bazanova_t_i_pavichenko_yu_v_biologiya_9_klas
.pdf
На клітинному рівні механізмом старіння є погіршення метаболізму, порушення структури органел, накопичення шкідливих речовин у клітинах. На рівні організму — це послаблення функцій систем органів, зниження рівня нервової, гуморальної й імунної регуляції.
У літньому віці погіршується діяльність серцево-судинної та імунної систем. Майже половина об’єму червоного кісткового мозку заміщується такою сполучною тканиною, що не здатна продукувати клітини крові. Частково заміщуються сполучною тканиною й серцеві м’язові волокна. Зменшення пружності судин призводить до підвищення артеріального тиску, а зменшення їх просвіту погіршує кровообіг. Постачання крові до органів, і найперше — до серця, стає недостатнім для їх нормального функціонування. Погіршується й робота дихальної системи: кількість капілярів у легенях зменшується, знижується еластичність альвеол. Процес старіння зачіпає нервову систему: знижується її чутливість, і реакції уповільнюються. Виникають порушення зору, слуху. Послаблюється й функціонування статевої системи, у жінок зникають менструації. Зміни в сполучній тканині призводять до появи зморшок, в’ялості, сухості шкіри. Волосся втрачає пігмент, унаслідок чого сивіє (мал. 50.2).
Прояви старіння в усіх людей майже однакові, проте є суттєві відмінності в темпах старіння людей одного й того самого віку. В одних показники гомеостазу відповідають фізіологічній нормі зрілості навіть у віці 65–70 років, у інших ознаки старіння спостерігаються вже у віці 45–50 років. На темпи старіння впливають і зовнішні фактори: харчування, стреси, захворювання, розвиненість соціальної та медичної сфери в країні, де живе людина. Проте й сама людина може гальмувати процес старіння, зберігаючи рівень соціальної й трудової активності.
Тривалість життя людини має певні межі, обумовлені спадково. На сьогодні немає переконливих наукових даних про те, на який «термін роботи» розрахований організм людини. Зрозуміло, що цей термін залежить від умов життя людей, які суттєво змінюються історично. Межею довголіття вчені вважають вік у 90–95 років, хоча зафіксована максимальна тривалість життя — 120 років.
РОЗМНОЖЕННЯ І РОЗВИТОК ЛЮДИНИ
1.Виокремте у тексті пояснення, чому вчені не вважають період статевого
дозрівання настанням періоду зрілості.
Знайдіть у тексті інформацію, яка виявилася для вас новою. Обговоріть її з товаришем, з’ясуйте, яка інформація зацікавила вас обох.
2.За текстом параграфа доповніть речення.
На етапі старіння процеси … переважають над процесами … . Механізмом старіння на клітинному рівні є … , а на рівні організму — … . Темпи старіння
залежать від … .
171
1. У чому полягають відмінності періоду зрілості людини від інших
періодів онтогенезу? 2. Чому в період зрілості працездатність організму є найвищою? 3. Які зміни у клітинах відбуваються у людини в період старості? 4. Наведіть приклади змін у функціонуванні систем органів літньої людини. 5. Поясніть докладно причину появи численних зморшок на шкірі літньої людини.
§51. Онтогенез людини. Роль ендокринної системи
врегуляції онтогенезу
Онтогенез людини (мал. 51.1). Цим терміном позначають сукупність послідовних змін, що відбуваються в організмі від моменту утворення зиготи до смерті. Етапи онтогенезу зазвичай вирізняють за тими життєвими завданнями, які необхідно розв’язати організму для збереження виду, до якого він належить. Так, підсумком ембріогенезу є поява людини як окремої особини, протягом дитинства формується здатність до певної самостійності в забезпеченні потреб організму. Підлітковий вік і юність є періодом становлення репродуктивної функції, а завдання зрілості полягає в її реалізації.
Зауважимо, що під час росту й розвитку різні системи органів і навіть різні органи в тій самій системі досягають функціональної зрілості неодночасно. Нерівномірним є ріст у системах органів: інтенсивний ріст чергується з періодами сповільнення. Проілюструємо це на прикладі росту й розвитку скелета. Хребет росте найшвидше і найрівномірніше протягом перших 1,5 роки життя. З 1,5 до 3 років ріст шийних і верхньогрудних хребців уповільнюється, а хребців поперекового відділу — прискорюється. Наступні періоди швидкого росту хребта — 7–9 років і під час статевого дозрівання, проте його ріст закінчується лише у 21–23 роки.
Грудна клітка набуває відповідної дорослому організмові форми у 12–13 років, а кістки таза — у 14–16. Формування кісток мозкової частини черепа завершується в 1–2 роки, їх з’єднання — у 4 роки, а кістки лицьової частини черепа найінтенсивніше ростуть у період статевого дозрівання. У цей час череп набуває форми, властивої дорослій людині.
|
|
Нерівномірність росту різних частин опо- |
|
|
|
рної системи проявляється в тому, що тіло |
|
Мал. 51.1. |
Так змінюється |
дитини набуває пропорцій, характерних для |
|
дорослого, лише у 14–16 років. |
|||
зовнішність людини з віком |
|||
|
|||
|
|
|
|
172 |
|
|
|
Нерівномірно розвивається й нервова система, показником розвитку якої є розгалуженість мережі нервових клітин (мал. 51.2). Найінтенсивніше відростки нервових клітин розгалужуються у віці до
7 років, а потім утворення зв’язків між нейронами уповільнюється.
Роль ендокринної регуляції на різних етапах онтогенезу. Для кожного етапу онтогенезу характерне певне співвідношення активності залоз внутрішньої секреції. В ембріогенезі визначальну роль відіграють гормони плаценти й ендокринні залози організму матері. Вони контролюють закладання органів, їх ріст і розвиток протягом того часу, поки формуються залози внутрішньої секреції плода. Першими дозрівають клітини підшлункової залози, що продукують інсулін, і кора надниркових залоз, яка виробляє кортикостероїди.
Гормони цих залоз ембріона починають регулювати вуглеводний і мінеральний обмін речовин, а також закладення статевих залоз. У цей час формується тимус, розпочинається робота імунної системи плода. Дещо пізніше починає функціонувати гіпофіз і щитоподібна залоза. Гормон росту регулює темпи росту всіх органів, а гормони щитоподібної залози — енергетичний обмін. Нестача цих гормонів в ембріогенезі призводить до тяжких порушень фізичного й психічного розвитку плода (див. § 39). Дія статевих гормонів проявляється вже на 10–12 тижні розвитку ембріона. У цей час закладаються основні ознаки, характерні для жіночого та чоловічого організмів (див. § 41).
У дитинстві маса ендокринних залоз збільшується. Секреція гормонів усіх залоз, крім статевих, зростає, забезпечуючи всі структурні зміни в організмі. Так, під впливом гормону росту збільшуються розміри кісток і м’язів, а кальцитонін і паратгормон регулюють зміни складу кісткової тканини. Вони визначають співвідношення в ній органічних і неорганічних речовин, а отже, її фізичні властивості.
До 10–12 років маса гіпофіза збільшується майже втричі, і гіпоталамо-гіпофізарна система набуває здатності регулювати процес статевого дозрівання. Гіпоталамус продукує гонадоліберини, які спричиняють секрецію гонадотропних гормонів. Ці гормони діють на статеві залози, і в сім’яниках хлопчиків збільшується секреція андрогенів, а в яєчниках дівчаток починають вироблятися естрогени.
РОЗМНОЖЕННЯ І РОЗВИТОК ЛЮДИНИ
a |
б |
в |
Мал. 51.2. Зміни форми і розміру черепа людини, збільшення нервових зв’язків у мозку. Новонароджений (а); шестирічна дитина (б); доросла людина (в)
173
Статеві гормони впливають на діяльність багатьох систем органів, спричиняють появу вторинних статевих ознак і стимулюють визрівання гамет у статевих залозах.
Завершення статевого дозрівання супроводжується зменшенням секреції гормону росту. Ріст кісток у довжину майже припиняється. Умовою нормального розвитку людини є строго визначене співвідношення між статевими гормонами і гормоном росту — у разі його порушення виникає акромегалія.
У період зрілості ендокринна регуляція фізіологічних функцій стає збалансованою, що дає організму змогу реалізувати репродуктивну функцію. У жінок, починаючи з періоду статевого дозрівання й до літнього віку, концентрація статевих гормонів коливається у зв’язку з менструальним циклом, вагітністю й пологами. За початок пологів відповідає гормон гіпоталамуса окситоцин, а протягом вагітності працює гормон гіпофіза — пролактин. Він готує молочні залози до вироблення молока, а після пологів контролює цей процес. У літніх людей діяльність статевої системи пригнічується, поступово знижується активність усіх ендокринних залоз.
1. За текстами §§ 47–51 підготуйте детальний план повідомлення про
онтогенез людини. Спробуйте за цим планом розповісти товаришеві
про онтогенез вашого організму.
2.Використовуючи наведені нижче слова і словосполучення як ключові,
складіть короткий конспект частини тексту «Роль ендокринної регуля-
ції на різних етапах онтогенезу»:
онтогенез, гіпоталамо-гіпофізарна система, гормон росту, статеві зало-
зи, статеві гормони, менструальний цикл, естроген, прогестерон, окситоцин, пролактин.
1. Яку подію вважають початком онтогенезу людини? 2. Які чинники впливають на онтогенез людини? 3. Наведіть приклади нерівномірності росту
й0розвитку органів і фізіологічних систем організму. 4. Назвіть кілька
гормонів, які регулюють онтогенез людини. 5. Якою є роль гіпоталамуса в регуляції онтогенезу? 6. Побудуйте графік залежності швидкості росту від віку на всіх етапах онтогенезу людини. Дайте йому пояснення.
ЛЮДИНА ТА ЇЇ ЗДОРОВ’Я
Венеричні захворювання і хвороби органів статевої системи
Інфекційні хвороби, що передаються здебільшого статевим шляхом, тобто під час статевого акту, називають венеричними захворю-
174
ваннями. Найпоширенішими серед них є трихомоноз, гонорея, сифіліс. Статевим шляхом передається також СНІД. Венеричні хвороби завдають шкоди не лише органам статевої системи. Наприклад, при сифілісі найперше вражаються шкіра та кістки. Проти венеричних захворювань не формується імунітет, і при повторному зараженні людина хворіє знову. Ці хвороби дуже небезпечні і потребують своєчасного лікування. Зараження сифілісом загрожує й здоров’ю інфікованого, і здоров’ю тих, хто має з ним статеві контакти. Діти, народжені від хворих батьків, сильно відстають у фізичному та розумовому розвитку. Зазвичай батьки передають своїм нащадкам і збудників хвороби. Основним способом запобігання венеричним захворюванням є уникнення випадкових статевих контактів.
Небезпечними є і невенеричні захворювання, які виникають унаслідок проникнення мікроорганізмів до статевих органів крізь їх слизові оболонки або з осередків інфекцій в інших системах органів (насамперед, сечовидільній). Переходячи в хронічну форму, запалення маткових труб і яєчників у жінок та передміхурової залози в чоловіків загрожують безпліддям.
Штучне запліднення
Ви, напевно, чули про народження дітей «з пробірки». Зрозуміло, що ніхто дітей у пробірках не вирощує. До штучного запліднення звертаються тоді, коли природним шляхом цей процес реалізувати неможливо. Один з методів штучного запліднення — це екстракор-
поральне запліднення.
Жінці вводять гормони, які стимулюють вироблення яєчниками яйцеклітин. Потім кілька зрілих яйцеклітин видаляють з організму та поміщають у середовище, аналогічне до того, що існує в маткових трубах. У чоловіка забирають сперму і виділяють з неї сперматозоїди. Їх додають у середовище, де розміщуються яйцеклітини. Там
івідбувається запліднення. Утворені зиготи декілька разів діляться,
із кожної формується багатоклітинний зародок. Усі ці процеси відбуваються в пробірці протягом двох діб. Потім ембріони (зазвичай два або три) спеціальним шприцом через піхву і шийку матки вводять у матку. За два тижні проводять тест на вагітність. Зазвичай імплантується і продовжує розвиватися лише один із внесених ембріонів.
НАША ЛАБОРАТОРІЯ |
Клонування |
Термін клонування походить від грецького слова клон, яке означає |
пагін, живець. Типовим клонуванням є вегетативне розмноження |
рослин, у результаті якого утворюються клони — організми з тим |
самим набором спадкової інформації, що і в батьківського організму. |
РОЗМНОЖЕННЯ І РОЗВИТОК ЛЮДИНИ
175
У більшості хребетних тварин, зокрема і в людини, новий організм може розвитися лише із зиготи. Спадковий апарат зиготи складається з хромосом, отриманих від обох батьків. І в ядрі зиготи, і в ядрах усіх соматичних клітин організму, що з неї розвилися, хромосомний набір той самий. Проте, на відміну від зиготи, з цих спеціалізованих клітин за звичайних умов новий організм не утворюється. Аби «виростити» клона, необхідно змусити ядро соматичної клітини працювати так, як працює ядро зиготи.
Експерименти з клонування тварин розпочалися в 50-х роках ХХ ст., а в середині 90-х англійському вченому Яну Уїлмуту вперше вдалося клонувати ссавця. Із заплідненої яйцеклітини вівці Уїлмут витяг ядро і замінив його на ядро клітини молочної залози іншої вівці. Пересадку ядра проводили в «пробірці», у ній відбувався і поділ зиготи, після чого ембріон помістили в матку. Із цього ембріона й розвинулася відома на весь світ овечка Доллі, що була клоном вівці, ядро клітини якої використали в досліді.
Чи можливе клонування людини? Теоретично — так. Проте вчені вважають, що одержати повноцінний людський організм за допомогою клонування сьогодні технічно неможливо.
ПІДСУМКИ
Жіноча й чоловіча статеві системи утворені внутрішніми й зовнішніми ста-
тевими органами. У сім’яниках чоловіків формуються сперматозоїди,
у яєчниках жінок — яйцеклітини.
І оогенез, і сперматогенез починаються в ембріональному періоді, гальмуються в дитинстві й відновлюються в підлітковому віці під час стате-
вого дозрівання. Починаючи з цього періоду, утворення сперматогенез
відбувається безперервно до кінця життя чоловіка, а яйцеклітини утворю-
ються циклічно до настання літнього віку жінки.
Стать дитини залежить від того, яка зі статевих хромосом (Х або Y) міститься в сперматозоїді, що запліднив яйцеклітину. Запліднення відбувається в маткових трубах, ембріон розвивається в матці.
Онтогенез — процес індивідуального розвитку організму людини від
моменту утворення зиготи до смерті. Кожний етап онтогенезу людини характеризується певними фізіологічними змінами і контролюється ендокринною системою.
ПРАЦЮЄМО РАЗОМ
Обговоріть з товаришами, які запитання виникли у вас після вивчення
розділу «Розмноження і розвиток людини». Поповніть ними свій «Банк
запитань до біологів і медиків». Проведіть зустріч з лікарем і психологом, розпитайте їх про те, що вас цікавить.
176
Розділ 11
Нервова регуляція функцій організму людини
Коли ви йдете по рівній лісовій доріжці, ваші ноги крокують немов би
самі по собі — ви не звертаєте уваги на їх рухи. Якщо ж ви переходите по
колоді через струмок, характер рухів змінюється: ви пересуваєтеся обе-
режно, слідкуючи за кожним кроком, а руки розставляєте врізнобіч, щоб зберегти рівновагу. Серце б’ється частіше, частішає й дихання, а на лобі від
напруги виступає піт. Подолавши перешкоду, ви перестаєте контролювати ходьбу, серце заспокоюється, дихання сповільнюється, виділення поту припиняється. Що управляє вашими рухами, коли ви виконуєте їх авто-
матично; чому змінюються рухи і робота внутрішніх органів, коли виникає перешкода; що керує поверненням активності організму у вихідний стан?
Відповіді на ці та багато інших запитань ви отримаєте, вивчивши розділ «Нервова регуляція функцій організму людини». Ви дізнаєтеся про будову нервової системи й функції її відділів; про клітини, які утворюють нерво-
ву тканину, про способи передачі інформації в нервовій системі, про те, як здійснюється нервова регуляція, про взаємозв’язок регуляторних сис-
тем організму.
§52. Функції нервової системи. Нервова тканина. Функції нейронів
Функції нервової системи. Аби зберегти цілісність і гомеостаз, організм увесь час пристосовується до змін середовища. Кожна регуляторна система бере участь у цьому процесі. Проте провідною в ньому є нервова система — вона регулює роботу всіх фізіологічних систем організму. З’ясуємо, про що йдеться, розглянувши відомі вам приклади.
Намагаючись випити чаю, ви спокійно берете склянку, якщо температура рідини в ній не перевищує 40°С. Проте варто доторкнутися до склянки з окропом — і рука автоматично відсмикнеться. Чому дія руки змінюється? Нервова система постійно фіксує температуру об’єктів, з якими контактує людина, і, враховуючи її показники, формує програми дій виконавчих органів. Якщо температура перевищує певний поріг, вона оцінюється як загрозлива для організму. Програма дії виконавчого органа (руки) змінюється — нервова система надсилає м’язам команду, що примушує руку швидко відсмикнутися.
177
|
|
Мал. 52.1. Схема (а) |
|
a |
|
|
і мікрофотографія |
|
2 |
|
|
|
нейрона (б): 1— тіло |
|
|
|
|
|
|
нейрона; 2 — дендрити; |
3 |
|
3 — аксон; 4 — гліальні |
1 |
|
клітини; 5 — закінчення |
|
|
|
|
|
аксона |
4
5
б
Пригадайте, як в організмі відбувається газообмін з навколишнім середовищем. За нього відповідає дихальна система і м'язи, що здійснюють дихальні рухи. Проте без участі нервової системи процес дихання неможливий. Вона отримує інформацію про рівень вуглекислого газу в крові, про стан альвеол і бронхіол і програмує роботу виконавчих органів (наприклад міжреберних м'язів), подаючи їм відповідні команди. Нервова система керує чергуванням вдиху і видиху, змінюючи режим роботи міжреберних м'язів залежно від умов внутрішнього середовища. Так нервова система спрямовує діяльність дихальної системи на збереження гомеостазу.
Отже, нервова регуляція — це керування роботою фізіологічних систем, спрямоване на адаптацію організму до середовища і підтримання показників життєдіяльності організму в межах норми. Аби управління було ефективним, нервова система постійно вирішує низку важливих завдань. Вона збирає інформацію про стан внутрішнього і зовнішнього середовища й аналізує її. На основі цього аналізу нервова система створює (або вибирає з раніше створених) програми дій для виконавчих органів. І, нарешті, вона подає команди виконавчим органам, примушуючи їх діяти. Мішенями, що сприймають сигнали нервової системи, є клі-
тини м'язової тканини і різні залозисті клітини.
Будова нервової тканини. Органи нервової системи утворені нервовою тканиною (див. § 7). Її основною структурно-функціональ- ною одиницею є нервові клітини — нейрони.
Якими є особливості будови нервової клітини (мал. 52.1)? Від тіла нейрона, у якому розташоване ядро, відходять відростки двох видів.
Численні відростки, що зазвичай багато разів гілкуються, називають дендритами, а довгий відросток більшого діаметра — аксоном. Аксон
зазвичай має багато нервових закінчень. Аксони і дендрити називають ще нервовими волокнами. По аксону нейрона до інших нервових клітин або клітин-мішеней прямують нервові імпульси. Сигнали від інших нервових клітин нейрон одержує через численні контакти, які містять-
178
1
1
2
1
2 |
3 |
3 |
4 |
Мал. 52.2. Нейрони різних видів: Мал. 52.3. Клітини глії: 1— клітини глії; 1 — дендрити; 2 — тіло; 3 — аксон 2 — нейрон; 3 — кровоносна судина;
4 — мієлінові оболонки
ся на мембрані його тіла і розгалуженнях дендритів. Нейрони відрізняються один від одного за розмірами тіла, розташуванням дендритів й аксона, за кількістю дендритів тощо (мал. 52.2).
Нейрон оточують дрібні гліальні клітини (мал. 52.3), що виконують захисну й опорну функції. Ці клітини беруть участь в обміні речовинами між нейроном і внутрішнім середовищем організму. Ділянки деяких нервових волокон оточені мієліновою оболонкою, утвореною клітинами глії. Життя нейрона залежить від гліальних
клітин — без цього оточення він гине.
Функції нейронів у процесі передачі інформації. У нервовій системі інформація розповсюджується мережею нейронів, а для передачі інформації використовується мова нервових імпульсів. Як нейро-
ни беруть участь у цьому процесі? Усі нервові клітини можна розділити на три групи (мал. 52.4). Одні нейрони сприймають дію
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
Мал. 52.4. Функціональний |
|
|
ланцюжок нейронів, по якому |
||
|
|
||
|
|
передається інформація: |
|
|
|
1 |
— чутливий нейрон; |
|
|
2 |
— інтернейрон; |
|
|
3 |
— ефекторний нейрон |
НЕРВОВА РЕГУЛЯЦІЯ ФУНКЦІЙ ОРГАНІЗМУ ЛЮДИНИ
179
зовнішніх і внутрішніх подразників. Такі нервові клітини називають чутливими (нейронами-рецепторами, аферентними, доцентровими). Їх завдання полягає в тому, щоб закодувати повідомлення про подразник за допомогою нервових імпульсів і передати його іншим нейронам. До другої групи відносять нейрони, що передають інформацію від одного нейрона до іншого, а також нервові клітини, які оцінюють інформацію, накопичують її і зберігають. За участю цих нейронів розробляються програми дій для виконавчих органів. Такі нервові клітини називають інтернейронами. Третя група — ефекторні (еферентні, відцентрові) нейрони, що доставляють до клітинмішеней команди, відповідно до яких діють виконавчі органи.
1. Проаналізуйте приклади нервової регуляції, наведені в тексті, за таким
планом: а) яка функція регулюється; б) які органи є виконавчими; в) як
діє нервова система в процесі регуляції; г) як впливи нервової системи
змінюють діяльність виконавчого органа.
2. Запропонуйте товаришеві показати на мал. 52.1 – 52.4 нейрони, складові їх будови і гліальні клітини й розповісти про їх функції. Перевірте,
чи не припустився він помилок.
1. Продовжте опис функцій нервової системи в процесі регуляції: збір
інформації про …. . 2. Які особливості має будова нейрона? 3. Які функ-
ції виконують гліальні клітини? 4. За якою ознакою нейрони розподіляють
на чутливі, ефекторні, інтернейрони? 5. Як пов’язані особливості будови нейрона з їх функцією?
§ 53. Передача інформації в нервовій системі
Як формується нервовий імпульс? Звернімося до прикладів
(див. § 52). Чутливий нейрон, що сприймає температуру (терморецептор), перебуває в стані спокою доти, доки температура об’єкта, з яким контактує людина, не досягне значущого для організму рівня (його називають пороговим). Коли на закінчення чутливого нейрона діє пороговий подразник, нервова клітина реагує на нього. Вона перетворює енергію подразника на електричну енергію — кодує його дію, використовуючи мову нервових імпульсів. Як це відбувається?
Генерує імпульс сам нейрон (мал. 53.1). Концентрації позитивно і негативно заряджених іонів (Натрію, Калію, органічних речовин тощо) поза нейроном і всередині нього неоднакові. Отже, у стані спокою його плазматична мембрана ззовні має позитивний заряд,
180