Введение

Физиологические системы организма - костная (скелет человека), мышечная, кровеносная, дыхательная, пищеварительная, нервная, система крови, желез внутренней секреции, анализаторов и др. Кровь - жидкая ткань, циркулирующая в кровеносной системе и обеспечивающая жизнедеятельность клеток и тканей организма в качестве органа и физиологической системы. Она состоит из плазмы (55-60%) и взвешенных в ней форменных элементов: эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и других веществ (40-45%) и имеет слабощелочную реакцию (7,36 РН). Общее количество крови составляет 7-8% массы тела человека. В покое 40-50% крови выключено из кровообращения и находится в "кровяных депо": печени, селезенке, сосудах кожи, мышцах, легких. В случае необходимости (например, при мышечной работе) запасной объем крови включается в кровообращение и рефлекторно направляется к работающему органу. Выход крови из "депо" и ее перераспределение по организму регулируется центральной нервной системой (ЦНС). Потеря человеком более 1/3 количества крови опасна для жизни. В то же время уменьшение количества крови на 200-400 мл (донорство) для здоровых людей безвредно и даже стимулирует процессы кроветворения. Различают четыре группы крови (I, II, III, IV). При спасении жизни людей, потерявших много крови, или при некоторых заболеваниях делают переливание крови с учетом группы. Каждый человек должен знать свою группу крови.

1. Физиологические системы организма

Сердечнососудистая система. Сердце - главный орган кровеносной системы - представляет собой полый мышечный орган, совершающий ритмические сокращения, благодаря которым происходит процесс кровообращения в организме. Сердце - автономное, автоматическое устройство. Однако его работа корректируется многочисленными прямыми и обратными связями, поступающими от различных органов и систем организма. Сердце связано с центральной нервной системой, которая оказывает на его работу регулирующее воздействие. Сердечно - сосудистая система состоит из большого и малого круга кровообращения. Левая половина сердца обслуживает большой круг кровообращения, правая – малый. Пульс - волна колебаний, распространяемая по эластичным стенкам артерий в результате гидродинамического удара порции крови, выбрасываемой в аорту под давлением при сокращении левого желудочка. Частота пульса соответствует частоте сокращений сердца. Частота пульса в покое (утром, лежа, натощак) оказывается ниже из-за увеличения мощности каждого сокращения. Урежение частоты пульса увеличивает абсолютное время паузы для отдыха сердца и для протекания процессов восстановления в сердечной мышце. В покое пульс здорового человека равен 60-70 удар/мин. Кровяное давление создается силой сокращения желудочков сердца и упругостью стенок сосудов. Оно измеряется в плечевой артерии. Различают максимальное (систолическое) давление, которое создается во время сокращения левого желудочка (систолы), и минимальное (диастолическое) давление, которое отмечается во время расслабления левого желудочка (диастолы). В норме у здорового человека в возрасте 18-40 лет в покое кровяное давление равно 120/70 мм ртутного ст. (120 мм систолическое давление, 70 мм - диастолическое). Наибольшая величина кровяного давления наблюдается в аорте. По мере удаления от сердца кровяное давление оказывается все ниже. Самое низкое давление наблюдается в венах при впадении их в правое предсердие. Постоянная разность давления обеспечивает непрерывный ток крови по кровеносным сосудам (в сторону пониженного давления).

Дыхательная система. Дыхательная система включает в себя носовую полость, гортань, трахею, бронхи и лёгкие. В процессе дыхания из атмосферного воздуха через альвеолы легких в организм постоянно поступает кислород, а из организма выделяется углекислый газ. Процесс дыхания – это целый комплекс физиологических и биохимических процессов, в реализации которых участвует не только дыхательный аппарат, но и система кровообращения. Углекислый газ из клеток тканей поступает в кровь, из крови – в лёгкие, из лёгких – в атмосферный воздух.

Система пищеварения и выделения. Пищеварительная система состоит из ротовой полости, слюнных желёз, глотки, пищевода, желудка, тонкого и толстого кишечника, печени и поджелудочной железы. В этих органах пища механически и химически обрабатывается, перевариваются поступающие в организм пищевые вещества и всасываются продукты пищеварения. Выделительную систему образуют почки, мочеточники и мочевой пузырь, которые обеспечивают выделение из организма с мочой вредных продуктов обмена веществ (до 75%). Кроме того, некоторые продукты обмена выделяются через кожу, легкие (с выдыхаемым воздухом) и через желудочно-кишечный тракт. С помощью почек в организме поддерживается кислотно-щелочное равновесие (РН), необходимый объем воды и солей, стабильное осмотическое давление.

Нервная система. Нервная система состоит из центрального (головной и спинной мозг) и периферического отделов (нервов, отходящих от головного и спинного мозга и расположенных на периферии нервных узлов). Центральная нервная система координирует деятельность различных органов и систем организма и регулирует эту деятельность в условиях изменяющейся внешней среды по механизму рефлекса. Процессы, протекающие в центральной нервной системе, лежат в основе всей психической деятельности человека. Головной мозг представляет собой скопление огромного количества нервных клеток. Строение головного мозга несравнимо сложнее строения любого органа человеческого тела. Спинной мозг лежит в спинно-мозговом канале, образованном дужками позвонков. Первый шейный позвонок – граница спинного мозга сверху, а граница снизу - второй поясничный позвонок. Спинной мозг делится на пять отделов с определённым количеством сегментов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый. В центре спинного мозга имеется канал, заполненный спинномозговой жидкостью.

Вегетативная нервная система – специализированный отдел нервной системы, регулируемый корой больших полушарий. Она подразделяется на симпатическую и парасимпатическую системы. Деятельность сердца, сосудов, органов пищеварения, выделения, регуляция обмена веществ, термообразования, участие в формировании эмоциональных реакций – все это находится в ведении симпатической и парасимпатической нервной системы и под контролем высшего отдела центральной нервной системы.

2. Опорно-двигательный аппарат (активная и пассивная части)

Двигательные процессы в организме человека обеспечиваются опорно-двигательным аппаратом, состоящим из пассивной части (кости, связки, суставы и фасции) и активной - мышц, состоящих преимущественно из мышечной ткани. Обе эти части связаны между собой по развитию, анатомически и функционально. Различают гладкую и поперечнополосатую мышечные ткани. Из гладкой мышечной ткани образуются мышечные оболочки стенок внутренних органов, кровеносных и лимф, сосудов, а также мышцы кожи. Сокращение гладкой мускулатуры не подчинено воле, поэтому ее называют непроизвольной. Ее структурным элементом является веретенообразная клетка длиной около 100 мкм, состоящая из цитоплазмы (саркоплазмы), в которой располагаются ядро и сократительные нити - гладкие миофибриллы. Поперечнополосатые мышцы образует ткань, в основном прикрепляющаяся к различным частям скелета, поэтому их называют также скелетными мышцами. Поперечнополосатая мышечная ткань является произвольной мускулатурой, т. к. ее сокращения поддаются воле. Структурной единицей скелетной мышцы является поперечнополосатое мышечное волокно, эти волокна расположены параллельно друг другу и связаны между собой рыхлой соединительной тканью в пучки. Наружную поверхность мышцы окружает пёримизиум (соединительнотканная оболочка). Средняя, утолщенная часть мышцы называется брюшком, по концам оно переходит в сухожильные части. С помощью сухожилий мышца прикрепляется к костям скелета. Мышцы имеют различную форму: длинные, короткие и широкие. Встречаются двуглавые, трехглавые, четырехглавые, квадратные, треугольные, пирамидальные, круглые, зубчатые, камбаловидные. По направлению мышечных волокон различают прямые, косые, круговые мышцы. По функциям мышцы делят на сгибатели, разгибатели, приводящие, отводящие и вращатели. Мышцы имеют вспомогательный аппарат, к нему относятся: фасции, фиброзно-костные каналы, синовиальные влагалища и сумки. Мышцы обильно снабжены кровью благодаря наличию большого количества кровеносных сосудов, имеют хорошо развитые лимф, сосуды. К каждой мышце подходят двигательные и чувствительные нервные волокна, посредством которых осуществляется связь с центральной нервной системой. Мышцы, выполняющие одно и то же движение, называются синергистами, а противоположные движения - антагонистами. Действие каждой мышцы может происходить только при одновременном расслаблении мышцы-антагониста, такая согласованность носит название мышечной координации. В сложных движениях (напр., ходьбе) участвуют многие группы мышц. Поперечнополосатые мышцы подразделяют на мышцы туловища, головы и шеи, верхней и нижней конечностей. Мышцы туловища представлены мышцами спины, груди и живота. Мышцы спины делятся на поверхностные и глубокие. К поверхностным мышцам относятся трапециевидная и широкая мышца спины; мышцы, поднимающие лопатку, большая и малая ромбовидные мышцы; верхняя и нижняя задние зубчатые мышцы. Мышцы спины поднимают, приближают и приводят лопатку, разгибают шею, тянут плечо и руку назад и внутрь, участвуют в акте дыхания. Глубокие мышцы спины выпрямляют позвоночник. Мышцы груди подразделяются на собственные наружные и внутренние межреберные и мышцы, связанные с плечевым поясом и верхней конечностью - большая и малая грудные, подключичная и передняя зубчатая. Наружные межреберные мышцы поднимают, а внутренние опускают ребра при вдохе и выдохе. Остальные мышцы груди поднимают, приводят руку и вращают внутрь, оттягивают лопатку вперед и вниз, тянут ключицу вниз. Грудная и брюшная полости разделяются куполообразной мышцей - диафрагмой. Мышцы живота представлены наружной и внутренней косыми, поперечной и прямой мышцами живота, а также квадратной мышцей поясницы. Прямая мышца заключена в прочное влагалище, образованное сухожилиями наружной, внутренней косыми и поперечной мышцами живота. Прямые мышцы живота участвуют в сгибании туловища вперед, косые мышцы обеспечивают наклон в сторону. Эти мышцы образуют брюшной пресс, основной функцией которого является удержание органов живота в функционально выгодном положении. Кроме того, сокращение мышц брюшного пресса обеспечивает акты мочеиспускания, опорожнения кишечника, роды; эти мышцы участвуют в дыхательных, рвотных движениях и др. Мышцы живота покрыты наружной фасцией. По средней линии передней брюшной стенки проходит сухожильный мышечный тяж - белая линия живота, в средней части ее располагается пупочное кольцо. В нижнебоковых отделах живота находится паховый канал, в котором у мужчин располагается семенной канатик, у женщин - круглая связка матки. Все мышцы лица и головы делятся на две группы: мимические и жевательные. Мимические мышцы - тонкие мышечные пучки, лишенные фасции; одним концом эти мышцы вплетаются в колсу и при сокращении участвуют в мимике лица. Мимические мышцы располагаются группами вокруг глаз, носа, рта. Жевательными мышцами являются две поверхностные (височная и жевательная) и две глубокие (внутренняя и наружная крыловидная) мышцы. Эти мышцы осуществляют акт жевания и обеспечивают движения нижней челюсти. К мышцам шеи относят: подкожную и грудино-ключично-сосцевидную мышцы, двубрюшную, шилоподъязычную, челюстно-подъязычную, подбородочно-подъязычную, грудиноподъязычную, лопаточно-подъязычную, грудинощитовидную и щитоподъязычную мышцы, боковые лестничные и предпозвоночные мышцы. Мышцы верхней конечности подразделяются на мышцы плечевого пояса и свободной верхней конечности. Мышцы плечевого пояса (дельтовидная, надостная, подостная, малая и большая круглые и подлопаточная) окружают плечевой сустав, обеспечивая различные движения в нем. Мышцы свободной верхней конечности - руки - подразделяются на мышцы плеча (двуглавая, клювовидно-плечевая, плечевая и трехглавая), мышцы предплечья, расположенные на передней, задней и боковой поверхности, и мышцы кисти, лежащие преимущественно на ладонной поверхности. Благодаря этим мышцам возможны движения в локтевом, лучезапястном суставах и суставах кисти и пальцев. Мышцы нижней конечности - ноги - делятся на мышцы тазобедренной области и мышцы свободной нижней конечности. Движения в тазобедренном суставе производит ряд мышц, среди них различают внутренние (подвздошно-поясничная, грушевидная, внутренняя запирательная) и наружные (большая, средняя, малая ягодичные, наружная запирательная, квадратная и напрягающая широкую фасцию бедра). Мышцы свободной нижней конечности состоят из мышц бедра, образующих 3 группы - переднюю, заднюю и внутреннюю; голени, образующих переднюю, заднюю и наружную группы, и стопы. Мышцы ноги осуществляют движения в коленном, голеностопном суставах и суставах стопы. Основным свойством всех видов мышц является их способность сокращаться, при этом совершается определенная работа. Способность мышц активно уменьшать свою длину при работе зависит от их свойства менять степень своей эластичности под влиянием нервных импульсов. Сила мышц зависит от количества миофибрилл в мышечных волокнах: в хорошо развитых мышцах их больше, в слабо развитых меньше. Систематическая тренировка, физическая работа, при которых происходит увеличение миофибрилл в мышечных волокнах, приводит к возрастанию мышечной силы. Скелетные мышцы, за небольшим исключением, приводят в движение кости в суставах по законам рычагов. Начало мышцы (неподвижная точка прикрепления) находится на одной кости, а место ее прикрепления (периферический конец) - на другой. Фиксированная точка, или место начала мышцы, и ее подвижная точка, или место ее прикрепления, могут взаимно меняться, в зависимости от того, какая часть тела в данном случае более подвижна. Во всяком движении принимает участие не только мышца, производящая это движение, но и ряд других мышц, в частности осуществляющих противоположное движение, что обеспечивает плавные и спокойные движения. Для полного использования всей силы данной мышцы при всякой работе должны в той или иной степени принимать участие и быть напряжены почти все мышцы туловища. Вот почему для успешного выполнения мышечной работы во избежание наступления раннего утомления должна быть гармонично развита вся мускулатура тела. У человека насчитывается 327 парных и 2 непарные скелетные мышцы (цветн. табл., ст. 656, к ст. Человек). Все произвольные движения взаимно связаны и регулируются центральной нервной системой. Механизм мышечного сокращения "запускаете нервный импульс, достигающий мышцы по двигательному нерву. Нервные волокна оканчиваются на отдельных мышечных волокнах концевыми пластинками, которые обычно расположены в средней части мышечных волокон, что позволяет быстрее активизировать все мышечное волокно. Сокращения гладких мышц стенок внутренних органов происходят медленно и червеобразно - так наз. перистальтическая волна, благодаря чему перемещается их содержимое, в частности содержимое желудка и кишечника. Сокращения гладких мышц происходят автоматически, под влиянием внутренних рефлексов. Так, перистальтические движения, обусловленные гладкой мускулатурой желудка и кишечника, возникают в тот момент, когда в них попадает пища. Однако на перистальтику влияют и высшие нервные центры. Сердечная мышца отличается по строению и функции от поперечнополосатых и гладких мышц. Она обладает свойством, отсутствующим у других мышц,- автоматизмом сокращении, имеющим определенный ритм и силу. Мышца сердца не прекращает свою ритмическую работу в течение всей жизни. Нервная система регулирует частоту, силу, ритмичность сокращений сердца (см. Сердечнососудистая система). Заболевания мышечной системы. Среди пороков развития мышц встречаются нарушения развития диафрагмы с последующим образованием диафрагмальных грыж (см. Грыжа), Омертвение мышц может возникнуть в результате нарушения обмена веществ, воспалительных процессов, воздействия близко расположенной опухоли, травмы, а также при закупорке крупных артерий. В мышечной ткани могут возникать разнообразные по происхождению дистрофические процессы, в т. ч. липоматоз (избыточное отложение жира), наблюдающийся, в частности, при общем ожирении. Отложение извести в мышцах наблюдается как проявление общего или местного нарушения известкового обмена. Атрофия мышц выражается в том, что мышечные волокна постепенно становятся тоньше. Причины мышечных атрофии разнообразны. Как физиологическое явление атрофия мышц может быть у старых людей. Иногда атрофия развивается на почве заболеваний нервной системы, заболеваний с общим истощением, вследствие нарушения функции мышц, от бездействия. Гипертрофия мышц в основном носит физиологический, рабочий характер. Она может быть также компенсаторной, когда атрофии и гибели части мышечной ткани сопутствует гипертрофия сохранившихся волокон. Гипертрофия мышц наблюдается также при некоторых наследственных болезнях. Опухоли сравнительно редко встречаются в мышцах. К распространенным заболеваниям М. с. относится так наз. асептическое воспаление мышц - миозит. Поражения мышц, связанные с воспалительным процессом, встречаются при ряде системных (см. Коллагеновые болезни, Ревматизм) и инфекционных (см. Миокардит) заболеваниях. Развитие гнойного воспаления - абсцесса - относится к тяжелым формам поражения мышц с, требующим хирургического лечения. Повреждения мышц бывают в виде их ушибов или разрывов; те и другие проявляются болезненной припухлостью, уплотнением в результате кровоизлияния. Помощь при ушибах - см. Ушиб. При полных разрывах мышц необходима операция - сшивание разорванных отрезков, при неполных - сращение мышц происходит при назначении длительного покоя (иммобилизации). После сращения мышц для восстановления их функции назначают физиотерапевтические процедуры, а также массаж, лечебную гимнастику. Тяжелые повреждения мышц могут приводить к их Рубцовым изменениям и контрактуре, к отложению в них извести и их окостенению. К контрактурам приводят не только различного рода травмы, ожоги, но и обездвиженность мышц, например конечностей, связанная с хроническими заболеваниями нервов, суставов и т. д., вот почему при таких заболеваниях так важна лечебная физкультура. В восстановлении нарушенных функций мышц особое значение имеет массаж, специальный комплекс лечебной физкультуры, проводимые врачами и инструкторами по лечебной физкультуре или по их рекомендациям. Этой же цели служат и определенные лекарственные средства, назначаемые врачом.

Физиология – наука о механизмах функционирования и регуляции деятельности клеток, органов, систем организма в целом и взаимодействия его с окружающей средой.

Организм – это открытая макромолекулярная саморегулирующаяся, самовосстанавливающаяся и самовоспроизводящаяся с помощью непрерывного обмена веществ и энергии система, способная чувствовать, активно целенаправленно передвигаться и адаптироваться в окружающей среде.

Ткань – это система клеток и неклеточных структур, объединенных общностью происхождения, строения, функции. Различают 4 вида ткани: мышечную, нервную, эпителиальную и соединительную.

Орган – это часть организма, обособленная в виде комплекса тканей, выполняющего специфические функции. Орган состоит из структурно-функциональных единиц, представляющих собой клетку или совокупность клеток, способных выполнять основную функцию органа в малых масштабах.

Физиологическая система – это наследственно закрепленная совокупность органов и тканей, выполняющих общую функцию.

Функциональная система – это динамическая совокупность отдельных органов и физиологических систем, формирующаяся для достижения полезного для организма приспособительного результата.

Функция – это специфическая деятельность клеток, органов и систем органов по обеспечению жизнедеятельности целого организма.

Факторы надежности физиологических систем – процессы, способствующие поддержанию жизнедеятельности системы в сложных условиях окружающей среды. К факторам надежности физиологических систем относят

· Дублирование в физиологических системах;

· Резерв структурных элементов в органе и их функциональная мобильность;

· Регенерация поврежденной части органа или ткани и синтез новых структурных элементов;

· Адаптация;

· Совершенствование структуры органов в фило- и онтогенезе;

· Экономичность функционирования;

· Пластичность центральной нервной системы;

· Обеспечение организма кислородом.

Физиология клетки

Клетка – это структурно-функциональная единица органа (ткани), способная самостоятельно существовать, выполнять специфическую функцию в малом объеме, расти, размножаться, активно реагировать на раздражение.

Клеточная мембрана – оболочка клетки, образующая замкнутое пространство, содержащее протоплазму.

Протоплазма – совокупность всех внутриклеточных элементов (гиалоплазмы, органелл и включений).

Цитоплазма – это протоплазма, за исключением ядра.

Гиалоплазма (цитозоль) – гомогенная внутренняя среда клетки, содержащая питательные вещества (глюкозу, аминокислоты, белки, фосфолипиды, депо гликогена) и обеспечивающая взаимодействие всех органелл клетки.

Функции клеток:

1. Общие функции обеспечивают жизнедеятельность самой клетки. Делятся на

а) синтез тканевых и клеточных структур и необходимых для жизнедеятельности соединений;

б) выработка энергии (происходит в результате катаболизма - процесса расщепления);

в) трансмембранный перенос веществ;

г) размножение клеток;

д) детоксикация продуктов метаболизма, которая реализуется с помощью следующих механизмов: детоксикация аммиака с помощью образования глутамина и мочевины; перевод токсических веществ, образовавшихся в клетке, в водорастворимые малотоксичные вещества; обезвреживание активных радикалов кислорода с помощью антиоксидантной системы;

е) рецепторная функция.

2. Специфические функции клеток : сократительная; восприятие, передача сигнала, усвоение и хранение информации; газообменная; опорная; защитная.

Функции органелл клетки

Клетка содержит в себе два вида органелл – мембранные (ядро, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, митохондрии, лизосомы) и безмембранные (рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты, промежуточные филаменты).

Функции мембранных органелл :

· Ядро – несет генетическую информацию и обеспечивает регуляцию синтеза белка в клетке.

· Эндоплазматический ретикулум – является резервуаром для ионов, обеспечивает синтез и транспорт различных веществ, обеспечивает детоксикацию ядовитых веществ.

· Аппарат Гольджи – обеспечивает этап формирования и созревания ферментов лизосом, белков, гликопротеидов мембраны.

· Лизосомы – переваривание поступающих в клетку органических веществ (нуклеиновых кислот, гранул гликогена, компонентов самой клетки, фагоцитированных бактерий).

· Пероксисомы – своими ферментами катализируют образование и разложение перекиси водорода.

· Митохондрии – в них высвобождается основное количество энергии из поступающих в организм питательных веществ, участвуют в синтезе фосфолипидов и жирных кислот.

Функции безмембранных органелл :

· Рибосомы – синтезируют белки.

· Микротрубочки – в аксонах и дендритах нейронов они участвуют в транспорте веществ.

· Микрофиламенты, промежуточные филаменты образуют цитоскелет клетки, который обеспечивает поддержание формы клетки, внутриклеточное перемещение мембранных органелл, движение мембраны клетки и самих клеток, организации митотических веретен, образование псевдоподий.

Структурно-функциональная характеристика клеточной мембраны

Клеточная мембрана представляет собой тонкую липопротеиновую пластинку, содержание липидов в которой составляет 40%, белков – 60%. На внешней поверхности мембраны имеется небольшое количество углеводов, соединенных либо с белками (гликопротеиды), либо с липидами (гликолипиды). Эти углеводы участвуют в рецепции биологически активных веществ, реакциях иммунитета.

Структурную основу клеточной мембраны – матрикса – составляет биомолекулярный слой фосфолипидов, который является барьером для заряженных частиц и молекул водорастворимых веществ. Липиды обеспечивают высокое электрическое сопротивление мембраны клетки. Молекулы фосфолипидов мембраны состоят из двух частей: одна из них несет заряд и гидрофильна, другая не несет заряда и гидрофобна. В клеточной мембране гидрофильные участки одних молекул направлены внутрь клетки, а других наружу. В толще мембраны молекулы фосфолипидов взаимодействуют с гидрофобными участками. Так образуется прочная двухслойная липидная структура. В липидном слое находится много холестерина.

В клеточной мембране имеется большое количество белков, которые разделяют на следующие классы: интегральные, структурные, ферменты, переносчики, каналообразующие белки, ионные насосы, специфические рецепторы. Один и тот же белок может быть ферментом, рецептором и насосом. Многие молекулы белков имеют гидрофобную и гидрофильную части. Гидрофобные части белков погружены в липидный слой не несущий заряда. Гидрофильные участки белков взаимодействуют с гидрофильными участками липидов, что обеспечивает прочность мембраны. Молекулы белков, встроенные в матрикс, называют интегральными. Большинство этих белков являются гликопротеидами. Они образуют ионные каналы. Белки, прикрепленные снаружи мембраны, называются поверхностными. Это как, правило, белки-ферменты.

Клеточная мембрана обладает избирательной проницаемостью. Так, любая мембрана хорошо пропускает жирорастворимые вещества. Некоторые мембраны хорошо пропускают воду. Мембрана совсем не пропускает анионы органических кислот. В мембране имеются каналы, которые избирательно пропускают ионы натрия, калия, хлора и кальция. Большинство мембран имеет отрицательный поверхностный заряд, который обеспечивается выступающей из мембраны углеводной частью фосфолипидов, гликолипидов, гликопротеидов. Мембрана обладает текучестью, то отдельные её части могут перемещаться.

Функции клеточной мембраны:

· рецепторная - выполняется гликопротеидами и гликолипидами мембран – осуществляет распознавание клеток, развитие иммунитета;

· барьерная или защитная - выполняется клеточными мембранами всех тканей организма;

· транспортная - работает вместе с барьерной функцией - формирует состав внутриклеточной среды, наиболее благоприятный для оптимального протекания метаболических реакций. Обеспечивает: а) осмотическое давление и рН; б) поступление через жкт в кровь и лимфу веществ, необходимых для синтеза клеточных структур и выработки энергии; в) создание электрических зарядов, возникновение и распространение возбуждения; г) сократительную деятельность мышц; д) выделение продуктов обмена в окружающую среду; е) выделение гормонов, ферментов;

· создание электрического заряда и возникновение потенциала действия в возбудимых тканях;

· выработка биологичсеки активных веществ – тромбоксанов, лейкотриенов, протогландинов.

Первичный транспорт веществ

Первичный транспорт осуществляется вопреки концентрационному и электрическому градиентам с помощью специальных ионных насосов и микровезикулярного механизма в клетку или из клетки. Он обеспечивает перенос подавляющего большинства веществ и воды в организме, жизнедеятельность всех клеток и организма в целом.

1. Транспорт с помощью насосов (помп). Насосы локализуются на клеточных мембранах или на мембранах клеточных органелл и представляют собой интегральные белки, обладающие свойствами переносчика и АТФазной активностью. Основными характеристиками насосов являются следующие:

а) насосы работают постоянно и обеспечивают поддержание концентрационных градиентов ионов, это обеспечивает создание электрического заряда клетки и способствует движению воды и незаряженных частиц согласно законам диффузии и осмоса, создание электрического заряда клетки. Почти все клетки заряжены внутри отрицательно по отношению к внешней среде.

б) принцип работы насосов одинаков: Na/K-насос (Na/K-АТФаза) является электрогенным, так как за один цикл выводится из клетки 3 иона Na + , а возвращается в клетку 2 иона К + . На один цикл работы Na/K-насоса расходуется одна молекула АТФ, причем эта энергия расходуется только на перенос иона Na + .

в) натрий-калиевый насос – это интегральный белок, который состоит из четырех полипептидов и имеет центры связывания с натрием и калием. Он существует в двух конформациях: Е 1 и Е 2 . Конформация Е 1 обращена внутрь клетки и имеет сродство к иону натрия. К ней присоединяется 3 иона натрия. В результате активизируется АТФаза, которая обеспечивает гидролиз АТФ и высвобождение энергии. Энергия изменяет конформацию Е 1 в конформацию Е 2 , при этом 3 натрия оказываются снаружи клетки. Теперь конформация Е 2 теряет сродство к натрию и приобретает сродство к калию. К белку-насосу присоединяется 2 калия и сразу же конформация меняется. Калий оказывается внутри клетки и отщепляется. Это один цикл работы помпы. Затем цикл повторяется. Такой вид транспорта называется антипортом. Главным активатором такого насоса являются альдостерон и тироксин, а ингибитором – строфантины и кислородное голодание.

г) кальциевые насосы (Са-АТФазы) работают также, только переносится только кальций и в одном направлении (из гиалоплазмы в сарко- или эндоплазматический ретикулум, а также – наружу клетки). Здесь для высвобождения энергии необходим магний.

д) протонный насос (Н-АТФаза) локализуется в канальцах почек, в мембране обкладочных клеток в желудке. Он постоянно работает во всех митохондриях.

е) насосы специфичны – это проявляется в том, что они обычно переносят какой-то определенный ион или два иона.

2. Микровезикулярный транспорт. С помощью этого вида транспорта переносятся крупномолекулярные белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты. Различают три вида этого транспорта: а) эндоцитоз – перенос вещества в клетку; б) экзоцитоз – это транспорт вещества из клетки; в) трансцитоз – совокупность эндоцитоза и экзоцитоза.

3. Фильтрация – первичный транспорт, при котором переход раствора через полупроницаемую мембрану осуществляется под действием градиента гидростатического давления между жидкостями по обе стороны этой мембраны.

Вторичный транспорт веществ

Вторичный транспорт – переход различных частиц и молекул воды за счет ранее запасенной (потенциальной) энергии, которая создается в виде электрического, концентрационного и гидростатического градиентов. Он осуществляет транспорт ионов через ионные каналы и включает следующие механизмы.

1. Диффузия – частицы перемещаются из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. Если частицы заряжены, то направление диффузии определяется взаимодействием концентрационного (химического) и электрического градиентов (их совокупность называют электрохимическим градиентом). Если частицы не заряжены, то направление их диффузии определяется только градиентом концентрации. Полярные молекулы диффундируют быстрее неполярных. Ионы диффундируют только через ионные каналы. Вода диффундирует через каналы, сформированными аквапорионами. Углекислый газ, кислород, недиссоциированные молекулы жирных кислот, гормоны – неполярные молекулы – диффундируют медленно.

2. Простая диффузия происходит либо через каналы, либо непосредственно через липидный слой. Стероидные гормоны, тироксин, мочевина, этанол, кислород, углекислый газ, лекарственные препараты, яды – могут с помощью простой диффузии попасть в клетку.

3. Облегченная диффузия характерна для частиц-неэлектролитов, способных образовывать комплексы с молекулами-переносчиками. Например, инсулин переносит глюкозу. Перенос осуществляется без непосредственной затраты энергии.

4. Натрийзависимый транспорт – вид диффузии, который осуществляется с помощью градиента концентрации ионов натрия, на создание которого затрачивается энергия. Имеется два варианта данного механизма транспорта веществ в клетку или из клетки. Первый вариант – это симпорт , направление движения транспортируемого вещества совпадает с направлением движения натрия согласно его электрохимическому градиенту. Идет без непосредственной затраты энергии. Например, перенос глюкозы в проксимальных канальцах нефрона в клетки канальца из первичной мочи. Второй вариант – антипорт . Это перемещение транспортируемых частиц направлено в противоположную по отношению к движению натрия сторону. Например, так движется кальций, ион водорода. Если транспорт двух частиц сопряжен друг с другом, то такой транспорт называется контраспортом .

5. Осмос – это частный случай диффузии: движение воды через полупроницаемую мембрану в область с большей концентрацией частиц, то есть с большим осмотическим давлением. Энергия в данном виде транспорта не затрачивается.

Ионные каналы

Число ионных каналов на клеточной мембране огромно: на 1 мкм 2 насчитывают примерно 50 натриевых каналов, в среднем они располагаются на расстоянии 140 нм друг от друга.

Структурно-функциональная характеристика ионных каналов. Каналы имеют устье и селективный фильтр, а управляемые каналы еще и воротный механизм. Каналы заполнены жидкостью. Селективность ионных каналов определяется их размером и наличием в канале заряженных частиц. Эти частицы имеют заряд, противоположный заряду иона, который они притягивают. Через каналы могут проходить и незаряженные частицы. Ионы, проходя через канал должны освободиться от гидратной оболочки, иначе их размеры будут больше диаметра канала. Слишком маленький ион, проходя через селективный фильтр, не может отдать свою гидратную оболочку, поэтому он не может пройти через канал.

Классификация каналов . Существуют следующие виды каналов:

· Управляемые и неуправляемые – определяется наличием воротного механизма.

· Электро-, хемо- и механоуправляемые каналы.

· Быстрые и медленные – по скорости закрытия и открытия.

· Ионоселективные – пропускающие один ион, и каналы не обладающие селективностью.

Основное свойство каналов, то, что они могут блокироваться специфическими веществами и лекарственными препаратами. Например, новокаин, атропин, тетродотоксин. Для одного и того же вида иона может быть несколько видов каналов.

Свойство биологической ткани. Раздражители

Основные свойства биологической ткани следующие:

1. Раздражимость – способность живой материи активно изменять характер своей жизнедеятельности при действии раздражителя.

2. Возбудимость – это способность клетки генерировать потенциал действия при раздражении. Невозбудимыми являются соединительная и эпителиальная ткани.

3. Проводимость – это способность ткани и клетки передавать возбуждение.

4. Сократимость – это способность ткани изменять свою длину и/или напряжение при действии раздражителя.

Раздражитель – это изменение внешней или внутренней среды организма, воспринимаемое клетками и вызывающее ответную реакцию. Адекватный раздражитель – это такой раздражитель, к которому клетка в процессе эволюции приобрела наибольшую чувствительность вследствие развития специальных структур, воспринимающих этот раздражитель.

Характеристика регуляции функций организма

Регуляция функций – это направленное изменение интенсивности работы органов, тканей, клеток для достижения полезного результата согласно потребностям организма в различных условиях его жизнедеятельности. Классифицируется регуляция по двум направлениям: 1. По механизму её осуществления (три механизма: нервный, гуморальный и миогенный ); 2. по времени её включения относительно момента изменения величины регулируемого показателя организма (два типа регуляции: по отклонению и по опережению ). В любом случае различают клеточный, органный, системный и организменный уровни регуляции.

Нервный механизм регуляции

Этот вид регуляции функций является ведущим и наиболее быстрым. Кроме того, она оказывает точное, локальное влияние на отдельный орган или даже на отдельную группу клеток органа. Одним из основных механизмом нервной регуляции является однонаправленные влияния симпатической и парасимпатической систем. Различают следующие виды влияний вегетативной нервной системы:

· Пусковое влияние – вызывает деятельность органа, находящегося в покое. Например, запуск сокращения покоящейся мышцы при поступлении к ней импульсов от мотонейронов спинного мозга или ствола по эфферентным нервным волокнам. Пусковое влияние реализуется с помощью электрофизиологических процессов.

· Модулирующее (корригирующее) влияние – вызывает изменение интенсивности деятельности органа. Оно проявляется в двух вариантах: а) модулирующее влияние на уже работающий орган; и б) модулирующее влияние на органы, работающие в автоматическом режиме. Реализуется модулирующее влияние с помощью трофического, электрофизиологического и сосудодвигательного действия нервной системы.

Таким образом, вегетативная и соматическая нервные системы оказывают, как пусковое, так и модулирующее влияние на деятельность органов. На скелетную и сердечную мышцы вегетативная нервная система оказывает только модулирующее действие .

Следующим важным моментом является то, что нервная регуляция осуществляется по рефлекторному принципу . Рефлекс – это ответная реакция организма на раздражение сенсорных рецепторов, осуществляемая с помощью нервной системы. Каждый рефлекс осуществляется посредством рефлекторной дуги. Рефлекторная дуга – это совокупность структур, при помощи которых осуществляется рефлекс. Рефлекторная дуга любого рефлекса состоит их пяти звеньев:

1. Воспринимающее звено – рецептор – обеспечивает восприятие изменений внешней и внутренней среды организма. Совокупность рецепторов называется рефлексогенной зоной .

2. Афферентное звено . Для соматической нервной системы - это афферентный нейрон с его отростками, тело его находится в спинномозговых ганглиях или ганглиях черепномозговых нервов. Роль этого звена заключается в передаче сигнала в ЦНС к третьему звену рефлекторной дуги.

3. Управляющее звено – совокупность центральных (для ВНС и периферических) нейронов, формирующих ответную реакцию организма.

4. Эфферентное звено – это аксон эффекторного нейрона (для соматической нервной системы – мотонейрона).

5. Эффектор – рабочий орган. Эффекторным нейроном соматической нервной системы является мотонейрон.

Все рефлексы делят на группы:

· Врожденные (безусловные) и приобретенные (условные);

· Соматические и вегетативные;

· Гомеостатические, защитные, половые, ориентировочный рефлекс;

· Моно- и полисинаптические;

· Экстероцептивные, интероцептивные и проприоцептивные;

· Центральные и периферические;

· Собственные и сопряженные.

Гуморальная регуляция

Гормональное звено регуляции функций организма включается с помощью вегетативной нервной системы, то есть эндокринная система подчиняется нервной системе. Гуморальная регуляция осуществляется медленно и оказывает, в отличие от нервной системы, генерализованное воздействие. Кроме того, у гуморального механизма регуляции нередко наблюдается противоположное влияние биологически активных веществ на один и тот же орган. Гормоны – это биологически активные вещества, вырабатываемые эндокринными железами или специализированными клетками. Гормоны вырабатываются также нервными клетками – в этом случае они называются нейрогормонами. Все гормоны попадают в кровь и действуют на клетки мишени в различных частях организма. Существуют также гормоны, которые вырабатываются неспециализированными клетками – это тканевые или паракринные гормоны. Гормональное влияние на органы, ткани и системы организма подразделяется на

· функциональное, которое в свою очередь, делится на пусковое, модулирующее и пермиссивное;

· морфогенетическое.

Кроме эндокринной регуляции существует ещё регуляция с помощью метаболитов – продуктов, образующихся в организме в процессе обмена веществ. Метаболиты действуют в основном как местные регуляторы. Но существуют влияния метаболитов и на нервные центры.

Миогенный механизм регуляции

Сущность миогенного механизма регуляции состоит в том, что предварительное умеренное растяжение скелетной или сердечной мышцы увеличивает силу их сокращений. Миогенный механизм играет важную роль в регуляции гидростатического давления в полых органах и в сосудах.

Единство регуляторных механизмов и системный принцип регуляции

Единство регуляторных механизмов заключается в их взаимодействии. Так, при действии холодного воздуха на терморецепторы кожи увеличивается поток афферентных импульсов в ЦНС; это ведет к выбросу гормонов, увеличивающих интенсивность обмена веществ и к увеличению теплопродукции. Системный принцип регуляции заключается в том, что различные показатели организма поддерживаются на оптимальном уровне с помощью многих органов и систем. Так, парциальное давление кислорода и диоксида углерода обеспечивается деятельностью систем: сердечно-сосудистой, дыхательной, нервно-мышечной, крови.

Функции гематоэнцефалического барьера

Регулирующая функция ГЭБ заключается в том, что он формирует особую внутреннюю среду мозга, обеспечивающую оптимальный режим деятельности нервных клеток, и избирательно пропускает многие гуморальные вещества. Барьерную функцию выполняет особая структура стенок капилляров мозга – их эндотелий, а также базальная мембрана, окружающая капилляр снаружи. Кроме ГЭБ выполняет защитную функцию – предотвращает попадание микробов, чужеродных или токсичных веществ. ГЭБ не пропускает многие лекартсвенные вещества.

Надежность регуляторных систем

Надежность регуляторных систем обеспечивается следующими факторами:

1. Взаимодействие и дополнение трех механизмов регуляции (нервного, гуморального и миогенного).

2. Действие нервного и гуморального механизмов может быть разнонаправленной.

3. Взаимодействие симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы является синергичными.

4. Симпатический и парасимпатический отделы ВНС могут вызвать двоякий эффект (как активизацию, так и торможение).

5. Существует несколько механизмов регуляции уровня гормонов в крови, что усиливает надежность гуморальной регуляции.

6. Существует несколько путей системной регуляции функций.



В организме человека существуют следующие физиологические системы (костная система, мышечная, кровеносная, дыхательная, пищеварительная, нервная, система крови и др.).

Кровь представляет собой жидкую ткань, которая циркулирует в кровеносной системе и обеспечивает жизнедеятельность клеток и тканей организма в качестве физиологической системы. Она состоит из плазмы и ферментных элементов:

эритроцитов – красные кровяные клетки, заполненные гемоглобином, который способен образовать соединение с кислородом и транспортировать его из легких к тканям, а из тканей переносить углекислый газ к легким, таким образом осуществляет дыхательную функцию. Продолжительность жизни в организме 100-120 дней. В 1 мл крови содержится 4.5 –5 млн. эритроцитов. У спортсменов достигает 6 млн. и более.

Лейкоциты белые кровяные тельца, выполняют защитную функцию, уничтожая кислородные тела. В 1 мл – 6-8 тыс.

Тромбоциты участвуют в свертывании крови, в 1 мл – от 100-300 тыс.

Постоянство крови поддерживается химическими механизмами самой крови и контролируются регуляторными механизмами ЦНС. Лимфа крови выполняет следующие функции: возвращает белки из межтканевого пространства в кровь, доставляет жиры к клеткам тканей, а также участвует в обмене веществ и удаляет болезнетворные микроорганизмы. Общее количество крови составляет 7-8% массы тела, в покое 40-50%.

Потеря 1/3 крови опасна для жизни человека. Различают 4 группы крови (I-II-III-IV).

Сердечно-сосудистая система

Сердечно-сосудистая система состоит из большого и малого круга кровообращения. Левая половина сердца обслуживает большой круг кровообращения, правая – малый. Большой круг кровообращения начинается от левого желудочка сердца, проходит через ткани всех органов и возвращается в правый желудочек. Откуда начинается малый круг кровообращения, который проходит через легкие, где венозная кровь, отдавая углекислый газ и насыщается кислородом, превращается в артериальную и направляется в левое предсердие. Из левого предсердия кровь поступает в левый желудочек и от туда вновь в большой круг кровообращения. Деятельность сердца заключается в ритмичной смене сердечных циклов, которые состоят из трех фаз: сокращение предсердия, желудочков и общего расслабления.

Пульс – это волна колебаний при выбросе крови в аорту. В среднем частота пульса 60-70 уд/мин. Существуют 2 вида кровяного давления. Оно измеряется в плечевой артерии. Максимальное (систолическое) и минимальное (дистолическое). У здорового человека в возрасте от 18 до 40 лет в покое равно 120/70 мм рт. ст.

Дыхательная система включает в себе носовую полость, гортань, трахею, бронхи и легкие. Процесс дыхания – это целый комплекс физиологических и биохимических процессов, в процессе дыхания также участвует и система кровообращения. Этап дыхания, при котором кислород из атмосферного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови – в атмосферный воздух называется внешним. Перенос газов кровью – следующий этап и, наконец, тканевое (или внутреннее) дыхание: потребление клетками кислорода и выделение ими углекислоты, как результат биохимических реакций, связанных с образованием энергии.

Пищеварительная система состоит из ротовой полости, слюнных желез, глотки, пищевода, желудочка, тонкого и толстого кишечника, печени и поджелудочной железы. В этих органах пища механически и химически обрабатывается, переваривается, и образуются продукты пищеварения.

Выделительную систему образуют почки, мочеточники и мочевой пузырь, которые обеспечивают выделение из организма с мочой вредных продуктов обмена веществ. Продукты обмена выделяются через кожу, легкие, желудочно-кишечный тракт. С помощью почек поддерживается кислотно-щелочное равновесие, т.е. процесс гомеостаза.

Нервная система состоит из центральной (головной и спинной мозг) и периферических отделов (нервов, отходящих от головного и спинного мозга и расположенных на периферии нервных узлов). ЦНС регулирует деятельность человека, а также его психическое состояние.

Спинной мозг лежит в спинно-мозговом отделе, образованном позвонками. Первый шейный позвонок – граница верхнего отдела, второй поясничный нижний отдел спинного мозга. Спинной мозг делится на 5 отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый, копчиковый. В спинном мозге имеется 2 вещества. Серое вещество образовано скоплением тел нервных клеток (нейронов), которые достигают различных рецепторов кожи, сухожилий, слизистых оболочек. Белое вещество окружает серое, которое связывает между собой нервные клетки спинного мозга.

Спинной мозг выполняет рефлекторную и проводниковую для нервных импульсов функции. Поражения спинного мозга влекут за собой различные нарушения, связанные с выходом из строя проводниковой функции.

Головной мозг представляет собой огромное количество нервных клеток. Он состоит из переднего, промежуточного, среднего и заднего отдела.

Кора больших полушарий является высшим отделом ЦНС, мозговая ткань потребляет в 5 раз больше кислорода, чем мышцы. Составляет 2% массы тела человека.

Вегетативная нервная система – это специализированный отдел нервной системы, регулируемый корой больших полушарий. В отличии от соматической нервной системы, которая регулирует скелетную мускулатуру, вегетативная нервная система регулирует дыхание, кровообращение, выделение, размножение, железы внутренней секреции. Вегетативная система подразделяется на симпатическую, которая контролирует деятельность сердца, сосудов, органов пищеварения и др., участвует в формировании эмоциональных реакций(страх, гнев, радость), и парасимпатической нервной системы и под контролем высшего отдела ЦНС. Способность организма приспосабливаться к меняющимся условия внешней среды, реализуется специальными рецепторами. Рецепторы подразделяются на 2 группы: внешние и внутренние. Высшим отделом анализатора является корковый отдел. Существуют следующие анализаторы (кожный, двигательный, вестибулярный, зрительный, слуховой, вкусовой, висцеральный – внутренние органы). Железы внутренней секреции или эндокринные железы вырабатывают особые биологические вещества – гормоны. Гормоны обеспечивают гуморальную регуляцию через кровь физиологических процессов в организме. Они могут ускорять рост, физическое и психическое развитие, участвовать в обмене веществ. К железам внутренней секреции относят: щитовидную, околощитовидную, надпочечники, поджелудочную, гипофиз, половые железы и другие, функцию эндокринной системы регулирует ЦНС.

2.4 Внешняя среда и ее воздействие на организм

и жизнедеятельность человека

На человека в процессе жизни воздействует окружающая среда. В изучении многообразия ее видов деятельности не обойтись без учета влияния природных факторов (давление, влажность, солнечная радиация – т.е. физическая окружающая среда), биологические факторы растительного и животного окружения, а также факторы социальной среды. Из внешней среды поступают в организм человека необходимые вещества для его жизнедеятельности, а также раздражители (полезные и вредные). Экология – это область знания и часть биологии, и учебная дисциплина, и комплексная наука. К примеру, в крупных городах окружающая среда сильно загрязнена. Около 70-80% болезней современного человека – результат ухудшение экологии.

2.5 Функциональная активность человека и взаимосвязь физической и умственной деятельности

Функциональная активность человека связана с различными двигательными актами: сокращение мышц, сердца, перемещение дыхания, речи, мимики лица, жевание и глотание.

Существуют 2 основных вида труда: физический и умственный. Физический труд – вид деятельности человека, который определяется комплексом факторов. Выполнение работы связанной с тяжестью труда. Труд бывает легкий, средний, тяжелый и очень тяжелый. Критерием оценки труда служат показатели величины работы, перемещения грузов и др. Физиологические критерии - уровень энергозатрат, функциональное состояние.

Умственный труд – это путь создания понятий и суждений, умозаключений, а на их основе – гипотез и теорий. Умственный труд выступает в различных формах. К неспецифическим особенностям умственного труда относят: прием и переработка информации, сравнение, хранение в памяти человека, а также пути их реализации. При высокой напряженности труда могут иметь место негативные последствия, если недостаточно времени для ее осуществления, все это предохраняет ЦНС. Одним из важнейших характеристик личности является интеллект. Условием интеллектуальной деятельности является умственная способность. Интеллект включает познавательную деятельность. Учебный день студента насыщен значительными умственными и эмоциональными перегрузками.

2.6 Утомление при физической и умственной работе. Восстановление.

Любая мышечная деятельность направлена на совершение определенного вида деятельности. При увеличении физической или умственной нагрузки большого объема информации, в организме развивается состояние – утомление.

Утомление – это функциональное состояние, временно возникающее под влиянием положительной или интенсивной работы и приводящее к снижению ее эффективности. Утомление связано с усталостью. Утомление наступает при физической и умственной деятельности. Оно может быть острым, хроническим, общим, локальным, компенсированным, некомпенсированным. Систематическое недовосстановление приводит переутомлению и перенапряжению нервной системы. Восстановительный процесс происходит после прекращения работы и возвращает организм человека до исходного уровня (сверхвосстановление, суперкомпенсации). Схематически можно представить следующим образом:

1. Устранение изменений и нарушений в системе нейрогуморального регулирования.

2. Выведение продуктов распада, образующихся в тканях и клетках.

3. Устранение продуктов распада из внутренней среды организма.

Различают раннюю и позднюю фазу восстановления. Средствами восстановления служат гигиена, питание, массаж, витамины, а также положительная адекватная нагрузка.

2.7 Биологические ритмы и работоспособность

Биологические ритмы – регулярное, периодическое повторение во времени характера и интенсивности жизненных процессов отдельных состояний и событий. По своей характеристике ритмы делят на физиологические – рабочие циклы, связанные с деятельностью отдельных систем и экологические и адаптивные. Биологический ритм может изменяться в зависимости от выполняемой нагрузки (от 60 уд/мин сердца в покое до 180-200 уд/мин). Примером биологических часов служит «совы» и «жаворонки». В современных условиях приобрели большую значимость специальные ритмы и в некоторой степени преобладают над биологическими. Биологические ритмы связанны с природными и социальными факторами: сменой времени года, суток, вращением луны вокруг Земли.

2.8 Гипокинезия и гиподинамия

Гипокинезия – понижение, уменьшение, недостаточность, - движение особое состояние организма человека. В ряде случаев приводит к развитию гиподинамии – понижению функционирования систем организма человека. В большой степени это связано с профессиональной деятельностью человека (умственный труд).

2.9 Средства физической культуры, обеспечивающие устойчивость к умственной и физической работоспособности

Основное средство физической культуры – физические упражнения. Существует физиологическая классификация упражнений, в которой вся многообразная деятельность объединена в отдельные группы по физиологическим признакам.

К числу основных физических качеств, обеспечивающих высокий уровень работоспособности человека относят силу, быстроту, выносливость. Физиологическая классификация физических упражнений по характеру мышечных сокращений может носить статический и динамический характер. Статический – деятельность мышц в условиях неподвижного положения тела. Динамический связан с перемещением тела в пространстве.

Значительная группа физических упражнений выполняется в стандартных условиях (легкая атлетика). Нестандартные – единоборства, спортивные игры.

Две большие группы физических упражнений, связанным со стандартностью и нестандартностью движений делятся на циклические (ходьба, бег, плавание и т.п.) и ациклические (гимнастика, акробатика, тяжелая атлетика). Общее для движений циклического характера состоит в том, что все они представляют работу постоянной и переменной мощности с различной продолжительностью. При работе циклического характера различают следующие зоны мощности:

максимальная – 20-30 сек – 100м-200м

субмаксимальная – 20-30 до 3-5 м (400-1500м)

большая – (от 5 до 50м (1500-10000м))

умеренная – (50 и более (10000м – 42000м))

А циклические движения не повторяются активностью движений и представляют собой упражнения спортивно-силового характера (тяжелая атлетика, акробатика и т.п.). К средствам физической культуры относят не только физические упражнения, а также оздоровительные силы природы (солнце, воздух и вода), гигиенические факторы (режим труда, сна, питания), санитарно-гигиенические условия.

Часть вторая

2.10 Физиологические механизмы и закономерности совершенствования отдельных систем организма под воздействием

направленной физической тренировки

Естественнонаучные основы жизнедеятельности организма.

Человек представляет собой сложную биосоциальную систему. Без знания естественнонаучных основ организма человека - единой, целостной, сложно устроенной, саморегулирующейся, живой биологической системы - невозможно понимание биологических основ физической культуры. Знание строения человеческого тела, закономерностей деятельности отдельных систем, органов и всего организма в целом, процессов жизнедеятельности, протекающих в условиях воздействия на организм естественных факторов природы, позволяет правильно организовать процесс физического воспитания.

Учебно-тренировочный процесс по физическому воспитанию базируется на ряде естественных наук. В первую очередь это анатомия и физиология.

Анатомия - наука, изучающая форму и строение человеческого организма, отдельных органов и тканей, выполняющих какую-либо функцию в процессе развития человека. Анатомия объясняет внешнюю форму, внутреннее строение и взаимное расположение органов и систем организма человека.

Физиология - наука о функциях и механизмах деятельности клеток, тканей, органов, систем и всего организма в целом.

Структурно-функциональной единицей организма является клетка . Как элементарная универсальная единица живой материи она имеет упорядоченное строение, обладает возбудимостью и раздражимостью, участвует в обмене веществ, способна к росту, регенерации (восстановлению), размножению, передаче генетической информации и приспособлению к условиям среды. Клетки разнообразны по форме, различны по размеру, но все имеют общие биологические признаки строения - ядро и цитоплазму, заключенные в клеточную оболочку. Межклеточное вещество - продукт жизнедеятельности клеток, состоящее из основного вещества и расположенных в нем волокон соединительной ткани. Совокупность клеток и межклеточного вещества, имеющих общее происхождение, одинаковое строение и функции, способствует образованию тканей . По морфологическим и физиологическим признакам различают ткани:

- эпителиальную (выполняет покровную, защитную, всасывательную, выделительную и секреторную функции). Эпителиальная ткань - слой клеток, выстилающий поверхность (эпидермис) и полости тела, а также слизистые оболочки внутренних органов, пищевого тракта, дыхательной системы, мочеполовые пути. Образует большинство желез организма. Данной ткани свойственна высокая степень регенерации (восстановления);

- соединительную - ткань живого организма, отвечающая непосредственно за работу какого-либо органа или системы органов, но играющая вспомогательную роль во всех органах. К соединительной ткани относят собственно соединительную ткань, хрящевую и костную и другие. К соединительной ткани относят также кровь и лимфу. Соединительная ткань - единственная ткань, которая присутствует в организме в четырех видах - волокнистом (связки), твердом (кости), гелеобразном (хрящи) и жидком (кровь, лимфа, а также межклеточная, спинномозговая, синовиальная и прочие жидкости);

- мышечную (поперечно-полосатая, гладкая и сердечная; поперечно-полосатая ткань сокращается по желанию человека, гладкая - произвольно: сокращение внутренних органов, кровеносных сосудов и т. д.);

- нервную (состоит из нервных клеток, или нейронов, важнейшая функция которых - генерирование и проведение нервных импульсов). Нервная ткань является основным структурным компонентом нервной системы человека.

Орган - это часть целостного организма, обусловленная в виде комплекса тканей, сложившегося в процессе эволюционного развития и выполняющего определенные специфические функции. В создании каждого органа участвуют все четыре вида тканей, но лишь одна из них является рабочей. Для мышцы основная рабочая ткань - мышечная, для печени - эпителиальная, для нервных образований - нервная.

Совокупность органов, выполняющих общую для них функцию, называют системой органов (это пищеварительная, дыхательная, сердечно-сосудистая, половая, мочевая и др. системы) и аппаратом органов (опорно-двигательный, вестибулярный и др. аппараты). Функционально все органы и системы организма человека находятся в тесной взаимосвязи. Активизация деятельности одного органа обязательно влечет за собой активизацию деятельности других органов.

Строение и функции опорно-двигательного аппарата .

Опорно-двигательный аппарат - функциональная совокупность костей скелета, сухожилий, суставов, мышц с их сосудистой сетью и нервными образованиями, осуществляющих посредством нервной регуляции передвижение, позную активность, другие двигательные акты. Непосредственными исполнителями всех движений являются мышцы . Однако только они сами по себе не могут осуществлять функцию движения. Механическая работа мышц осуществляется через костные рычаги.

Скелет. Скелет - комплекс костей, различных по форме и величине. У человека более 200 костей (85 парных и 36 непарных), которые в зависимости от формы и функций делятся на трубчатые (кости конечностей), губчатые (выполняют в основном защитную и опорную функции - ребра, грудина, позвонки и др.), плоские (кости черепа, таза, поясов конечностей), смешанные (основание черепа).

В каждой кости содержатся все виды тканей, но преобладает костная, представляющая разновидность соединительной ткани. В состав кости входят органические и неорганические вещества. Неорганические (65-70 % сухой массы кости) - это в основном фосфор и кальций. Органические (30-35 %) - это клетки кости, коллагеновые волокна.

Эластичность, упругость костей зависит от наличия в них органических веществ, а твердость обеспечивается минеральными солями. Скелет человека состоит из черепа, позвоночника, грудной клетки, поясов конечностей и скелета свободных конечностей. Скелет выполняет жизненно важные функции: защитную, рессорную и двигательную.

Череп имеет сложное строение. Он состоит из 20 парных и непарных костей, соединенных друг с другом неподвижно, кроме нижней челюсти. Череп защищает от внешних воздействий головной мозг и центры органов чувств. Череп соединяется с позвоночником при помощи двух мыщелков затылочной кости и верхнего шейного позвонка, имеющего соответствующие суставные поверхности. При занятиях физическими упражнениями большое значение имеет наличие опорных мест черепа - контрфорсов, которые смягчают толчки и сотрясения при беге, прыжках.

Позвоночник состоит из 33-34 по­звонков, имеет пять отделов:

Шейный (7 позвонков);

Грудной (12);

Поясничный (5);

Крестцовый (5 сросшихся позвонков);

Копчиковый (сросшиеся 4-5 позвонков) (рис. 1).

Рис. 1. Строение позвоночника.

Соединения позвонков осуществляет­ся с помощью хрящевидных, эластичных межпозвоночных дисков и суставных отростков. Межпозво­ночные диски увеличивают подвижность позвоночника. Чем больше их толщина, тем выше гибкость. Если изгибы позвоночного столба выражены сильно (при сколиозах), подвижность грудной клетки уменьшается. Плоская или округлая спина (горбатая) свидетельствует о слабости мышц спины. Коррекция осанки проводится общеразвивающими, силовыми упражнениями и упражнениями на растяги­вание. Позвоночный столб позволяет совершать сгибания вперед и назад, в стороны, вращательные движения вокруг вертикальной оси.

Грудная клетка состоит из грудной кости (грудины), 12 грудных позвонков и 12 пар ребер (рис. 2).

Рис. 2. Скелет человека.

Ребра представляют собой плоские дугооб­разно-изогнутые длинные кости, которые при помощи гибких хрящевидных концов прикрепляются подвижно к грудине. Все соединения ребер очень эластичны, что имеет важное значение для обеспече­ния дыхания.

Грудная клетка защищает сердце, легкие, печень и часть пищеварительного тракта. Объем грудной клетки может изменяться в процессе дыхания при сокращении межреберных мышц и диафрагмы.

Скелет верхних конечностей образован плечевым поясом, состоящим из двух лопаток и двух ключиц, и свободной верхней конечностью, включающей плечо, предплечье и кисть. Плечо - это одна плечевая трубчатая кость; предплечье образовано лучевой и локтевой костями; скелет кисти делится на запястье (8 костей расположенных в два ряда), пястье (5 коротких трубчатых костей) и фаланги пальцев (5 фаланг).

Скелет нижней конечности включает тазовый пояс, состоящий из двух тазовых костей и крестца, и скелет свободной нижней конечности, который состоит из трех основных отделов - бедра (одна бедренная кость), голени (большая и малая берцовые кости) и стопы (предплюсна - 7 костей, плюсна - 5 костей и 14 фаланг).

Все кости скелета соединены посредством суставов, связок и сухожилий. Суставы обеспечивают подвижность сочленяющимся костям скелета. Суставные поверхности покрыты тонким слоем хряща, что обеспечивает скольжение суставных поверхностей с малым трением. Каждый сустав полностью заключен в суставную сумку. Стенки этой сумки выделяют суставную жидкость, которая играет роль смазки. Связочно-капсульный аппарат и окружающие сустав мышцы укрепляют и фиксируют его. Основными направлениями движения, которые обеспечивают суставы, являются: сгибание-разгибание, отведение-приведение, вращение и круговые движения.

Основные функции опорно-двигательного аппарата - опора и перемещение тела и его частей в пространстве.

Главная функция суставов - участвовать в осуществлении движений. Они играют также роль демпферов, гасящих инерцию движения и позволяющих мгновенно останавливаться в процессе движения.

Правильно организованные занятия по физическому воспитанию не наносят ущерба развитию скелета, он стано­вится более прочным в результате утолщения коркового слоя костей. Это имеет важное значение при выполнении физических упражнений, требующих высокой механической прочности (бег, прыжки и т. д.). Неправильное построение тренировочных занятий может привести к перегрузке опорного аппара­та. Однобокость в выборе упражнений также может вызвать деформацию скелета.

У людей с ограниченной двигательной активностью, труд которых характеризуется удержанием опре­деленной позы в течение длительного времени, возникают значительные изменения костной и хряще­вой ткани, что особенно неблагоприятно отражается на состоянии позвоночного столба и межпозво­ночных дисков. Занятия физическими упражнениями укрепляют позвоночник и за счет развития мы­шечного корсета ликвидируют различные искривления, что способствует выработке правильной осанки и расширению грудной клетки.

Любая двигательная, в том числе и спортивная, деятельность совершается при помощи мышц, за счет их сокращения. Поэтому строение и функциональные возможности мускулатуры необходимо знать лю­бому человеку, но в особенности тем, кто занимается физическими упражнениями и спортом.

Скелетные мышцы человека.

У человека около 600 мышц. Основные мышцы представлены на рис. 3.

Рис.3. Мышцы человека.

Мышцы грудной клетки участвуют в движениях верхних конечностей, а также обеспечивают произвольные и непроизвольные дыхательные движения. Дыхательные мышцы грудной клетки называются наружными и внутренними межреберными мышцами. К дыхательным мышцам относится также и диафрагма.

Мышцы спины состоят из поверхностных и глубоких мышц. Поверхностные обеспечивают некоторые движения верхних конечностей, головы и шеи. Глубокие («выпрямители туловища») прикрепляются к остистым отросткам позвонков и тянутся вдоль позвоночника. Мышцы спины участвуют в поддержании вертикального положения тела, при сильном напряжении (сокращении) вызывают прогибание туловища назад.

Брюшные мышцы поддерживают давление внутри брюшной полости (брюшной пресс), участвуют в некоторых движениях тела (сгибание туловища вперед, наклоны и повороты в стороны), в процессе дыхания.

Мышцы головы и шеи - мимические, жевательные и приводящие в движение голову и шею. Мимические мышцы прикрепляются одним концом к кости, другим - к коже лица, некоторые могут начинаться и оканчиваться в коже. Мимические мышцы обеспечивают движение кожи лица, отражают различные психические состояния человека, сопутствуют речи и имеют значение в общении. Жевательные мышцы при сокращении вызывают движение нижней челюсти вперед и в стороны. Мышцы шеи участвуют в движениях головы. Задняя группа мышц, в том числе и мышцы затылка, при тоническом (от слова «тонус») сокращении задерживает голову в вертикальном положении.

Мышцы верхних конечностей обеспечивают движения плечевого пояса, предплечья и приводят в движение кисть и пальцы. Главными мышцами-антагонистами являются двуглавая (сгибатель) и трехглавая (разгибатель) мышцы плеча. Движения верхней конечности, и прежде всего кисти, чрезвычайно разнообразны. Это связано с тем, что рука служит человеку органом труда.

Мышцы нижних конечностей способствуют движениям бедра, голени и стопы. Мышцы бедра играют важную роль в поддержании вертикального положения тела, но у человека они развиты сильнее, чем у других позвоночных. Мышцы, осуществляющие движения голени, расположены на бедре (например, четырехглавая мышца, функцией которой является разгибание голени в коленном суставе; антагонист этой мышцы - двуглавая мышца бедра). Стопа и пальцы приводятся в движение мышцами, расположенными на голени и стопе. Сгибание пальцев стопы осуществляется при сокращении мышц, расположенных на подошве, а разгибание - при сокращении мышц передней поверхности голени и стопы. Многие мышцы бедра, голени и стопы принимают участие в поддержании тела человека в вертикальном положении.

Существует два вида мускулатуры: гладкая (непроизвольная) и поперечнополосатая (произвольная). Гладкие мышцы находятся в стенках кровеносных сосудов и некоторых внутренних органах. Они сужают или расширяют сосуды, продвигают пищу по желудочно-кишечному тракту, сокращают стенки мочевого пузыря. Поперечно-полосатые мышцы - это все скелетные мышцы, которые обеспечивают многообразные движения тела. К поперечно-полосатым мышцам относится также и сердечная мышца, автоматически обеспечивающая ритмическую работу сердца на протяжении всей жизни.

Основа мышц - белки, составляющие 80-85 % мышечной ткани (исключая воду). Главное свойство мышечной ткани - сократимость , она обеспечивается благодаря сократительным мышечным белкам - актину и миозину. Мышечная ткань устроена очень сложно. Мышца имеет волокнистую структуру, каждое волокно - это мышца в миниатюре, совокупность этих волокон и образуют мышцу в целом. Мышечное волокно , в свою очередь, состоит из миофибрилл . Каждая миофибрилла разделена на чередующиеся светлые и темные участки. Темные участки состоят из длинных цепочек молекул миозина , светлые образованы более тонкими белковыми нитями актина .

Деятельность мышц регулируется центральной нервной системой. В каждую мышцу входит нерв, распадающийся на тонкие и тончайшие ветви. Нервные окончания до­ходят до отдельных мышечных волокон. Двигательные нервные волокна передают импульсы от головного и спинного мозга (возбуждение), которые приводят мышцы в рабочее состояние, заставляя их сокращаться. Чувствительные волокна передают импульсы в обратном направлении, информируя центральную нервную систему о деятельности мышц.

Скелетные мышцы входят в структуру опорно-двигательного аппарата, крепятся к костям скелета и при сокращении приводят в движение отдельные звенья скелета, рычаги. Они участвуют в удержании положения тела и его частей в пространстве, обеспечивают движение при ходьбе, беге, жевании, глотании, дыхании и т. д., вырабатывая при этом тепло.

Скелетные мышцы обладают способностью возбуждаться под влиянием нервных импульсов. Возбуждение проводится до сократительных структур (миофибрилл), которые, реагируя, выполняют определенный двигательный акт - движение или напряжение.

Вся скелетная мускулатура состоит из поперечно-полосатых мышц. У человека их насчитывается около 600 и большинство из них парные. На долю мышц приходится значительная часть сухой массы тела человека. У женщин на мышцы при­ходится до 35 % общей массы тела, а у мужчин до 50 % соответственно. Специальной силовой трени­ровкой можно значительно увеличить мышечную массу. Физическое бездействие приводит к уменьше­нию мышечной массы, а зачастую - к увеличению жировой массы.

Скелетные мышцы снаружи покрыты плотной соединительнотканной оболочкой. В каждой мышце различают активную часть (тело мышцы ) и пассивную (сухожилие ). Сухожилия обладают упругими свойствами и являются последовательным упру­гим элементом мышцы. Сухожилия обладают большой прочностью на растяжение по сравнению с мы­шечной тканью. Наиболее слабыми и поэтому часто травмируемыми участками мышцы являются пере­ходы мышцы в сухожилие. Поэтому перед каждым тренировочным занятием необходима хорошая предварительная разминка.

Мышцы делятся на длинные, короткие и широкие.

Мышцы, действие которых направлено противоположно, называются антагонистами , а одновременно - синергистами .

По функциональному назначению и направлению движений в суставах различают мышцы сгибатели и разгибатели , приводящие и отводящие , сфинктеры (сжимающие) и расширители .

Все мышцы пронизаны сложной системой кровеносных сосудов. Протекающая по ним кровь снабжает их питательными веществами и кислородом.

Функции двигательного аппарата:

Опорная - фиксация мышц и внутренних органов;

Защитная - защита жизненно важных органов (головной и спиной мозг, сердце и др.);

Двигательная - обеспечение двигательных актов;

Рессорная - смягчение толчков и сотрясений;

Кроветворная - гемопоэз;

Участие в минеральном обмене.

Физиологические системы организма.

Нервная система. Нервная система человека объединяет все системы организма в единое целое и состоит из нескольких миллиардов нервных клеток и их отростков. Длинные отростки нервных клеток, объединяясь, образуют нервные волокна, которые подходят ко всем тканям и органам человека.

Нервная система состоит из центрального (головной и спинной мозг) и периферического (нервов, отходящих от головного и спинного мозга и расположенных на периферии нервных узлов) отделов.

Центральная нервная система координирует деятельность различных органов и систем организма и регулирует эту деятельность в условиях изменяющейся внешней среды по механизму рефлекса. Процессы, протекающие в центральной нервной системе, лежат в основе всей психической деятельности человека.

Головной мозг представляет собой скопление огромного количества нервных клеток. Он состоит из переднего, промежуточного, среднего и заднего отделов. Строение головного мозга несравнимо сложнее строения любого органа человеческого тела. Мозг активен не только во время бодрствования, но и во время сна. Мозговая ткань потребляет в 5 раз больше кислорода, чем сердце, и в 20 раз больше, чем мышцы. Составляя всего около 2 % массы тела человека, мозг поглощает 18- 25 % потребляемого всем организмом кислорода. Мозг значительно превосходит другие органы и по потреблению глюкозы. Он использует 60-70 % глюкозы, образуемой печенью, и это несмотря на то, что мозг содержит меньше крови, чем другие органы. Ухудшение кровоснабжения головного мозга может быть связано с гиподинамией. В этом случае возникает головная боль различной локализации, интенсивности и продолжительности, головокружение, слабость, понижается умственная работоспособность, ухудшается память, появляется раздражительность.

Спинной мозг лежит в спинномозговом канале, образованном дужками позвонков. В различных отделах спинного мозга находятся мотонейроны (двигательные нервные клетки), иннервирующие мышцы верхних конечностей, спины, груди, живота, нижних конечностей. В крестцовом отделе располагаются центры дефекации, мочеиспускания и половой деятельности. Тонус центров спинного мозга регулируется высшими отделами центральной нервной системы. Всевозможные травмы и заболевания спинного мозга могут приводить к расстройству болевой, температурной чувствительности, нарушению структуры сложных произвольных движений, мышечного тонуса.

Периферическая нервная система образуется нервами, отходящими от головного и спинного мозга. От головного мозга отходят 12 пар черепных нервов, а от спинного - 31 пара спинномозговых нервов.

По функциональному принципу нервную систему делят на соматическую и вегетативную. Соматические нервы иннервируют поперечно-полосатую мускулатуру скелета и некоторые органы (язык, глотка, гортань и др.). Вегетативные нервы регулируют работу внутренних органов (сокращение сердца, перистальтика кишечника и др.).

Основными нервными процессами являются возбуждение и торможение, возникающие в нервных клетках. Возбуждение - состояние нервных клеток, когда они передают или направляют сами нервные импульсы другим клеткам. Торможение - состояние нервных клеток, когда их активность направлена на восстановление.

Нервная система действует по принципу рефлекса. Рефлекс - это ответная реакция организма на раздражение, как внутреннее, так и внешнее, осуществляемая при участии центральной нервной системы (ЦНС).

Различают два вида рефлексов: безусловный (врожденный) и условный (приобретенный в процессе жизнедеятельности).

Все движения человека представляют собой приобретенные в процессе индивидуальной жизни новые формы двигательных актов. Двигательный навык - двигательное действие, выполняемое автоматически без участия внимания и мышления.

В процессе физической тренировки нервная система человека совершенствуется, осуществляя более тонкое взаимодействие процессов возбуждения и торможения различных нервных центров. Тренировка позволяет более дифференцированно органам чувств осуществлять двигательное действие, формирует способность к более быстрому усвоению новых двигательных навыков. Основная функция нервной системы заключается в регуляции взаимодействия организма как единого целого с окружающей его внешней средой и в регуляции деятельности отдельных органов и связи между органами.

Рецепторы и анализаторы. Способность организма быстро приспосабливаться к изменениям окружающей среды реализуется благодаря специальным образованиям - рецепторам , которые, обладая строгой специфичностью, трансформируют внешние раздражители (звук, температуру, свет, давление) в нервные импульсы, поступающие по нервным волокнам в центральную нервную систему.

Рецепторы человека делятся на две основные группы: экстеро - (внешние) и интеро - (внутренние) рецепторы. Каждый такой рецептор является составной частью анализирующей системы, которая называется анализатором. Анализатор состоит из трех отделов - рецептора, проводниковой части и центрального образования в головном мозге. Высшим отделом анализатора является корковый отдел головного мозга. Перечислим названия анализаторов, о роли которых в жизнедеятельности человека многим известно:

Кожный (тактильная, болевая, тепловая, холодовая чувствительность);

Двигательный (рецепторы в мышцах, суставах, сухожилиях и связках, возбуждаются под влиянием давления и растяжения);

Вестибулярный (расположен во внутреннем ухе и воспринимает положение тела в пространстве);

Зрительный (свет и цвет);

Слуховой (звук);

Обонятельный (запах);

Вкусовой (вкус);

Висцеральный (состояние ряда внутренних органов).

Состав и функции крови. Кровь - жидкая трофическая соединительная ткань организма, циркулирующая в сосудах и выполняющая следующие функции:

Транспортную - доставляет клеткам питательные вещества; обеспечивает гуморальную регуляцию.

Дыхательную - доставляет тканям кислород;

Экскреторную - удаляет из них продукты обмена и углекислый газ;

Защитную - обеспечение иммунитета и тромбообразования при кровотечениях;

Терморегулирующую - регулирует температуру тела.

Состав крови относительно стабилен и имеет слабую щелочную реакцию. Кровь состоит из плазмы (55 %) и форменных элементов (45 %).

Плазма - жидкая часть крови (90-92 % воды), содержащая органические вещества и соли(8 %), а также витамины, гормоны, растворенные газы.

Форменные элементы : эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Образование форменных элементов крови осуществляется в различных кроветворных органах - костном мозге, селезенке, лимфатических узлах.

Эритроциты - красные кровяные клетки (4-5 млн в куб. мм), являются носителем красного пигмента - гемоглобина. Основной физиологической функцией эритроцитов является связы­вание и перенос кислорода от легких к органам и тканям. Этот процесс осуществляется благодаря особенностям строения эритроцитов и хи­мического состава гемоглобина. Гемоглобин уникален тем, что обладает способностью к образованию веществ в комплексе с кислородом. В организме 750-800 г гемоглобина, его концентрация в крови у мужчин 14-15 %, у женщин 13-14 %. Гемоглобин определяет максимальную емкость крови (максимальное количество кислорода, которое может содержаться в 100 мл крови). Каждые 100 мл крови могут связать до 20 мл кислорода. Соединение гемоглобина с кислородом называется оксигемоглобином. Образуются эритроциты в клетках красного костного мозга.

Лейкоциты - белые кровяные клетки (6-8 тыс. в 1 куб. мм крови). Основная их функция - защита организма от возбудителей болезней. Они защищают организм от чужеродных бактерий, либо непосредственно уничтожая их посредством фагоцитоза (поглощения), либо образуя антитела для их уничтожения. Продолжительность жизни их 2-4 дня. Число лейкоцитов все время пополняется за счет вновь образующихся из клеток костного мозга, селезенки и лимфатических узлов.

Тромбоциты - кровяные пластинки (200-400 тыс./мм 3), способствуют свертываемости крови и при распаде выделяют сосудосуживающее вещество - сератонин.

Система кровообращения. Деятельность всех систем организма человека осуществляется при взаимосвязи гуморальной (жидкостной) и нервной регуляции. Гуморальная регуляция осуществляется внутренней системой транспортировки через кровь и систему кровообращения, к которой относится сердце, кровеносные сосуды, лимфатические сосуды и органы, вырабатывающие особые клетки - форменные элементы.

Нервная система усиливает или тормозит деятельность всех органов не только волнами возбуждения или нервными импульсами, но и посредством поступления в кровь, лимфу, спинномозговую и тканевую жидкости медиаторов, гормонов и продуктов обмена веществ. Эти химические вещества действуют на органы и на нервную систему. Таким образом, в естественных условиях не существует исключительно нервная регуляция деятельности органов, а нервно-гуморальная.

Движение крови и лимфы по сосудам происходит непрерывно, благодаря чему органы, ткани, клетки постоянно получают необходимые им в процессе ассимиляции пищевые вещества и кислород, и непрерывно удаляются продукты распада в процессе обмена веществ.

Кровообращение - это процесс направленного движения крови. Он происходит благодаря деятельности сердца и сосудов. Основные функции кровообращения - транспортная, обменная, выделительная, гомеостатическая, защитная. Система кровообращения обеспечивает транспорт дыхательных газов, питательных и биологически активных веществ, гормонов, перенос тепла внутри организма.

Кровь в организме человека движется по замкнутой системе, в которой выделяются две части - большой и малый круги кровообращения. Правая сторона сердца продвигает кровь по малому кругу кровообращения, левая сторона сердца - по большому кругу кровообращения (рис. 4).

Рис. 4. Большой и малый круги кровообращения.

Малый круг кровообращения начинается от правого желудочка сердца. Затем кровь поступает в легочный ствол, который разделяется на две легочные артерии, делящиеся в свою очередь на более мелкие артерии, переходящие в капилляры альвеол, где происходит газообмен (в легких кровь отдает углекислый газ и обогащается кислородом). Из каждого легкого выходит по две вены, впадающие в левое предсердие.

Большой круг кровообращения начинается от левого желудочка сердца. Обогащенная кислородом и питательными веществами кровь поступает ко всем органам и тканям, где происходит газообмен и обмен веществ. Забрав из тканей углекислый газ и продукты распада, кровь собирается в вены и двигается к правому предсердию.

Безостановочное движение крови по сосудам обусловлено ритми­ческими сокращениями сердца, которые чередуются с его расслабле­нием. Благодаря насосной функции сердца, создающей разность давления в артериальном и венозном отделах сосудистой системы в результате периодического чередования сокращений и расслаблений желудочков и предсердий, кровь движется по сосудам непрерывно, в определенном направлении. Сокращение сердечной мышцы называется систолой , а ее расслабление - диастолой . Период, включающий систолу и диастолу, составляет сердечный цикл .

Деятельность сердца характеризуется систолами предсердий (0,1 с) и желудочков (0,35 с) и диастолой (0,45 с).

У человека существуют три типа кровеносных сосудов: артерии, вены, капилляры. Артерии и вены отличаются друг от друга направлением движения крови в них. Артерии несут кровь от сердца к тканям, а вены возвращают ее от тканей к сердцу. Капилляры - тончайшие сосуды, они тоньше человеческого волоса в 15 раз.

Сердце - центральный орган системы кровообращения. Сердце представляет собой полый мышечный орган, разделенный продольной перегородкой на правую и левую половины. Каждая из них состоит из предсердия и желудочков, отделенных фиброзными перегородками (рис. 5).

Рис. 5. Сердце человека.

Клапанный аппарат сердца - образование, обеспечивающее прохождение крови по сосудистой системе в одном направлении. В сердце различают створчатые клапаны между предсердиями и желудочками и полулунные - на выходе крови из желудочков в аорту и легочную артерию.

Автоматия сердца - способность сердца ритмически возбуждаться без участия регуляции центральной нервной системы. Движение крови по сосудам обеспечивается, кроме насосной функции сердца, присасывающим действием грудной клетки и динамическим сдавливанием сосудов мышц при физической работе.

Артериальная кровь движется по сосудам от сердца под воздействием давления создаваемого сердечной мышцей в момент ее сокращения. На возвратное движение крови по венам оказывает влияние несколько факторов:

Во-первых, венозная кровь продвигается к сердцу под действием сокращений скелетных мышц, которые как бы выталкивают кровь из вен в сторону сердца, при этом обратное движение крови исключается, так как клапаны, находящиеся в венах пропускают кровь только в направлении к сердцу. Механизм принудительного продвижения венозной крови к сердцу с преодолением сил гравитации под воздействием ритмических сокращений и расслаблении скелетных мышц, называется мышечным насосом. Таким образом, скелетные мышцы при циклических движениях существенно помогают сердцу обеспечивать циркуляцию крови в сосудистой системе;

Во-вторых, при вдохе происходит расширение грудной клетки и в ней создается пониженное давление, которое обеспечивает подсасывание венозной крови к грудному отделу;

В-третьих, в момент систолы (сокращения) сердечной мышцы при расслаблении предсердий в них возникает подсасывающий эффект, способствующий движению венозной крови к сердцу.

Сердце работает автоматически под контролем центральной нервной системы, волна колебаний, распространяемая по эластичным стенкам артерий в результате гидродинамического удара порции крови, выбрасываемой в аорту при сокращении левого желудочка, называется частотой сердечных сокращений (ЧСС).

Ритм работы сердца зависит от возраста, пола, массы тела, трени­рованности. У молодых здоровых людей частота сердечных сокраще­ний (ЧСС) составляет 60-80 ударов в минуту. У взрослого мужчины в покое составляет 65-75 ударов/мин, у женщин на 8-10 ударов больше, чем у мужчин. У тренированных спортсменов ЧСС в покое может достигать 40-50 ударов/мин.

ЧСС менее 60 ударов/мин называется брадикардией , а более 90 - тахикар­дией .

Количество крови, выталкиваемой желудочком сердца в аорту при одном сокращении, называется систолическим (ударным) объемом крови , в состоянии покоя он составляет 60-80 мл. При физической нагрузке у нетренированных он возрастает до 100-130 мл, а у тренированных до 180-200 мл.

Количество крови, выбрасываемое одним желудочком сердца в течение одной минуты, называется минутным объемом крови (МОК). В состоянии покоя этот показатель равен в среднем 4-6 л. При физической нагрузке он повышается у нетренированных до 18-20 л, а у тренированных до 30-40 л.

Давление движущейся по сердечно-сосудистой системе крови обусловлено, главным образом, работой сердца, сопротивлением стенок сосудов и гидростатическими силами. В аорте и центральных артериях большого круга кровообращения давление крови (артериальное давление) в покое при систоле (момент сердечного сокращения) составляет 115-125 мм рт. ст., при диастоле (давление в момент расслабления сердечной мышцы) составляет 60-80 мм рт. ст.

По данным Всемирной организации здравоохранения, оптимальными показателями артериального давления являются цифры 120/80.

Нормальным пониженным для взрослого человека является 100-110/60-70 .Ниже этих величин давление является гипотоническим .

К нормальным высоким показателям относятся цифры 130-139/85-89. Выше этих величин давление является гипертоническим .

У людей пожилого возра­ста кровяное давление выше, чем у молодых; у детей оно ниже, чем у взрослых.

Величина артериального давления зависит от сократительной силы миокарда, величины МОК, длины, емкости и тонуса сосудов, вязкости крови.

Под воздействием физической тренировки размеры, масса сердца увеличиваются в связи с утолщением стенок сердечной мышцы и увеличением его объема. Мышца тренированного сердца более густо пронизана кровеносными сосудами, что обеспечивает лучшее питание мышечной ткани и ее работоспособность.

Дыхание. Дыханием называется комплекс физиологических, биохимических и биофизических процессов, обеспечивающих поступление кислорода в организм, транспорт его к тканям и органам, а также образование, выделение и выведение из организма углекислого газа и воды. Выделяют следующие звенья системы дыхания: внешнее дыхание, транспорт газов кровью и тканевое дыхание.

Внешнее дыхание осуществляется с помощью дыхательного аппарата, состоящего из воздухоносных путей (полость носа, носоглотка, гортань, дыхательное горло, трахеи и бронхи). Стенки носового хода выстланы мерцательным эпителием, который задерживает поступающую с воздухом пыль. Внутри носового хода происходит согревание воздуха. При дыхании через рот воздух поступает сразу в глотку и из нее в гортань, не очищаясь и не согреваясь (рис. 6).

Рис. 6. Строение дыхательного аппарата человека.

При вдохе воздух попадает в легкие, каждое из которых находится в плевральной полости и работает изолированно друг от друга. Каждое легкое имеет форму конуса. Со стороны, обращенной к сердцу, в каждое легкое входит бронх, делясь на более мелкие бронхи, образуется так называемое бронхиальное дерево. Мелкие бронхи заканчиваются альвеолами, которые оплетены густой сетью капилляров, по которым течет кровь. При прохождении крови по легочным капиллярам и происходит газообмен: углекислый газ, выделяясь из крови, поступает в альвеолы, а те отдают в кровь кислород.

Показателями работоспособности органов дыхания являются дыхательный объем, частота дыхания, жизненная емкость легких, легочная вентиляция, потребление кислорода и др.

Дыхательный объем - объем воздуха, проходящий через легкие за один дыхательный цикл (вдох, выдох), этот показатель значительно увеличивается у тренированных и составляет от 800 мл и более. У нетренированных дыхательный объем в состоянии покоя находится на уровне 350-500 мл.

Если после нормального вдоха сделать максимальный выдох, то из легких выйдет еще 1,0-1,5 л воздуха. Этот объем принято называть резервным. Количество воздуха, которое можно вдохнуть сверх дыхательного объема называют дополнительным объемом.

Сумма трех объемов: дыхательного, дополнительного и резервного составляет жизненную емкость легких. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - максимальный объем воздуха, который может выдохнуть человек после максимального вдоха (измеряется методом спирометрии). Жизненная емкость легких в значительной степени зависит от возраста, пола, роста, окружности грудной клетки, физического развития. У мужчин ЖЕЛ колеблется в пределах 3200-4200 мл, у женщин 2500-3500 мл. У спортсменов, особенно занимающихся циклическими видами спорта (плаванием, лыжными гонками и т. п.), ЖЕЛ может достигать у мужчин 7000 мл и более, у женщин 5000 мл и более.

Частота дыхания - количество дыхательных циклов в минуту. Один цикл состоит из вдоха, выдоха и дыхательной паузы. Средняя частота дыхания в покое 15-18 циклов в минуту. У тренированных людей, за счет увеличения дыхательного объема, частота дыхания снижается до 8-12 циклов в минуту. При физической нагрузке частота дыхания увеличивается, например, у пловцов до 45 циклов в минуту.

Легочная вентиляция - объем воздуха, который проходит через легкие за минуту. Величина легочной вентиляции определяется умножением величины дыхательного объема на частоту дыхания. Легочная вентиляция в покое находится на уровне 5000-9000 мл. При физической нагрузке этот показатель увеличивается.

Потребление кислорода - количество кислорода, использованного организмом в покое или при нагрузке за 1 минуту. В состоянии покоя человек потребляет 250-300 мл кислорода в 1 минуту. При физической нагрузке эта величина увеличивается. Наибольшее количество кислорода, которое организм может потребить в минуту при предельной мышечной работе, называется максимальным потреблением кислорода (МПК).

Наиболее эффективно дыхательную систему развивают циклические виды спорта (бег, гребля, плавание, лыжный спорт и т. п.) (табл. 1)

Табл. 1. Некоторые морфофункциональные показатели сердечно-сосудистой

Весь организм здорового или больного человека, отдельные органы его и системы, в частности органы кровообращения, постоянно реагируют на различные раздражения, поступающие из окружающего и внутреннего мира. При этом формируются приспособительные реакции, которые в определенный момент бывают полезными для отдельных органов и для организма в целом, а затем могут превращаться в патологические и требовать коррекции.

Функциональные системы организма , согласно П.К. Анохину, образуются на молекулярном, гомеостатическом и поведенческом уровне, как взаимодействие элементов в достижении общих полезных результатов для систем и органов. В каждом отдельном элементе функциональной системы проявляются свойства и состояния конечного приспособительного результата, полезного для организма.

Многочисленные потоки нервных сигналов и специальных информационных молекул (олигопептиды, иммунные белковые комплексы, жирные кислоты, простагландины и др.) все время информируют мозг о состоянии разных тканей и происходящих в них метаболических изменениях. Распространяясь из мозга, нервные сигналы и информационные молекулы оказывают, в свою очередь, регулирующие влияния на тканевые процессы. Информация, таким образом, все время циркулирует в динамической организации различных функциональных систем - от потребности к ее удовлетворению.

Вследствие взаимодействия функциональных систем организма любое заболевание всегда сопровождается изменениями в других органах и соматических структурах.

Патологические изменения в одном органе способствуют появлению изменений в функционально связанных с ним органах и тканях, преимущественно иннервируемых одними и теми же сегментами спинного мозга. В зоне иннервации сегмента выявляют области кожной гипералгезии, мышечное напряжение, болезненность надкостницы, нарушение движения в соответствующем сегменте позвоночника. Однако рефлекторное воздействие не ограничивается одним-единственным сегментом. Патологические изменения могут появляться в соматических и висцеральных структурах, иннервируемых из других сегментов спинного мозга.

На уровне сегмента спинного мозга может происходить интрасегментарная обработка ноцицептивного сигнала. В результате активации полимодальных клеток возможны перетоки болевых сигналов на нейроны различного назначения - моторные, вегетативные и др. В результате этого устанавливаются функциональные связи: висцеро-моторные, дермато-моторные, дерма-то-висцеральные, висцеро-висцеральные, моторно-висцеральные - часто имеющие патологический характер. Кроме того, афферентные сигналы,поступающие в центральную нервную систему из очага поражения, могут оказывать более генерализованные реакции за счет нарушения нейрогумо-ральной регуляции.

Висцеро-соматические отношения, учитывая взаимосвязи различных функциональных систем организма, могут быть представлены механизмами нерефлекторного и рефлекторного взаимодействия.

Следствие нерефлекторного висцеро-соматического взаимодействия - дестабилизация механизмов обработки сенсорных сигналов на входе в сегментарный аппарат, ирритация нейрогенных групп заднего рога спинного мозга и возбуждение сенсорных каналов кожи, связок, мышц, фасций. В результате формируются зоны гипералгезии (зоны Захарьина-Геда) в соответствующем дерматоме, миотоме, склеротоме. Боль обычно не интенсивная, основана на метамерном соответствии пораженного органа и других структур, локализуется в области одного метамера, не сопровождается локальным гипертонусом миофасциальных структур. Она существует короткий отрезок времени, после чего исчезает, либо трансформируется в боль, имеющую рефлекторный механизм, который в свою очередь является базой формирования миофасциальных триггерных точек.

К рефлекторным механизмам висцеро-соматического взаимодействия относятся висцеро-моторные, висцеро-склеротомные, висцеро-дерматомные и моторно-висцеральные взаимодействия.

Висцеро-моторные взаимовлияния при острых заболеваниях внутренних органов сопровождаются формированием интенсивного ноцицептивного афферентного потока и мышечного дефанса.

Хроническая патология внутренних органов отличается минимальным ноцицептивным афферентным потоком и формированием миофасциального гипертонуса, при котором имеется локализованная болезненность различной интенсивности, местное уплотнение мышцы (особенно в тонической пара-вертебральной мускулатуре).

При висцеро-склеротомном взаимодействии склеротомные триггерные механизмы формируются в результате рефлекторного процесса в фасциях, связках, надкостнице. Эти изменения образуются медленнее, чем в мышцах.

Моторно-висцеральное взаимодействие осуществляется благодаря перетоку информации от опорно-двигательного аппарата к внутреннему органу. При этом формируется проприоцептивное взаимодействие в пределах сегмента (через гуморальную, эндокринную и нервную системы), далее - в ретикулярной формации ствола головного мозга, в лимбической системе, в гипоталамусе и др. Поскольку афферентные входы строго сегментированы, а выход «рассеян» (мультипликация афферентов), то дисфункция трофических вегетативных центров сказывается на значительной области.

Анатомические соотношения сегментов спинного мозга , дерматомов, мышц и внутренних органов дают основание предполагать, что определенные участки поверхности тела (кожа, подкожная клетчатка, мышцы, соединительная ткань), при посредстве нервной системы, связаны с определенными внутренними органами. Поэтому во всякий патологический процесс на поверхности тела включается и соответствующий внутренний орган. И наоборот: при всяком поражении внутреннего органа в процессе принимают участие и покровные ткани, соответствующие определенному сегменту, устранение патологических изменений в которых необходимо для повышения эффективности лечения.

Мышечная система обладает высокой реактивностью и реагирует на любые внешние и внутренние раздражители прежде всего напряжением, за которым следуют изменения тонуса связочного аппарата, фасций, кожи. Коррекцию этих патологических изменений осуществляют с помощью физических упражнений и массажа . Выбор методики массажа, видов физических упражнений, интенсивности нагрузки зависит от функционального состояния пациента, патологических морфологических и физиологических изменений, характерных для данного заболевания, а также от биохимических процессов в организме, протекающих при выполнении физических тренировок.