением очага болезни приводит к нормализации пищеварения.

Кишечник управляется вегетативной системой: симпатической и парасимпатической. Электрические импульсы из вегетативной нервной системы меняют моторику и все остальное, но главную роль играют нервные сплетения в стенке кишечника, поэтому даже при пересечении нервов, которые подходят к различным отделам кишечника, пищеварение нарушается мало, если не нарушена функция нервных сплетений.

Дефекация. Химус раздражает механорецепторы прямой кишки, и возникает позыв к дефекации, сигнал передается в крестцовый отдел спинного мозга в центр дефекации. От него сигналы идут к гладкомышечному сфинктеру прямой кишки, который является внутренним и непроизвольным, и пришедший сигнал его расслабляет.

Во время акта дефекации происходит расслабление произвольной поперечно-полосатой мускулатуры наружного сфинктера прямой кишки. При этом необходимо, чтобы повысилось внутрибрюшное давление, что происходит за счет сокращения мышц брюшного пресса. Двигательные нервные клетки управляют наружным сфинктером, он находится под влиянием высших отделов ЦНС. У человека и некоторых животных существует способность сдерживать рефлекс дефекации до благоприятных условий (у человека это – эстетические причины, у животных – из соображений безопасности). Однако поражение высших отделов ЦНС может привести к тому, что рефлекс дефекации может стать непроизвольным.

82

Вопросы для самоконтроля

1.Расскажите о значении пищеварения.

2.Охарактеризуйте пищеварение в полости рта. Каков состав слюны и характер ее воздействия на пищу? Как осуществляется регуляция слюноотделения?

3.Расскажите о моторике и секреторных функциях желудка.

4.Расскажите о составе, свойствах желудочного сока. Как осуществляется регуляция желудочной секреции?

5.Какие процессы происходят в тонком кишечнике? Отделы, положение, строение тонкого кишечника. Расскажите о составе и свойствах кишечного сока. Каковы особенности двигательных функций тонкой кишки? Что собой представляет процесс всасывания?

6.Что собой представляет акт дефекации?

83

11. ВЫДЕЛЕНИЕ

11.1. Выделительные системы организма

У организма человека имеется несколько выделительных

систем.

1.Самая главная система – почки. Они выделяют шлаки – конечный продукт обмена веществ.

2.Вторая система – толстый кишечник. Он также выделяет вещества, которые должны быть удалены.

3.Легкие выделяют при дыхании ряд веществ, таких как пары,

вода и т.д.

4.Потовые железы выделяют пот. Пот – это во много раз разведенная моча. Однако потовые железы не в состоянии заменить почки.

Далее более подробно разберем работу почек.

Вмоче присутствует 52 вещества, которые содержат конечные продукты обмена. Почки выделяют мочевину и мочевую кислоту (в конечном счете – азот).

Почки также очищают плазму – жидкую часть крови – от шлаков, очень активно ее фильтруя. Вся плазма проходит через почки примерно 60 раз. У мужчин и женщин процесс фильтрации различен,

умужчин он идет более интенсивно.

Главная функция почек – избирательное удаление веществ. Но не все вещества из плазмы должны удаляться. Это касается, например, глюкозы, аминокислот, белков. Поэтому у почек есть система возврата нужных веществ в кровь, и в связи с этим вводится такое понятие, как «избирательное удаление веществ». Это избирательное удаление веществ имеет целью поддержание постоянства химического состава плазмы крови, за счет чего поддерживается постоянство других жидкостей организма (внеклеточной жидкости, лимфы), в результате поддерживается постоянство внутренней среды организма.

11.2. Анатомия почки

Почки состоят из отдельных анатомических и функциональных единиц – нефронов. Утрированно это – «маленькая почка». Общее число нефронов – 1-1,2 млн.

84

Каждый нефрон построен особым образом, в нем можно выделить несколько важных объектов.

1.Почечный клубочек. Буквально это – клубочек кровеносных капилляров. Сосуд приносит кровь, делится на капилляры, заплетенные в клубок, в конечном счете капилляры собираются в сосуд, уносящий кровь.

Клубочек окружен двуслойной капсулой, которая называется Боуменовой. Эта капсула имеет наружный и внутренний листочки, от нее отходит почечный каналец.

2.Почечный каналец. Выглядит он как трубочка, образующая петлю: сначала извитую, потом – становится прямой, потом снова – извитой. По этой «петле» движется то, что фильтруется. Почечный каналец впадает в собирательную трубочку.

3.Собирательная трубочка собирает канальцы от многих нефронов. Эти трубочки открываются в области почечных сосочков. Далее моча собирается в почечную лоханку и по мочеточнику попадает в мочевой пузырь.

11.3. Физиология нефрона. Фильтрация. Реабсорбция. Секреция

Впочечных клубочках идет клубочковая фильтрация. Она обусловлена физическими процессами.

Стенка кровеносного сосуда – это пластина с отверстиями, поэтому вещества из плазмы переходят через систему нефронов сначала в Боуменову капсулу, а из нее – в почечный каналец. Здесь все зависит от молекулярной массы вещества. Маленькие (низкомолекулярные) вещества (вода и аминокислоты) проходят через фильтр легко, их концентрация в фильтрате такая же, как и в плазме.

Хуже проходит гемоглобин (3 %), еще хуже альбумины – белки крови (только 1 %), а глобулины вообще не проходят.

Врезультате этого процесса образуется фильтрат, или первичная моча. За сутки ее образуется до 180 л. Это огромное количество фильтрата впечатляет, так как вторичной мочи выделяется примерно 1,5 л (это индивидуально).

Как же из 180 л первичной мочи образуется 1,5 л вторичной? Это происходит в результате процесса реабсорбции (обратного всасывания веществ). При этом нужные вещества, такие, как вода и глюкоза, которые прошли через фильтры, возвращаются обратно (в норме глюкозы во вторичной моче нет, тогда как в фильтрате она

85

есть). Это и есть реабсорбция. Происходит реабсорбция за счет двух процессов:

–пассивная реабсорбция;

–активная реабсорбция (энергозатратная).

Вода реабсорбируется пассивно, она уходит вслед за Nа, а вот глюкоза и аминокислоты реабсорбируются активно с затратой энергии АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты) через специальные системы переноса этих веществ из почечных канальцев в кровь.

Секреция. Некоторые вещества выделяются стенками почечных канальцев в просвет этих канальцев. (Секретируются некоторые инородные вещества, например, антибиотики.)

Секреция бывает двух видов:

–пассивная;

–активная (энергозатратная).

За счет чего идет активный обмен веществ с кровью? Канальцы располагаются так, что они тесно прилегают к кровеносным сосудам. Существует две зоны тесного контакта – в области клубочка и канальца. В процессе превращения фильтрата во вторичную мочу большую роль играет обратное всасывание воды. Частично регулируют процесс всасывания гормоны. АДГ гипофиза управляет частью реабсорбции воды. Вода всасывается, в результате чего первичная моча превращается во вторичную. В петле Генле существует система концентрирования мочи. При этом растворенные вещества в моче остаются, а вода уходит обратно в кровь. Это концентрирование осуществляется благодаря противоточному механизму: в петле Генле ее каналы плотно прилегают друг к другу, в результате чего жидкость течет в разных направлениях навстречу друг другу, что создает условия для концентрации. В результате из 180 л первичной мочи образуется 1,5 л вторичной.

Окончательная моча. Она содержит много шлаков (вещества, содержащие N2), а также 150 различных веществ: воду, электролиты, 14-15 гормонов, более 20 витаминов.

Состав и качество мочи реагируют на патологию. Анализ мочи наиболее частый из назначаемых больным врачами. Он позволяет выявить сдвиги в организме. Недаром, когда-то гербом медицины был уринарий – сосуд для сбора мочи.

Цвет мочи может быть, к примеру, зеленым, синим, красным. Зеленый говорит о закупорке желчных путей, синий – о гниении белков, красный – о наличии крови (эритроцитов) в моче.

86

По анализу можно судить о количестве белка в моче (в норме его должно быть мало), сахара (в норме его быть не должно вообще), определяют также кислотность, осадок, т.е. целый ряд важных показателей состояния здоровья.

Как регулируется процесс образования мочи? Он подчинен работе гормональной системы. АДГ усиливает реабсорбцию воды, альдостерон (гормон коры надпочечников) усиливает реабсорбцию Nа, и, соответственно, воды.

11.4. Почки как регулирующая система организма

Почки входят в состав регулирующих систем организма.

1.Почки управляют давлением крови. Они реагируют на количество жидкости в организме. Например, по какой-то причине организм теряет воду, в результате снижается давление. Почки выделяют вещество ренин, которое поступает в кровь и действует на ангиотензиноген, сужающий сосуды. В результате давление снова повышается.

2.Регуляция концентрации веществ крови и межклеточной жидкости (осмолярности) осуществляется почками также путем задержания или выведения воды. Например, в организме мало воды, концентрация веществ повышается, это воспринимается рецепторами ЦНС (осморецепторами, которые есть в гипоталамусе). То есть гипоталамус воспринимает осмолярность и может влиять на водный обмен через гипоталамо-гипофизарную систему. АДГ поступает сначала в гипофиз, а затем – в кровь и влияет на реабсорбцию воды в почках.

Гипоталамус также влияет и на питьевое поведение. При повышении концентрации веществ развивается питьевое поведение (ищем воду). При снижении концентрации веществ происходит отказ от питьевого поведения.

3.Регуляция кислотно-щелочного равновесия. Почки работают

сминеральными веществами: к примеру, выводят щелочные ионы пищи и таким образом влияют на кислотно-щелочное равновесие в организме.

Отключение почек очень опасно: шлаки ядовиты, особенно для ЦНС. Поэтому, при отказе почек в работе, система «искусственной почки» абсолютно необходима.

87

11.5. Работа мочевого пузыря

Образующаяся в почках моча затем поступает в мочевой пузырь, где скапливается со скоростью 50 мл в час. Когда мочевой пузырь становится полным (200-250 мл), происходит мочеиспускание. Человек и животные способны удерживать мочу произвольно (но до определенных пределов).

Стенка мочевого пузыря состоит из гладких мышц, которые управляются вегетативной нервной системой.

Выход из пузыря закрыт двумя сфинктерами:

–гладкомышечный (внутренний), управляется вегетативной нервной системой;

–поперечно-полосатый, управляется соматической нервной системой.

Когда мочевой пузырь наполнен, его стенки растягиваются. В стенках имеются рецепторы растяжения, сигналы от которых поступают сначала в центральную нервную систему, в спинной мозг (в его крестцовый отдел), а оттуда по вегетативным волокнам парасимпатической системы (вегетативная нервная система) идут к мочевому пузырю, что приводит к сокращению его гладкомышечной стенки и расслаблению внутреннего гладкомышечного сфинктера.

Но для того, чтобы раскрылся еще и поперечно-полосатый (произвольный) сфинктер, нужна команда от соматических нейронов, которые находятся под контролем центров головного мозга (произвольное управление). Поэтому, например, когда при травме соответствующих управляющих центров команды из головного мозга не поступают, нейроны не подчиняются, и рефлекс мочеотделения становится непроизвольным.

Мочевой пузырь иннервируется и симпатической нервной системой (вторая часть вегетативной нервной системы). Соответственно обе части вегетативной нервной системы иннервируют мочевой пузырь.

Симпатические сигналы приходят от поясничных сегментов спинного мозга. Эти сигналы расслабляют мышцу стенки мочевого пузыря, и внутренний сфинктер закрывается.

88

Вопросы для самоконтроля

1.Расскажите о функциях мочеполовой системы. Какие органы относятся к мочевыделительной системе?

2.Каково строение почек? Что такое нефрон?

3.Расскажите о физиологии почек (механизме и регуляции мочеобразования, составе конечной мочи).

4.Каков механизм мочеобразования? Расскажите о количестве, составе и свойствах первичной и конечной мочи. Как осуществляется регуляция мочеобразования и мочевыделения?

89

ЛИТЕРАТУРА

1.Физиология человека / Н.А. Агаджанян [и др.]; общ. ред. Н.А. Агаджанян. – Н. Новгород: Мед. книга, 2009. – 526 с.

2.Кэттайл, В.М. Патофизиология эндокринной системы / В.М. Кэттайл, Р.А. Арки. – М.; СПб.: БИНОМ, 2001. – 336 с.

3.Леках, В.А. Ключ к пониманию физиологии / В.А. Леках. – М.: Едиториал УРСС, 2002. – 360 с.

4.Рафф, Г. Секреты физиологии / Г. Рафф. – М.; СПб.: БИНОМ, 2001. – 448 с.

5.Судаков, К.В. Физиология. Основы и функциональные системы: курс лекций / К.В. Судаков. – М.: Медицина, 2000. – 784 с.

6.Теппермен, Дж. Физиология обмена веществ и эндокринной системы. Вводный курс / Дж. Теппермен, X. Теппермен. – М.: Мир,

1989. – 656 с.

7.Федюкович, Н.И. Анатомия и физиология человека/Н.И. Федюкович. – 2-е изд. – Ростов н/Д.: Феникс, 2003. – 416 с.

8.Шмидт, Р. Физиология человека: в 3 т. / Р. Шмидт – М.:

Мир, 1996.

90

ГЛОССАРИЙ

Автоматия сердца (греч. аύτομаτος – самодвижущийся) – когда способность сердца ритмически сокращаться под влиянием импульсов возникает в нём самом, без каких-либо внешних раздражителей.

Анатомия (греч. ἀνα – вновь, сверху; τέμνω – режу, рублю, рассекаю) – раздел биологии и конкретно морфологии, изучающий строение тела живых организмов и их частей на уровне выше клеточного.

Артерии – кровеносные сосуды большого и малого кругов кровообращения, по которым течет кровь от сердца к органам и тканям.

Вены – кровеносные сосуды, по которым кровь движется к

сердцу.

Гуморальная регуляция (лат. humor – влага, жидкость; regulare – приводить в порядок) – координация деятельности внутренних органов, осуществляемая через кровь, лимфу, тканевую жидкость с помощью гормонов, химических и физиологически активных веществ.

Кроветворный орган – орган, где формируются клетки крови и лимфы. Главным кроветворным органом является красный костный мозг, где образуются эритроциты, лейкоциты, тромбоциты.

Кровяное давление – давление, которое оказывает кровь на стенки кровеносных сосудов, по которым она движется.

Минутный объем – это количество крови, которое выбрасывает сердце за 1 мин.

Орган состоит из специфических клеток и тканей и является основной частью физиологической системы.

Пульс (лат. pulsus – удар, толчок) – периодическое толчкообразное напряжение стенки артерии, синхронное с сокращениями сердца.

Рецепторы (лат. receptor – воспринимающий) – структуры, воспринимающие внешнее и внутреннее раздражение, передаваемое в центральную нервную систему.

Систолический объем кровотока – количество крови,

которое выбрасывается сердцем за одно его сокращение.

Скорость кругооборота крови – время, в течение которого частичка крови проходит малый и большой круг кровообращения.

91

Терморегуляция (греч. therme – тепло; лат. regulare –

приводить в порядок) – совокупность физиологических процессов в организме человека и теплокровных животных, направленных на поддержание постоянной температуры тела.

Ткань – специализирующаяся для выполнения определенных функций система клеток и неклеточных структур, обладающих общностью происхождения и строения.

Физиология (греч. φύσις – природа; λόγος – знание) – наука о функциях организма и отдельных его частей.

Функция биологической системы – деятельность,

направленная на сохранение целостности и свойств системы, поэтому функционирование нашего организма – это деятельность по сохранению его целостности и свойств.

Физиологическая регуляция организма – это активное управление функциями организма и его поведением для обеспечения требуемого обмена веществ (гомеостаза, или гомеостазиса) и оптимального уровня жизнедеятельности с целью приспособления к меняющимся условиям внешней среды.

Электрокардиография (ЭКГ) – метод исследования состояния сердца путем регистрации электрических потенциалов, возникающих в сердечной мышце (миокарде) во время ее сокращения.

92

4УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЯМИ……………………………. 28

4.1.Эффекторная функция нервной системы………………. 28

4.2.Регуляция движений спинным мозгом…………………. 29

93

5.2.Регуляция секреции гормонов………………………….. 36

5.3.Гипофиз………………………………………………….. 36

5.4. Щитовидная железа……………………………………… 39

5.5.Паращитовидные железы……………………………….. 41

5.6.Поджелудочная железа………………………………….. 41

5.7.Половые железы…………………………………………. 42

5.8.Надпочечники……………………………………………. 43

5.9.Вилочковая железа (тимус)…………………………….. 46

5.10.Эпифиз…………………………………………………. 46

94

9.3.Обмен углеводов…………………………………………. 69

9.4.Обмен жиров…………………………………………….. 70

9.5. Энергетический обмен…………………………………… 71

9.6.Терморегуляция…………………………………………… 73

9.7.Чувство голода и насыщения……………………………. 74

11.2.Анатомия почки………………………………….. 84

11.3.Физиология нефрона. Фильтрация. Реабсорбция.

Секреция……………………………………………………… 85

11.4.Почки как регулирующая система организма…………. 87

11.5.Работа мочевого пузыря………………………….. 88

ЛИТЕРАТУРА……………………………………………….. 90

ГЛОССАРИЙ………………………………………………… 91

95

УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ

Светлана Георгиевна Добротворская Ирина Владимировна Жукова

АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ ОСНОВНЫХ СИСТЕМ И ОРГАНОВ ЧЕЛОВЕКА

Редактор Е. И. Шевченко

Издательство Казанского национального исследовательского технологического университета

Отпечатано в офсетной лаборатории Казанского национального исследовательского технологического университета

420015, Казань, К. Маркса, 68

96