Необходимым условием существования живого организма является обмен веществ, т.е. поступление из внешней среды различных веществ, усвоение их и выделение образующихся продуктов распада. При обмене веществ энергия сложных органических соединений освобождается и превращается в тепловую, механическую и электрическую. Свободная энергия в организме используется на осуществление мышечной работы, на поддержание tо тела, структуры и жизнедеятельности клеток, а также на процессы, связанные с их ростом и развитием.
Обмен веществ представляет собой единство двух процессов: ассимиляции и диссимиляции.
Ассимиляцией (анаболизмом) называют усвоение клетками веществ, поступающих в организм из внешней среды, образование более сложных химических соединений из более простых.
Диссимиляцией (катаболизмом) называют распад, расщепление веществ, входящих в состав клеточных структур, до образования конечных продуктов обмена веществ, удаляемых из организма.
Эти два процесса взаимно противоположны и неразрывно связаны между собой.
Взаимосвязь функций и реакций организма, единство и целостность его, обусловлены наличием двух механизмов регуляции – гуморального и нервного.
Гуморальная, или химическая регуляция осуществляется биологически активными веществами, циркулирующими в жидких средах организма, крови, лимфе и тканевой жидкости. Эти вещества могут поступать с пищей (например, витамины, электролиты), образовываться в процессе обмена (углекислота, аминокислоты и их производные и др.), синтезироваться эндокринными органами (гормоны). Гуморальная регуляция не способна осуществлять быстрое изменение функций органов, поскольку этот вид регуляции ограничен способностью движения крови по сосудам.
Нервная регуляция осуществляется нервной системой, за счет чего организм быстрее реагирует на изменения внешней среды. Это возможно благодаря обильной иннервации органов, высокой скорости распространения импульсов по нервным проводникам и их направленности к определенному органу или нервному центру.
Деятельность нервной системы основана на рефлекторном принципе.
Рефлекс – это реакция организма осуществляемая при участии ЦНС в ответ на раздражение рецепторов – воспринимающих нервных окончаний.
Рецепторы, воспринимающие раздражения из внешней среды (световые, звуковые и т.п.) и расположенные на внешней поверхности тела называются экстерорецепторами.
Рецепторы, воспринимающие изменения состояния органов и внутренней среды организма, называются интерорецепторами. От рецепторов импульсы по афферентному (центростремительному) пути поступают в нервную систему, где перерабатываются и переключаются на эфферентный (центробежный) путь. Таким образом они достигают рабочего органа (мышца, железа).
Оба механизма регуляции – нервный и гуморальный – тесно связаны. Поэтому принято говорить о единой нервно-гуморальной регуляции функций организма.
Понятие о гомеостазе
Организм представляет собой самостоятельную систему, существующую при постоянном взаимодействии с окружающей его внешней средой.
Более 100 лет назад французский ученый Клод Бернар писал, что у животных с высокой организацией жизнь не прекращается даже при резких изменениях условий окружающей среды, при этом внутренняя среда, окружающая органы и ткани, не меняется. Под внутренней средой Бернар понимал жидкую среду организма: плазму крови, лимфу, межтканевую жидкость, которые омывают все элементы тканей. К внешним условиям, необходимым для жизни он относил кислород, воду, температуру и питательные вещества, а также наличие их резервов. Постоянство этих компонентов во внутренней среде организма обеспечивается уравновешиванием и компенсацией путем действия сложных физиологических механизмов, регулируемых нервной системой.
В 1929 году американский ученый В. Кеннон в своей работе подчеркивал, что связи организма с окружающей средой осуществляются через дыхательный и пищеварительный тракты, нервномышечные органы, кожные рецепторы и костные рычаги. Изменения внешней среды воздействуют на эти системы, вызывая в них соответствующие изменения. Воздействия окружающей среды, как правило, не сопровождаются большими отклонениями от нормы благодаря наличию автоматической саморегуляции, осуществляемой за счет процессов уравновешивания и интегративной кооперации ряда органов и систем. Относительное динамическое постоянство внутренней среды и некоторых физиологических функций организма В. Кеннон предложил назвать гомеостазом.
В механизмах гомеостаза первостепенное значение отводится гематоэнцефалическому и гистогематическому барьерам, вегетативному отделу нервной системы, гипофизарно-надпочечниковым соотношениям, гипоталамусу, коре больших полушарий головного мозга. По И.П. Павлову, именно большие полушария обеспечивают тончайшее и точнейшее уравновешивание организма со средой.
Из показателей гомеостаза наибольшей устойчивостью отличаются рН, соотношение электролитов, обеспечивающих осмотическое давление крови (натрия, калия, кальция, хлора, магния, фосфора), содержание углеводов. Отмечается относительное постоянство концентрации различных веществ в лимфе, химусе и других жидких средах организма. Довольно стабильны содержание белков и липидов, температура тела и кровяное давление.