Для чего необходима регуляция физиологических функций
РЕГУЛЯЦИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ
Описание презентации по отдельным слайдам:
Описание слайда:
РЕГУЛЯЦИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ
Проф. Мухина И.В.
Лекция №6
Лечебный, педиатрический, медико-профилактический,стоматологический, фармацевтический факультеты
Описание слайда:
Регуляция физиологических функций – это совокупность процессов, возникающих в биологической системе (на молекулярном, клеточном, тканевом, органном, системном и организменном, уровнях) в ответ на воздействие внешней и внутренней среды и направленных на достижение положительного для организма результата.
В основе явлений регуляции лежит взаимосвязь всех органов и физиологических систем организма между собой.
Описание слайда:
Кибернетика – наука об общих принципах управления в машинах, живых системах и обществе.
Кибернетическая система включает в себя:
Регулирующее устройство;
Объект регулирования;
Канал прямой связи (регулирующее воздействие);
Датчики, воспринимающие информацию на входе (сенсорные рецепторы) и выходе (рецепторы исполнительных структур или рецептор результата действия);
Канал обратной связи.
Регулирующее устройство
Объект регулирования
ВЫХОД
ВХОД
4
1
3
2
4
5
Канал обратной связи
Описание слайда:
Описание слайда:
Управление по прогнозированию осуществляется при поступлении информации о предстоящем действии возмущения на основе сформированной условнорефлекторной деятельности.
Описание слайда:
Основные способы управления в живом организме
1). Запуск (инициация);
2). Коррекция;
3). Координация.
Описание слайда:
Коррекция – процесс управления деятельностью органа, который работает в автономном режиме.
Описание слайда:
Контуры регуляции
В связи с наличием различных морфо-функциональных уровней биосистем организма (клетка, ткань, орган, система органов) выделяют различные контуры регуляции:
Внутриклеточный (является предметом клеточной физиологии). Регуляторы – вторичные мессенджеры – Са2+, цАМФ и цГМФ, И3Ф, ДАГ.
Внутриорганнный
Системный.
Описание слайда:
МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ физиологических функций
На уровнях биосистем, таких как ткань, орган и система органов существует три механизма регуляции:
Миогенный;
Гуморальный;
Нервный.
Описание слайда:
Миогенный механизм регуляции
— регуляция функции органа за счет изменения физиологических свойств мышечной ткани.
Характерен для органов и тканей мышечного типа. Например, гемодинамический механизм регуляции сократимости сердца происходит за счет свойств сердечной мышцы (закон Франка-Старлинга): чем больше растянута мышца, а, следовательно, и больше резервных актомиозиновых мостиков, тем больше сила сокращения.
Описание слайда:
Гуморальный механизм регуляции
— изменение физиологической активности органов и систем под влиянием химических веществ, доставляемых через жидкие среды организма (интерстициальная жидкость, лимфа, кровь, ликвор).
Аутокринная
Паракринная
Эндокринная
Описание слайда:
Аутокринная регуляция
— изменение функции клетки химическими субстратами, выделяемыми в межклеточную среду самой клеткой (продукты распада белков, углеводов, СО2, электролиты и др.).
Описание слайда:
Паракринная регуляция
Основана на выделении клетками химических веществ (цитокинов) в межтканевую жидкость, которые могут управлять функцией нескольких клеток, расположенных на некотором удалении от источника управляющих воздействий.
Например, вазоконстрикторный фактор эндотелин-1, вазодилятаторный фактор – оксид азота NO, туморнекротизирующий фактор TNF, факторы роста, молекулы адгезии, простагландины и др. цитокины
Описание слайда:
Эндокринная регуляция
Реализуется при выделении биологически активных веществ (регуляторные пептиды, гормоны) в кровь отдельными клетками (эндокринная диффузная система) или специальными органами (эндокринные железы).
С током крови гормоны достигают всех органов и тканей (мишени).
Конечный эффект регуляции определяется наличием в соответствующем органе-мишени специфических рецепторов.
Описание слайда:
Для гуморального механизма регуляции характерно:
медленное распространение;
диффузный характер управления;
низкая надежность осуществления связи
Описание слайда:
Нервный механизм регуляции
— изменение физиологических функций под влиянием нервных импульсов, передаваемых из центральной нервной системы по нервным волокнам к тканям и органам организма.
Два варианта нервной регуляции:
соматическая – регуляция скелетной мускулатуры;
вегетативная (автономная) – регуляция деятельности внутренних органов
Описание слайда:
Структурной основой рефлекса является рефлекторная дуга.
Функционально состоит из: афферентного, центрального и эфферентного звеньев.
Рефлекс – ответная реакция организма на изменения внутренней и внешней среды, осуществляемая при участии ЦНС.
Описание слайда:
Морфологически состоит из:
рецепторных образований, назначение которых заключается в трансформации энергии внешних раздражений (информации) в энергию нервного импульса;
афферентного (чувствительного) нейрона, проводящего нервный импульс в нервный центр;
интернейрона (вставочного) нейрона или нервного центра, представляющего собой центральную часть рефлекторной дуги;
эфферентного (двигательного) нейрона, проводящего нервный импульс до эффектора;
эффектора (рабочего органа), осуществляющего соответствующую деятельность.
Передача нервного импульса осуществляется с помощью нейротрансмиттеров или медиаторов – химических веществ, выделяющихся нервными окончаниями в химическом синапсе
Описание слайда:
Для нервного механизма регуляции характерно:
высокая скорость распространения;
точная передача объекту регулирования управляющих воздействий;
высокая надежность осуществления связи.
Описание слайда:
В естественных условиях нервный и гуморальный механизмы работают как единый нейрогуморальный механизм управления.
Например, передача управляющих воздействий с нерва на иннервируемые структуры осуществляется с помощью химических посредников – медиаторов, действующих на специфические рецепторы.
Еще более тесная связь обнаружена в некоторых ядрах таламуса. Нервные клетки этих ядер приходят в активное состояние при изменении химических и физико-химических показателей крови (нейросекреция). Например, повышение осмотического давления плазмы крови вызывает активацию специальных нервных клеток супраоптического ядра гипоталамуса, что приводит к выделению в кровь антидиуретического гормона (АДГ), усиливающего реабсорбцию воды в почках, что снижает осмотическое давление плазмы крови.
Наконец, работа симпатоадреналовой системы. Активация симпатической нервной системы при стрессе приводит к повышению выделения надпочечниками гормона адреналина.
Описание слайда:
Описание слайда:
Гомеостатические константы
Жесткими константами называются такие константы, незначительные отклонения которых могут приводить к существенным нарушениям обменных процессов и смерти организма. Например, осмотическое давление, рН, содержание глюкозы, О2, СО2 в крови.
Пластичными константами называются такие константы, значения которых могут варьировать в довольно широком диапазоне без существенных нарушений физиологических функций. Например, количество и соотношение форменных элементов крови, объем циркулирующей крови, скорость оседания эритроцитов, уровень кровяного давления, температуры, питательных веществ в крови.
Жесткие константы;
Пластичные константы
Описание слайда:
ГОМЕОКИНЕЗ
– изменение уровня гомеостаза, переход сформировавшейся физиологической системы в новую, стабильную, адекватную условиям среды, а также изменение функций организма, направленные на восстановление гомеостаза.
Описание слайда:
САМОРЕГУЛЯЦИЯ
Основным механизмом поддержания гомеостаза является саморегуляция.
САМОРЕГУЛЯЦИЯ – это регуляция, при которой отклонение какой-либо физиологической функции или константы внутренней среды от уровня, обеспечивающего нормальную жизнедеятельность, является причиной возвращения этой константы к исходному уровню.
Описание слайда:
Процессы саморегуляции основаны на использовании прямых и обратных связей.
Прямая связь предусматривает выработку управляющих воздействий на основании информации об отклонении константы или действии возмущающих факторов.
Обратная связь предусматривает передачу выходного, регулируемого сигнала о состоянии объекта управления на вход системы. Различают положительную и отрицательную обратные связи.
— положительная обратная связь усиливает управляющее воздействие, способствует формированию новой функциональной системы.
— отрицательная обратная связь ослабляет управляющее воздействие, уменьшает влияние возмущающих факторов, способствует возвращению измененного показателя к стационарному уровню.
Описание слайда:
Описание слайда:
Описание слайда:
Существенным отличием теории П.К. Анохина от теории систем являются:
Наличие полезного адаптивного результата, который в функциональных системах является системообразующим фактором и играет решающую роль в объединении множества компонентов в систему, обеспечивающую приспособительную деятельность организма.
Наличие динамической архитектоники, представленной узловыми механизмами с обязательной обратной афферентацией, поступающей в ЦНС от конечного результата ее деятельности.
Описание слайда:
Архитектоника функциональных систем
Полезный приспособительный результат как ведущее звено функциональной системы;
Рецепторы результата;
Обратную афферентацию, поступающую от рецепторов результата в центральные образования функциональной системы;
Центральную архитектонику, представляющую избирательное объединение нервных элементов различных уровней в специальные системные механизмы.
Исполнительные соматические вегетативные, гуморальные компоненты, включающие организованное целенаправленное поведение.
Описание слайда:
Описание слайда:
Организация различных ФС принципиально одинакова, т.е. построена по принципу изоморфизма.
Отличия ФС обусловлены характером результата.
Многообразие полезных для организма приспособительных результатов может быть сведено к нескольким группам:
1). Метаболические результаты;
2). Гомеостатические результаты;
3). Результаты поведенческой деятельности, удовлетворяющие основные биологические потребности;
4). Результаты поведенческой деятельности, удовлетворяющие социальные потребности человека.
Описание слайда:
Описание слайда:
По принципу изоморфизма построена центральная архитектоника функциональных систем.
Афферентный синтез;
Принятие решения;
Акцептор результата действия + оценка достигнутого результата;
Эфферентный синтез.
Описание слайда:
Вопросы для студентов
1. По какому принципу происходит регуляция физиологических функций и гомеостатических констант при их изменении под действием факторов окружающей среды?
2. Назовите основные характерные отличия эндокринной регуляции от других вариантов гуморальной регуляции?
3. Что такое рефлекс?
4. Дайте определение отрицательной обратной связи.
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Общие понятия и регуляция физиологических функций
Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Декабря 2013 в 17:18, лекция
Описание работы
1.Общие физиологические понятия организма и среды,обмен веществ,раздражители,возбудимость и возбуждение,торможение,гомеостаз,адаптация и др.)
2.Нервная регуляция,рефлекс,рефлекторная дуга.
3.Гуморальное регулирование.
4.Понятие о саморегуляции.
Файлы: 1 файл
физиология.docx
Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования
« Волгоградская Государственная Академия Физической Культуры»
«Общие понятия и регуляция физиологических функций»
1.Общие физиологические понятия организма и среды,обмен веществ,раздражители, возбудимость и возбуждение,торможение, гомеостаз,адаптация и др.)
2.Нервная регуляция,рефлекс, рефлекторная дуга.
4.Понятие о саморегуляции.
1. Организм и среда
Несмотря на то, что биология стала междисциплинарной наукой, ее важнейшей задачей остается выяснение общих закономерностей, присущих организму и среде, в которой он обитает.
Пространство, в котором живут организмы, и все то, что их окружает в этом пространстве, есть их окружающая среда. В этой среде присутствуют факторы, которые определяют ее содержание, делают ее специфичной для организмов каждого вида, т. е. каждый вид имеет свою среду. Для человека пространство, в котором он живет, является средой обитания. Территория, на которой располагается город, деревня или другой какой-либо населенный пункт, в котором живет человек, есть его среда обитания.
Метаболи́зм (от греч. μεταβολή — «превращение, изменение»), или обмен веществ — набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды. Метаболизм обычно делят на две стадии: в ходе катаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых; в процессах анаболизма с затратами энергии синтезируются такие вещества, как белки, сахара, липиды и нуклеиновые кислоты.
Обмен веществ происходит между клетками организма и межклеточной жидкостью, постоянство состава которой поддерживается кровообращением: за время прохождения крови в капиллярах через проницаемые стенки капилляров плазма крови 40 раз полностью обновляется с интерстициальной жидкостью. Серии химических реакций обмена веществ называют метаболическими путями, в них при участии ферментов одни биологически значимые молекулы последовательно превращаются в другие. Ферменты играют важную роль в метаболических процессах потому, что:
Раздражители (биологические), различные изменения состояния внешней или внутренней среды организма, способные при воздействии на биологическую систему (например, на нервную, мышечную или железистые ткани) изменять её исходное состояние, т. е. вызывать в ней возбуждение. Различают физические химические и физико-химические Р., которые могут быть адекватными или неадекватными. Р. воспринимаются как специфическими нервными окончаниями — рецепторами, так и др. клетками органов и тканей.
Возбудимость и возбуждение
Клетки нервной Ткани в процессе эволюции приспособились к быстрой ответной реакции на действие раздражителя, поэтому нервную ткань называют возбудимой, а ее способность быстро реагировать на раздражение — возбудимостью. Количественной мерой возбудимости является порог раздражения — минимальная величина раздражителя, способная вызвать ответную реакцию ткани. В этой связи раздражитель меньшей силы называют подпороговым, а большей — надпороговым. Последние в сравнении с пороговыми, как правило, вызывают более значительные ответные изменения в жизнедеятельности ткани или организма.
Возбудимостьпроявляется в процессах возбуждения, которые представляют изменение процессов обмена веществ в клетках нервной ткани. Изменение обмена веществ. Провождаетсй передвижением через клеточную мембрану отрицательно и положительно заряженных ионов, что вызывает изменение активности клетки. Эти биоэлектрические изменения в клетке в настоящее время хорошо изучены и могут быть измерены с помощью специальной электронной аппаратуры и особых микроскопических электродов диаметром всего в 1—7 мкм. Разность электрических потенциалов в покое между внутренним содержанием нервной клетки и ее наружной оболочкой составляет около 50—70 мВ (1 мВ = 0,001 В). Эта разность потенциалов, называемая чембранным потенциалом покоя, обусловлена неравенством концентрации ионов в цитоплазме клетки и внеклеточной среде, что в свою очередь связано с избирательной проницаемостью клеточной мембраны к ионам Na+ и К+.
В покое концентрация ионов К+ внутри клетки во много раз превышает их концентрацию во внеклеточной среде, Na+ больше во внеклеточной среде. При этом ионы К+ практически свободно диффундируют через мембрану в тканевую жидкость, a Na+ в клетку «путь закрыт». В результате в цитоплазме остаются отрицательно заряженные ионы, а на наружной поверхности клеточной мембраны накапливаются положительно заряженные К+ и Na+ (рис. 13).
При возбуждении клетки проницаемость мембраны для ионов Na+ резко увеличивается и они легко проникают н цитоплазму клетки, что приводит к постепенному снижению мембранного потенциала покоя до 0, а затем к возникновению разности потенциалов противоположного знака до — 80-Н 110 мВ. Это кратковременное изменение разбуют развития быстрых ответных действий, например в спортивных играх и единоборствах.
Торможение (биол.), активный нервный процесс, приводящий к угнетению или предупреждению возбуждения. В зависимости от локализации тормозного процесса различают периферическое Т., осуществляемое непосредственно в синапсах на мышечных и железистых элементах, и центральное, реализуемое в пределах центральной нервной системы. Большинство изученных видов Т. основано на взаимодействии медиатора, секретируемого и выделяемого из пресинаптических элементов (обычно нервных окончаний), со специфическими молекулами постсинаптической мембраны (см. Биологические мембраны). При этом происходит кратковременное повышение проницаемости постсинаптической мембраны к ионам К+ или Cl—, вызывающее снижение её входного электрического сопротивления и во многих случаях также генерацию
гиперполяризационного тормозящего потенциала постсинаптического. Это приводит к снижению возбудимости мембраны, длящемуся в разных случаях от единиц до десятков мсек, и значительному уменьшению вероятности её охвата распространяющимся возбуждением.
Гомеостаз, гомеостазис (от гомео. и греч. stásis — состояние, неподвижность), в физиологии, относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма человека, животных и растений. Термин «Г.» предложен американским физиологом У. Кенноном в 1929. Однако представление о постоянстве внутренней среды было сформулировано ещё в 1878 французским учёным К. Бернаром. Г. — результат сложных координационных и регуляторных взаимоотношений, осуществляемых как в целостном организме, так и на органном, клеточном и молекулярном уровнях. Благодаря приспособительным (адаптационным) механизмам физические и химические параметры, определяющие жизнедеятельность организма, меняются в сравнительно узких пределах, несмотря на значительные изменения внешних условий. У высокоорганизованных животных Г. отличается наибольшим совершенством. У человека, млекопитающих, птиц Г. включает поддержание постоянства концентрации водородных ионов (pH) и состава крови, осмотического давления (изоосмия), температуры тела (изотермия), кровяного давления и многих других функций. Г. обеспечивается нейро-гуморальными, гормональными, барьерными и выделительными механизмами. Так, например, выравнивание артериального давления осуществляется регуляторными механизмами, вступающими в действие по принципу цепных реакций с обратными связями (изменение давления крови воспринимается барорецепторами сосудов, сигнал о нём передаётся в сосудистые центры, изменение состояния которых ведёт к изменению тонуса сосудов и сердечной деятельности; одновременно раздражаются и хеморецепторы сосудов, включающие систему нейро-гуморальной регуляции, и кровяное давление возвращается к норме). Пример Г. у растений — сохранение постоянства оводнённости листьев путём открывания и закрывания устьиц.
Понятие Г. применимо также к сообществам организмов, например Г. называется сохранение постоянства видового состава и числа особей в биоценозах.
Генетический Г. — способность популяции поддержи вать динамическое равновесие генетического состава, что обеспечивает её максимальную жизнеспособность.
Адаптация (позднелат. adaptatio — прилаживание, приспособление, от лат. adapto — приспособляю), процесс приспособления строения и функций организмов (особей, популяций, видов) и их органов к условиям среды. Вместе с тем любая А. есть и результат, т. е. конкретный исторический этап приспособительного процесса — адаптациогенеза, протекающего в определённых местообитаниях (биотопах) и отвечающих им комплексах видов животных и растений (биоценозах). Наличие в живой природе явлений А. было известно биологам минувших веков. В 18 в. усилиями деистически мыслящих биологов (см. Деизм) было развито представление, согласно которому явление А. знаменует собой наличие в живой природе некоей изначальной целесообразности, понимаемой как имманентное свойство живых форм (см. Телеология). Это означало отказ от материалистического, причинного, детерминистского объяснения явления А. Учение об изначальной целесообразности было опровергнуто лишь во 2-й половине 19 в. эволюционной теорией Дарвина. Ч. Дарвин установил (1859), что эволюция живых форм (в первую очередь видов) осуществляется через эволюцию их приспособлений к среде (см. Дарвинизм). С этого времени в биологии утвердилось положение, согласно которому А. не есть нечто внутренне присущее и заранее данное организмам, но всегда возникает и развивается под воздействием трёх основных факторов органической эволюции — изменчивости, наследственнос ти и естественного отбора (а равно и искусственного, т. е. производимого человеком). К понятию А. в эволюционноисторическом аспекте примыкают ненаследственные адаптивные реакции организма (модификации) на изменение условий существования (см. Адаптация физиологическая, Аккомодация). Адаптивность организации обеспечивает выживание любого организма, повышает коэффициент его размножения и снижает коэффициент смертности. Наиболее демонстративно А. проявляется в динамическом соответствии морфо-физиологической организации и приспособительных реакций животного или растения к типичным и ведущим условиям среды, в которой данный организм сложился. Форма и функция как каждого органа, так и всей их совокупности в организме всегда скоррелированы и коадаптированы, т. е. соответствуют друг другу. Например, во многих случаях покровительственная окраска у насекомых сочетается с типичной «позой покоя», принимаемой насекомым, когда оно садится на скрывающую его поверхность. При анализе организации любого животного и растения всегда обнаруживается поразительное соответствие формы и функций организма условиям среды. Так, среди морских млекопитающих дельфины обладают наиболее совершенными приспособлениями к быстрому движению в водной среде: торпедообразная форма, особое строение кожи и подкожной клетчатки, повышающее обтекаемость тела, а следовательно, и быстроту скольжения в воде. Исследование механизмов А. живых форм с целью заимствования их в качестве образцов для создания различных технических конструкций — основная цель бионики.
2. Нервная регуляция
Нервная регуляция, координирующее влияние нервной системы (НС) на клетки, ткани и органы, приводящее их деятельность в соответствие с потребностями организма и изменениями окружающей среды; один из основных механизмов саморегуляции функц ий. Многоклеточный организм в своих жизненных проявлениях (рост, развитие, реакции на внешние воздействия и т.п.) выступает как единое целое. Эта целостность обеспечивается рядом регуляторных механизмов, среди которых ведущее значение у животных приобрела Н. р. Вследствие Н. р. деятельность клеток и органов может инициироваться, прекращаться, усиливаться, ослабляться; могут меняться функциональное и биохимическое состояние клеток и органов, особенности их строения. У многоклеточных, не имеющих НС (растения, зародыши животных, губки), упорядоченность функций обеспечивается межклеточными взаимодействиями — ионными, метаболическими и др. Деятельность одних клеток может регулироваться продуктами обмена веществ др. клеток (см. Гуморальная регуляция). Возникшее в какой-либо из клеток возбуждённое состояние поверхностной мембраны может иногда распространяться, охватывая клетку за клеткой (так называемое нейроидное проведение — процесс, по ионному механизму схожий с проведением импульса нервного). На этой основе в ходе эволюции животных развились 2 основных координирующих механизма — Н. р. и гормональная регуляция. Соответственно различают 2 рода веществ-посредников — медиаторы, и гормоны. Гормон разносится по организму, поступая в кровь; вследствие этого гормональная регуляция осуществляется медленно и широко адресована. В противоположность этому, Н. р. может быть быстрой и локальной. Это обеспечивается тем, что при Н. р. медиатор выделяется из нервных окончаний прямо на иннервированные клетки, а также тем, что выделение медиатора вызывается быстро распространяющимся сигналом — нервным импульсом. Между Н. р. и гормональной регуляцией нет резкой границы, некоторые нервные окончания выделяют активные вещества в кровь (см. Нейросекреция). Быстрота и адресованность Н. р. особенно важны при регуляции движений, поэтому НС хорошо развита у организмов с совершенной локомоцией. Становясь в процессе эволюции ведущим регуляторным механизмом, Н. р. у высших животных охватывает не только двигательную сферу, но и все др. системы организма. Под нервным контролем находятся как исполнительные (эффекторные), так и чувствительные (рецепторные) органы и клетки, а также все вегетативные функции (см. Вегетативная нервная система). Н. р. распространяется и на ткани, обеспечивающие метаболические потребности организма (например, жировая ткань). Чтобы медиатор мог подействовать на клетку, она должна быть чувствительной к нему, т. е. иметь соответствующие рецепторы. Так, в скелетной мышце позвоночных на поверхности каждого мышечного волокна расположены так называемые холинорецепторы, которые вступают во взаимодействие с медиатором двигательных нервных окончаний — ацетилхолином (см. Двигатель ная бляшка). В результате реакции между медиатором и рецептором меняется ионная проницаемость поверхностной мембраны иннервированной клетки. При этом изменяются ионный состав цитоплазмы и мембранный потенциал, вследствие чего специфическая деятельность клетки усиливается или угнетается (см. Мембранная теория возбуждения). По-видимому, в некоторых случаях медиатор может оказывать прямое, не опосредованное ионами, влияние на процессы обмена веществ клетки (энзимо-химическая гипотеза нервного возбуждения, выдвинутая Х. С. Коштоянцем в 1950). Менее ясна роль медиаторов в осуществлении воздействий НС на рост и дифференцировку органов и тканей, процессы регенерации, поддержание определённого функционального и биохимического состояния иннервируемых клеток (трофическая функция НС; см. Трофика нервная). Возможно, при этих формах Н. р. имеют значение белки и др. вещества, которые выделяются из нервного окончания одновременно с медиатором