Организм и его уровни организации (лекция 2)

Содержание
1. Понятие об организме и уровнях организации. Основные свойства организма.
2. Понятие функциональной системы по П.К. Анохину. Системный принцип регуляции физиологических функций.
3. Диалектико-материалистические основы физиологии. Физиологическая функция.

1. Понятие об организме и уровнях организации. Основные свойства организма
Организм (от лат.organizo – устраиваю, придаю стройный вид) – сложная, динамическая, замкнутая, саморегулирующая система. С другой стороны, с позиции обмена веществ, организм - это открытая система, так как вне связи с внешней средой он не может существовать. На любое воздействие из окружающей среды организм реагирует как единое целое.
Основой жизнедеятельности организма являются:
- обмен веществ;
- движение;
- размножение.
Основные свойства организма:
- саморегуляция;
- гомеостаз;
- адаптация;
- биологическая надежность;
- иммунологическая реактивность (выработка антител).

Саморегуляция – это свойство организма, которое позволяет осуществлять адаптивные реакции при сохранении динамического постоянства его внутренней среды.
Системы саморегуляций действуют не только на уровне организма, но и на уровне клеток. Организм является суммой составляющих его клеток, и оптимальное функционирование организма как целого зависит от оптимального функционирования образующих его частей.

Гомеостаз (от греч. homoios – подобный, сходный, и stasis – стояние, неподвижность) – это способность сохранять относительное постоянство состава внутренней среды и свойств организма.
Учение о гомеостазе было предложено французским физиологом Клодом Бернаром в 1878 г., а сам термин был введен в 1932 г. американским физиологом Уолтером Кэнноном. Постоянство внутренней среды организма поддерживается нервным и гуморальным механизмами, а также непрерывной работой внутренних органов.

Адаптация (от лат. adaptatio – приспособление) – это эффективная деятельность организма к воздействию факторов внешней среды.
В адаптации можно выделить две тенденции: с одной стороны – отчетливые изменения, затрагивающие в той или иной мере все системы организма, с другой – сохранение гомеостаза, перевод организма на новый уровень функционирования при поддержании динамического равновесия.
Адаптация – формирование новой функциональной системы, в которой заложен приспособительный эффект (по П.К. Анохину).

Механизмы адаптации
Срочные. Эволюционно механизмы адаптации генетически выработаны и проявляются с первых дней жизни ребенка. Организм ребенка приспосабливается к колебаниям окружающей среды и другим, постоянно меняющимся факторам, благодаря готовым генетическим программам.
Любое изменение окружающей или внутренней среды организма воспринимается соответствующими рецепторами. Информация передается в центральную нервную систему (ЦНС), а затем к исполнительным внутренним органам (вегетативная регуляция), работа которых перестраивается в направлении сохранения гомеостаза.

Кратковременные. Вырабатываются в процессе онтогенеза многократным включением механизмов краткосрочной адаптации.
Тренировка, закаливание организма имеют большое значение для выработки механизмов кратковременной адаптации. Организм более устойчив к изменениям окружающей среды: ослабевает первоначальная сила раздражителя – повышается порог чувствительности.

Биологическая надежность – это способность организма переносить отрицательные факторы внешней среды.
Биологическая надежность обеспечивается рядом принципов:
1. Принцип избыточности обеспечивается наличием большего числа элементов, чем требуется для реализации функции.

2. Принцип функции резерва – способность организма или функции системы иметь несколько уровней функционирования (от базального до аварийного). Благодаря этому орган или система органов переходит из состояния покоя к определенной функциональной деятельности. В случае необходимости ее уровень может быть повышен организмом с целью адаптации к той или иной ситуации.
3. Принцип периодичности функционирования. Например, в легких происходит постоянная смена вентилируемых альвеол, в почках – функционирование нефронов, в головном мозге – функционирование возбуждающих нервных клеток и нервных центров.

4. Принцип взаимозаменяемости и замещения. В случае отказа или повреждения какой-либо функции ее роль берут на себя другие элементы организма, или же он начинает работать в новом режиме, чтобы не нарушались гомеостаз и процессы жизнедеятельности.
5. Принцип дублирования связан с наличием парных органов (легкие, почки). Он проявляется в системах регулирования. Например, в головном мозге существует множество нервных клеток, образующих одинаковые нервные волокна, которые выполняют одинаковую функцию.
6. Принцип смещения в ряду сопряженных функций обеспечивает достижение приспособительного результата при нарушении одной из функций за счет активизации другой.

7. Принцип усиления. Для получения регуляторного эффекта необходимо посылать большое количество сигналов или же небольшое количество гормонов, что вызывает изменение функций. Организм стремится повысить свою надежность различными способами:
а) путем усиления регенеративных процессов, восстанавливающих погибшие клетки;
б) разделением клеток на резервные и дежурные, по мере нарастания функции включаются резервные клетки;
в) использованием охранительного торможения;
г) достижением одного и того же результата разными поведенческими реакциями.
Иммунологическая реактивность – свойство живой системы реагировать выработкой антител на воздействие внешней среды.

Уровни организации
Для каждого организма характерна определенная организация ее структур. Выделяют шесть уровней организации человеческого организма:
1) молекулярный;
2) клеточный;
3) тканевой;
4) органный;
5) системный.
6) организменный.

Молекулярный уровень организации. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, проявляется на уровне функционирования биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, жиров (липидов), полисахаридов, витаминов, ферментов и других органических веществ.
Молекулы белка, в свою очередь, расщепляются в организме на молекулы мономеры - аминокислоты, жиры - на молекулы глицерина и жирных кислот, углеводы - на молекулы глюкозы и т.д.
С молекулярного уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности организма.

Клеточный уровень организации. Клетка - элементарная структурная, функциональная и генетическая единица многоклеточного организма. Клетки сложного организма специализированы.

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.

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 не переваренных частей пищи. Пищеварительная система состоит из ротовой полости, глотки, пищевода, желудка, тонкого и толстого кишечника. К пищеварительной системе относятся слюнные железы, печень и поджелудочная железа.

3. Дыхательная система осуществляет потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа, т.е. функцию газообмена между организмом и внешней средой. К системе органов дыхания относятся носовая полость, гортань, трахея, бронхи и легкие.
4. Мочевыделительная система выполняет функцию выделения из организма конечных продуктов обмена и функцию поддержания постоянства внутренней среды организма (гомеостаза), в частности водно-солевого баланса. К мочевыделительной системе относятся почки, мочевой пузырь, мочеточники и мочеиспускательный канал.

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.

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.
ССС включает сердце, кровеносные (артерии, вены и капилляры) и лимфатические сосуды. ССС играет важную роль в интеграции организма в единое целое. Через кровь и лимфу осуществляется связь между органами.

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.

Кроветворная система — система органов организма, отвечающих за постоянство состава крови.
Поскольку в организме непрерывно разрушаются форменные элементы, основной функцией кроветворных органов является постоянное пополнение клеточных элементов крови — кроветворение или Гемопоэз (лат. haemopoiesis).

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.

2. Понятие функциональной системы по П.К. Анохину. Системный принцип регуляции физиологических функций
Впервые понятие о функциональной системе разработал физиолог П.К. Анохин.
Функциональная система – это совокупность органов и тканей, принадлежащих к различным анатомо-физиологическим образованиям, но обеспечивающих определенную форму приспособленной деятельности организма. Конечной целью работы функциональной системы является поддержание в организме гомеостаза.

Все системы объединены в организме в единую целостную систему. Это необходимо для того, чтобы организм мог достигнуть полезных приспособительных результатов, среди которых различают следующие:
- показатель гомеостаза;
- полезный результат поведенческой деятельности, который бы удовлетворял следующие биологические потребности: пищевые, оборонительные, половые;
- результат социальной деятельности, который бы удовлетворял социальные потребности или идеальные потребности человека.

При получении гомеостатического результата подключаются все физиологические системы, а нервная система координирует их работу.
Любое отклонение гомеостатического показателя от нормы улавливается соответствующими рецепторами, в результате чего формируется электрический импульс, который передается в центральную нервную систему (ЦНС). В ЦНС происходит оценка полученного результата, и если он достигнут, то оттуда к исполнительным органам поступает нервный импульс.

Рецепторы – это основной узел саморегуляций, потому что возникновение любой потребности в организме, прежде всего, вызывает возбуждение в рецепторах, расположенных в сердце, сосудах и т.д.
Рецепторы низкопороговые реагируют на сенсорные раздражители (прикосновение), высокопороговые – на сверхсильные, разрушающие раздражители (болевые реакции).

Общая схема функциональной системы

Поведение с позиции теории функциональных систем рассматривается как приспособительный акт любой степени сложности, в основе которого лежат следующие процессы:
1. В организме идут обменные процессы, которые оказывают свое влияние на результаты показателей внутренней среды организма. Они отклоняются от нормы.
2. Результаты – различные показатели внутренней среды организма: артериальное давление (АД), осмотическое давление, рН среды.
При отклонении показателей результата от нормы в организме возникает потребность в правильном результате, и возбуждаются рецепторы, которые ответственны за нормальный уровень строго определенного результата.

3. Рецепторы результата:
барорецепторы в стенках сосудов улавливают изменения АД или внешней среды.
Хеморецепторы улавливают изменения концентрации кислорода, углекислого газа и химических веществ.
Температурные рецепторы улавливают изменение температуры тела.

4. Центральная нервная система. Импульс возбуждения поступает в отдел промежуточного мозга – гипоталамус, далее в кору головного мозга. После чего формируются поведенческие реакции в организме на данную ситуацию, которые направлены на удовлетворение возникшей биологической потребности.
Гипоталамус регулирует работу всех внутренних органов и желез внутренней секреции. Эта работа также перестраивается на удовлетворение возникшей биологической потребности.

5. Как только показатель результата возвращается к норме, это улавливается рецепторами, и процессы возбуждения прекращаются.
Таким образом, процессы саморегуляции в сложной системе, каковой является организм, совершаются автоматически.

3. Диалектико-материалистические основы физиологии. Физиологическая функция
Методологические принципы в физиологии
- Принцип целостности: организм во взаимосвязи со средой выступает как целостный единый объект. Целостность организма формируется деятельностью ряда физиологических систем: нервной, эндокринной, иммунной, кровообращением. Ведущую роль при этом играет нервная система.
Нервизм- направление в физиологии и медицине, которое признает за нервной системой главную роль в регуляции процессов жизнедеятельности организма в норме и патологии.
Единство организма и внешней среды

- Принципы эволюции функций - закономерности изменения функций в эволюционном процессе:
• принцип мультифункциональности. В процессе эволюции увеличивается количество функций разных органов;
• принцип интенсификации функций. Например, функции фильтрации и реабсорбции на 1 г почек у млекопитающих в 10-100 раз выше, чем у низших позвоночных;
• принцип смены функции. Например, кроветворная функция почек у рыб сменяется функцией регуляции кроветворения у высших позвоночных;
• принцип надстройки функции. Новые функции не изменяются, а наслаиваются на старые, подчиняя их. Например, помимо осморазведения мочи у млекопитающих и птиц развивается функция осмоконцентрации мочи. Это связано с надстройкой новой структуры – мозгового вещества почек.

Детерминизм – учение о всеобщей связи и обусловленности объективных явлений.
Выделены разные связи: жесткие причинно-следственные (ценные, разветвленные, сетчатые), обратные (отрицательные и положительные), связи отражения с образованием памяти, связи взаимодействия, связи субординации и др.

Введено понятие «полная причина», состоящее из специализирующей причины (фактора, который вызывает специфически свойства следствия), внешних и внутренних условий, которые способствуют реализации причинного фактора, пускового фактора (повода, т.е. внутреннего или внешнего фактора, который определяет время возникновения следствия под влиянием совокупных условий).

Системный подход в физиологии – системность является всеобщим и неотъемлемым свойством материи. Она характеризует преобладание организованности над хаотичностью. Свойства и функции системы не являются суммой свойств и функций ее элементов.
Совокупность устойчивых отношений и связей между элементами называется структурной системой. Качество системы определяется элементами (их природой свойствами, количеством) и структурой, т.е. связью, взаимодействием элементов.

Физиологическая функция
1. Функция. Специфическая жизнедеятельность клеток, тканей, органов, организма в целом, проявляющаяся как физиологический процесс или совокупность процессов, называется функцией. Функциональные изменения направлены на сохранение живой системы и ее адаптацию.

2. Параметры и норма функции
- норма функции является объективной категорией. По наследству передается определенная норма физиологических реакций. Генотип реализуется в определенных условиях внешней среды – так возникает конкретная индивидуальная норма.
- параметры нормы представляют собой количественную характеристику функции. Обычно выделяют интервал нормы, в который укладываются показатели 95% здоровых людей. Нормативы разрабатываются для как можно более однородной совокупности людей, что уменьшает разброс индивидуальных показателей.

3. Взаимоотношение функций и структуры, их единство.
- Структура - это совокупность устойчивых связей элементов системы, обеспечивающей ее целостность при разных внешних и внутренних изменениях.
- Функциональные изменения при этом можно рассматривать как выражение внутренних перестроек структуры живого. Структура и функция составляют динамическое единство.