Физиология, ее предмет, роль и задачи в формировании врачебной деятельности. Связь физиологии с другими науками. Понятие об организме, составных его элементах. Уровни морфофункциональной организации человеческого организма
 Скачать 1.77 Mb.
|
|
Функциональная структура мембраны. Основными компонентами клеточной мембраны являются липиды, белки и углеводы. Липиды составляют 30 - 70% мембраны, они представлены преимущественно фосфолипидами (60% от всех липидов), холестеролом (= 20%) и гликолипидами (= 5%). Фосфолипиды имеют гидрофильные полярные головки и неполярные гидрофобные хвосты (жирные кислоты), присоединенные к головкам с помощью глицерола. Путем самосборки фосфолипиды образуют бимолекулярный слой, полярные головки которого контактируют с внеклеточным и внутриклеточным водными отсеками, а гидрофобные хвосты контактируют друг с другом по принципу «хвост к хвосту». Способность к самосборке позволяет самостоятельно восстанавливать поврежденные участки мембраны. Фосфолипиды в бислое могут совершать вращательные и продольные движения. Липидный бислой имеет барьерную и транспортную функции, служит растворителем для белков, образуя «липидную рубашку», необходимую для их функций, создает ёмкостные свойства мембраны. Виды и механизмы транспорта веществ через мембрану. Различают пассивный и активный транспорт Пассивный транспорт веществ происходит из зоны большей концентрации в зону меньшей концентрации с уменьшением энергии транспортируемого вещества. Различают простую и облегченную диффузию. Простая диффузия осуществляется через липидный бислой и ионные каналы. Через липидный бислой переносятся малые молекулы: неполярные - О2, N2, этанол, эфир и др., полярные незаряженные молекулы - Н2О, мочевина, глицерол, СО2, аммиак и др. Через ионные каналы переносятся неорганические ионы - Na, K, Са², СГ и др. При этом, кроме разницы концентраций, на скорость транспорта веществ влияет отрицательный заряд внутренней поверхности клеточной мембраны (мембранный потенциал клетки), который усиливает транспорт катионов и препятствует транспорту анионов в клетку, а из клетки наоборот. Облегченная диффузия используется для переноса более крупных полярных молекул (например, глюкозы и аминокислот) с помощью белков-переносчиков, которые избирательно связывают транспортируемые молекулы и за счет конформационных изменений переносят их через мембрану. Облегченная диффузия характеризуется специфичностью. большей скоростью, явлением насыщения (когда заняты все переносчики), регулируется с помощью гормонов (например, инсулином при транспорте глюкозы). Активный транспорт веществ происходит из зоны меньшей концентрации в зону большей концентрации (против градиента концентрации и электрического градиента) с увеличением энергии транспортируемого вещества. Различают первично-активный и вторично-активный транспорт. Первично-активный транспорт непосредственно использует энергию АТФ и осуществляется деятельностью ионных насосов: калий-натриевого, кальциевого, протонного (белков, которые обладают свойствами как переносчика, так и фермента АТФазы). Вторично-активный транспорт использует энергию градиента какого-либо иона (чаще Na), предварительно созданную деятельностью ионного насоса, для транспорта других ионов, глюкозы, аминокислот и др. веществ против градиента концентрации. Транспорт происходит с участием белков-переносчиков. Микровезикулярный транспорт (эндоцитоз и экзоцитоз) является вариантом ак тивного транспорта, служит для переноса через мембрану крупномолекулярных веществ (например, белков). Эндоцитоз выполняет питательную, защитную, регуляторную функции (последняя связана с изменением количества рецепторов мембраны и эндоцитозом гормонов, не про никающих через мембрану другими путями). При эндоцитозе локальный участок плазматической мембраны впячивается и отшнуровывается, формируя эндоцитозные пузырьки. Обычно эндоцитозные пузырьки сливаются с первичными лизосомами, образуя вторичные лизосомы, в которых переваривается макромолекулярное содержимое пузырьков. Выделяют три вида эндоцитоза - пиноцитоз, опосредованный рецепторами эндоцитоз и фагоцитоз. Ткани организма. Особенности их функций, контактные и дистантные межклеточные взаимодействия. Орган. Функциональный элемент органа как его структурно-функциональная единица. Ткань - система, элементами которой являются клетки и внеклеточное вещество (тканевой матрикс), объединенные общей функцией, строением и (или) происхождением. Клетки тканей определяют их специфику и свойства. Системные свойства ткани определяются межклеточными взаимодействиями, внеклеточным матриксом и поисковой миграцией клеток. Развитие ткани осуществляется на основе трех базисных процессов: пролиферации, дифференцировки и клеточной гибели (апоптоза). Ткани, в свою очередь, являются элементами органов. Основные виды и функции тканей. В доминирующей в настоящее время классификации выделено четыре группы тканей, обеспечивающие функции организма: эпители альные ткани, отграничивающие организм от внешней среды; ткани внутренней среды, поддерживающие гомеостазис 3)мышечные ткани, создающие движение; 4) нервная ткань, отвечающая за анализ и синтез информации и выполняющая интегрирующую функцию организма. Межклеточные взаимодействия. Межклеточные контакты являются основным фактором организации ткани как системы. Межклеточные взаимодействия можно разделить на два главных типа - контактные и неконтактные. Контактные межклеточные взаимодействия образуются при контакте клеток друг с другом. Они создают механические и коммуникативные связи между клетками. Механические связи образуют адгезивные контакты, коммуникативные связи - шелевые контакты (нексусы). Адгезионные соединения. К ним относятся простые, сцепляющие и плотные контакты. Простые контакты образованы слоями гликокаликса по всей поверхности контактирующих клеток с участием белков-рецепторов (интегринов, калгеринов и др.). Сцепляющие контакты осуществляются с участием фибрилл цитоскелета - к ним относятся адгезивный поясок, десмосомы, соединяющие клетки; полудесмосомы, соединяющие эпителиальные клетки с базальной мембраной. Плотные контакты образуют специальные белки, которые проходят в виде поясков через апикальные поверхности клеток и практически не пропускают молекулы через межклеточные щели (например, в однословном эпителни и тени) Проводящие (коммуникационные) соединения обеспечивают передачу информации. К ним относятся щелевые контакты и химические синапсы щелевые контакты имеются во всех группах тканей, например, нексус и мышечной ткани, электрический синапс и нервной ткани, щелевые контакты между глиоцитами. Кошексоны двух клеток совмешаются друг с другом, образуя общий канал, который пропускает ионы молекулы с молекулярной массой меньше 2 кд (глюкозу, АТФ И ap) Щелевые контакты осуществля метаболическую и электрическую кооперацию клеток . Химические синапсы осуществляют передачу с помощью химических посредников (медиатором) возбуждающих, тормозных и трофических влияний от нейрона на иннерви руемую клетку (нервную, мышечную или железистую) через ионотропные и метаботропные рецепторы . Неконтактные межклеточные взаимодействия. Они осуществляются через образование информационных молекул (гормонов, антигенов, антител и др.). переносимых жидкостями организма - межклеточной, кровью, ликвором, лимфой. Действие их на клетки той же ткани, где они образуются называется паракринией, действие их на клетки других тканей называется наиболее частый вариант неконтактного межклеточного взаимодействия: сигнал - рецептор - второй посредник → ответ. Сигнал (его называют такжей посредник) - это молекулы, основная функция которых заключается в передаче информации. К ним относятся гормоны, медиаторы, ци токины, антигены, антитела и др. Онются в одних клетках и действуют на другие клетки (мишени), имеющие к ним рецептори. Рецепторы-белковые молекулы плазмолеммы клетки, которые специфически связываются с сигнальной молекулой , не проникающей в клетку, в результате чего активируются процесс образования вторых посредников. Вторые посредники - молекулы, посредстном которых непроникающие в клетку раздражители изменяют ее функции. Ко вторым посредникам относятся циклические нуклеотиды (цАМФ, цГМФ), Са2, инозитол-3-фосфат, диацилглицерол и др. Ответ - изменение функций клеток в результате изменения активности эффектор ных белков (каналов, ферментов, насосов, транспортеров, рецепторов и др.). Орган - часть организма, эволюционно сложившаяся система тканей, объединенных общей функцией, строением и развитием. При этом одна из тканей является ведущей, она определяет главные, специализированные функции данного органа. Органы являются элементами физиологических систем. Функциональный элемент органа - это структурно-функциональный комплекс (микроучасток органа), состоящий из клеток всех тканей органа, объединенных кровооб ращением и иннервацией (А.М. Чернух, 1979). Примеры функционального элемента органа: печеночная долька, нефрон, нейронная колонка, фолликул щитовидной железы, бронхопульмональные сегменты легких. Функциональный элемент включает в себя рабочую часть, соединительную ткань, микроциркуляторную единицу. Рабочая часть состоит из специфических (паренхиматозных) клеток. Соединительная ткань обеспечивает условия выполнения функций паренхиматоз ным клеткам. Микроциркуляторая единица представляет собой пространственно-повторяющийся сосудистый модуль, снабжающий кровью функциональный элемент органа. Наличие функциональных элементов в органе позволяет им функционировать не только взаимосвязано (одинаково), но и с разной степенью интенсивности, относительно независимо (например, функционирование различных центров в ЦНС) Физиологические функции. Норма функции и её параметры (нормативы). Гомеостаз и гомеокинез, понятие о жестких и мягких константах. Взаимоотношение структуры и функции,их единство. Функция - это про явление жизнедеятельности на разных системных уровнях организма, сущность которого заключается в структуре данного системного уровня, т.е. в механизмах функционирования (совокупности закономерных связей между элементами системы). Функциональная деятельность человека направлена на сохранение живой системы и её приспособление к условиям среды. Норма и параметры функции. Норма функции является объективной категорией. Физиологическую норму определяют как функциональный оптимум, т.е. состояние, при котором имеются максимальные адаптационные возможности при минимальном расходовании функциональных резервов (Р.М. Басаскин, 2003). Ее механизмы генетически детерминированы, и по наследству передается определенная норма физиологических реакций. Но генотип определяет норму реакций лишь как возможность её проявления. Реализация генотипа происходит в определённых условиях внешней среды, так возникает конкретная индивидуальная (фенотипическая) норма. Параметры нормы (нормативы) представляют собой количественную характеристику функций. Для целей физиологии и медицины нормативы должны, с одной стороны, наиболее полно отражать многообразие индивидуальной нормы (иначе отдельные здоро вые индивидуумы попадут в зону патологии), с другой стороны, при полном охвате индивидуальных различий часть больных попадет в зону нормы. Поэтому обычно выбира ется интервал нормы (норматив), в который укладываются показатели 95% здоровых людей. Кроме того, нормативы разрабатываются для как можно более однородной совокупности людей :по возрасту ,полу ,на единицу поверхности тела . Гомеостаз - постоянство внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости). Это устойчивость физиологических функций организма. Это основное свойство, отличающее живые организмы от неживого. Чем выше организация живого существа, тем более оно независимо от внешней среды. Внешняя среда - это комплекс факторов, определяющий экологический и социальный микроклимат, действующий на человека. Гомеокинез - комплекс физиологических процессов, обеспечивающий поддержание гомеостаза. Он осуществляется всеми тканями, органами и системами организма, включая ФУС. Параметры гомеостаза являются динамическими и в нормальных пределах изменяются под влиянием факторов внешней среды. Пример: колебание содержания глюкозы в крови. Живые системы не просто уравновешивают внешние воздействия, а активно противодействуют им. Нарушения гомеостаза приводит к гибели организма. Внутренняя среда отделена от внешней и имеет динамичное постоянство своих функциональных показателей Жесткие константы: рН, осмоляльность, ионный состав плазмы, концентрация глюкозы. Мягкие константы: частота дыхания, пульса, температура тела. Основные принципы регуляции физиологических функций. Регуляторные связи – прямые и обратные, нервные и гуморальные. Роль обратных связей (гуморальных и нервных) в стабилизации функций и самоусилении функциональной активности. Регуляция - это процесс нормализации, упорядочивания каких-либо функций организма, направленный на оптимизацию деятельности системы и сохранению гомеостаза. Это стремление организма восстановиться после повреждения или потери какой-либо части. Регуляция осуществляется по программам (особенно генетическим). Она осуществляет последовательность реакций и процессов в пространстве и времени, т. е. их алгоритмом. Регуляция лежит в основе управления функциями организма. она осуществляется с помощью прямых и обратных связей - нервных и гуморальных. В теории регулирования под связью понимается канал передача информации. Прямые связи передают информацию (команду) от регулирующего центра к эффекторному (исполнительному) органу, изменяя его функции в сторону приспособления организма к среде (например, импульсация по эфферентному отделу нервной системы, связь эндокринной железы через гормон с органом-мишенью.) Обратные связи (отрицательные и положительные) передают информацию в регулирующий центр о текущем состоянии и об эффективности осуществляемого им по прямым связям регулирующего воздействия, что позволяет внести коррекцию в эту регуляцию. Обратные связи создают цикличность процессов (обязательным свойством живой и не живой природы). Различают отрицательную и положительную обратные связи. Отрицательная обратная связь (плюс-минус взаимодействие) является механизмом стабилизации и саморегуляции функциональных параметров организма, улучшения его устойчивости; при этом регулятор системы изменяет знак возмущающего сигнала на противоположный (например, повышение концентрации гормона в крови приводит к торможению его секреции, и наоборот). Отрицательная обратная связь «отрицает» возникшее отклонение параметров организма. Положительная обратная связь приводит к самоусилению (саморазвитию) физиологического процесса (плюс-плюс взаимодействие). При этом регулятор системы не изменяет знак возмущающего сигнала, а усиливает его: например, фаза деполяризации потенциала действия, увеличение концентрации фолликулостимулирующего гормона при повышении уровня эстрогенов перед овуляцией. (Положительная обратная связь возникает и в патогенезе заболеваний, участвуя в образовании порочных кругов в патогенезе.) Нервная и гуморальная регуляция (гормоны и другие физиологически активные вещества, их рецепция). Нервные механизмы регуляции – центральные и периферические, соматические и вегетативные, безусловные и условные рефлексы). Единство нервных, иммунных и гуморальных механизмов регуляции. Нервная и гуморальная регуляция составляют неразрывное единство. В настоящее время выделяют главную регуляторную систему, в которую входят нервная, эндокринная и иммунная системы. Нервная регуляция осуществляется с участием безусловных и условных рефлексов. Высшая форма нервной регуляции реализуется в рамках деятельности функциональных систем. Гуморальная регуляция осуществляется преимущественно с помощью тканевых и дистантных гормонов. К тканевым гормонам относятся различные виды веществ - амины (например, гистамин), пептиды (например, брадикинин), гликопептиды (например, цитокины, основное количество которых образует иммунная система, и др.), продукты обмена жирной арахидоновой кислоты (простагландины, тромбоксаны, лейкотриены). Тканевые гормоны действуют преимущественно на рецепторы рядом лежащих клеток или/и на рецепторы «своей» клетки. Дистантные гормоны выделяются специализированными клетками эндокринных желез и некоторых органов, а действуют преимущественно в других органах и тканях . Единство нервной и гуморальной регуляции обеспечивается одновременным развитием в филогенезе и онтогенезе нервной и эндокринной систем. Отметим некоторые проявления этого единства. Нейроны некоторых структур ЦНС (например, ядер гипоталамуса) образуют гормоны - либерины и статины, регулирующие деятельность эндокринной си стемы. Циторецепторы различных структур нейрона (особенно синапсов) являются обьектом действия гормонов, изменяющих их функциональную активность. Механизмы действия нейромедиаторов в синапсах с метаботропными рецепторами аналогичны действию гормонов. 10. Саморегуляция постоянства внутренней среды. Понятие о гомеостазисе, его роль и основные механизмы. Регуляция по отклонению, возмущению и прогнозированию. Роль обратной связи в регуляции физиологических функций. Виды обратных связей. Гомеостазис (гомеостаз) (homeo - равный, stasis - состояние) - постоянство внутренней среды. Внутреннюю среду клеток организма составляют межклеточная жидкость. плазма крови, лимфа, спинномозговая жидкость. Она является посредником между клетками и внешней средой. Гомеостазис является важнейшим эволюционным достижением, поскольку он позволяет сохранить функционально-структурную упорядочность в организме, несмотря на изменения внешней среды. Гомеостазис может поддерживаться только при постоянно поступающей информации от интерорецепторов о химических, термических, механических свойствах внутренней среды организма. Ведущим механизмом регуляции при этом является отрицательная обратная связь. Обьектом стабилизации является в первую очередь состав артериальной крови, которая расположена на входе в органы. Ключевую роль при этом имеют органы-посредники между внутренней и внешней средами: органы пищеварения, дыхания, выделения и регулирующие системы организма - нервная, эндокринная и иммунная. Гомеостазис характеризует термодинамическое со стояние организма, при котором в соответствии с теоремой Пригожина свободная энергия системы расходуется наиболее экономно и восстановление её идет с минимальными затратами . Основные виды саморегуляции. Выделяют три основных кибернетических вида - регуляция по отклонению, возмущению и прогнозированию. Регуляция по отклонению является филогенетически наиболее древним видом. Она включается при уже происшедших отклонениях параметров гомеостазиса (например, реакция терморегуляции при изменившейся температуре «ядра» тела). Главным механизмом регуляции служит отрицательная обратная связь. При этом система может реагировать как на величину, так и на скорость отклонения. Регуляция по возмущению является более молодым видом регуляции. Она вклю чается еще до отклонения параметров гомеостазиса (например, при действии холода на холодовые рецепторы кожи). Регуляция по прогнозированию является наиболее молодым видом регуляции. Она включается еще до действия раздражителя на организм, который обладает механиз мами предвидения наступления действия раздражителя (врожденные механизмы - биоритмы, приобретенные механизмы - условные рефлексы, акцептор результата действия). |