Физиология человека
 Скачать 0.86 Mb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Ж.Н. САДЧИКОВА ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА Учебное пособие Самара Самарский государственный технический университет 2009 2 Печатается по решению Методического совета физико-технологического факуль- тета СамГТУ. УДК ББК Физиология человека: уч. пособие./ Сост. Ж.Н. Садчикова.- Самара: Са- мар. гос. техн. ун-т, 2009 г.- 65 с. Материал пособия изложен максимально сжато. Формулировки терминов и понятий представлены в наиболее доступной форме. Пособие иллюстрировано рисунками. Целью данного пособия является донести до читателя необходимую инфор- мацию, активизировать знания, полученные в школе, систематизировать получен- ную информацию. Предназначены для студентов заочного факультета, обучающихся по специ- альности 280102 (330500) «Безопасность технологических процессов и произ- водств» Составители: Ж.Н. Садчикова Рецензент – УДК ББК © Ж.Н. Садчикова, 2009 © Самарский государственный технический университет», 2009 ВВЕДЕНИЕ Физиология человека – одна из фундаментальных глав биологии. Целью дис- циплины является изучение взаимодействия регуляторных систем и механизмов, поддерживающих постоянство внутренней среды и адекватную реакцию организ- ма на события в окружающем мире. Физиология человека – дисциплина, позволяющая увидеть место человека в живом мире, понять основы психосоматических взаимоотношений, взаимосвязь социального и биологического в личности и ознакомится с физиологическими ос- новами переработки информации, мышления и сознания. Физиология человека изучает как функции отдельных клеток, так и взаимо- действия этих клеток в процессе формирования функций тканей и органов, объе- диняемых в регуляторные системы организма. Характерной чертой современной науки и практики является их возрастаю- щее взаимопроникновение, междисциплинарный подход к решению проблем. Элементы физиологии человека используются во всех курсах специальности «Безопасность технологических процессов и производств». Основное применение – это такие дисциплины, как «Промышленная санита- рия», «Медико-биологические основы безопасности жизнедеятельности», изу- чающие взаимодействие окружающей среды и человека. Организм человека формировался в ходе длительной эволюции и теперь при- способлен к внешней природной среде своего обитания в пределах ее естествен- ного изменения. Любое неблагоприятное изменение условий окружающей среды автоматически формирует соответствующее изменение жизненных процессов в организме, направленное на то, чтобы это внешнее изменение не привело к по- вреждению или гибели организма. Безопасность жизнедеятельности (БЖД) – это наука, изучающая общие свой- ства и закономерности влияния опасностей и вредностей на человека и разраба- тывающая основы защиты его и среды обитания. Охрана труда – это безопасность жизнедеятельности в условиях производст- ва. Отличительной особенностью сферы производства является то, что работаю- щие здесь преимущественно подвергаются воздействиям техногенных опасно- стей. В процессе труда человек взаимодействует с такими элементами производ- ственной среды, как предметы и орудия труда, средства производства, продукты труда, коллектив, организация производства и т.д. Задача курса «Безопасность жизнедеятельности» - обучение обеспечению комфортных условий деятельности людей на всех стадиях их жизни в условиях воздействия негативных факторов на человека и среду обитания и ликвидации от- рицательных последствий, обусловленных реализацией остаточного риска. Важ- ным условием обеспечения безопасности жизнедеятельности является сохранение работником высокой работоспособности. Под работоспособностью понимают функциональные возможности организ- ма человека при выполнении конкретной работы. Ее характеризуют производи- тельностью труда, субъективным или функциональным состоянием работающих. 4 Работоспособность связывают с режимом труда и отдыха, условиями и ра- ционализацией труда, другими факторами. Как и любая другая деятельность, трудовая деятельность содержит в себе различные опасности, в том числе для жизни и здоровья занятого в процессе тру- да человека. В целях защиты от них нужно хорошо знать особенности строения и функционирования организма человека, что является предметом изучения дисци- плины «Физиология человека». 5 АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА В изучении организма человека ведущую роль занимают отделы биологиче- ских наук, как анатомия и физиология. Анатомия – это наука, изучающая форму и строение организма человека, со- ставляющих его органов и систем органов в связи с их функцией и развитием, а также влиянием на них внешней среды. Свое название она получила от греч. аnatemno- «рассекаю», т.к. древние врачи пользовались в основном, этим методом изучения организма человека. Физиология – наука, которая изучает функции живого организма, от разных органов, а также механизм регуляции этих функций. Знание анатомии и физиологии человека необходимо для развития еще одной важной для человека науки – гигиены. Гигиена – это наука, изучающая влияние условий жизни и труда на здоровье человека. Гигиена разрабатывает меры предупреждения заболеваний и создания наиболее благоприятных условий существования, сохранения здоровья и продле- ния жизни. Человек – это часть биосферы, поэтому от взаимодействия с окру- жающей средой во многом зависят его здоровье и работоспособность. В связи с этим разработка мер и гигиенических нормативов, направленных на оздоровление окружающей среды, имеющих большое значение. 1. ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА И СОСТАВЛЯЮЩИЕ ЕГО СТРУКТУРЫ 1.1. Основные анатомические понятия Органы , системы и аппараты органов. Организм человека, как и любого живого существа, состоит из клеток. Клетки объединяются в ткани. Структурно и функционально взаимодействуя друг с другом, ткани образуют органы. Орган – это часть тела, имеющая определенную форму и строение, занимающая опреде- ленное место в организме и выполняющая специфическую функцию. В образова- нии любого органа участвуют различные ткани, но одна является главной, рабо- чей, обуславливая особенности его строения и функции. Для костей – это костная ткань, для мышц – мышечная, для мозга - нервная, для желез – эпителиальная. Другие ткани, входящие в орган, выполняют вспомогательную функцию. Так, эпителиальная ткань выстилает слизистые оболочки органов дыхательной и пи- щеварительной систем, мышечная ткань участвует в образовании стенок полых органов. К органам относятся кости, мышцы, железы, желудок, печень, почка и т.д. Органы, сходные по строению и выполняющие единую функцию, объединяются в системы органов. Выделяют: дыхательную, пищеварительную, выделительную (мочевую), половую, сердечно-сосудистую, нервную системы и др. 6 Совокупность органов, имеющих различное строение и происхождение, но выполняющих единую функцию, называют аппа- ратом (опорно-двигательный, мочеполовой, эн- докринный аппарат и др.). Совокупность систем и аппаратов органов образует целостный человеческий организм, в ко- тором все составляющие его части взаимосвязаны друг с другом. При этом роль в объединении ор- ганизма в единое целое принадлежит нервной и сердечно-сосудистой системам. Эти две системы обеспечивают нейрогуморальную регуляцию функций организма. Части тела, плоскости и оси вращения. При изучении анатомии человека для обо- значения положения тела и органов в пространст- ве, расположения их относительно друг друга ис- пользуют понятия о частях тела, плоскостях и осях. За исходное принимается естественное вер- тикальное положение тела человека с опущенны- ми вдоль туловища руками, ладонями, обращен- ными вперед и большими пальцами наружу. В теле человека различают следующие части: голову, шею, туловище, верхние и нижние конеч- ности. Голова подразделяется на два отдела: лице- вой и мозговой. Каждая верхняя конечность состоит из пояса верхней конечности и свободной ко- нечности (плечо, предплечье и кисть). А в каждой нижней конечности выделя- ют тазовый пояс и свободную конечность (бедро, голень и стопу). На туловище выделяют ряд областей: грудь, спину, живот, таз. Внутри туловища имеются: полости: грудная, брюшная и тазовая. Тело человека построено по принципу двусторонней (билатеральной) симмет- рии и делится на две половины - правую и левую. При описании частей тела и положения отдельных органов используют три взаимно перпендикулярные плоскости: сагиттальную, фронтальную и горизон- тальную (рис. 1). Сагиттальная плоскость проходит в переднезаднем направлении и делит тело человека на правую и левую части. Фронтальная плоскость проводится параллельно плоскости лба и делит тело человека на переднюю и заднюю части. Р и с. 1. Схема плоскостей в теле человека 1 - сагиттальная плоскость; 2 - фронтальная плоскость; 3 - горизонтальная плоскость; 4 - вертикальная (продольная) ось; 5 - поперечная ось; 6 - сагиттальная ось 7 Горизонтальная плоскость идет перпендикулярно фронтальной и сагитталь- ной плоскостям и отделяет нижние отделы тела от верхних. Эти три плоскости могут быть проведены через любую точку тела человека; количество плоскостей может быть произвольным. Для определения направления движения в суставе или ориентации органов ус- ловно используют оси вращения – линии, образующиеся от пересечения плоскостей: вертикальную, сагиттальную (или переднюю) и фронтальную (или поперечную). Для обозначения положения органов и частей тела пользуются следующими анатомическими терминами: - медиальный – если орган лежит ближе к центральной (вертикальной) оси тела; - латеральный – если орган расположен дальше от нее. Поверхность (или край) органа, обращенную в головы, называют краниаль- ной; обращенную к тазу – каудальной. При описании конечностей пользуются терминами: проксимальный – лежащий ближе к туловищу и дистальный – отда- ленный от него. 1.2. Клетка Организм человека – это сложная целостная, саморегулирующаяся и самооб- новляющаяся система, для которой характерна определенная организация ее структуры. Основой строения и развития человека является клетка - элементар- ная структурная функциональная и генетическая единица живого вещества. Орга- низм человека построен из клеток и неклеточных структур, объединенных в про- цессе развития в ткани, органы, системы органов и целостный организм. Будучи элементарной единицей многоклеточного организма, клетка в то же время имеет очень сложную структурную и функциональную организацию (рис.2). Величина и форма клеток организма очень разнообразны. Клетки бывают плоскими, кубическими, округлыми, вытянутыми, звездчатыми, шаровидными, веретеновидными (рис. 3), что обусловлено выполняемой ими функцией и усло- виями их жизнедеятельности. Так, клетки крови округлые; нервные клетки, осу- ществляющие проведение импульсов, звездчатые, с отростками клетки, обеспечи- вающие движение отдельных частей тела человека или его органов, удлиненные, веретеновидные. Несмотря на различия в величине, форме и функциональной специализации, для всех клеток характерен общий принцип строения: основными частями клетки являются ядро и цитоплазма. Цитоплазма состоит из гиалоплазмы (основной плазмы), цитоплазматических органелл и включений. Основные свойства клетки. Живая клетка - это сложная динамическая сис- тема, в которой в течение всей ее жизни происходит обмен веществ, а также по- стоянное самообновление и самовоспроизведение. Помимо обмена веществ и энергии, основными жизненными проявлениями клетки являются раздражимость, движение, рост, развитие и способность к размножению и саморегуляция, Таким образом,клетка - это самая элементарная единица, способная поддержим жизнь во всех ее проявлениях. 8 Р и с. 2. Строение клетки животных организмов. 1 –ядро; 2 -ядерная оболочка; 3 -ядрышко, 4 –митохондрии; 5 - аппарат Гольджи; 6 - эндоплазматическая сеть; 7 –рибосомы; 8 – гиалоплазма; 9 - внешняя клеточная мембрана. Р и с. 3. Различные формы животных клеток 1 - нервная, 2 - эпителиальная, 3 - соединительнотканная, 4 - гладкая мышеч- ная, 5 - эритроцит, 6 - сперматозоид, 7 - яйцеклетка. 9 Основные свойства клетки. Живая клетка - это сложная динамическая сис- тема, в которой в течение всей ее жизни происходит обмен веществ, а также по- стоянное самообновление и самовоспроизведение. Помимо обмена веществ и энергии, основными жизненными проявлениями клетки являются раздражимость, движение, рост, развитие и способность к размножению и саморегуляция, Таким образом,клетка - это самая элементарная единица, способная поддержим жизнь во всех ее проявлениях. 1.3. Ткани. Взаимосвязь их строения и функций Ткань - это исторически сложившаяся система клеток и неклеточных струк- тур, объединенная общностью строения, происхождения и выполняемой функции. Выделяют четыре группы тканей: эпителиальные, соединительные, мышеч- ные и нервную. Эпителиальные ткани покрывают поверхность тела, выстилают изнутри полые органы и стенки полостей тела, входят в состав желез. Они выполняют за- щитную, секреторную, выделительную функции; обеспечивают обмен веществ между организмом и внешней средой. Эти ткани обладают высокой способностью к восстановлению (регенерации). Выполнение своих функций определило особенности строения эпителиаль- ной ткани: а) эпителиальные клетки плотно прилегают друг к другу; в этой ткани очень мало межклеточного вещества; б) клетки располагаются строго упорядоченно, образуя сплошные пласты. В эпителиальных пластах отсутствуют кровеносные сосуды. Различают покровный и железистый эпителий. Железистый эпителий входит в состав желез, эпителиальные клетки кото- рых участвуют в образовании и выделении веществ, необходимых для жизнедея- тельности организма. Железы бывают экзокринные и эндокринные. Экзокринные железы выделяют секрет и полости внутренних органов (печень и др.) или на по- верхность тел» (потовые, сальные железы). Эндокринные железы выделяют свой секрет (гормон) непосредственно в кровь или лимфу (гипофиз, щитовидная желе- за и др.). Покровный эпителий, в свою очередь, может быть однослойными много- слойным (рис. 4). Однослойный эпителий в зависимости от формы клеток и других особенно- стей строения может быть плоским (плевра, перикард), кубическим (почечные ка- нальцы), цилиндрическим (эпителий кишечный), реснитчатым (воздухоносные пути, маточные трубы). Многослойный эпителий бывает ороговевающим (эпидермис кожи), неорого- вевающим (роговица глаза) и переходным (мочевой пузырь). Соединительная ткань чрезвычайно разнообразна по своему строениюОб- щим морфологическим признаком является то, что эта ткань состоит из клеток и 10 большого количества межклеточного вещества, в составкоторого входят волок- нистые структуры (коллагеновые и эластические волокна) и основное вещество (рис. 5). Волокна обеспечивают прочность и эластичность. Р и с. 4. Различные виды эпителия: 1 - однослойный плоский; 2 - однослойный кубический; 3 - однослойный призматический; 4 - однослойный мерцательный; 5 - многорядный призматический; 6 - многослойный плоский; 7 - переходный Различают несколько видов соединительной ткани. Рыхлая волокнистая соединительная ткань входит в состав сосудов, нервов, внутренних органов. Здесь волокна расположены рыхло и лежат в разных направ- лениях; много аморфного вещества и клеток. Плотная волокнистая соединительная ткань образует собственно кожу, го- лосовые связки, формирует сухожилия мышц. В этой ткани волокна расположены плотно и переплетаются друг с другом. Жировая ткань расположена в подкожном жировом слое, сальнике, жировой капсуле почек. Служит, в основном, для защиты от механических повреждений. Особенностью хрящевой ткани является большое количество плотного меж- клеточного вещества (состоящего из аморфного вещества и волокон), в котором не плотно располагаются клетки. Костная ткань включает клетки и межклеточное вещество, имеющие форму пластинок, пропитанных минеральными солями. 11 Ретикулярная ткань образует кроветворные органы - красный костный мозг, лимфатические узлы, селезенку. Р и с. 5. Рыхлая волокнистая неоформленная соединительная ткань: 1,2 - клетки соединительной такни; 3 - коллагеновое волокно; 4 - эластическое волокно; 5 – макрофаг; 6 - лимфоцит Кровь и лимфа имеют общее происхождение с соединительными тканями. Кровь - это особая ткань, состоящая из форменных элементов (клеток) и жидкого межклеточного вещества- плазмы (55-60 % от объема крови). Благодаря переходу (фильтрации) жидкой части крови (плазмы) из капилляров в ткани образуется тканевая жидкость. По составу лимфа отличается от тканевой жидкости, главным образом более высоким содержанием белков. Кровь и лимфа вместе с межклеточ- ной тканевой жидкостью составляют внутреннюю среду организма. Функции со- единительной ткани: 1. трофическая и дыхательная (участвует в обмене веществ); 2. защитная (выработка иммунных тел кровью, жировые прослойки); 3. механическая (входят в состав внутренних органов, скелета, связок); 4. пластическая (участвуют в процессах регенерации); 5. обеспечивают поддержание постоянства состава внутренней среды орга- низма - гомеостаз. Мышечная ткань. Основное свойство этой ткани - способность к сокраще- нию. Сокращение мышечной ткани обеспечивает движение тела в пространстве, фиксацию отдельных частей тела в определенных положениях, перемещение ор- ганов или изменение их объема. Для осуществления процесса сокращения необ- 12 ходимо иное строение клетки, чем в уже рассмотренных эпителиальной и соеди- нительной тканях. Различают гладкую мышечную ткань, поперечно-полосатую скелетную и сердечную мышечные ткани (рис. 6). Р и с. 6. Виды мышечной ткани продольные срезы (вверху) и поперечные срезы (внизу): а - гладкая (неисчерченная); б - поперечнополосатая скелетная; в - поперечнополосатая сердечная; 1 - мышечные волокна; 2 - гладкие мышечные клетки; 3 - ядра Гладкая мышечная ткань входит в состав стенок внутренних органов и кро- веносных сосудов. Клетки ткани небольшие, одноядерные, или ретеновидной формы. Сократительный аппарат представлен миофибриллами (волоконцами), ко- торые располагаются в цитоплазме вдоль оси клетки. Гладкие мышечные клетки объединяются в пучки, а последние в мышечные пласты, которые формируют мышечные слои стенок внутренних органов. Эти клетки регулируются вегетатив- ной нервной системой, поэтому их сокращения носят непроизвольный характер. Скелетная мышечная ткань образует скелетные мышцы, мышцы языка, глотки, мягкого неба и др. Клетки этой ткани во много раз длиннее гладких мы- шечных клеток, многоядерные и называются мышечными волокнами. Сократи тельный аппарат представлен системой миофибрилл, которые располагаются в цитоплазме клетки параллельно поверхности мышечного волокна. Миофибриллы состоят из множества волоконец - миофиламентов; а последние имеют темные и светлые участки, что создает эффект поперечной исчерченности. Отсюда и назва- ние. Тонкие (светлые) участки состоят из белка актина, толстые (темные) - из белка миозина. При сокращении мышечного волоки нити актина скользят между нитями миозина, что приводит к укорочению мышечного волокна. Скелетная мышечная ткань регулируется соматической нервной системой, поэтому сокра- 13 щения здесь носят произвольный характер. Этот процесс требует больших энер- гозатрат (АТФ) и участия в процессе ионов кальция. Сердечная мышечная ткань по функции напоминает гладкую (регулируется вегетативной нервной системой), а по строению - поперечнополосатую скелетную (имеется система миофибрилл). Функциональной единицей является не мышеч- ное волокно, а кардиомиоцит Клетки соединяются между собой в области специ- альных вставочных дисков, играющих существенную роль в передаче возбужде- ния с одной клетки на другую. Нервная ткань - это основа нервной системы. Основными свойствами нерв- ной ткани являются возбудимость и проводимость. Следовательно, в строении ткани должны присутствовать элементы для принятия и передачи нервного им- пульса. Нервная ткань представлена нервными клетками - нейронами (рис. 7) и ней- роглией. Нейронысостоят из тела (область цитоплазмы с ядром) и отростков двух типов: а) длинный неветвящийся – аксон; б) короткие сильно разветвленные - дендриты. Аксон заканчивается утолщением - синапсом, через синапс передаются нерв- ные импульсы Р и с. 7. Типы нейронов: 1- аксон, 2 - дендриты По дендритам возбуждение поступает к телу клетки, а по аксону – передают- ся другим клеткам. Нервные отростки, покрытые оболочками называются нервными волокнами. Пучки нервных волокон, покрытые соединительнотканной оболочкой образуют нервы. Клетки нейроглии осуществляют питание нейронов и образуют оболочки аксонов. 14 Нервные волокна бывают чувствительные (проводят возбуждение от рецеп- торов к центральной нервной системе (ЦНС)), двигательные проводят возбужде- ние от ЦНС к рабочему органу, вызывая ответную реакцию организма на внешние и внутренние раздражения. |