Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физиология человека и животных регуляторные системы организма. Учебно-методическое пособие
.pdf
Министерство просвещения Российской Федерации
ФГБОУ ВО «Тульский государственный педагогический
университет им. Л. Н. Толстого»
Кафедра медико-биологических дисциплин и фармакогнозии
М. П. Маркова, Е. А. Родина
ФИЗИОЛОГИЯ
ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ
Регуляторные системы организма
Учебно-методическое пособие
Тула
ТГПУ им. Л. Н. Толстого
2021
ББК 28.705.073я73
Маркова, М. П.
ISBN 978-5-6047371-9-4.
циплин курса.
М27
кандидат биологических наук, доцент А. А. Лештаев
Рецензент –
(Тульский государственный педагогический
университет им. Л. Н. Толстого)
М27
ма: Учеб.-метод. пособие [Электронный ресурс] / М. П. Маркова,
Е. А. Родина. – Электрон. дан. – Тула: Тул. гос. пед. ун-т им. Л. Н. Толстого, 2021. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). – Минимальные систем.
требования: Intel Celeron 1700 Mhz и выше, 128 Мб RAM, 300 Мб
на винчестере, ОС Microsoft Windows 7 и выше; дисковод CD-ROM
2x и выше, SVGA 64 Mb; мышь. – Загл. с этикетки диска. –
зиологии регуляторных систем организма, рассматриваемых в курсе «Физиология
человека и животных», «Физиология человека» на факультетах естественных наук
и физической культуры. Пособие содержит теоретические материалы, практические
задания и банк тестовых заданий для контроля освоения материала, примерную тематику докладов и сообщений, а также список рекомендованной литературы.
направлений подготовки 44.03.05 и 44.04.01 Педагогическое образование, а также
06.04.01 Биология с целью повышения эффективности освоения указанных дис-
ISBN 978-5-6047371-9-4 © М. П. Маркова, Е. А. Родина, 2021
© ТГПУ им. Л. Н. Толстого, 2021
Физиология человека и животных: Регуляторные системы организ-
Данное учебно-методическое пособие посвящено рассмотрению вопросов фи-
Пособие разработано для студентов ФГБОУ ВО «ТГПУ им. Л. Н. Толстого»
ББК 28.705.073я73
2
СОДЕРЖАНИЕ
Пояснительная записка ............................................................................................... 4
Общие представления о регуляторных системах
и способах регуляции функций организма ............................................................... 5
Нервная система .......................................................................................................... 7
Сенсорная функция нервной системы.
Органы чувств. Анализаторы ................................................................................... 25
Железы. Эндокринная система ................................................................................ 38
Иммунитет. Иммунная система ............................................................................... 54
Контрольные материалы ........................................................................................... 63
3
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Данное учебное пособие разработано для студентов ФГБОУ ВО «ТГПУ
им. Л. Н. Толстого» направлений подготовки 44.03.05 и 44.04.01 Педагогическое образование, а также 06.04.01 Биология с целью повышения эффективности освоения дисциплин «Физиология человека и животных» и «Физиология
человека».
Данное пособие посвящено рассмотрению вопросов физиологии регуляторных систем организма, рассматриваемых в курсе «Физиология человека
и животных», «Физиология человека», изучение которых предусмотрено учебными планами подготовки бакалавров по направлениям Биология (профиль
«Биоэкология») и Педагогическое образование (профили «Биология», «Химия»,
«Образование в области физической культуры») на факультетах естественных
наук и физической культуры.
В пособии рассматриваются понятия о нервной и гуморальной регуляции
функций организма, физиология нервной системы и анализаторов, физиология
эндокринной системы, понятие об иммунной системе и иммунитете. Данные
вопросы освещаются достаточно кратко в соответствии с количеством часов,
отведенных на изучение дисциплины «Физиология человека и животных»
и «Физиология человека» в современных учебных планах, но вся основная
информация, необходимая для подготовки бакалавра по профилю «Биоэкология», а также подготовки учителя биологии и физической культуры, в пособии
представлена.
Пособие содержит теоретические материалы, практические задания и банк
тестовых заданий для контроля освоения материала, примерную тематику докладов и сообщений, а также список рекомендованной литературы.
4
ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О РЕГУЛЯТОРНЫХ СИСТЕМАХ
И СПОСОБАХ РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА
В организме человека различают три регуляторные системы: нервную, эндокринную и иммунную. Эти системы имеют черты сходства и различия в организации и функционировании, но все три обеспечивают как регуляцию самых
разных функций организма и объединение организма в единую целую систему,
так и связи организма с окружающей средой и адаптацию к изменению условий
существования.
Существует два способа регуляции функций организма: нервная и гуморальная.
Гуморальная (жидкостная) регуляция осуществляется с помощью биологически активных веществ, которые находятся в жидкостях внутренней среды организма: в крови, в лимфе, в тканевой жидкости. Биологически активные
вещества – химические вещества, очень малые концентрации которых способны оказывать значительное физиологическое действие, т. е. изменять работу
биологических структур: клеток, тканей, органов. Гуморальная регуляция осуществляется с помощью гормонов, ионов, продуктов обмена веществ. В гуморальной регуляции могут участвовать и вещества экзогенного происхождения
(т. е. из внешней среды), например, лекарственные препараты, вещества, поступающие в организм с пищей и всосавшиеся в кровь.
Важную роль в гуморальной регуляции играют гормоны, которые выделяются железами внутренней секреции, т. е. эндокринными железами. Существуют также тканевые гормоны, которые выделяются самыми разными клетками
и органами. Они также принимают участие в гуморальной регуляции функций
организма. Таким образом, понятия гуморальная и гормональная регуляция не
синонимы и в организме нет гуморальной системы регуляции, а есть гуморальный способ регуляции.
Нервный способ регуляции использует нервная система. Нервная регуля-
ция осуществляется при помощи нервных импульсов электрической природы,
генерируемых нейронами и распространяющихся по мембранам нервных клеток. С клетки на клетку информация передается, в основном, химическим путем с помощью медиаторов (посредников). Медиаторы – это биологически активные химические молекулы, которые синтезируются и секретируются нейронами. Это эволюционно более поздний способ регуляции.
В организме механизмы нервной и гуморальной регуляции тесно взаимодействуют между собой и осуществляются одновременно. Они дополняют друг
друга и оказывают взаимное влияние. Поэтому говорят о нейрогуморальной регуляции организма. Например, снижение уровня глюкозы в крови приводит
к возбуждению рецепторов сосудов. Возбуждение передается в мозг и активирует симпатическую нервную систему, которая стимулирует выделение адреналина надпочечниками. Адреналин с током крови поступает в печень, где вызывает расщепление гликогена до глюкозы. Глюкоза поступает в кровь, содержание ее в крови нормализуется.
5
Нейрогуморальная регуляция осуществляет взаимосвязь и согласованную
Параметр
Нервная регуляция
Гуморальная регуляция
Способ передачи
Нервный импульс электриче-
кращение, секреция
Происходит с помощью био-
Скорость регуляции
Высокая, т. к. нервный им-
венно
Более низкая. Скорость
Точность (адресность)
Высокая, т. к. эфферентные
Низкая, т. к. кровь проходит
ются в ответную реакцию
Время развития ответ-
Зависит от продолжительности
Реакция развивается медленно
чания стимуляции
работу всех систем органов. Благодаря нейрогуморальной регуляции организм
функционирует как единое целое.
Таблица 1
Сравнительная характеристика
нервной и гуморальной регуляции
информации
ской природы распространяется по мембране нейрона, что
приводит к выделению химического посредника –
медиатора, который взаимодействует с рецепторами мембраны другого нейрона и вызывает ответную реакцию в виде
возбуждения или торможения.
Медиатор может воздействовать и на рецепторы* других
клеток, например, мышечных,
железистых. При этом возникают соответствующие ответные реакции этих клеток: со-
пульс передается со скорость
до 120–140 м/сек. Реакция
возникает практически мгно-
логически активных веществ,
попадающих в жидкости внутренней среды, которые переносят их к органам – мишеням.
Воздействие на органы – мишени осуществляется через
клеточные рецепторы*.
Различают гуморальные факторы эндогенного (гормоны,
тканевые гормоны, ионы, продукты обмена) и экзогенного
(лекарственные препараты,
вещества пищи) происхождения
кровотока в разных сосудах
колеблется в пределах
0,07–50 см/сек.
регуляции
ной реакции
Примечание: *клеточные рецепторы – особые белки, которые могут находиться в клеточной
мембране (мембранные рецепторы) или внутри клетки (внутриклеточные рецепторы).
нервные волокна подходят
точно к определенному органу, не затрагивая другие мишени.
стимуляции органа – мишени
со стороны нервной системы
через разные органы и те из
них, которые имеют рецепторы к данному биологически
активному веществу, вовлека-
и обладает длительным последействием, т.е. продолжается
длительное время после окон-
6
НЕРВНАЯ СИСТЕМА
Вопросы:
1. Общие представления о структуре и функциях нервной системы.
2. Микроуровень строения и функций нервной системы.
3. Рефлексы. Рефлекторный принцип работы нервной системы.
4. Отделы ЦНС и их функции.
5. Вегетативная нервная система.
1. Общие представления о структуре и функциях нервной системы
Нервная система – одна из регуляторных систем организма. Она регулиру-
ет функции организма и объединяет организм в единое целое, обеспечивает
связи организма с окружающей средой и психические функции (эмоции, восприятие, память, речь, мышление и др.).
С точки зрения анатомии, нервную систему делят на центральную (головной и спинной мозг) и периферическую (нервы, нервные узлы, нервные окончания) части. С точки зрения физиологии, различают соматическую и вегетативную нервную систему.
Соматическая нервная система управляет деятельностью скелетной мускулатуры и выполняет анализаторную функцию, т. е. обеспечивает связь организма со средой. Соматические влияния не всегда сознательно контролируются.
Человек может совершать непроизвольные движения, которые не сразу осознаются, а иногда совсем не осознаются и не контролируются. Например, напряжение скелетных мышц, которое возникает, когда человеку страшно. Осознание мышечного напряжения приходит, когда мышцы расслабляются после
окончания действия раздражителя, вызвавшего страх. Примером непроизвольных движений могут служить также тики и навязчивые движения у невротиков,
а также мимика и жесты, которые без слов выдают мысли, чувства и намерения
человека. Но скелетной мускулатурой можно сознательно управлять, т. е. совершать произвольные движения. Даже мимикой можно научиться управлять,
например, чтобы скрывать свои чувства от окружающих или чтобы бороться
с морщинами.
Вегетативная нервная система управляет деятельностью внутренних органов, желез, гладкой мускулатуры, обменом веществ, поддерживает гомеостаз.
Вегетативные влияния не подчиняются воле человека, т.е. человек не может сознательно регулировать диаметр зрачков, уровень глюкозы в плазме крови, секрецию гормонов или интенсивность слюно- и потоотделения. Информация
о состоянии внутренней среды организма постоянно поступает в ЦНС, но не
осознается нами, т. е. не сопровождается конкретными ощущениями. Тем не
менее, мозг анализирует эту информацию и дает команды, направленные на
поддержание гомеостаза. Поэтому вегетативную нервную систему называют
автономной, т. е. работающей независимо от сознания и воли человека.
2. Микроуровень строения и функций нервной системы
Нервная система образована нервной тканью, которая состоит из клеток
2-х типов: нейронов и клеток нейроглии.
7
Нейроны считаются главными клетками нервной системы, т. к. их свойства определяют функции нервной системы. К физиологическим свойствам
нейрона относятся:
А) способность реагировать на раздражители – возбудимость. В ответ на
действие раздражителей нейрон может реагировать либо возбуждением, либо
торможением, т.е. возбудимость подразумевает два вида реакции на раздражитель. Возбужденный нейрон генерирует нервный импульс электрической природы. Заторможенный нейрон временно выключается из работы, т. е. он не реагирует на раздражители. Состояние возбуждения, как и состояние торможения
обратимы: через некоторое время нейрон возвращается к состоянию покоя
и снова может реагировать на раздражители.
Б) проводимость – способность передавать электрический сигнал вдоль
мембраны нейрона;
В) секреция – способность выделять (секретировать) вещества, например,
медиаторы, которые передают информацию с клетки на клетку. Медиатор выделяется возбужденным нейроном. К медиаторам относятся адреналин, норадреналин, ацетилхолин, серотонин, дофамин, глицин и другие вещества. В зависимости от того, какой медиатор секретирует нейрон, различают адренергические, холинэргические, серотонинэргические, дофаминэргические и т. д. нейроны. На этом основана биохимическая классификация нейронов;
Г) рецепция – способность вступать во взаимодействие с медиаторами
и другими биологически активными веществами с помощью рецепторов – белков, встроенных в мембрану нейрона и выполняющих функцию «узнавания»
молекул. Взаимодействие медиатора с рецептором – условие развития реакции:
возбуждения или торможения. Для каждого медиатора существуют специфические рецепторы.
Таким образом, для нейрона возможны 3 состояния: покой, возбуждение
и торможение. Находясь в покое, нейрон может реагировать на раздражители
либо возбуждением, либо торможением. И та, и другая реакция сопровождается
изменением электрических свойств мембраны, однако только для возбуждения
характерно возникновение нервного импульса, который распространяется
вдоль мембраны аксона и вызывает выделение медиатора из аксональных окончаний. В этом случае возбуждение передается на другую клетку. Состояние
торможения не сопровождается возникновением нервного импульса и выделением медиатора.
Торможение ограничивает возбуждение, не позволяя ему бесконтрольно
распространяться в нервной системе, т. е. при необходимости на пути распространения возбуждения возникает препятствие в виде заторможенного нейрона,
который блокирует проведение возбуждения. Известный физиолог А. А. Ухтомский писал: «Возбуждение – это дикий камень, ожидающий скульптора».
Скульптором, шлифующим процесс возбуждения, он считал торможение.
И возбуждение, и торможение – активные состояния, т. к. сопровождаются
изменением обмена веществ в клетке и затратами энергии. Процессы возбуждения и торможения взаимосвязаны и постоянно конкурируют в нервной системе, что обеспечивает согласованную работу всех органов и организма в це-
8
лом, позволяет координировать рефлекторные реакции. Значение торможения
можно проиллюстрировать следующим примером. Когда человек приходит
сдать кровь на анализ, он знает, что ему будет больно, но не отдергивает руку,
т. к. нейроны, иннервирующие (контролирующие) мышцы руки, заторможены
в этот момент.
Нейрон состоит из тела и отростков (рис. 1). По форме тела различают пирамидные, звездчатые, веретеновидные, корзинчатые, ганглиозные (в виде
узелка) и т. д. нейроны. Количество отростков лежит в основе еще одной морфологической классификации нейронов: нейроны с одним отростком называются униполярными, с двумя отростками – биполярными, с большим количе-
ством отростков – мультиполярными. Если от тела нейрона отходит один отро-
сток, но на небольшом расстоянии от тела этот отросток делится на две ветви,
то такие нейроны называются псевдоуниполярными.
Отростки нейрона делятся на дендриты и аксон (рис. 1). Дендриты, как
правило, короткие сильно ветвящиеся отростки. Они проводят электрический
сигнал к телу клетки. Аксон представляет собой, как правило, длинный неветвящийся отросток, который проводит возбуждение от тела клетки на периферию. Некоторое количество разветвлений характерно для конечного участка аксона. Окончания аксона содержат медиатор, с помощью которого информация
передается на следующий нейрон или другие клетки организма, например, на
мышечные или железистые. Место контакта двух клеток называют синапсом.
Существуют межнейрональные, нервно – мышечные синапсы.
Рис. 1. Строение нейрона: 1 – дендриты; 2 – тело клетки; 3 – ядро; 4 – аксон;
5 – миелиновая оболочка; 6 – ветви аксона; 7 – перехват Ранвье
Клетки нейроглии считаются вспомогательными клетками нервной си-
стемы. Они участвуют в обмене веществ нервной ткани, т. е. обеспечивают питание нейронов, удаление продуктов обмена. Они выполняют функции механической и даже иммунной защиты, т. к. некоторые из них обладают способностью к фагоцитозу. Одна из разновидностей клеток нейроглии – так называемые, шванновские клетки – образуют миелиновую оболочку вокруг отростков
нейронов. Про миелин обычно пишут, что он представляет собой «жироподобное вещество белого цвета, обладающее свойствами электрического изолято-
9
ра». На самом деле миелин – это совокупность веществ, входящих в состав
мембраны шванновских клеток. В мембране преобладают липиды, поэтому миелин – жироподобное «вещество». Миелиновая оболочка чаще покрывает аксо-
ны. Она не сплошная. Вдоль аксона чередуются участки, покрытые миелином
и свободные от него. Свободные участки называются перехватами Ранвье.
Миелиновая оболочка играет большую роль в функционировании нейронов. Благодаря миелиновой оболочке, электрический сигнал может передаваться только через перехваты Ранвье, что значительно повышает скорость распространения нервного импульса. При отсутствии миелиновой оболочки электрический сигнал распространяется со скоростью, не превышающей 20 м/сек. При
наличии миелиновой оболочки скорость передачи нервного импульса колеблется в пределах от 60 до 120–140 м/сек. Высокая скорость передачи информации в нервной системе повышает адаптивные (приспособительные) возможности организма.
В центральной нервной системе различают, так называемое, серое и белое
вещество. Белое вещество образовано скоплениями аксонов, покрытых белой
миелиновой оболочкой. Серое вещество образовано, в основном, скоплениями
тел нейронов и дендритов, не имеющих миелиновой оболочки. Серое вещество
в ЦНС располагается преимущественно в виде ядер и коры: ядра встречаются
во всех отделах ЦНС, а кора покрывает только большие полушария и полушария мозжечка.
Отростки нервных клеток, покрытые оболочкой, называют нервными во-
локнами. Нервные волокна с миелиновой оболочкой называют мякотными,
а без миелиновой оболочки – безмякотными. Пучки нервных волокон образуют
нервы. Нервы делятся на чувствительные, двигательные и смешанные. Большинство нервов являются смешанными, т.е. содержат в составе чувствительные
и двигательные нервные волокна. Функцию чувствительных волокон выполняют дендриты чувствительных нейронов, функцию двигательных волокон
выполняют аксоны двигательных нейронов. Чувствительные нейроны называют афферентными (приносящими), т.к. они несут информацию от рецепторов в ЦНС, а двигательные нейроны называют эфферентными (выносящими),
т. к. они несут информацию из ЦНС к органам. Нервные окончания также
делятся на чувствительные (афферентные) и двигательные (эфферентные).
Чувствительные нервные окончания – это концевые веточки дендритов, а двигательные – концевые веточки аксонов. Нервные узлы – это скопления тел
нейронов на периферии.
3. Рефлексы. Рефлекторный принцип работы нервной системы
Главный принцип работы нервной системы – рефлекторный принцип. Рефлекс – ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая при участии и
под контролем центральной нервной системой. Для осуществления рефлекса
нужна рефлекторная дуга, в состав которой входят следующие структуры:
а) рецептор, который взаимодействует с раздражителем и трансформирует
энергию раздражителя в энергию нервного импульса. Раздражители могут быть
разной природы: химической, механической, температурной и др., а информа-
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]