Свойства и состояния живых структур

Основными свойствами живых структур являются:

1. Самовоспроизведение, которое обеспечивается наследственной информацией молекулы ДНК (в процессе жизни организмы могут подвергаться редукции и самовоспроизведению);

2. Самообновление- основано на процессах ассимиляции и диссимиляции, обмене веществ;

3. Саморегуляция- основана на взаимодействии организма и среды;

4. Адаптация

5. Сохранение гомеостаза

Далее необходимо перейти к фундаментальному свойству живых структур- раздражимости.

Благодаря раздражимости осуществляется взаимодействие организма с окружающей средой- это основной закон физиологии.

Раздражимость- это способность живых структур воспринимать действие раздражителя и отвечать на них ответной реакцией. Например, хемотропизм- это ответная реакция на химические вещества (опыты с инфузорией, помещенной с соленый раствор). Геотропизм- корень уходит в глубь земли и т.д.

В процессе эволюции появляются такие ткани, как: мышечная, эпителиальная, нервная- эти ткани называются возбудимыми, а такое свойство как раздражимость совершенствуется и получает название- возбудимость.

Возбудимые ткани- это ткани, способные в ответ на действие раздражителя переходить из состояния физиологического покоя в состояние физиологической активности и наоборот.

Состоянии физиологического покоя- это состояние структур, при котором они не реагируют на изменения окружающей среды. Т.е. характеризуется отсутствием функций и минимальным уровнем обменных процессов.

Состояние физиологической активности- это состояние, при котором структуры реагируют на изменения окружающей среды.

Она выражается в форме 2-х процессов:

А) Возбуждение- это сложный физиологический процесс, происходящий в ткани (на мембране клеток) в ответ на действие раздражителя и сопровождающийся возникновением специфической функции (ее усиление).

Б) Торможение- это активный процесс, который проявляется при действии раздражителя, но характеризуется снижением, а в некоторых случаях и прекращением функций.

В и Т- это взаимопротивоположные и взаимосвязанные процессы. Первоначально, в ответ на действие раздражителя, возникает процесс возбуждения, но если сила раздражителя значительно увеличивается (становится сверхмаксимальной) или не изменяется, но действует длительно и монотонно- развивается процесс торможения. Т.о. возбуждение может при его усилении переходить в торможение, а торможение способно усиливать последующее возбуждение, но для этого необходимо уменьшить силу действующего раздражителя (до пороговой силы) или вообще убрать его действие.

Состояние физиологического покоя и активности будет отличаться уровнем обменных процессов- наиболее высокий уровень отмечается при возбуждении.

Переходим к свойствам возбудимых тканей. Переход из состояния физиологического покоя в состояние активности и наоборот возможен благодаря тому, что возбудимые структуры обладают следующими свойствами:

1. Возбудимостью- это свойство высоко специализированной ткани, клеток воспринимать раздражители и отвечать на них специализированной реакцией (возбуждением). В. тканей различна- нервная ткань более возбудима, чем мышечная. Мерой возбудимости является порог возбуждения.

Порог возбуждения- это та минимальная сила раздражителя, при которой возникает возбуждение- это видимая ответная реакция.

2. Проводимостью- это свойство ткани проводить возбуждение от места его возникновения. Проводимость различных структур различна: по афферентным мякотным нервным волокнам волна возбуждения передается в сотни раз быстрее, чем по по безмякотным.

3. Лабильность (функциональная подвижность)- это свойство возбудимых тканей воспроизводить определенное кол-во импульсов в единицу времени. Эта величина не постоянная, т.к. она может снижаться в результате развивающегося утомления или повышаться например, в результате систематических занятий спортом.

4. Сократимость- это способность мышечных волокон изменять свою длину, тонус или напряжение под воздействием импульсов.

Т.о. благодаря свойствам возбудимых образований в зависимости от изменения в окружающей среде целостный организм дает различные ответные реакции.

Закономерности ответных реакций организма на влияние окружающей среды

Организм и среда функционируют как единое целое. Закономерности ответных реакций нашли отражение в законах раздражения:

1. Закон силы

2. Закон длительности

3. Закон градиента («информационная горка» должна быть всегда)

В целом, закономерности взаимодействия организма и среды связаны с координацией процесса возбуждения и торможения в нервной системе.

Например, 1-й закон раздражения: Чем больше сила раздражителя, тем сильнее (больше) ответная реакция организма, но до определенного предела.

Рисуется график закона и характеризуются раздражители и зависящая от них ответная реакция.

1. Подпороговые раздражители - это те раздражители, которые вызывают местное возбуждение, нарастающее с увеличением силы подпорогового раздражителя, однако не вызывающие видимой ответной реакции.

2. Пороговый раздражитель- это минимальный по силе раздражитель, вызывающий минимальную видимую ответную реакцию. Он всегда один и является мерой возбудимости живого образования.

3. Субмаксимальные раздражители - это раздражители, сила которых больше порогового, но меньше максимального раздражителя. Между силой субмаксимальных раздражителей и ответной реакцией существует прямая зависимость - чем сильнее раздражитель, тем больше ответная реакция.

4. Максимальный раздражитель- это первый по силе раздражитель, который вызывает максимальную ответную реакцию. Их может быть несколько, но с увеличением их силы ответная реакция остается прежней.

5. Сверхмаксимальный раздражитель- это раздражитель по силе больше максимального, но увеличения ответной реакции он не вызывает. Между силой сверхмаксимальных раздражителей и ответной реакцией существует обратная зависимость - чем сильнее раздражитель, тем меньше ответная реакция, вплоть до полного её исчезновения (процесс торможения).

Например: в икроножной мышце сначала начинают сокращаться самые возбудимые мышечные волокна, а затем, по мере нарастания силы действующего раздражителя начинают сокращаться менее возбудимые волокна. При действии мах раздражителя начинают сокращаться все мышечные волокна.

2. Закон длительности раздражения

Чем длительнее действует на ткань раздражитель, тем больше ответная реакция ткани, но до определенного предела.

Рисунок.

Например, спортивные тренировки одинаковой силы длительное время не дают максимального результата.

3. Закон градиента раздражения

Для того, чтобы возникла реакция организма, требуется учитывать также скорость нарастания раздражителя до заданной силы, т.е. градиент раздражения.

Чем больше градиент раздражения, тем больше ответная реакция ткани, но до определенного момента.

Причина: если раздражение нарастает очень медленно, то развивается приспособительная реакция- аккомодация (повышается порог возбуждения).

Биологическое значение аккомодации: организму не требуется экстренных перестроек функций.

Биологическое значение скорости нарастания Е сдвигов зависит от функциональной подвижности структур. Для различных структур скорость роста подпорогового возбуждения м.б. существенно различна (например, у нервной ткани она выше, чем у скелетной и гладкой мышечной ткани).

Т.о.: для возникновения ответной реакции организма необходимо учитывать не только силу раздражения, но и время действия раздражителя и градиент раздражения.

Реакция живой ткани зависит от возбудимости, функциональной подвижности структуры и аккомодации.

Типы регуляции функций, их развитие. Понятие саморегуляции

В процессе эволюции в природе были сформированы 2 механизма регуляции функций: гуморальный и нервный. Гуморальная регуляция функций эволюционно более древняя, чем нервная.

Гуморальная регуляция функций организма- это регуляция, осуществляемая различными химическими веществами (продуктами метаболизма, гормонами, медиаторами, витаминами, ферментами и т.д.) через жидкие среды организма (кровь, лимфу, межклеточную жидкость).

Химические вещества распространяются жидкими средами по всему организму. Они воспринимаются не всеми структурами организма, а теми, которые приспособлены контактировать с ними (за счет специфических рецепторных клеток, например, хеморецепторы).

Т.о. можно выделить следующие особенности гуморальной регуляции:

1. Эволюционно более древняя.

2. Одновременно оказывает влияние на многие органы и ткани.

3. По скорости очень медленная регуляция.

4. Влияние долговременное.

Примером гуморальной регуляции является воздействие адреналина на состояние организма в целом: адреналин выделяется мозговым слоем надпочечников. Он поступает в кровь и через некоторое время начинает влиять на функции организма: усиливается работа сердца, повышается АД, в печени идет распад гликогена, в мышцах- миоглобина, тормозится моторика ЖКТ и выделение пищеварительных соков и т.д.)

С появлением нервной системы формируется механизм нервной регуляции. Нервная регуляция- это регуляция, осуществляемая с помощью нервных импульсов по мембранам нервных клеток. НС оказывает на организм такое же действие, как и биологически активные вещества, т.е. возбуждает или тормозит функции организма.

Особенностями нервной регуляции являются:

1.Эволюционно более молодая.

2. Обеспечивает быструю перестройку функций организма.

3. Нервное влияние кратковременно и имеет точную направленность.

4. Носит рефлекторный характер и складывается из системы условных (приобретенных, за них отвечает кора головного мозга) и безусловных (врожденных, за них отвечает подкорка) рефлексов.

Рефлекс- это ответная реакция организма на изменения внешней или внутренней среды при обязательном участии нервной системы.

Т.о. в основе нервной регуляции лежит принцип рефлекса. Структурной основой рефлекса является рефлекторная дуга и кольцо.

Рефлекторная дуга- это путь, по которому проходит возбуждение при осуществлении рефлекса.

Рефлекторное кольцо- это путь, по которому проходит возбуждение от внешних рецепторов через ЦНС к рабочему органу, и от рецепторов рабочего органа вновь в ЦНС.

Гуморальная регуляция функций в процессе эволюции не утратила своего значения с появлением нервного механизма. Эти виды регуляции дополняют друг друга. В одних случаях- преимущество одного механизма, в других- другого. Например, в ротовой полости- преобладающим является нервный механизм; в тонком кишечнике- гуморальный, в толстом- местный механизм регуляции.

На уровне гипоталамуса произошло объединение этих 2-х механизмов, т.к. клетки гипоталамуса обладают нейросекреторной функцией, т.е. могут продуцировать нервные импульсы и релизинг-факторы.

Б) Саморегуляция

В результате взаимодействия организма с окружающей средой сформировался механизм саморегуляции функций, направленный на поддержание жизнедеятельности в постоянно меняющихся условиях среды.

В основе саморегуляции лежат механизмы нервной и гуморальной регуляции функций. Саморегуляция направлена, прежде всего, на поддержание гомеостаза.

Гомеостаз- это относительно динамическое постоянство внутренней среды организма и устойчивость физиологических функций. Он характеризуется рядом биологических констант: рН среды- 7,56; величиной АД- 110-125, 60-85 мм. рт.ст., t тела и т.д. Как только какая-то константа отклоняется от физиологической нормы, то сразу включаются механизмы саморегуляции, направленные на изменение функций тех органов, от которых зависит данный параметр.

Например, если произошло увеличение АД, то механизм саморегуляции будет направлен, прежде всего, на изменение работы сердца и сосудов.

Для осуществления саморегуляции необходимы следующие структуры:

1. Рецепторный аппарат

2. Регуляторные центры

3. Эффекторные органы (рабочие органы)

Саморегуляция основана на принципах двухсторонней связи (прямой и обратной связи), которая лежит в основе рефлекторного кольца и является основным принципом работы функциональных систем. Это связь между рецепторами и регулирующими органами- она обеспечивает соответствие работы органов потребностям организма.

Гомеостаз, значение, механизмы поддержания

У целостного многоклеточного организма внешняя среда обитания, у клеток- внутренняя.

В 19 веке Клод Бернар сформулировал представление об относительном постоянстве внутренней среды организма как условии свободной жизни человека и животных (относительная независимость от изменений окружающей среды, например, изменение температуры воздуха).

В 1928 г Кенон вводит термин «гомеостаз». С позиции современной науки Гомеостаз- это относительно динамическое постоянство внутренней среды организма и устойчивость физиологических функций, обеспечивающих целостность организма и здоровье.

Основными механизмами поддержания гомеостаза является саморегуляция.

Функциональная система гомеостаза является системой высшего порядка, т.к. включает в себя различные функциональные подсистемы, каждая из которых дает определенный полезный результат в поддержании гомеостаза.

Например, функциональная система кровообращения будет обеспечивать адекватный уровень АД и кровотока. Функциональная подсистема регуляции осматического давления будет обеспечивать определенный уровень осматического давления. Рассмотрим схему поддержания уровня осматического Р внутренней среды:

Схема: Покушали селедку→ поваренной соли много, поэтому происходит увеличение осмотического давления→ на это реагируют осморецепторы гипоталамуса, он начинает посылать нервные импульсы к нейрогипофизу, который выделяет антидиуретический гормон (АДГ)→ он попадает в кровь→ кровь, проходя через почки (через ее собирательные трубочки) отдает воду (обратное всасывание)= много соли и мало воды и соответственно мало выделяется мочи, поэтому человек испытывает чувство жажды. Попили воды и т.д.

Т.о. увеличение концентрации солей в крови приводят к увеличению выработки АДГ , вследствие чего уменьшается кол-во выделяемой мочи.

Гомеостаз отмечается на всех уровнях организации жизнедеятельности- начиная с молекулярного уровня и до организменного.

Механизм гомеостаза с возрастом перестает обеспечивать должный уровень адаптации к различным факторам, в результате чего происходит нарушение гомеостаза и на этом фоне начинается развитие патологических процессов.

Желаю Вам устойчивого гомеостаза, а не «Будьте здоровы»!

Иммунитет, значение, особенности у человека