Физиологические функции

Физиологические функции — это проявления жизнедеятельности, имеющие приспособительное значение. Осуществляя различные функции, организм приспособляется к внешней среде или же приспособляет среду к своим потребностям.

Всякая физиологическая функция клетки, ткани, органа или организма в целом является результатом всей истории видового и индивидуального развития живых существ — их фило- и онтогенеза. В процессе этого развития возникают определенные функции живых структур и происходит качественное и количественное их изменение. Поэтому важной задачей физиологии является изучение функциогенеза, т. е. возникновения и развития каждой отдельной функции.

С обменом веществ связаны все остальные физиологические функции, будь то рост, развитие, размножение, питание и пищеварение, дыхание, секреция и ныдедение продуктов жизнедеятельности, движение и реакции на изменения внешней среды п т. п. Основу любой физиологической функции составляет определенная совокупность превращений веществ и энергии. Это равным образом относится к функциям отдельной клетки,ткани, органа или организма в целом.

При выполнении всякой функции в результате физико-химических процессов и химических превращении в клетках организма происходят структурные изменения. В одних случаях они могут быть выявлены при микроскопическом исследовании. Ценные данные при этом получают посредством цито- и гистохимических методов, сущность которых заключается в том, что посредством специальных реактивов определяют локализацию в клетках и тканях некоторых веществ и их изменения при осуществлении различных функций. В других случаях изменения клеточных структур нельзя обнаружить при помощи оптического микроскопа, так как часто они являются субмикроскопическими, т. е. находятся за пределами микроскопического видения.

Установить такие изменения можно электронным микроскопом, обладающим большей разрешающей способностью и большим увеличением, чем оптический микроскоп (электронный микроскоп увеличивает изображение в 100000—200 000 раз). Благодаря электронной микроскопии удалось установить субмикроскопические изменения, происходящие в мышечной клетке при ее сокращении, в нервном окончании при передаче нервного импульса иннервируемому органу. В результате гистохимических и электронномикроскопических исследований подтвердилось представление, что всякая физиологическая функция неотделимо связана с изменением структуры клеток. Эти изменения структуры, как правило, являются обратимыми, быстро восстанавливающимися. Лишь в отдельных случаях они могут быть необратимыми. Для примера укажем, что существуют два вида секреции, т. е. выделения клеткой различных веществ: при одном из них, несмотря на выделение из клетки определенных продуктов, ее целость сохраняется, при другом происходит разрушение части клетки или всей клетки.

Для понимания природы тех процессов, которые лежат в основе (различных функций организма и его органов и клеток, важно изучение ничтожно малых изменений обмена веществ и энергии, происходящих к тому же в весьма короткие отрезки времени (в миллисекунды и даже в микросекунды). Это обусловлено тем, что с такими количественно незначительными процессами связапы многие важнейшие функции клеток. Поэтому для физиологии чрезвычайно важна разработка все более чувствительных и точных способов исследования, позволяющих определять и измерять очень небольшие и быстро происходящие физические и химические процессы. В этом отношении очень много нового для физиологии дало использование современных достижении физики, химии и техники, которые вооружили ученых новыми методами исследования.

Проявляясь в химических и физических, в том числе и механических изменениях, функции организма не могут быть сведены к какому-либо одному из них, так как жизненные функции представляют собой сложную взаимосвязанную совокупность, единство всех этих процессов. Изучая любой живой объект: отдельную клетку или сложный высокоорганизованный организм, физиолог обязан синтезировать данные физических, химических и морфологических исследований, так как организм представляет собой «высшее единство, связывающее в себе в одно целое механику, физику и химию» (Ф. Энгельс).

Источник

Физиологическая функция понятие параметры функции

1) Общая физиология – изучает общие закономерности работы органов и систем организма.

2) Частная физиология – изучает функции различных физиологических систем, т.е. совокупности органов и тканей, выполняющих одну функцию.

3) Специальная физиология – изучает функции специальных организмов (детей и подростков).

4) Физиология различных состояний (например, физиология труда).

5) Клиническая физиология – изучает функции организма при возникновении заболеваний.

Нормальная физиология изучает функции здорового организма.

Задачи физиологии состоят в изучении функций:

1. Здорового организма в целом.

2. Различных органов.

3. Физиологических и функциональных систем.

4. Различных клеток, клеточных популяций.

5. Клеточных структур.

6. Всех органов и систем в их взаимосвязи.

В истории физиологии можно условно выделить два этапа:

1. Донаучный (до 1628 года), представителями которого считаются знаменитые ученые древности (Гиппократ, Авицена, Гален, Парацельс и многие другие).

2. Научный этап связан с выходом в свет в 1628 году научного труда английского врача У. Гарвея «Анатомические исследования о движении сердца и крови животных».

Краткая история развития физиологии

Вклад в развитие физиологии

Заложил основы для понимания роли отдельных систем и функций организма как целого.

– центром кровообращения является печень.
– сердце состоит из двух частей: левого и правого сердца.

– правое сердце наполнено кровью и разносит ее по всему организму;

– левое сердце наполнено божественной пневмой, которая разносится по всему организму.
– между левым и правым сердцем имеется отверстие, через которое кровь левого сердца питает правое.

Работа Везалия «О строении человеческого сердца» подготовила почву для открытий в области физиологии.

Сформулировал рефлекторный принцип организации движений – принцип отражения в ответ на возбуждающий их стимул. Пытался законами механики объяснить как ход небесных светил, так и поведение животных.

В 1628 году опубликовал свою работу «Анатомические исследования о движении сердца и крови у животных». Этот год считается годом становления физиологии. Открыл большой круг кровообращения. Ввел в практику научных исследований прием, получивший название вивисекции, или живосечения.

Используя микроскоп, в 1661 году показал, что артерии и вены соединяются между собой мельчайшими сосудами –капиллярами, благодаря которым в организме образуется замкнутая сеть кровеносных капилляров.

Считается «отцом русской физиологии». Занимался вопросами транспорта газов кровью; разработкой проблем гипоксических состояний; показал, что гемоглобин эритроцитов переносит не только кислород, но и углекислый газ. Разрабатывал вопросы физиологии труда. Изучая процесс утомления, впервые научно установил значение активного отдыха. Всеобщее значение получило открытие И.М. Сеченовым явления центрального торможения. В 1863 году вышла в свет его знаменитая книга «Рефлексы головного мозга», в которой сформулировано материалистическое положение о рефлекторной деятельности головного мозга. Создал первую в России физиологическую школу.

Создал учение о высшей нервной деятельности (поведения) человека и животных, ее проявлениях в норме и патологии. Научная деятельность И.П. Павлова развивалась в трех основных направлениях: изучение важнейших проблем физиологии кровообращения, физиологии пищеварения, высшей нервной деятельности В 1904 г. И.П. Павлов получил Нобелевскую премию за работы в области физиологии пищеварения. В 1935 г. Международный физиологический конгресс присвоил ему звание «старейшины физиологов мира». Разработал теорию условных рефлексов.

В XX веке выделились два основных направления развития физиологической науки:

1. Глубокое изучение физико-химических процессов в клетках, мембранах, преобразований на молекулярном уровне. Делаются принципиальные открытия в области цитофизиологии и цитохимии, утверждается мембранная теория биоэлектрических потенциалов. За создание этой теории и установление ионных механизмов возбуждения нейронов в 1963 году были удостоены Нобелевской премии Д.Экклс, Э.Хаксли и А. Ходжкин.

2. Формирование представлений о единстве организма, гомеостазе (К.Бернар, У.Кеннон) и взаимосвязи организма с окружающей внешней средой.

В физиологии существуют 2 метода исследования:

1. Наблюдение за различными проявлениями и нарушениями, возникающими при заболеваниях и травмах у животных и человека;

2. Опыт, который бывает 2 видов:

Хронический (предложен Павловым), когда после проведенной операции животное выживает, проводится наблюдение за его жизнью. В течение длительного времени изучается функция органа, изменение функций под влиянием различных условий, влияние нервной и гуморальной регуляции на функции организма.

Функция – специфическая деятельность системы или органа. Например, функциями желудочно-кишечного тракта являются моторная, секреторная, всасывательная.

Физиологическая система – жестко генетически детерминированная совокупность клеток, тканей и органов, объединяемая общей функцией.

Норма – это предел оптимального функционирования живой системы. Физиологическая норма – биологический оптимум жизнедеятельности.

Регуляция – совокупность процессов, ведущих к оптимизации физиологических функций в меняющихся условиях внешней и внутренней среды организма.

Реакция – изменение (усиление или ослабление) деятельности организма в ответ на внутреннее или внешнее раздражение.

Раздражение – воздействие на живую ткань внешних или внутренних раздражителей.

Раздражитель – фактор внешней среды, вызывающий переход системы из состояния функционального покоя в состояние функциональной активности.

Возбудимость – способность ткани отвечать на раздражение возбуждением. Возбудимость зависит от уровня обменных процессов и заряда клеточной мембраны. Показатель возбудимости – порог раздражения – та минимальная сила раздражителя, которая вызывает первую видимую ответную реакцию ткани. Раздражители бывают: подпорговые, пороговые, надпороговые. Возбудимость и порог раздражения обратно пропорциональные величины: чем меньше порог раздражения, тем больше возбудимость.

Возбудимы ткани – ткани, способные в ответ на действие раздражителей переходить из состояния физиологического покоя в состояние возбуждения. К возбудимым относятся три вида тканей: нервная, мышечная и железистая (эпителиальная).

Проводимость – способность ткани проводить возбуждение по всей своей длине. Показатель проводимости – скорость проведения возбуждения (по скелетной ткани – 6-13 м/с, по нервной ткани – до 120 м/с). Проводимость зависит от интенсивности обменных процессов, от возбудимости (прямо пропорциональна).

Лабильность (функциональная подвижность) – способность ткани воспроизводить определенное количество волн возбуждения в единицу времени. Это свойство характеризует скорость возникновения возбуждения. Показатель (мера) лабильности – максимальное количество волн возбуждения в данной ткани: нервное волокно – 500-1000 имп/с, мышечная ткань – 200-250 имп/с, синапс – 100-125 имп/с. Лабильность зависит от уровня обменных процессов в ткани, возбудимости, рефрактерности.

Рефлекс – ответная реакция организма на внешнее и внутреннее раздражение, осуществляемая с участием ЦНС.

Торможение – подавление или угнетение деятельности клеток, тканей или органов, т.е. процесс, приводящий к уменьшению или предупреждению возбуждения. Возбуждение и торможение представляют собой противоположные и взаимосвязанные процессы.

Автоматия – свойство некоторых клеток, тканей и органов возбуждаться под влиянием возникающих в них импульсов, без воздействия внешних раздражителей. Автоматией обладают, например, гладкая и сердечная мышечная ткани.

Гомеостаз (гомеостазис) – постоянство внутренней среды организма.

Внутренняя среда организма – совокупность жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость), принимающих непосредственное участие в процессах обмена веществ и поддержании гомеостаза в организме.

Условные рефлексы – индивидуально приобретенные системные приспособительные реакции, возникающие на основе образования в ЦНС временной связи между условным и безусловно-рефлекторным раздражителями.

Для каждого организма характерна определенная организация ею структур. Выделяют шесть уровней организации человеческого организма:
1) молекулярный

Молекулярный уровень организации. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, проявляется на уровне функционирования биологических макромолекул (биополимеров): нуклеиновых кислот, белков, жиров (липидов), полисахаридов, витаминов, ферментов и других органических веществ. С молекулярного уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности ор1анизма.

Клеточный уровень организации. Клетка – элементарная структурная, функциональная и генетическая единица многоклеточного организма. Функционально сходные клетки объединяются в ткани.

Тканевой, уровень организации. Ткани – это группы клеток и межклеточного вещества, объединенные общим строением, функцией и происхождением. Различают четыре основные группы тканей: эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная.

Органный уровень организации. Различные ткани, соединяясь между собой, образуют органы: сердце, почки, легкие, головной мозг, спинной мозг, мышца, мочевой пузырь, матка, грудная железа, желудок, глаз, ухо и т.д. Орган занимает постоянное положение, имеет определенное строение, форму и функции Органы, сходные по своему строению, функции и развитию, объединяются в системы органов

Системный уровень организации. Совокупность органов, участвующих в выполнении какого-либо сложного акта деятельности, образующих анатомические и функциональные объединения – системы органов. Различают девять основных систем организма.

1. Система органов движения или опорно-двигательный аппарат объединяет все кости (скелет), их соединения (суставы, связки) и скелетные мышцы. Благодаря этой системе организм передвигается во внешней среде; кости скелета защищают внутренние органы от механических повреждений.

2. Пищеварительная система объединяет органы, выполняющие функции приема пищи, ее механической и химической переработки, всасывания питательных веществ в кровь и лимфу и выведения непереваренных частей пищи.

3. Дыхательная система осуществляет потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа, т.е. функцию газообмена между организмом и внешней средой.

4. Мочевыделительная система выполняет функцию выделения из организма конечных продуктов обмена и функцию поддержания постоянства внутренней среды организма (гомеостаза), в частности водно-солевого баланса.

5. Половая система объединяет органы размножения и выполняет функцию продления рода человеческого. Различают мужскую и женскую половые системы, которые включают наружные и внутренние половые органы (гонады).

6. Эндокринная система состоит из желез внутренней секреции, к которым относятся гипофиз, эпифиз, вилочковая железа, щитовидная, поджелудочная, паращитовидная, половые железы, надпочечники. Они вырабатывают особые активные вещества (гормоны), которые непосредственно
всасываются в кровь. Гормоны разносятся кровью по всему организму и оказывают регулирующее влияние на различные функции, прежде всего на обмен
веществ, активность генов, процессы онтогенетическою развития, дифференцировку тканей, формирование пола, размножение, тонус коры головного
мозга и т.д.

7. Сердечнососудистая система (ССС) обеспечивает непрерывное движение крови в организме (кровообращение), благодаря чему
осуществляются транспортные функции крови: доставка тканям кислорода, питательных веществ и гормонов и удаление из тканей веществ, образующихся в результате процессов обмена.

8. Система органов чувств объединяет органы зрения, слуха, обоняния, вкуса и осязания. Они воспринимают информацию внешней среды, играют важную роль в обмене информацией между организмом и средой.

9. Нервная система играет ведущую роль в объединении организма в единое целое, регулирует деятельность всех внутренних органов и систем органов. Она осуществляет связь организма с окружающей внешней средой на основе условных и безусловных рефлексов, обеспечивая приспособление к изменяющимся условиям жизни, а также осуществляет психическую деятельность человека, возникающую на основе физиологических процессов ощущения, восприятия и мышления.

Уровень целостного организма. Организм человека функционирует как единое целое и представляет собой саморегулирующуюся систему. Взаимосвязанная, согласованная работа всех органов и физиологических систем обеспечивается гуморальной и нервной регуляцией.

Физиологические функции – это проявления жизнедеятельности, имеющие приспособительное значение.

Основной функцией живого организма является обмен веществ и энергии. Этот процесс состоит в совокупности химических и физических изменений, в превращениях веществ и энергии, постоянно и непрерывно происходящих в организме и во всех его структурах. Он неодинаков у организмов, стоящих на разных ступенях филогенетического развития. Обмен веществ, или метаболизм, является необходимым условием жизни. Он отличает живое от неживого, мир живых существ от неорганического мира. Изменения вещества и превращения энергии происходят и в неорганическом мире; однако имеется принципиальное различие этих процессов в живом организме и в неживой природе.

Рис. 1. Схема обмена веществ в клетке

С обменом веществ связаны все остальные физиологические функции, будь то рост, развитие, размножение, питание и пищеварение, дыхание, секреция и выделение продуктов жизнедеятельности, движение и реакции на изменения внешней среды и т. п.

Развитие и рост. С момента зарождения и до смерти в результате обмена веществ происходит развитие организма – закономерные изменения его химического состава и строения (качественные изменения). В процессе развития до созревания усложняется строение клеток, тканей, органов и систем органов. Развитие происходит гетерохронно, т. е. клетки, ткани и органы созревают неодновременно. С определенного возраста начинается старческое изменение строения органов, также совершающееся гетерохронно. Одновременно на протяжении всей жизни изменяются функции. Накопление количественных изменений строения и функций приводит к появлению или исчезновению новых качеств, новых свойств организма и его поведения. В результате развития в определенные периоды жизни изменяется рост организма.

Рост – увеличение размеров развивающегося организма и его органов с изменением их формы, объема и массы, т.е. количественные изменения в организме. При росте возрастает масса активных частей организма вследствие размножения клеток и увеличение межклеточных элементов, их объема и массы («живого вещества»). Обычно рост прекращается с достижением зрелости. Рост зрелого организма никогда не бывает пропорциональным. Рост регулируется нервной системой и железами внутренней секреции.

Согласованная деятельность различных систем организма, поддержание относительного постоянства клеточного состава и физико-химических свойств внутренней среды (гомеостаза) обеспечивается нервным и гуморальным механизмами регуляции функций.

Гуморальный механизм регуляции (от латинского humor – жидкость) филогенетически более древний и связан со способностью клеток изменять интенсивность жизнедеятельности в зависимости от изменения физико-химических параметров среды. Гуморальный механизм регуляции функций осуществляется через кровь, в нее поступают различные по природе и физиологическому значению химические вещества: продукты обмена веществ, гормоны, медиаторы, биологически активные вещества. Током крови они разносятся ко всем органам (не имеют определенного адресата) и действуют на те или иные клетки органов (в зависимости от их чувствительности к данному химическому веществу), вызывая активизацию или торможение их функциональной деятельности. Но гуморальный механизм не может обеспечить быструю перестройку деятельности организма, быстрые адаптивные реакции, так как химические вещества разносятся по организму кровью, а скорость кровотока невелика.

В процессе эволюции сформировалась нервная система и возник второй, более молодой и более совершенный нервный механизм регуляции функций организма. Нервный механизм в отличие от гуморального обеспечивает быструю сигнализацию нервной системы об изменениях во внешней или внутренней среде и осуществляет быстрые адекватные реакции на эти изменения. Нервный механизм обладает преимуществами перед гуморальным механизмом:

· имеет точный адресат (возникшие в рецепторах нервные импульсы по определенным нервным волокнам поступают
в определенный отдел ЦНС, а от нее – к определенным органам);

· имеет высокую скорость проведения нервных импульсов – от 3 до 120 м/сек.

Нервный и гуморальный механизмы регуляции функций тесно взаимосвязаны между собой. Гуморальные факторы оказывают влияние на деятельность нервных клеток ЦНС, она в свою очередь изменяет деятельность органов. С другой стороны – образование и поступление в кровь гуморальных веществ регулируется нервной системой.

Таким образом, в организме существует единая нервно-гуморальная система, обеспечивающая саморегуляцию функций, без чего невозможно существование организма.

Основные параметры, характеризующие внутреннюю среду, называются гомеостатическими константами. Например, концентрация глюкозы, натрия и других ионов, величина мембранного потенциала, значение артериального и осмотического давления, напряжения газов крови, температура. Гомеостатические параметры могут быть жесткими и пластичными, меняться в зависимости от индивидуальных, возрастных, половых, социальных и других условий. Жесткие константы (например, осмотическое давление крови, рН) допускают лишь незначительные отклонения от своего уровня, пластичные константы (например, уровень кровяного давления или питательных веществ в крови) варьируют в довольно большом диапазоне и в течение длительного времени. Значительная вариабельность уровня кровяного давления, свойственная здоровому человеку в норме, имеет определенный физиологический смысл. Так, повысившееся кровяное давление в результате физической нагрузки или эмоционального сдвига улучшает кровоснабжение многих органов и тканей. Вместе с тем длительное повышение кровяного давления приводит к нарушениям кровоснабжения – кровоизлияниям, таким как инфаркты и инсульты.

Любые физиологические, физические, химические или эмоциональные воздействия (будь то температура воздуха, изменение атмосферного давления, обычная терапевтическая процедура или волнение, радость, печаль, горе, прием лекарства и т. д.) могут явиться поводом к выходу организма из состояния динамического равновесия, в котором он пребывает. Таким образом, любое воздействие может оказаться «отклоняющим», или «возмущающим». Рассмотрим достаточно простой пример. Углеводы служат важнейшим источником энергии для организма. В результате распада и главным образом «сгорания» в кислороде молекулы углеводов, богатые энергией, постепенно превращаются в молекулы конечных продуктов — воды и двуокиси углерода, обладающих малым запасом энергии. Энергия, высвобождающаяся при этом, идет на покрытие энергетических потребностей клеток организма. Ни одна клетка, ни один орган не могут существовать даже кратковременно без расходования энергии и потребления «горючего» в виде углеводов.

Наиболее чувствительны к недостатку снабжения «горючим» нервные и мышечные клетки. Особенно мозг, так как для него глюкоза является единственным источником энергии. Даже малое и кратковременное снижение уровня сахара в крови (гипогликемия) приводит к тяжелым функциональным расстройствам, вызывающим угрожающие явления в состоянии всего организма. Функции нервных образований всецело зависят от содержания сахара в крови. В крови здорового человека находится 4,4-6,0 ммоль/л. глюкозы.

Такой уровень, по-видимому, наиболее благоприятен для протекания процессов жизнедеятельности и обмена веществ. Он обеспечивается благодаря очень точно поддерживаемому балансу между потреблением сахара и его поступлением в кровь. Существует не менее семи-восьми механизмов, поддерживающих этот баланс. Центральную роль здесь играет печень.
Потребление сахара крови особенно возрастает при повышенной мышечной деятельности. Можно было бы ожидать, что при этом уровень сахара в крови резко понизится и наступит опасное состояние, называемое гипогликемией. Однако этого не происходит: в печени как в депо углеводов гликоген распадается до стадии глюкозы под действием гормонов поджелудочной железы (гликогена) и надпочечников (адреналина), которая и обеспечивает замену сахара в крови. Можно было бы ожидать также и контрастного явления: после приема пищи, богатой углеводами, последние, всасываясь в тонкой кишке, в большом количестве поступают в кровь, что должно было бы привести к значительному и стойкому повышению уровня сахара в крови. Но и этого не наблюдается. Это обусловлено тем фактом, что оттекающая от кишки, обогащенная сахаром кровь поступает в общий кровоток не сразу, а проходит сначала по воротной вене через печень. В клетках печени глюкоза венозной крови поглощается, образуется гликоген под действием гормона поджелудочной железы инсулина, так что содержание сахара в крови, поступающего из печени в общий кровоток, сохраняется приблизительно на нормальном уровне.

Источник