Читаем Физиология человека онлайн бесплатно

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО ФАКУЛЬТАТИВНОМУ КУРСУ ДЛЯ УЧАЩИХСЯ IX-X КЛАССОВ

А. Г. ХРИПКОВА, Д. В. КОЛЕСОВ, В. С. МИРОНОВ, И. Н. ШЕПИЛО

Рекомендовано Министерством просвещения РСФСР

Факультативный курс "Физиология человека" учащиеся изучают в IX классе после того, как они достаточно прочно усвоят основные положения анатомии, физиологии и гигиены человека. Это дает возможность углубить знания учащихся, расширить их общебиологический кругозор, познакомить с современными методами научного исследования, применяющимися при изучении физиологии человека и животных, а также вооружить их некоторыми лабораторными навыками.

Как и другие факультативные курсы, этот курс призван развить у учащихся интерес к биологическим наукам и определенным видам практической деятельности (медицина и др.).

Курс рассчитан на 70 ч. Рекомендуется проводить одно двухчасовое занятие в неделю.

Наряду с углубленным изучением теоретического материала значительное место здесь отводится постановке практических работ разной сложности. Желательно, чтобы это были не демонстрации, а самостоятельные лабораторные работы учащихся под руководством учителя.

Учитывая наличие соответствующего оборудования, подготовку учащихся и степень усвоения ими материала курса, учитель может в значительной степени варьировать постановку опытов.

При изучении курса рекомендуется широко использовать учебные кинофильмы по физиологии человека, экскурсии на кафедры физиологии педагогических и медицинских институтов, в научные и медицинские учреждения.

Организм человека представляет собой сложную систему, состоящую из огромного количества органов, связанных друг с другом в единое целое. Благодаря наличию такой связи изменение функции одного органа вызывает изменение деятельности всего организма. Потому и на многочисленные раздражители внешней или внутренней среды организм реагирует как единое образование. Вместе с тем человек и окружающая его среда находятся в постоянной взаимосвязи, и нарушение этой связи может отразиться на нормальной жизнедеятельности организма.

Содружественную работу отдельных органов вначале называли корреляцией. Однако вскоре было введено другое, более точное понятие — регуляция. Понятие "корреляция" предполагает наличие связи между органами и изменение состояния разных органов при изменении деятельности одного органа. Это, разумеется, правильно, но этого недостаточно.

Есть органы исполнительные и органы регулирующие. Например, сердце, легкие и другие внутренние органы, а также мышцы — это исполнительные органы. Они выполняют определенные функции и хотя могут влиять друг на друга, но в их деятельности главное не это. А вот функция нервной системы, желез внутренней секреции заключается в том, что они обеспечивают связь между органами. При этом необходимо иметь в виду, что это не просто связь, а регуляция: нервная система и железы внутренней секреции активно воздействуют на исполнительные органы, обеспечивая их слаженную работу.

В обычных условиях органы работают не на полную мощность, но в случае необходимости они могут работать более интенсивно, за счет так называемого функционального резерва.

В наличии функционального резерва легко убедиться на примере работы сердца. В спокойном состоянии оно бьется с частотой 70 — 80 ударов в 1 мин (у маленьких детей — чаще, у взрослых людей — реже). Предположим, что вы вовремя вышли из дома и у вас достаточно времени для того, чтобы не опоздать. Вы спокойно входите в класс, сердце бьется в обычном ритме. Но представьте себе, что вы опаздываете. Вы бежите изо всех сил и вбегаете в класс непосредственно перед звонком. Посчитайте пульс — теперь он окажется намного чаще, чем обычно (при быстром беге пульс достигает 120-130 ударов в 1 мин).

Как это происходит? Для быстрого бега мышцам требуется больше кислорода и питательных веществ, а они могут поступать в нужном количестве лишь при ускорении кровообращения. Ускорение кровообращения наступает при учащении работы сердца. Значит, в спокойной обстановке сердце работает не на полную мощность. Разница между мощностью, которую сердце развивает в обычных условиях, и максимально возможной для него мощностью и есть функциональный резерв сердца.

Более интенсивную работу сердца стимулировала нервная система. В этом легко убедиться, если вспомнить, что сердце начало сокращаться чаще не в тот момент, когда вы побежали, а несколько раньше — уже при мысли о том, что вы опаздываете.

Выше мы употребили слово "функция". Как вам уже известно, этим словом обозначают род деятельности, выполняемой органом или клеткой в организме, и одновременно особенности их деятельности. Например, функция сердца — перекачивать кровь по кровеносным сосудам; работает же сердце (выполняет свою функцию) отдельными циклами: сначала оно расслабляется и заполняется притекающей кровью, а затем сокращается и проталкивает кровь по сосудам. Особенностью деятельности сердца является также и то, что оно работает то быстрее, то медленнее, в зависимости от потребностей организма.

Единство организма как целого, поддержание постоянства внутренней среды, приспособление организма к различным изменениям внешней среды осуществляются с помощью регулирующих механизмов. Регуляция функций организма осуществляется нервной системой (нервная регуляция) и при помощи химических веществ, поступающих в кровь и лимфу (гуморальная регуляция).

Гуморальная регуляция — наиболее древняя форма регуляции. Химические вещества, образующиеся в организме в процессе его жизнедеятельности, поступают в кровь и тканевую жидкость. Переносясь жидкостями организма, химические вещества действуют на деятельность его органов, обеспечивают их взаимодействие.

Каждая клетка в процессе обмена веществ образует и отдает в окружающую ее тканевую жидкость определенные вещества, многие из которых обладают биологической активностью. Так, в каждой клетке образуется углекислый газ, который стимулирует дыхательные движения.

Известно, что в процессе эволюции образовалась особая система органов, специализировавшихся на выработке очень активных химических веществ, регулирующих жизненные процессы. Это железы внутренней секреции. Эти железы не имеют выводных протоков и выделяют образующиеся в них секреты прямо в кровь, за что их называют еще эндокринными железами (от греч. endon -внутри, krinein- выделять) (рис. 1).

Рис. 1. Расположение желез внутренней секреции в теле человека (схема): 1 — шишковидная железа, или эпифиз; 2 — гипофиз; 3 — щитовидная железа; 4 — паращитовидные железы; 5 — вилочковая железа; 6 — поджелудочная железа; 7 — надпочечники; 8 — яичник (у девочки); 9 — семенник (у мальчика)

Эндокринные железы человека невелики по размерам, имеют очень маленькую массу (от долей грамма до нескольких граммов). Они обильно снабжены кровеносными сосудами. Кровь приносит к ним необходимый "строительный материал" и уносит химически активные секреты.

К эндокринным железам подходит разветвленная сеть нервных волокон, их деятельность регулирует центральная нервная система.

Вырабатываемые железами внутренней секреции вещества называются гормонами.

Гормоны обладают высокой биологической активностью. Так, 1 г адреналина (гормон надпочечников) усиливает работу 100 000 000 изолированных сердец лягушки. Другой особенностью гормонов является специфичность их действия — каждый гормон определенным образом действует на определенные органы, ткани и клетки, на протекающие в них физиологические процессы.

Пронаблюдайте влияние адреналина и питуитрина на меланофоры (пигментные клетки) лягушки. Для работы нужен раствор адреналина и раствор питуитрина (один из гормонов гипофиза). Их можно приобрести в аптеке.

За 6 ч до опыта несколько лягушек поместите в стеклянную банку, обернутую белой бумагой. Под дно банки также подложите белую бумагу. На рассеянном свету лягушки светлеют. Забинтуйте лягушку влажным марлевым бинтом, чтобы она не двигалась, но одну заднюю лапку оставьте свободной. Укрепите лягушку на дощечке булавками и растяните над отверстием в дощечке плавательную перепонку задней лапки лягушки. Дощечку с лягушкой поместите под микроскоп так, чтобы под объективом была растянутая над отверстием плавательная перепонка. Убедитесь, что посветление лягушек связано с сокращением отростков пигментных клеток. Пигментные клетки под микроскопом имеют вид черных точек.

Теперь двум лягушкам введите под кожу брюшка при помощи шприца по 0,5 мл раствора питуитрина. Примерно через полчаса лягушки потемнеют. Рассмотрите под микроскопом плавательную перепонку задних лапок этих лягушек. Вы заметите, что отростки пигментных клеток теперь хорошо видны.

Двум другим лягушкам введите под кожу брюшка по 1-2 мл раствора адреналина. Для этого надо взять другой шприц или если имеется только один шприц, то после введения питуитрина его надо тщательно промыть. Через 20 мин под микроскопом пронаблюдайте пигментные клетки в плавательной перепонке задних лапок этих лягушек. Как влияет адреналин на пигментные клетки лягушки? Объясните механизм этих влияний.

Гормоны состоят из молекул сравнительно небольшого размера. Это обеспечивает их проникновение через стенки капилляров из кровяного русла в ткани.

Гормоны сравнительно быстро разрушаются в тканях, поэтому для обеспечения длительного действия необходимо их постоянное выделение в кровь.

Гормоны обладают относительной специфичностью, что имеет важное практическое значение, так как позволяет недостаток того или иного гормона в организме человека компенсировать введением гормональных препаратов, получаемых из соответствующих желез животных.

Гормоны оказывают влияние на процессы обмена веществ. Известно, что все химические превращения в организме, процессы синтеза и распада веществ протекают при участии ферментов — биологических катализаторов. Действие гормонов на обмен веществ осуществляется через ферментные системы. Гормоны могут стимулировать синтез ферментов, активизировать одни ферментные системы и блокировать другие.

Все гормоны так или иначе влияют на обмен веществ. Но некоторые гормоны имеют специфическое действие. Гормон поджелудочной железы инсулин и гормон надпочечников адреналин регулируют углеводный обмен. Гормон паращитовидных желез регулирует обмен кальция и фосфора в организме. Гормоны оказывают влияние на рост и развитие организма, на процессы полового созревания, участвуют в регуляции деятельности организма.

В настоящее время функции желез внутренней секреции изучены достаточно полно. Удалось не только выделить в чистом виде многие гормоны, но даже некоторые гормоны получить синтетическим путем.

Главная роль в регуляции функций организма и обеспечении его целостности принадлежит нервной системе. Этот механизм регуляции является более совершенным. Во-первых, нервные влияния передаются значительно быстрее, чем химические воздействия, и потому организм через нервную систему осуществляет быстрые ответные реакции на действие раздражителей. В связи со значительной скоростью проведения нервных импульсов взаимодействие между частями организма устанавливается быстро в соответствии с потребностями организма.

Во-вторых, нервные импульсы приходят к определенным органам, и потому ответные реакции, осуществляемые через нервную систему, не только более быстрые, но и более точные, чем при гуморальной регуляции функций.

Вся деятельность нервной системы осуществляется рефлекторным путем. С помощью рефлексов осуществляется взаимодействие различных систем целого организма и его приспособление к меняющимся условиям среды.

При повышении кровяного давления в аорте рефлекторно меняется деятельность сердца. В ответ на температурные воздействия внешней среды у человека суживаются или расширяются кровеносные сосуды кожи, под влиянием различных раздражителей рефлекторно меняется сердечная деятельность, интенсивность дыхания и т. д.

Благодаря рефлекторной деятельности организм быстро реагирует на различные воздействия внутренней и внешней среды.

Раздражения воспринимаются особыми нервными образованиями — рецепторами. Существуют различные рецепторы: одни из них раздражаются при изменении температуры окружающей среды, другие — при прикосновении, третьи — при болевом раздражении и т. п. Благодаря рецепторам центральная нервная система получает информацию обо всех изменениях окружающей среды, а также об изменениях внутри организма.

При раздражении рецептора в нем возникает нервный импульс, который распространяется по центростремительному нервному волокну и достигает центральной нервной системы. О характере раздражения центральная нервная система "узнает" по силе и частоте нервных импульсов. В центральной нервной системе происходит сложный процесс переработки поступивших нервных импульсов, и уже по центробежным нервным волокнам импульсы от центральной нервной системы направляются к исполнительному органу (эффектору).

Для осуществления рефлекторного акта необходима целостность рефлекторной дуги (рис. 2).

Рис. 2. Схема простейшей рефлекторной дуги спинномозгового рефлекса