Общая Физиология 1 Аналитический и системный подход к изучению функций организма При аналитическом подходе

• Название: Общая Физиология 1 Аналитический и системный подход к изучению функций организма При аналитическом подходе
• Дата: 20.12.2021
• Размер: 1.8 Mb.
• Имя файла: otvety_teoria.doc
• Тип: Документы; #311423
• страница: 21 из 32

Физиологические механизмы теплопродукции: источник тепла в организме, регуляция и саморегуляция теплообразования.

Процессы теплопродукции. Во всех органах вследствие процессов обмена веществ происходит теплопродукция. Поэтому кровь, которая оттекает от органов, как правило, имеет более высокую температуру, чем та, притекающей. Но роль различных органов в теплопродукции разная. В состоянии покоя на печень приходится около 20% общей теплопродукции, на другие внутренние органы - 56%, на скелетные мышцы - 20%, при физической нагрузке на скелетные мышцы - до 90%, на внутренние органы - только 8%.

Таким образом, мощным резервным источником теплопродукции является мышцы при их сокращении. Изменение активности их метаболизма при локомоциях - основной механизм теплопродукции. Среди различных локомоций можно выделить несколько этапов участия мышц в теплопродукции.

1. Терморегуляционные тонус. При этом мышцы не сокращаются. Повышаются только их тонус и метаболизм. Этот тонус возникает вообще в мышцах шеи, туловища и конечностей. Вследствие этого теплопродукция повышается на 50-100%.

2. Дрожь возникает неосознанно и заключается в периодической активности высокопороговых двигательных единиц на фоне терморегуляционные тонуса. При дрожании вся энергия направлена лишь на увеличение теплообразования, в то время как при обычных локомоциях часть энергии расходуется на перемещение соответствующей конечности, а часть - на термогенез. При дрожании теплопродукция повышается в 2-3 раза. Дрожь начинается часто с мышц шеи, лица. Это объясняется тем, что прежде всего должен повыситься температура крови, которая течет к головному мозгу.

3. Произвольные сокращения заключаются в сознательном повышении сокращения мышц. Это наблюдается в условиях низкой внешней температуры, когда первых двух этапов не достаточно. При произвольных сокращениях теплопродукция может увеличиться в 10-20 раз.

Регуляция теплопродукции в мышцах довьязана с влиянием а-мотонейронов на функцию и метаболизм / мышц, в других тканях - симпатической нервной системы и катехоламинов (повышают интенсивность метаболизма на 50%) и действием гормонов, особенно тироксина, который повышает теплопродукции почти вдвое.

Значительная роль в термогенез липидов, которые выделяют при гидролизе значительно больше энергии (9,3 ккал / г), чем углеводы (4,1 ккал / г). Особое значение, в частности у детей, имеет бурый жир.

8. 
   Физиологические механизмы теплоотдачи: пути отдачи тепла организма, регуляция и саморегуляция теплоотдачи.
   

Процессы теплоотдачи происходит следующими путями - радиация, конвекция, испарения и теплопроводность.
Радиация происходит с помощью инфракрасного длинноволнового излучения. Для этого нужен градиент температур между теплой кожей и холодными стенами и другими предметами окружающей среды. Таким образом, величина радиации зависит от температуры и поверхности кожи.
Теплопроводность осуществляется при непосредственном контакте тела с предметами (стул, кровать и т.д.). При этом скорость передачи тепла от более нагретого тела к менее нагретому предмету определяется температурным градиентом и их термопровиднистю. Отдача тепла этим путем значительно (в 14 раз) увеличивается при нахождении человека в воде. Частично путем проведения тепло передается от внутренних органов к поверхности тела. Но этот процесс тормозится вследствие низкой теплопроводности жира.
Конвекционный путь. Воздух, контактирующего с поверхностью тела, при наличии градиента температур нагревается. При этом оно становится более легким и, поднимаясь от тела, освобождает место для новых порций воздуха. Таким образом оно забирает часть тепла. Интенсивность естественной конвекции может быть увеличена за счет дополнительного движения воздуха, уменьшение препятствий при поступлении его к телу (соответствующим одеждой).
Испарение пота. При комнатной температуре в раздетой человека около 20% тепла отдается за счет испарения.
Теплопроводность, конвекция и излучение являются пассивными путями теплоотдачи, основанные на законах физики. Они эффективны только при сохранении положительного температурного градиента. Чем меньше разница температуры между телом и окружающей средой, тем меньше тепла отдается. При одинаковых показателях или при высокой температуре окружающей среды упомянутые пути не только не эффективны, но при этом происходит нагрев тела. В этих условиях в организме срабатывает только один механизм отдачи тепла, связанный с процессами потоотделение и потовипаровування. Здесь используются как физические закономерности (затраты энергии на процесс испарения), так и биологические (потоотделения). Охлаждению кожи способствует то, что для испарения 1 мл пота расходуется 0,58 ккал. Если не происходит
испарение пота, то эффективность теплоотдачи резко снижается. М
Скорость испарения щоту зависит от градиента температуры и насыщения водяным паром окружающего воздуха. Чем выше влажность, тем менее эффективным становится этот путь теплоотдачи. Резко уменьшается результативность теплоотдачи при нахождении в воде или в плотном одежде. При этом организм вынужден компенсировать отсутствие потовипаровування за счет увеличения потоотделения.
Испарение имеет два механизма: а) перспирация - без участия потовых желез б) испарение - при активном участии потовых желез.
Перспирация - испарение воды с поверхности легких, слизистых оболочек, кожи, которая всегда влажная. Это испарение не регулируется, оно зависит от градиента температур и влажности окружающего воздуха, его величина составляет около 600 мл / сут. Чем выше влажность, тем менее эффективен этот вид теплоотдачи.
Механизм секреции пота. Потовая железа состоит из двух частей: собственно железы, которая расположена в субдермальному слое, и выводных протоков, открывающихся на поверхности кожи. В железе образуется первичный секрет, а в протоках благодаря реабсорбции формируется вторичный секрет - пот.
Первичный секрет подобный плазмы крови. Разница заключается в том, что в этом секрете нет белков и глюкозы, меньше Na +. Так, в первоначальном поте концентрация натрия составляет около 144 нмоль / л, хлора - 104 нмоль / л. Эти ионы активно абсорбируются при прохождении пота по выводных протоках, обеспечивающий абсорбцию воды. Процесс абсорбции во многом зависит от скорости образования и продвижения пота что эти процессы активны, тем больше Na + и Сl-остается. При сильном потоотделении в поту может оставаться до половины концентрации этих ионов. Сильное потоутворення сопровождается увеличением концентрации мочевины (до 4 раз выше, чем в плазме) и калия (до 1,2 раза больше, чем в плазме). Суммарная высокая концентрация ионов, образуя высокий уровень осмотического давления, обеспечивает снижение реабсорбции и выделение с потом большого количества воды.
При сильном потоотделении может тратиться много NaCl (до 15-30 г / сут). Однако в организме действуют механизмы, обеспечивающие сохранение этих важных ионов при большом потоотделении. Они участвуют в процессах адаптации, в частности, альдостерон усиливает реабсорбцию Na +.
Функции потовых желез регулируются особыми механизмами. На их активность влияет симпатическая нервная система, но медиатором здесь ацетилхолин. Секреторные клетки, кроме М-холинорецепторов, имеют также адренорецепторы, которые реагируют на катехоламины кровГ. Активизация функции потовых желез сопровождается увеличением ее кровоснабжения.
Количество выделяемого пота может достигать 1,5 л / ч, а в адаптированных людей - до 3 л / час.
При комнатной температуре в раздетой человека около 60% тепла отдается за счет радиации, около 12-15% - конвекции воздуха, около 20% - испарение, 2-5% - теплопроводности. Но это соотношение зависит от ряда условий, в частности от температуры внешней среды.
Главную роль в регуляции процессов теплоотдачи играют изменения кровоснабжение кожи. Сужение сосудов кожи, открытию артериовенозных анастомозов способствует меньшему притоку тепла от ядра к оболочке и сохранению его в организме. Напротив, при расширении сосудов кожи ее температура может повышаться на 7-8 ° С. При этом увеличивается и теплоотдача.
Условно кожу можно назвать радиаторной системой организма. Кровоток в коже может меняться от 0 до 30% МОК. Тонус сосудов кожи контролируется симпатической нервной системой.
Таким образом, температура тела - баланс между процессами теплопродукции и теплоотдачи. Когда теплопродукция преобладает над теплоотдачей, температура тела повышается и, наоборот, если теплоотдача выше, чем теплопродукция, температура организма снижается.

9. 
   Периферические и центральные терморецепторы; центр терморегуляции и его связи; рефлекторные и Гуморальные механизмы терморегуляции.
   

Кожные терморецепторы реализуют передачу в центры терморегуляции сигналов об изменениях температуры среды, а также обеспечивают формирование температурных ощущений. Число холодовых рецепторов кожи во много раз превышает число тепловых рецепторов. Во внутренних органах и тканях также преобладают холодовые рецепторы.

В спинном и среднем мозге, а также в гипоталамусе (более всего в его медиальной преоптической области) найдены центральные терморецепторы, называемые также термосенсорами. Это нейроны, которые могут возбуждаться при их непосредственном охлаждении, нагревании на 0, 1оС или более и в результате изменять интенсивность как теплопродукции, так и теплоотдачи организма в целом. Например, при нагревании преоптической области гипоталамуса немедленно увеличивается потоотделение, расширяются сосуды кожи, при этом теплопродукция уменьшается. Учащение разрядов тепловых нейронов предшествует повышению частоты дыхания, при котором также растет теплоотдача. С задним гипоталамусом в свою очередь связаны термочувствительные структуры среднего и спинного мозга. Таким образом, центральные аппараты функциональной системы терморегуляции имеют большое число входных каналов.

Центр терморегуляции. Ведущую роль в терморегуляции играют структуры гипоталамуса, что было доказано методом перерезок мозга. Так, у кошки перерезка ростральнее гипоталамуса не приводит к существенным изменениям терморегуляции, но после нару­шения связей гипоталамуса со средним моз­гом животные практически теряют способ­ность изменять теплопродукцию и теплоот­дачу при температурном раздражении.

Предполагается наличие в гипоталамусе трех видов терморегуляторных нейронов:

1) афферентных нейронов, принимающих сигналы от периферических и центральных терморецепторов;

2) вставочных, или интернейронов;

3) эфферентных нейронов, аксоны которых контролируют активность эффекторов системы терморегуляции.

От периферических терморецепторов информация поступает в передний гипоталамус — его медиальную преоптическую область. Здесь происходит сравнение полученных с периферии сигналов с активностью центральных термосенсоров, отражающих температурное состояние мозга.

На основе интеграции информации этих двух источников задний гипоталамус обеспечивает выработку сигналов, управляющих процессами теплопродукции и теплоотдачи. Именно здесь обнаружены нейроны, активность которых зависит от локального теплового раздражения как преоптической области гипоталамуса, так и нейронов шейно-грудно-го отдела спинного мозга.

Высшие структуры головного мозга, в частности новая кора, также принимают участие в терморегуляции. Доказана роль условнорефлекторного механизма в организации опережающих вегетативных и поведенческих реакций, направленных на поддержание оптимальной величины температурной константы организма по опережению. В развитии индивидуальной устойчивости к холоду важную роль может играть импринтинг — ранняя форма памяти.

10. 
    Функциональная система, обеспечивающая поддержание температурного гомеостаза в разных температурных условиях.
    

 Системообразующим фактором терморегуляторной функциональной системы является полезный приспособительный результат – это температура крови, которая, с одной стороны, необходима для оптимального протекания метаболизма в данных условиях, а с другой – сама определяется интенсивностью процессов метаболизма.Эффекторные механизмы этой функциональной системы состоят из двух ведущих процессов – теплопродукции и теплоотдачи. Регуляция этих процессов происходит либо в сторону их усиления, либо в сторону их уменьшения Теплопродукция и теплоотдача осуществляются с участием специализированных структур мозга, объединённых в центр терморегуляции. 
Принципиальная архитектура функциональной системы, поддерживающей температуру тела на оптимальном для метаболизма уровне.
Принцип регулирования заключается в том, что управляющее устройство (центр терморегуляции) получает информацию от терморецепторов. На основании этой информации центр терморегуляции посылает импульсы на периферию, благодаря которым деятельность эффекторов (рабочие органы, определяющие интенсивность теплопродукции и теплоотдачи) изменяется так, что возникает новый уровень теплового баланса, в результате чего температура тела сохраняется на постоянном уровне. 
Особенностью данной функциональной системы является то, что для достижения полезного результата наряду с внутренними саморегуляции (процессы теплопродукции и теплоотдачи) имеется и целенаправленная поведенческая реакция для адекватного приспособления к окружаюшей среде, представляющая собой внешний контур.
Функциональная система температурного гомеостаза может работать как по принципу «возмущения», так и по принципу «отклонения». 
Регуляция по отклонению. При изменении температуры крови с терморецепторов сигналы поступают в центр терморегуляции и оттуда через внутренние механизмы саморегуляции и, если их недостаточно, через целенаправленное поведение, происходит восстановление оптимальной температуры крови. 
В системе терморегуляции предусмотрен и более мягкий способ поддержания постоянства температуры тела, который основан на принципе регуляции по возмущению. При этом организм реагирует на изменения температуры среды, и, опережая изменения температуры крови, в функциональной системе возникают импульсы, изменяющие работу эффекторов таким образом, что температура крови остаётся без изменений. Примером регуляции температуры тела по принципу «возмущения» является увеличение теплопродукции у человека, собирающегося выйти зимой на улицу. У него по условнорефлекторным механизмам возрастает обмен веществ, теплообразование, что упреждает теплопотери на улице в условиях низкой температуры. 
ФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМЫ ВЫДЕЛЕНИЯ

1. 
   Физиологическая сущность процессов выделения. Их значение в поддержании постоянства внутренней среды.
   

I. Сущность процессов выделения. ОРГАНЫ ВЫДЕЛЕНИЯ И ИХ УЧАСТИЕ В ПОДДЕРЖАНИИ ГОМЕОСТАЗА.

Выделение - это важный процесс гомеостаза, он обеспечивает освобождение организма от конечных продуктов обмена, которые уже не могут быть использованы далее организмом - это CO₂ и H₂О, чужеродные, токсические вещества и ряд других веществ.

Органами выделения у человека являются почки, легкие, ЖКТ(слюнные и желудочные железы, поджелудочная железа и кишечные железы), железы кожи(потовые, сальные и молочные).

Основное назначение органов выделения состоит в том, чтобы поддерживать постоянство состава и объема жидкостей внутренней среды организма, прежде всего крови, плазмы и лимфы.

Первостепенное значение в выделении отводится почкам. Почки удаляют избыток воды, неорганических и органических веществ, конечные продукты обмена и чужеродные вещества.

2. 
   Функциональное значение органов выделительной системы.
   

Дыхательная система – относится к органам выделения, поскольку через легкие выводятся из организма CO₂ и Н₂О и некоторые летучие вещества, например пары эфира и хлороформа при наркозе, пары алкоголя при опьянении.

Слюнные и желудочные железы выделяют воду, соли, Ca, Mg и другие ионы, некоторые тяжелые металлы, ряд лекарственных веществ (морфий, хинин, салицилаты).

Поджелудочная железа и кишечные железы экскретируют тяжелые металлы, лекарственные вещества.

Важную экскреторную функцию выполняет печень, удаляя из крови гормоны (тироксин, фолликулин), продукты обмена гемоглобина, азотистого метаболизма и многие другие вещества.

Кожа выполняет многообразные функции: защитную, терморегуляционную, дыхательную, обменную, является органом осязания (анализатор общей чувствительности).

Функция кожи обеспечивается ее высокой эластичностью, высокой электросопротивляемостью, а также сравнительной проницаемостью для различных веществ. Кожа обеспечивает 2% общего газообмена организма. По интенсивности водного минерального и углекислого обмена кожа лишь немного уступает печени и мышцам. Она является жировым и водным депо организма, сосуды кожи - это емкое депо крови. Железы кожи вырабатывают пот, кожное сало. Кожа активно участвует в обмене витаминов, особенно важен синтез в коже витамина D под влиянием ультрафиолетовых лучей. Площадь кожного покрова взрослого человека достигает 1,5 - 2 м². Эта поверхность является рецепторным полем осязания, болевой, температурной чувствительности. К железам кожи относятся потовые, сальные и молочные. Количество потовых желез около 2 - 2,5 млн, они представляют собой простые трубчатые железы. Потовые железы заложены в соединительно-тканевой подкожной клетчатке (больше на ладонях, подошвах, в подмышечных впадинах, на 1см² приходится 400-500 потовых желез). Пот на 98% состоит из воды и 2 % органических и неорганических веществ (минеральные соли, мочевина, мочевая кислота). Количество пота в условиях температурного комфорта составляет 500 мл в сутки, при этом выводятся 2 г NaCl и 1 г N. За счет воды и солей, кожа участвует в поддержании постоянства осмотического давления. При испарении пота теплоотдача усиливается, что является одним из важных механизмов терморегуляции. В течение суток при обычном режиме человек выделяет около 0,5 - 0,7 л пота, однако в жарком климате потоотделение может достигнуть 4 л в сутки, при интенсивной физической нагрузке - до 10 л.

При патологии потовые железы заменяют почки. Секреторными нервами потовых желез являются симпатические нервы.

Особое место среди органов выделения занимают сальные и молочные железы.