норм физ. Лекции наука о механизмах жизнедеятельности организма и его взаимодействия с окружающей средой
 Скачать 1.71 Mb.
|
|
Вопрос 12 1. Возрастная периодизация онтогенеза − это выделение периодов жизни человека по анатомо-физиологическим и социально-психическим признакам. Возрастные периоды − это сроки, необходимые для завершения определенного этапа онтогенеза. Возрастная периодизация: 1 Новорожденность 1 - 10 дней 2 Грудной возраст 10 дней - 1 год 3 Раннее детство 1 - 3 года 4 Первое детство 4-7 лет 5 Второе детство 8-12 лет (мальчики) 8-11 лет (девочки) 6 Подростковый возраст 13-16 лет (мальчики) 12-15 лет (девочки) 7 Юношеский возраст 17-21 год (юноши) 16-20 лет (девушки) 8 Зрелый возраст - 1-й период 22 -35 лет (мужчины) 21-35 лет (женщины) 9 Зрелый возраст - 2-й период 36 - 60 лет (мужчины) 36 - 55 лет (женщины) 10 Пожилой возраст 61-74 года (мужчины) 56 - 74 года (женщины) 11 Старческий возраст 75 - 90 лет 12 Долгожители 90 лет и старше 2. Критические периоды онтогенеза. Развитие организма является нелинейным процессом. Периоды эволюционного морфофункционального созревания чередуются с периодами переломных скачков в развитии(критические периоды), Связанных с внутренними (биологическими), так и с внешними (социальными) факторами. во время критических периодов в результате приоритетного развития одной функции возникает временное торможение других функций-феномен обкрадывания, что может вызывать функциональные расстройства в этих системах: вегетативные, висцеральные, двигательные и другие. Критический период сопровождается напряжением адаптационных механизмов повышенной чувствительности к различным повреждающим факторам: радиации, никотину, лекарствам и др. В онтогенезе человека выделяют ряд критических периодов., идущих в определенной последовательности: 1) развитие половых клеток — овогенез, сперматогенез; 2) оплодотворение; 3) имплантация (7—8 сут эмбрионального периода); 4) развитие осевых зачатков органов и формирование плаценты (3—8 неделя развития) ; 5) стадия усиленного развития мозга, формирование основных функциональных систем организма и дифференцировка полового аппарата (15—24 недели); 6) рождение; 7) период (стадия) новорожденности (до 1 года); 8) половое созревание (11—16 лет). 3. Возрастные особенности системогенеза , формирования и регуляции физиологических функций. В процессе развития организма происходят как количественные, так и качественные изменения. Одновременно, в результате усложнения структуры организма, появляются новые функции В основе возрастных изменений функций систем организма лежат следующие явления: 1. Неравномерное или гетерохронное созревание органов и систем организма. 2.Этапные возрастные скачки. 3. Акселерация, т.е. ускорение темпов биологического развития в определенный период. Созревание отдельных органов и систем происходит не одновременно (гетерохронно). У новорождённого в первую очередь развиваются те физиологические и функциональные системы, которые обеспечивают выживание организма в период перехода от внутриутробного к внеутробному существованию. На основе наблюдений за формированием функциональных систем в процессе онтогенеза, академик П.К. Анохин создал учение о системогенезе. Программа индивидуального развития выполняется за счет генетического аппарата. На определенных возрастных этапах происходит экспрессия, т.е. активация строго определенных генов. В результате ускоряется созревание той или иной системы, функции организма. Это проявляется возрастным скачком или критическим периодом Акселерация связана с воздействием среды и социальных факторов на организм. Она сопровождается 6ыстрым ростом скелета, мышц, внутренних органов, половым созреванием. Формирование и развитие организма заканчивается примерно к 20 годам. Люди возрасте от 20 до 55-60 лет относят к зрелому возрасту, В этот период все функции организма полностью сформированы, функциональная активность органов и систем находится примерно на одном уровне. Для людей пожилого возраста 65-75 лет характерно возникновение инволюционных перестроек. Одним из основных признаков старения является снижение основного обмена, в результате чего нарушаются метаболические процессы в клетках. Основной обмен уменьшается в результате снижения количества митохондрий в клетках. Считают, что величина основного обмена один из важнейших факторов определяющих продолжительность жизни человека. После 75 лет наступает старость. Резко уменьшается активность всех физиологических процессов. В результате возникают многие старческие болезни, например атеросклероз. Механизмы нейрогуморальной регуляции с возрастом также изменяются. У новорожденного имеется ограниченное количество сложных безусловных рефлексов, и нет условных. Одновременно клетки высоко чувствительны к гуморальным факторам. По мере роста совершенствуется рефлекторная деятельность ЦНС. В частности уже к году формируются очень сложные рефлексы, обеспечивающие речь. Одновременно снижается первоначальная чувствительность клеток к гуморальным факторам, У зрелого человека имеются высокоорганизованные механизмы нейрогуморальной регуляции. В старческом возрасте скорость и выраженность рефлекторных реакций снижается. Ослабление нервных влияний на органы и ткани обусловлено деструктивными изменениями нервных окончаний и синапсов в ЦНС и на периферии. Одновременно, из-за изменений рецепторного аппарата клеток уменьшается их восприимчивость к ряду гуморальных факторов. Вопрос 13 . Физиологические основы старения. Старение - это процесс возрастных изменений, ведущих к недостаточности функций организма, ограничивающих его физиологические резервы и приспособительные возможности. Для развития старения характерна гетеротопность (неодинаковая выраженность старения в разных органах). Есть три доминирующих положения: Старение – это генетически запрограммированный процесс, заключительная стадия генетической программы индивидуального развития. При этом факторы среды способствуют или препятствуют его развитию. Старение – результат постепенного накопления повреждений, возникающий в ходе самой жизни («катастрофа ошибок»), что приводит к снижению надежности организма, т.е. старения является вероятностным событием. Старение определяется примерно в равной степени между двумя группами факторов: генетическими и экологическими, т.е. имеются 2 компонента – генетически запрограммированный и вероятностный. Теории старения. Есть три главных группы теорий старения: 1) Молекулярные теории старения (к ним относятся генетические, метаболические и конформационные). Примеры генетических теорий: теория геномных нарушений и теория накопления ошибок. Примеры метаболических теорий: свободнорадикальная, пигментного обмена (накопление маркёра старения – липофусцина) и кальциевая (накопление ионов кальция в лизосомах, синапсах, цитозоле). Свободнорадикальная т. связывает старение с избыточным образованием свободных радикалов кислород (окислительного стресса), которые повреждают макромолекулы (ДНК, белки, липиды, коллаген) и клеточные мембраны. В организме имеется мощная антиоксидантная система (ферменты – супероксиддисмутаза, каталаза и др., метаболиты – витамины А, Е и С, мелатонин и др.), активность которой прямо коррелирует с продолжительностью жизни, а недостаточность или истощение которой приводит к укорочению жизни. Конформационных теории (связывают первопричину старения с конформационными изменениями вторичной, третичной и четвертичной структуры макромолекул). 2) Клеточные теории старения. Клеточные теории старения определяют первичными именно клеточные механизмы геронтогенеза. Истоки этих теорий восходят к воззрениям К. Бернара, А. Вейсмана, И. И. Мечникова, А. А. Богомольца. В настоящее время чисто клеточные теории старения имеют лишь историческую ценность, поскольку все физиологические механизмы жизнедеятельности клеток сводятся в конечном счете к генетическим и метаболическим. Л. Хейфлик развивает свою теорию клеточного старения (1989, 1990): установлена зависимость между способностью клеток к делению в культуре и продолжительность жизни биологического вида: для человека — 40–60 делений клетки и 110 лет жизни, для курицы — 15–35 делений и 30 лет жизни, для мыши— 14–20 делений и 3,5 года жизни. В случаях прогерии (преждевременного старения) у клеток выявлена способность лишь к 2–10 делениям в культуре. Апопотоз играет важную роль в процессе старения. Органы, в которых нет или почти нет стволовых клеток (например, в головном мозге у нейронов) имеют возрастное снижение чувствительности клеток к апоптозу. В результате старые клетки приобретают способность накапливать молекулярные повреждения, которые нарушают их функцию и делают клетки потенциально опасными для организма. Органы, образуемые из обратимо дифференцированных клеток (например, печень), напротив сохраняют высокий уровень ответа на индукторы апоптоза. 3) Организменные теории старения (адаптационно – регуляторные теории и концепция феноптоза). В адаптационно- регуляторных теориях старение рассматривается как функция целостного организма в его непрерывном взаимодействии с внешней средой, придается значение процессам нарушения регуляции, возрастному повышению порога (т.е. снижению чувствительности) гипоталамуса к регуляторным сигналам, в результате чего развивается нарушение репродуктивных, адаптационных (гиперадаптоз) и метаболических процессов (ожирение, атеросклероз, диабет). По мнению авторов этих теорий (В.Л. Дильман, 1987; В.В. Фролькис, 1988) старение не запрограммировано, является побочным продуктом выполнения генетической программы развития. Концепция феноптоза (В.П. Скулачев, 1999). Истоки этой концепции лежат во взглядах А. Вейсмана (1889) на адаптивный характер старения и смерти, согласно которым отрицательной чертой неограниченной жизни является ухудшение генофонда популяции старыми индивидами в связи с мутациями, накопленными ими за длительную жизнь. Предположено, что в эволюции была сформирована генетическая программа смерти организма (феноптоз), в основе которой лежит генетически запрограммированная смерть клеток (апоптоз), а на субклеточном уровне запрограммированная гибель митохондрий (митоптоз). Феноптоз может развиваться по гипер или гипоапоптическому типу. По гиперапоптическому типу феноптоз может запускаться при стимуляции апоптоза в жизненно важных органах (например, в участках гипоксии и аноксии головного мозга и сердца в связи с высокой продукцией в них свободных радикалов кислорода). По гипоапоптическому типу механизм феноптоза связывают с развитием онкологических заболеваний, которые являются второй по частоте причиной смерти в старости. Стойкое снижение апоптоза, который является важным рубежом антираковой защиты организма, резко повышает возможность канцерогенеза. Вопрос 14 . Раздражимость - это способность живой структуры (клетки, ткани, органа) изменять свою жизнедеятельность под влиянием раздражителей. Когда говорят об ответе целостного организма предпочитают пользоваться термином «реактивность». Раздражение характеризует результат действия раздражителя, т.е. комплекс метаболических, функциональных и структурных изменений, которые возникают в организме при действии раздражителя. Раздражителями являются факторы внешней и внутренней среды. По своим свойствам они подразделяются на физические, химические, биологические, социальные и др., а по характеру взаимодействия с рецепторами - на адекватные и неадекватные. К. адекватным раздражителям клетки эволюционно приспособлены. К ним клетки имеют белковые рецепторы. К адекватным раздражителям клетка очень чувствительна, например, для возбуждения фоторецептора достаточно нескольких квантов света. К неадекватным раздражителям клетка эволюционно не приспособлена. Например, рецепторы сетчатки реагируют не только на кванты света, но и на механический раздражитель, и на электрический ток. Однако чувствительность к неадекватным раздражителям в сотни тысяч и миллионы раз меньше. Возбудимость и возбуждение. При дифференцировке тканей в процессе эволюции в трех из них раздражимость получила наивысшее специфическое выражение, которое было названо возбудимостью. Возбудимость — способность специализированной ткани (нервной, мышечной, железистой) отвечать процессом возбуждения на действие раздражителей. Возбуждение — процесс электрического, сократительного или секреторного ответа специализированной ткани, в котором обязательным компонентом является быстрое колебание электрического потенциала клеточной мембраны. Электрические ответы возбудимых тканей могут быть двух видов — местные (локальные) и импульсные (распространяющиеся). Местные потенциалы - препотенциал, возбуждающий и тормозной постсинаитические потенциалы, рецепторный потенциал. Они распространяются с уменьшением амплитуды в пределах 1 — 2 мм. Импульсный потенциал - это активно распространяющийся потенциал действия, который распространяется без уменьшения амплитуды в пределах возбудимой структуры на любые расстояния в организме. Все потенциалы возбудимых клеток создаются на основе мембранного потенциала покоя. В стареющих клетках возбудимых тканей увеличивается время ПД и период его абсолютной рефрактерности, уменьшается лабнльность клетки, снижается эффективность работы Nа/К-насоса клеточной мембраны, в связи с этим концентрация Na в цитозоле клетки увеличивается, а К уменьшается. В антенатальном периоде в возбудимых клетках среди каналов, образующих входящие в клетку нонные токи, преобладают потенциалуправляемые Са2-каналы; в конце антенатального периода и в постнатальном периоде лидируют потенциалуправляемые Na каналы. Вопрос 15 1. Мембранный потенциал покоя - это трансмембранная разность потенциалов между внутренней и наружной поверхностями плазмолеммы (прилегающими к ним слоями жидкости), регистрируемая до начала действия раздражителя. Внутриклеточная прилегающая жидкость заряжена отрицательно, потенциал внеклеточной прилегающей жидкости равен 0. МПП характерен для всех живых клеток - возбудимых и невозбудимых, в невозбудимых его величина невысокая (например, в эритроцитах около -10 мВ), в возбудимых клетках сердца до -100 мВ. Сдвиги мембранного потенциала: Деполяризация - уменьшение поляризации мембраны по сравнению с МПП (сдвиг в позитивную сторону) Гиперполяризация - увеличение поляризации мембраны по сравнению с МПП (сдвиг в негативную сторону) Реполяризация - возврат мембранного потенциала из состояния деполяризации к МПП Овершут - перескок через 0 с перезарядкой мембраны (может возникать при образовании потенциала действия) Условия возникновения МПП: 1) наличие ионных трансмембранных градиентов между цитозолем и внеклеточной средой; 2) разная проницаемость мембраны для ионов; 3) наличие во внутриклеточной среде непроникающих через мембрану ионов. 2. Ионный градиент - разница между концентрацией различных ионов внутри клетки и вне её. Используя энергию фосфатной группы одной молекулы АТФ, насос переносит против градиента концентрации 2К+ из внеклеточной жидкости в цитозоль клетки и 3Na+ в противоположном направлении. Градиент Сl- создаётся в результате использования энергии градиента К+ при их совместном транспорте из клетки, а также в результате его обмена на гидрокарбонат с помощью анионообменника Сl-/HCO3- . 3. Ионные каналы - это интегральные белки мембраны, состоящие из нескольких субъединиц, образующих отверстие (водную пору) и способные с большей или меньшей избирательностью (селективностью) пропустить в клетку или из клетки неорганические ионы по концентрационному и электрическому градиентам. В канале есть участок, выполняющий роль “селективного фильтра”, через который ион может пройти после утраты своей водной оболочки. Ионные токи каналов во много раз превосходят ионные токи, связанные с работой ионных насосов и ионообменников. Виды ионных каналов: Каналы, кроме каналов утечки, имеют воротный механизм, который определяет закрытое (потенциально активное), открытое (активированное) или закрытое (инактивированное) состояние канала. Потенциалуправляемые каналы (натриевые, калиевые. кальциевые, хлорные) имеются в возбудимых клетках. Они имеют воротную частицу (сенсор канала) в виде диполя, на концах которого располагаются разноимённые заряды. По времени срабатывания ворот каналы подразделяются на быстрые и медленные. Те участки мембраны возбудимых клеток, которые имеют такие каналы, называются возбудимыми (только в них возможно образование потенциала действия). Регулируют проницаемость канала изменением электрического поля (поляризации) мембраны. Хемоуправляемые, или каналы-рецепторы, ионотропные рецепторы, находятся в составе рецептора, на который действуют биоактивные вещества: нейромедиаторы (ацетилхолин, ГАМК, глутамат), гормоны, лекарства. Регулируют проницаемость канала влиянием эндогенных и экзогенных химических веществ. Механочуствительные изменяют проводимость в ответ на деформацию мембраны при действии механических раздражителей, гидростатического и осмотического давления. Виды: каналы, активируемые и ингибируемые растяжением мембраны; катионные (калиевые, кальциевые, неселективные); анионные. Они могут создавать токи, достаточные для изменения электрического потенциала мембраны и активации потенциалуправляемых каналов. Регулируют проницаемость канала деформацией мембраны. Проницаемость каналов можно увеличить или уменьшить в результате действия на их белки веществ (Ca2+, G-белков, цАМФ), через них действуют на клетку медиаторы и гормоны. В состоянии физиологического покоя проницаемость мембраны определяется в основном каналами утечки, она низкая для натрия, средняя для хлора и высокая для калия. 4. Механизмы возникновения МПП. Главный механизм формирования МПП - диффузия К+ из клетки по каналам утечки до равновесного потенциала - потенциала, при котором возникает равенство двух сил - силы перемещения иона по химическому концентрационному градиенту и противоположной по направлению электростатической силы. При равенстве этих сил прекращается диффузия иона. Диффузия К+ из клетки по электростатической силе увлекает за собой цитозольные анионы, которые останавливаются около внутренней поверхности непроницаемой для них клеточной мембраны, образуя отрицательный мембранный потенциал. Асимметричная работа Na+/К+ - насоса создаёт поляризацию мембраны и является вторым механизмом образования МПП. Небольшая диффузия Na+ по каналам утечки внутрь клетки делает реальный МПП несколько ниже, чем равновесный потенциал калия (EK+). Ионы хлора пассивно распределены относительно мембраны в соответствии с МПП и равновесным потенциалом хлора (ECl-), которые близки по величине. 5. Функциональная роль МПП. Отрицательный мембранный потенциал и преимущественно внеклеточное расположение ионов натрия создаёт большую электродвижущую силу, направленную на движение этого катиона внутрь клетки. При открытых Na+ - каналах эта сила определяет выдающуюся роль Na+ в развитии биопотенциалов (фазы деполяризации). В деятельности транспортёров и ионообменников возбудимых и невозбудимых клеток она позволяет осуществить вторично-активный транспорт: электродвижущая сила Na+ используется для перемещения в клетку аминокислот и глюкозы, или выведения из клетки ионов кальция и водорода. |