Предмет и задачи физиологии
Физиология (физис – природа) – это наука о нормальных процессах жизнедеятельности организма, составляющих его физиологических систем, отдельных органов, тканей, клеток и субклеточных структур, механизмах регуляции этих процессов и влиянии на функции организма естественных факторов внешней среды.
Исходя из этого, в целом предметом физиологии является здоровый организм. Задачи физиологии включены в ее определение. Основным методом физиологии является эксперимент на животных. Выделено 2 основных разновидности экспериментов или опытов:
1.Острый опыт, или вивисекция (живосечение). В процессе него производится хирургическое вмешательство, исследуются функции открытого или изолированного органа. После этого не добиваются выживания животного. Продолжительность острого эксперимента от нескольких десятков минут до нескольких часов.
2.Хронический опыт. В процессе хронических опытов производят оперативное вмешательство для получения доступности к органу. Затем добиваются заживления операционных ран и лишь после этого приступают к исследованиям. Продолжительность хронических экспериментов может составлять многие годы.
Без постановки специальных наблюдений и опытов на человеке изучение его физиологии бессмысленно. Поэтому выделяют специальную физиологическую науку – физиологию человека. Физиология человека имеет предмет, задачи, методы и историю. Предметом физиологии человека является здоровый человеческий организм.
Её задачи:
1.Исследование механизмов функционирования клеток, тканей, органов, систем организма человека в целом
2. Изучение механизмов регуляции функций органов и систем организма.
3. Выяв ление реакций человеческого организма и его систем на изменение внешней и внутренней среды.
Так как физиология в целом экспериментальная наука, основным методом физиологии человека также является эксперимент
Физиология, являясь основополагающей биологической наукой, тесно связана с другими фундаментальными биологическими науками.
Выделяют общую и частную физиологию. Общая физиология изучает основные закономерности жизнедеятельности организма, механизмы таких базисных процессов как обмен веществ и энергии, размножение, процессы возбуждения и т.д. Частная физиология исследует функции конкретных клеток, тканей, органов и физиологических систем. Поэтому в ней выделяются такие разделы, как физиология мышечной ткани, сердца, почек, пищеварения, дыхания и т.д. Кроме того, в физиологии выделяют разделы имеющие специфический предмет исследования или особые подходы в исследовании функций. К ним относятся эволюционная физиология (объяснение), сравнительная физиология, возрастная физиология.
В физиологии имеется целый ряд прикладных разделов. Это, например, физиология сельскохозяйственных животных. В физиологии человека выделяют следующие прикладные разделы:
1.Возрастня физиология. Изучает возрастные особенности функций организма.
2.Физиология труда.
3.Клиническая физиология. Это наука, использующая физиологические методики и подходы для диагностики и анализа патологических отклонений.
4.Авиационная и космическая физиология.
5.Физиология спорта.
Клетка, свойства клетки, строение клетки.
Клетка - элементарная часть организма, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизводству и развитию.
Клетка - основа строения и жизнедеятельности всех живых организмов и растений.
Клетки могут существовать как самостоятельные организмы, так и в составе многоклеточных организмов (клетки ткани). Термин «Клетка» предложен английским микроскопистом Р. Гуком (1665).
Клетка — предмет изучения особого раздела биологии — цитологии. Более систематическое изучение клеток началось в девятнадцатом веке. Одним из крупнейших научных теорий того времени была Клеточная теория, утверждавшая единство строения всей живой природы. Изучение любой жизни на клеточном уровне лежит в основе современных биологических исследований.
В строении и функциях каждой клетки обнаруживаются признаки, общие для всех клеток, что отражает единство их происхождения из первичных органических веществ. Частные особенности различных клеток — результат их специализации в процессе эволюции. Так, все клетки одинаково регулируют обмен веществ, удваивают и используют свой наследственный материал, получают и утилизируют энергию. В то же время разные одноклеточные организмы (амёбы, туфельки, инфузории и т.д.) довольно сильно различаются размерами, формой, поведением. Не менее резко различаются клетки многоклеточных организмов. Так, у человека имеются лимфоидные клетки — небольшие (диаметром около 10 мкм) округлые клетки, участвующие в иммунологических реакциях, и нервные клетки, часть которых имеет отростки длиной более метра; эти клетки осуществляют основные регуляторные функции в организме.
Строение клеток
Клетки всех организмов имеют единый план строения, в котором четко проявляется общность всех процессов жизнедеятельности. Каждая клетка включает в свой состав две неразрывно связанные части: цитоплазму и ядро. Как цитоплазма, так и ядро характеризуются сложностью и строгой упорядоченностью строения и, в свою очередь, в состав их входит множество разнообразных структурных единиц, выполняющих совершенно определенные функции.
Оболочка. Она осуществляет непосредственное взаимодействие с внешней средой и взаимодействие с соседними клетками (в многоклеточных организмах).
Оболочка - таможня клетки. Она зорко следит за тем, чтобы в клетку не проникли ненужные в данный момент вещества; наоборот, вещества, в которых клетка нуждается, могут рассчитывать на ее максимальное содействие.
Оболочка ядра двойная; состоит из внутренней и наружной ядерных мембран. Между этими мембранами располагается перинуклеарное пространство. Наружная ядерная мембрана обычно связана с каналами эндоплазматической сети.
Оболочка ядра содержит многочисленные поры. Они образуются смыканием наружной и внутренней мембран и имеют различный диаметр. В некоторых ядрах, например ядрах яйцеклеток, пор очень много и они с правильными интервалами расположены на поверхности ядра. Количество пор в ядерной оболочке варьирует в различных типах клеток. Поры расположены на равном расстоянии друг от друга. Так как диаметр поры может изменяться, и в ряде случаев ее стенки обладают довольно сложной структурой, создается впечатление, что поры сокращаются, или замыкаются, или, наоборот, расширяются. Благодаря порам кариоплазма входит в непосредственный контакт с цитоплазмой. Через поры легко проходят довольно крупные молекулы нуклеозидов, нуклеотидов, аминокислот и белков, и таким образом осуществляется активный обмен между цитоплазмой и ядром.
Общие свойства клеток.
Клетка состоит из большого количества четко упорядоченных разнообразных молекул. Молекулярные комплексы образуют органеллы, которые являются составной частью клеточной системы. Внутреннее пространство клетки разделено мембранами на отсеки (компартменти) где происходят только специфические для этого пространства реакции. Таким образом, клетка является сложной системой макромолекул нескольких уровней организации. Это целостная неделимая система, в которой можно выделить ряд подсистем ответственных за специфические функции: мембраны цитозоль, ядро, митохондрии и тому подобное. Клеточные органеллы структурно и функционально связаны между собой.
Жизнедеятельность клеток может осуществляться только при условиях скоординованой связи между ними. Клетка является открытой системой, потому что она не изолированная от внешней среды. Для жизни и функционирование клеткам необходимо постоянно взаимодействовать с окружающей средой. В частности, между средой и клетками постоянно происходит обмен веществом энергией и информацией. Эти процессы обеспечивают упорядочен во времени и пространстве, координированный ход всех метаболических и физиологичных процессов.
Обмен веществом. Между средой и клетками (как открытыми системами) происходит обмен молекулами. Клетка избирательно поглощает необходимые и выводит ненужные ей вещества. Потек веществ связан в первую очередь с метаболизмом клеток, что являет собой единство ассимиляции и диссимиляции. Ассимиляция - процесс "уподобления" веществ, что поступают в клетку, специфическим веществам какие характерные для нее. Это - эндотермический процесс то есть процесс, который требует расходы энергии. Установлено что синтез веществ в клетках происходит за счет метаболического фонда, который включает: продукты переваренной еды и продукты диссимиляции, которые образуются в клетках. Поток веществ в клетке поддерживает стабильный молекулярный состав ее цитоплазмы что включает у себя неорганические и органические соединения.
В пищеварительном тракте еда переводится в смесь низкомолекулярных органических веществ: аминокислот нуклеотидов, углеводов - неспецифических и одинаковых для всей живой природы. В таком виде они и поступают в клетку и образуют метаболический фонд. За счет процессов ассимиляции выполняются две очень важных функции: поддерживается структура клетки и она обеспечивается энергией, которая поступает с органическими веществами. Диссимиляция являет собой экзотермический процесс, то есть процесс освобождение энергии за счет распада веществ клетки. Вещества, которые образуются при диссимиляции, также подлежат дальнейшему превращению и используются клеткой.
Обмен энергией. В клетку вместе с органическими веществами поступает энергия, аккумулированная в химических связях между молекулами и атомами, которая потом освобождается и превращается в АТФ. Энергия необходима для поддержки стабильности клеточной системы: обеспечение структуры, гомеостаза, метаболизма и функций. Все функции, которые выполняет клетка требуют энергии, которая освобождается в процессе диссимиляции. Обмен энергией в группах организмов обеспечивается разными процессами: гликолизом, фотосинтезом хемосинтезом, дыханием.
Для животных основным является процесс дыхания. Это совокупность биохимических реакций расщепления (окисает) органических веществ (глюкозы, жирных кислот, аминокислот) к С02 и Н, 0 и использование энергии разорванных химических связей для образования высококалорийного клеточного "топлива" в виде аденозинтрифосфата (АТФ). Как известно, энергетическим материалом в клетке является молекула АТФ. Она накапливает энергию, свободно перемещается в клетке и отдает энергию для осуществления эндотермических процессов. АТФ образуется в результате присоединение к АДФ третьей фосфатной группы. Процессы образования АТФ происходят на внутренней мембране митохондрий, которая содержит специальные ферменты - АТФ-синтетази.
Обмен информацией.
1. Клетка воспринимает изменения в окружающей среде (сигналы) и способна на них адекватно реагировать. Благодаря этому клетка может приспосабливаться к переменчивым условиям существования. Это обеспечивается образованием новых, нужных в данных условиях ферментов и других макромолекул. Приспасаблюющиеся внутриклеточные процессы приводят к изменений формы, размеров и функционирования клеток. В результате итогу адекватная реакция на сигналы внешней среды позволяет клетке выжить в условиях что изменяются.
2. Определенная организация живого связана с сохранением и использованием потока информации для поддержки структурно-функциональной организации клетки и ее длительного стабильного существования как системы. Наследственная информация хранится в молекулах ДНК в виде генетического кода – последовательности триплетов нуклеотидов. Информация переписывается из ДНК на молекулы РНК, которые обеспечивают синтез необходимых структурных белков и ферментов. Образованные белки причастны к появлению определенных свойств клетки. Другими словами, поток информации в клетке направлен от ДНК к признаку: ДНК => РНК => белок => признак.
3. Еще один информационный поток направлен от ДНК одной клетки к ДНК дочерней клетки. Этот поток, связанный с процессом размножения. Он реализуется репликацией молекул ДНК материнской клетки, образованием хромосом, процессом равномерного распределению наследственного материала между дочерними клетками (митозом): ДНК => 2 дочерние ДНК=> две дочерних клетки. Этот поток информации обеспечивает воссоздание и длительное существование популяций клеток. Таким образом, жизнь клеток поддерживается благодаря постоянным потокам веществ, энергии и информации.
4. Ткани, типы тканей, органы.
Совокупность клеток и межклеточного вещества, сходных по происхождению, строению и выполняемым функциям, называют тканью.
В организме человека выделяют 4 основных группы тканей: эпителиальную, соединительную, мышечную, нервную.
Эпителиальная ткань (эпителий) образует слой клеток, из которых состоят покровы тела и слизистые оболочки всех внутренних органов и полостей организма и некоторые железы. Через эпителиальную ткань происходит обмен веществ между организмом и окружающей средой. В эпителиальной ткани клетки очень близко прилегают друг к другу, межклеточного вещества мало.
Таким образом создается препятствие для проникновения микробов, вредных веществ и надежная защита лежащих под эпителием тканей. В связи с тем, что эпителий постоянно подвергается разнообразным внешним воздействиям, его клетки погибают в больших количествах и заменяются новыми. Смена клеток происходит благодаря способности эпителиальных клеток и быстрому размножению.