Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования, науки и культуры Кыргызской Республики

Кыргызский государственный национальный университет

Институт интеграции международных образовательных программ

Учебное пособие

для студентов дистанционного обучения

На тему: "Физиология человека и животных"

Дж.З. Закиров

Н.С. Матющенко

Ж.А. Садыгалиева

Бишкек-1999

ББК 74.58 З-18

Учебное пособие составлено в соответствии с действующей программой по биологии и государственным образовательным стандартом Кыргызской Республики. рассчитано на студентов, имеющих практическую подготовку по анатомии, гистологии, эмбриологии, биологии.

В учебнике кратко рассмотрена внутренняя среда организма (кровь, тканевая жидкость, лимфа), гемодинамика, физиология сердца. Отдельно описаны процессы дыхания, пищеварения, выделения, обмен веществ и другие конкретные функции.

Пособие предназначено для студентов дистанционного обучения, оно может быть полезно студентам очной формы обучения.

Все замечания и предложения, направленные на улучшение следующей редакции учебного пособия, просим направлять по адресу: Бишкек, 720024, ул.Фрунзе, 547, Институт интеграции международных образовательных программ КГНУ.

З 4309000000- 1999 ББК 74.58

ISBN 9967-401-59-1 © Закиров Дж.З.,

Матющенко Н.С.,

Садыгалиева Ж.А.

© ИИМОП КГНУ, 1999

Содержание

Введение

Раздел 1. Физиология системы крови

Выводы

Тренировочные задания

Вопросы для повторения

Раздел 2. Система кровообращения

Выводы

Тренировочные задания

Вопросы для повторения

Раздел 3. Физиология дыхания

3.1 Регуляция дыхания

3.2 Легочные объемы

3.3 Особенности дыхания в разных условиях

Выводы

Тренировочные задания

Вопросы для повторения

Раздел 4. Физиология органов выделения

Выводы

Тренировочные задания

Вопросы для повторения

Раздел 5. Физиология пищеварения

Выводы

Тренировочные задания

Вопросы для повторения

Раздел 6. Обмен веществ и энергии

6.1 Витамины

Выводы

Тренировочные задания

Вопросы для повторения

Вопросы к экзамену

Толковый словарь

Список рекомендуемой литературы

Приложение

Введение

Физиология (от греч. Physis - природа, logos - учение) - является одним из важнейших разделов биологической науки. Основной ее задачей является изучение функций, т.е. процессов жизнедеятельности живого организма, его органов, тканей, клеток и структурных элементов клеток. Для всестороннего и глубокого понимания функций физиология стремится выяснить все их свойства и проявления, взаимосвязи и изменения в разных условиях внешней среды и при различном состоянии организма. Эта задача остается актуальной и в настоящий период, когда бурно развивается молекулярная биология, успехи которой определили дальнейшее развитие таких разделов физиологии, как свертывание крови, нейроэндокринология, иммунитет, возбудимость мембран и транспорт веществ через клеточные мембраны, нейросекреция, механизмы действия гормонов и др.

Физиология как экспериментальная наука всегда использовала новейшие достижения естественных наук (математики, физики, химии) для познания и более глубокого раскрытия механизмов деятельности живого организма и его взаимодействия с окружающей средой Она явилась основой, на которой формировались такие науки, как биохимия, биофизика, бионика, биологическая кибернетика.

Физиологические исследования исключительно важны для решения новых задач, возникающих в связи с научно-технической революцией. Это и проблема взаимодействия человека и среды его обитания, и проблема здоровья нынешнего и будущего поколений, и проблема проявления жизни человека. Современные возможности науки и техники создают предпосылки для управления наследственностью человека, но правильность их применения, их социальная и биологическая роль в отношении здоровья и жизни человека зависят и от уровня физиологических знаний.

Конечной целью физиологии является такое глубокое познание функций, которое обеспечивало бы возможность активного воздействия на них в желаемом направлении.

Раздел 1. Физиология системы крови

Кровь, лимфа и межтканевая жидкость составляют внутреннюю среду организма, характеризующуюся у высших животных и особенно у человека постоянством своих параметров - гомеостазом. Гомеостаз - постоянство внутренней среды - необходимое условие для осуществления обмена веществ в организме, но обмен веществ, в свою очередь, является и основным фактором, нарушающим это относительное постоянство. Поддержание гомеостаза достигается наличием специальных систем саморегуляции, формирующих для нормализации каждого показателя свою функциональную систему. Поэтому продолжительное отклонение величины любой константы крови означает не только нарушение свойства крови, но и расстройство механизмов, регулирующих гомеостаз компонента крови.

Кровь - жидкая движущаяся ткань. Контактируя через межклеточную жидкость со всеми органами и тканями, она выполняет ряд функций, обеспечивающих условия для нормальной деятельности организма.

Транспортная функция. Циркулируя по сосудам, кровь осуществляет транспортную функцию, которая определяет ряд других.

Дыхательная функция. Эта функция заключается в связывании и переносе О₂ и СО₂.

Трофическая (питательная) функция. Кровь обеспечивает все клетки организма питательными веществами: глюкозой, аминокислотами, жирами, витаминами, минеральными веществами, водой.

Экскреторная функция. Кровь уносит из тканей "шлаки жизни" - конечные продукты метаболизма: мочевину, мочевую кислоту и другие вещества, удаляемые из организма органами выделения.

Терморегуляторная функция. Кровь охлаждает энергоемкие органы и согревает органы, теряющие тепло.

Кровь поддерживает стабильность ряда констант гомеостаза - рН, осмотическое давление, изоионию и др.

Кровь обеспечивает водно-солевой обмен между кровью и тканями. В артериальной части капилляров жидкость и соли поступают в ткани, а в венозной части капилляров возвращается в кровь.

Защитная функция. Кровь выполняет защитную функцию, являясь важнейшим фактором иммунитета, т.е. защиты организма от живых тел и генетически чуждых веществ. Это определяется фагоцитарной активностью лейкоцитов (клеточный иммунитет) и наличием в крови антител, обезвреживающих микробы и их яды (гуморальный иммунитет).

Гуморальная регуляция. Благодаря своей транспортной функции кровь обеспечивает химическое взаимодействие между всеми частями организма, т.е. гуморальную регуляцию. Кровь переносит гормоны и другие физиологически активные вещества от клеток, где они образуются, к другим клеткам.

Осуществление креаторных связей. Макромолекулы, переносимые плазмой и форменными элементами крови, осуществляют межклеточную передачу информации, обеспечивающую регуляцию внутриклеточных процессов синтеза белков, сохранение степени дифференцированности клеток, восстановление и поддержание структуры тканей.

Состав и количество крови. Кровь состоит из плазмы и форменных элементов (табл. 1). Между плазмой и форменными элементами крови существуют определенные объемные соотношения. Клетки составляют 45%, а плазма - 55% общего объема крови. Общее количество крови в организме взрослого человека в норме составляет 6-8% массы тела (4,5-6 л). В покое циркулирует 40-50% общего количества крови, остальная часть находится в кровяных депо (печень, кожа, селезенка).

Плазма содержит 90-92% воды и 8-10% сухого вещества (6-8% белки-альбумины, глобулины и фибриноген, а остальное количество сухого вещества падает на долю других органических соединений и минеральных солей). Концентрация глюкозы в плазме составляет 0,08-0,12%, а хлористого натрия - 0,85-0,9%. Повышение и понижение концентрации глюкозы соответственно называется гипергликемией и гипогликемией. Белок фибриноген, фермент протромбин и хлористый кальций, растворенный в плазме, участвуют в свертывании крови. Кроме того, в плазме имеются гормоны, ферменты и антитела. Сыворотка крови - дефибринированная плазма.

Кровь представляет собой вязкую жидкость с большим, чем у воды, удельным весом. Обмен жидкостью между тканью и кровью зависит от ее осмотического давления.

Изменение осмотического давления жидкости, окружающей клетки, ведет к нарушениям в них водного обмена. Это видно на примере эритроцитов, которые в гипертоническом растворе NaCl теряют воду и сморщиваются. В гипотоническом растворе NaCl эритроциты, наоборот, набухают, увеличиваются в объеме и могут разрушиться.

Реакция крови и поддержание ее постоянства. Активная реакция крови (рН), обусловленная соотношением в ней водородных (Н⁺) и гидроксильных (ОН^-) ионов, является одним из жестких параметров гомеостаза, т.к. при определенном рН возможно оптимальное течение обмена веществ.

Кровь имеет слабощелочную реакцию. рН артериальной крови равен 7,4; рН венозной крови, вследствие большого содержания в ней углекислоты составляет 7,35. Внутри клеток рН несколько ниже (7,0-7,2), что зависит от образования в них при метаболизме кислых продуктов.

В процессе метаболизма в кровь непрерывно поступают углекислота, молочная кислота и др. продукты обмена, изменяющие концентрацию водородных ионов. Однако, рН крови сохраняется постоянным, что объясняется буферными свойствами плазмы и эритроцитов, а также деятельностью легких и органов выделения, удаляющих из организма избыток СО₂, кислот и щелочей.

Буферные свойства крови обусловлены тем, что в ней содержатся: 1) буферная система гемоглобина, 2) карбонатная буферная система, 3) фосфатная буферная система и 4) буферная система белков и плазмы.

Буферная система гемоглобина самая мощная. На ее долю приходится 75% буферной емкости крови. Эта система состоит из восстановленного гемоглобина (ННв) и его калиевой соли (КНв). Буферные свойства ННв обусловлены тем, что он, будучи более слабой кислотой, чем Н₂СО₃, отдает ей ион К⁺, а сам, присоединяя ион Н⁺, становится очень слабой диссоциирующей кислотой. В тканях система гемоглобина крови выполняет функции щелочи, предотвращая закисление крови вследствие поступления в нее СО₂ и Н⁺ ионов. В легких гемоглобин крови ведет себя как кислота, предотвращая защелачивание крови после выделения из нее углекислоты.

Карбонатная буферная система (Н₂СО₃+NaHСО₃) по своей мощности занимает второе место после системы гемоглобина. Она функционирует следующим образом: NaНСО₃ диссоциирует на ионы Na⁺ и НСО₃^-. При поступлении в кровь более сильной кислоты, чем угольная, происходит реакция обмена ионами Na⁺ с образованием слабодиссоциирующей и легкорастворимой Н₂СО₃. Таким образом предотвращается повышение концентрации Н⁺ ионов в крови. Увеличение в крови содержания угольной кислоты приводит к тому, что ее ангидрид - углекислый газ - выделяется легкими. В результате этих процессов поступление кислоты в кровь приводит лишь к небольшому временному повышению содержания нейтральной соли без сдвига рН. В случае поступления в кровь щелочи она реагирует с угольной кислотой, образуя бикарбонат NaНСО₃ и воду. Возникающий при этом дефицит угольной кислоты немедленно компенсируется уменьшением выделения СО₂ легкими.

Фосфатная буферная система образована дигидрофосфатом (NaН₂РО₄) и гидрофосфатом (NaНРО₄) натрия. Первое соединение слабо диссоциирует и ведет себя как слабая кислота. Второе соединение обладает щелочными свойствами. При введении в кровь более сильной кислоты она реагирует с NaН₂РО₄, образуя нейтральную соль и увеличивая количество малодиссоциирующего дигидрофосфата Na. В случае введения в кровь сильной щелочи она реагирует с дигидрофосфатом натрия, образуя слабощелочной гидрофосфат натрия. рН крови изменяется при этом незначительно. В обоих случаях избыток дигидрофосфата или гидрофосфата натрия выделяется с мочой.

Белки плазмы играют роль буферной системы благодаря своим амфотерным свойствам. В кислой среде они ведут себя как щелочи связывая кислоты. В щелочной среде белки реагируют как кислоты, связывающие щелочи.

В поддержании рН крови, помимо легких, участвуют почки, удаляющие из организма избыток как кислот, так и щелочей.

Выделение небольшого количества молочной кислоты осуществляется потовыми железами.

Постоянное соотношение между кислотными и щелочными эквивалентами позволяет говорить о кислотно-щелочном равновесии крови.

Несмотря на наличие буферных систем и хорошую защищенность организма от возможных изменений рН, все же иногда при некоторых условиях наблюдаются небольшие сдвиги активной реакции крови. Сдвиг рН в кислую сторону называется ацидозом, сдвиг в щелочную сторону - алкалозом.

К форменным элементам относятся эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.

Таблица 1. Форменные элементы крови

Клетки	Место образования	Число в 1мм3	Функция
Эритроциты	Костный мозг	5000 000	Переносят О2 и частично СО2
Лейкоциты а) гранулоциты (72% общего кол-ва лейкоцитов) -нейтрофилы (70%) -эозинофилы (1,5%) -базофилы (0,5%) б) агранулоциты (28%) -моноциты (4%) -лимфоциты (24%) Тромбоциты (кровяные пластинки)	Костный мозг Костный мозг Костный мозг Костный мозг Костный мозг Костный мозг, лимфоидные ткани, селезенка Костный мозг	4900 105 35 280 1680 250 000	Захват бактерий Антигистаминное действие Образуют гистамин и гепарин Захват бактерий Вырабатывают антитела Инициируют свертывание крови

Форменные элементы крови. Эритроциты - красные кровяные клетки, безъядерные. В 1мм³ крови в норме содержится 4,5-5 млн эритроцитов. Содержание эритроцитов у жителей высокогорья выше, чем у жителей равнин.

Гемоглобин является основной составной частью эритроцитов и обеспечивает дыхательную функцию крови, являясь дыхательным ферментом. Он находится внутри эритроцитов, а не в плазме крови, что: а) обеспечивает уменьшение вязкости крови (растворение такого же количества гемоглобина в плазме повысило бы вязкость крови в несколько раз и резко затруднило бы работу сердца и кровообращение); б) уменьшает онкотическое давление плазмы, предотвращая обезвоживание тканей; в) предупреждает потерю организмом гемоглобина вследствие его фильтрации в клубочках почек и выделения с мочой. В крови здоровых мужчин содержится в среднем 14,5 г% гемоглобина (145 г/л) с колебаниями от 13 до 16 (130-160 г/л). В крови женщин находится около 13 г% (130 г/л по системе СИ) с колебаниями от 12 до 14 г%.

В норме гемоглобин содержится в виде 3 физиологических соединений. Гемоглобин, присоединивший кислород, превращается в оксигемоглобин - НbО₂. Это соединение по цвету отличается от гемоглобина, поэтому артериальная кровь имеет ярко-алый цвет. Оксигемоглобин, отдавший кислород, называют восстановленным или дезоксигемоглобином (Нb). Он находится в венозной крови, которая имеет более темный цвет, чем артериальная. Кроме того, в венозной крови содержится соединение гемоглобина с углекислым газом - карбгемоглобин, который транспортирует СО₂ из тканей к легким.

В скелетных мышцах и миокарде находится мышечный гемоглобин, называемый миоглобином. Его простетическая группа идентична гемоглобину крови, а белковая часть - глобин - обладает меньшей молекулярной массой.

СОЭ - скорость оседания эритроцитов в норме составляет 3-10 мм в час. Повышение СОЭ наблюдается при воспалительных заболеваниях, распаде опухолей, у беременных женщин.

Лейкоциты, или белые кровяные тельца, играют важную роль в защите организма от микробов, вирусов, от патогенных простейших, любых чужеродных веществ, т.е. они обеспечивают иммунитет. В 1мм ³ в норме содержится 6-8 тысяч лейкоцитов.

Лейкоциты делят на 2 группы: гранулоциты (зернистые) и агранулоциты (незернистые). В группу гранулоцитов входят нейтрофилы, эозинофилы и базофилы, а в группу агранулоцитов - лимфоциты и моноциты.

Нейтрофилы - самая большая группа белых кровяных телец, они составляют 50-75% всех лейкоцитов. Основная функция нейтрофилов - защита организма от проникших в него микробов и их токсинов. Нейтрофилы первыми пребывают в место повреждения тканей, т.е. являются авангардом лейкоцитов.

Эозинофилы составляют 1-5% всех лейкоцитов. Основная функция эозинофилов заключается в обезвреживании и разрушении токсинов белкового происхождения, чужеродных белков, комплексов антиген - антитело.

Базофилы (0-1% всех лейкоцитов) представляют самую малочисленную группу гранулоцитов. Функция базофилов обусловлена наличием в них биологически активных веществ.

Моноциты составляют 2-10% всех лейкоцитов, способны к амебовидному движению, проявляют выраженную фагоцитарную и бактерицидную активность.

Лимфоциты составляют 20-40% белых кровяных телец. Лимфоциты представляют центральное звено иммунной системы организма. Лимфоциты осуществляют синтез защитных антител, лизис чужеродных клеток, обеспечивают реакцию отторжения трансплантата, иммунную память, уничтожение собственных мутантных клеток и др.

Свертывание крови. Это свойство крови предохраняет организм от большой потери крови и включает: фибриноген, протромбин, ионы кальция, тромбопластин, выделяющийся при разрушении тромбоцитов. Схематично процесс свертывания крови сводится к следующему: при повреждении стенок сосудов в этом месте скапливаются тромбоциты, которые разрушают и выделяют тромбопластин. Неактивный протромбин под влиянием тромбопластина и в присутствии ионов кальция переходит в активный тромбин, который растворимый фибриноген переводит в нерастворимый фибрин; нити фибрина образуют сгусток крови (тромб). В организме, кроме свертывающей системы, есть противосвертывающая система (гепарин, фибринолизин и др. вещества), вследствие чего в норме отсутствует тромбообразование.

Группы крови.Выделяют четыре группы крови по наличию склеиваемых веществ в эритроцитах - агглютиногенов и склеивающих веществ в плазме крови - агглютининов.

У людей имеется 4 комбинации агглютиногенов и агглютининов системы АВО. Они обозначаются следующим образом: I (О) - , II (А) - А, III (В) - В и IY (АВ). Из этих обозначений следует, что у людей I группы эритроциты не содержат агглютиногены АВ, а в плазме имеются оба агглютинина. У людей II группы эритроциты имеют агглютиноген А, а плазма - агглютинин . К III группе относятся люди, у которых в эритроцитах находится агглютиноген В и в плазме - агглютинин . Кровь людей IY группы характеризуется наличием в эритроцитах обоих агглютиногенов и отсутствием в плазме агглютининов. В табл. 2 показано, когда возникает агглютинация (обозначено знаком +) при смешивании эритроцитов и сыворотки крови людей разных групп. Людям I группы можно переливать кровь только этой группы. Кровь же I группы можно переливать людям всех групп. Поэтому людей с I группой крови называют универсальными донорами. Людям IV группы можно переливать кровь всех групп, поэтому этих людей называют универсальными реципиентами. Кровь же IV группы можно переливать людям с кровью IV группы. Кровь людей II и III групп можно переливать людям с одноименной, а также с IV группой крови.

Таблица 2. Агглютинация при смешивании эритроцитов и сыворотки крови людей разных групп

Группа сыворотки	Группа эритроцитов
	I (О)	II (А)	III (В)	IY (АВ)
I ( и )	-	+	+	+
II ()	-	-	+	+
III ()	-	+	-	+
IY (О)	-	-	-	-

Резус-фактор. У 85% людей эритроциты содержат особый агглютиноген, называемый резус-фактором (Rh), и этих лиц называют резус-положительными (Rh+). У остальных резус-фактор отсутствует и их называют резус-отрицательными (Rh-). Если резус-положительная кровь попадает в организм человека с резус-отрицательной кровью, то у последнего образуются резус-агглютинины. Этот факт имеет практическое значение: когда резус-отрицательная мать беременна резус-положительным плодом. На поздних стадиях антитела матери, проходя через плаценту могут разрушать эритроциты плода. Обычно такие дети рождаются недоношенными и страдают анемией и желтухой. В этих случаях требуется полная замена крови.

Кроветворение - процесс образования и развития форменных элементов крови. Различают эритропоэз - образование эритроцитов, лейкопоэз - образование лейкоцитов и тромбоцитопоэз - образование кровяных пластинок. Имеется двусторонняя связь органов кроветворения с нервной системой: они получают сигналы из ЦНС и в свою очередь являются источником рефлексов, изменяющих состояние их самих и организма в целом. Особенно выраженное влияние на кроветворение оказывает гипоталамус, реализующий свое действие через гипофиз и вегетативные центры.

Эритропоэтины являются специфическими регуляторами эритропоэза. Они образуются в печени, селезенке, но главным образом в почках.

Продукция лейкоцитов регулируется лейкопоэтинами, количество которых в крови нарастает после быстрого удаления из нее белых кровяных телец. Среди лейкопоэтинов обнаружены нейтро-, базофило-, эозинофило-, моноцито- и лимфоцитопоэтины.

Продукция тромбоцитов регулируется тромбоцитопоэтинами кратковременного и длительного действия.

Таким образом, регуляция гемопоэза очень сложна. Она обеспечивается сложным взаимодействием нейроэндокринных влияний и гемопоэтинных факторов, что поддерживает постоянство состава крови в организме.

Выводы

Кровь представляет собой жидкую ткань, осуществляющую в организме целый ряд функций, основными из которых являются: 1) транспорт питательных веществ, метаболитов, веществ, подлежащих экскреции,, газов, гормонов, клеток, не выполняющих дыхательные функции; 2) перенос тепла, передача силы (например, для локомации у дождевых червей); 3) поддержание внутренней среды и др. Объем крови у человека в среднем составляет 7-8% массы тела.

Кровь состоит из жидкой части (плазмы) и взвешенных в ней кровяных клеток (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов). Объем клеток достигает 45% объема крови. Кровь - коллоидно-полимерный раствор. Растворителем в нем является вода, растворенными веществами - соли и низкомолекулярные вещества плазмы, коллоидным компонентом - белки и их комплексы. В течение всей жизни в организме поддерживается относительное постоянство объема и состава крови, несмотря на непрерывное разрушение и обновление кровяных клеток.

Поддержание постоянства рН крови и ткани обеспечивается наличием особых буферных систем. Из них наиболее важными являются: 1) карбонатная система, в состав которой входят угольная кислота и ее соли; 2) фосфатная система, деятельность которой связана с солями фосфорной кислоты; 3) буферная система белков плазмы; 4) буферная система гемоглобина. Последней принадлежит самая большая роль, так как на ее долю приходится около 75% буферной способности крови. Постоянство рН крови и ткани обеспечивается легкими, почками, потовыми железами. Регуляция физико-химических свойств крови осуществляется сложными нейро-гуморальными механизмами.

Кровь не соприкасается непосредственно с клетками организма; посредниками между ними является тканевая жидкость, которая заполняет промежутки между клетками.

Кровь вместе с лимфой и тканевой жидкостью составляют внутреннюю среду организма. Изменение состава крови тотчас же сказывается на составе тканевой жидкости. Постоянство состава внутренней среды является необходимым условием нормальной жизнедеятельности всех органов и тканей.

В сохранении постоянства внутренней среды огромное значение имеет способность организма защищаться от чужеродных тел и веществ. Эта защита осуществляется посредством иммунной системы.

Тренировочные задания

1. Используя номограмму, проведите дифференцировочный подсчет абсолютного количества лейкоцитов в норме.

Ответ: в норме лейкоцитов в 1мм ³ крови - 8тыс. Лейкоцитарная формула (%) базофилы - 1, эозинофилы - 0,5 - 5, нейтрофилы: палочкоядерные - 1- 6, сегментоядерные 47 - 72; лимфоциты - 19-37; моноциты - 3-11. Учитывая исходные данные, абсолютное количество разных видов лейкоцитов составляет: базофилы - 0-65; эозинофилы - 20-300; палочкоядерные - 40-300; сегментоядерные - 200-5500; лимфоциты - 1200-3000; моноциты - 90-600.

2. Используя номограмму, определите величину цветного показателя в крови в норме.

Ответ: в норме количество эритроцитов в 1 мм³ - 5 млн, в крови в среднем содержится 14 г% гемоглобина, т.е. 84 %. Исходя из этих данных, цветной показатель равен 0,82.

3. Заполните таблицу “Форменные элементы крови”.

Форменные элементы крови	Функции	Форма	Строение	Кол-во в 1 мм3	Продолжительность жизни	Источник	Особенности

4. Напишите основные этапы и фазы свертывания крови.

Ответ:

1 этап:

Активация тромбоцитарного гемостаза

(образование тромбоцитарной пробки)

2 этап:

Активация плазменного гемостаза

1 фаза - образование протромбиназы

2 фаза - образование тромбина

3 фаза - образование фибринового сгустка

3 этап:

Ретракция сгустка

Вопросы для повторения

Какую роль играет внутренняя среда организма человека?

При каких условиях кровь выполняет основную часть своих функций?

Какие вещества относятся к буферным системам крови?

Каковы структура и функции эритроцитов?

Перечислите основные функции лейкоцитов.

Назовите групповые признаки крови представителей О, А, В и АВ групп.

Что такое Rh-фактор, его значение?

Опишите фазы процесса свертывания крови.

Раздел 2. Система кровообращения

Система кровообращения. К системе кровообращения относятся: сердце, выполняющее функцию насоса и периферические кровеносные сосуды -артерии, вены и капилляры. Деятельность сердечно-сосудистой системы обеспечивает непрерывное движение крови в организме, в результате чего осуществляются многообразные транспортные функции крови. Выбрасываемая сердцем кровь разносится к тканям через артерии, артериолы (мелкие артерии) и капилляры, и затем возвращается к сердцу по венулам (мелким венам) и крупным венам. Движение крови по сосудам происходит по сложному пути - большому и малому кругу кровообращения и обусловлено работой сердца, благодаря которой создается градиент давления в сосудистой системе. Постепенное падение давления по ходу сердечно-сосудистой системы связано с преодолением сопротивления движения жидкости в сосудах, которое в свою очередь зависит от трения частиц крови о стенки сосудов (внешнее сопротивление) и между собой (внутреннее сопротивление). Давление крови в легочных артериях и венах меньше, чем артериальное давление в большом круге. В артериальной системе давление высокое, а в венозной - низкое; особенности строения артерий и вен соответствуют этим условиям.

В аорте давление, в среднем, равно 150 мм рт.ст., в артериолах - 40мм, в капиллярах - 20 мм, а в полых венах ниже атмосферного.

Скорость движения крови в артериях в момент систолы желудочков составляет 450-550 мм/сек; в капиллярах - 0,5 мм/сек; а в венах - 100-200 мм/сек. Медленный кровоток в капиллярах обеспечивает на необходимом уровне обмен между кровью и тканями.

Пульс -ритмические колебания стенок артерий, соответствующие систоле левого желудочка. Пульс определяется на лучевой, височной, общей сонной артериях и в других местах. Он характеризуется частотой, наполнением и ритмичностью. У взрослого человека частота пульса составляет 70-80 ударов в мин.

Помимо пульса в медицинской практике важное значение имеет измерение артериального давления. Оно измеряется на плечевой артерии с помощью ртутного сфигмоманометра или тонометра. У взрослого человека в норме максимальное АД равно 115-125 мм рт.ст., а минимальное 60-80 мм рт.ст. Разница между максимальным и минимальным АД называется пульсовым давлением (в норме оно равно 30-45 мм рт.ст.).

Функции сердца. Источником энергии, необходимой для продвижения крови по сосудам является работа сердца, обеспечивающая последовательное перекачивание крови из венозного русла через камеры сердца в выносящие артериальные сосуды. Благодаря этому поддерживается постоянное кровообращение в системе большого и малого круга, и кровь выполняет свои транспортные функции.

Деятельность сердца, в свою очередь, тесно связана с функциональной активностью его мышечной оболочки. Миокард отличается от других мышц рядом особенностей, определяющих основные закономерности не только кардио-, но и гемодинамики в целом: непрерывную ритмичность сокращений сердца, строгую последовательность чередования систолы и диастолы предсердий и желудочков; создание градиента давлений в сердечно-сосудистой системе. Вместе с клапанным аппаратом миокард обуславливает односторонний ток крови по всей сердечно-сосудистой системе.

К основным свойствам сердечной мышцы относится автоматия, возбудимость, проводимость, сократимость.

Способность к ритмическому сокращению без всяких видимых раздражений под влиянием импульсов, возникающих в самом органе, является характерной особенностью сердца. Это свойство называется автоматизмом.

Под действием электрических, химических, термических и других раздражителей сердце способно приходить в состояние возбуждения. В основе процесса возбуждения лежит появление отрицательного электрического потенциала в первоначально возбужденном участке.

Несмотря на то, что миокард состоит из большого числа мышечных элементов, он всегда функционально реагирует как единое целое. В отличие от скелетной мышцы миокард не обнаруживает зависимости между силой раздражения и величиной реакции.

Механическая работа сердца. Сердце нагнетает кровь благодаря ритмическому последовательному сокращению мышечных волокон предсердий и желудочков. Его механической деятельностью управляют процессы возбуждения. Наличие проводящей системы сердца, общих слоев миокарда у обоих предсердий, одновременного прихода возбуждения по ножкам пучка Гиса и волокнам Пуркинье к клеткам миокарда желудочков делают сокращение желудочков практически одновременным.

Безостановочное движение крови по сосудам обусловливается ритмическими сокращениями сердца, которые чередуются с его расслаблениями. Сокращение сердечной мышцы называется систолой, ее расслабление - диастолой. При каждой систоле желудочков происходит выталкивание крови из левого желудочка в аорту, из правого желудочка - в легочную артерию, во время диастолы они заполняются кровью, поступающей из предсердий. В предсердия кровь попадает из вен. В обычных условиях систола и диастола четко согласованы во времени. Период, включающий одно сокращение и последующее расслабление сердца, составляет сердечный цикл. Его общая продолжительность у человека и млекопитающих равна примерно 0,8с. Сердечный цикл имеет три фазы: систолы предсердий, систолы желудочков, общая пауза.

Началом каждого цикла считается систола предсердий, длящаяся 0,1с. Во время систолы повышается давление в полостях предсердий, что ведет к выталкиванию крови в желудочки. Желудочки в этот момент расслаблены, створки атриовентрикулярных клапанов свисают и кровь свободно поступает из предсердий в желудочки. При сокращении предсердий кровь не может поступать в вены. В самом начале систолы их отверстия суживаются. Невозможно также затекание крови из аорты и легочной артерии в желудочки. Полулунные клапаны этих сосудов вследствие заполнения их кармашков кровью закрыты.

По окончании систолы предсердий начинается систола желудочков, длительность которой 0,3с. В момент систолы желудочков предсердия оказываются уже расслабленными. Как и предсердия, оба желудочка - левый и правый - сокращаются одновременно. Систола желудочков начинается с асинхронного сокращения их волокон, возникающего в результате распространения возбуждения по миокарду. Этот период непродолжителен (0,047-0,075 с). В этот момент еще не происходит повышения давления в полостях желудочков. Оно начинает резко расти, когда возбуждение охватывает все волокна, достигая 70-88мм рт.ст. в левом и 15-20мм рт.ст. в правом предсердиях.

Вследствие повышения внутрижелудочкового давления атриовентрикулярные клапаны быстро захлопываются. В этот момент полулунные клапаны еще тоже закрыты, поэтому полость желудочка оказывается замкнутой и объем крови в полости остается постоянным. В результате возбуждения увеличивается напряжение мышечных волокон без изменения их длины (изометрическое напряжение), что ведет к еще большему возрастанию давления крови. Стенка левого желудочка растягивается и ударяет о внутреннюю поверхность грудной клетки. Таким образом возникает сердечный толчок. Когда давление крови в желудочках превзойдет давление в аорте и легочной артерии, полулунные клапаны откроются, их лепестки прижмутся к внутренним стенкам и наступит период изгнания, длящийся примерно 0,25с.

Тоны сердца. Изменение давления в камерах сердца и отходящих сосудах вызывает движение клапанов сердца и перемещение крови. Вместе с сокращением сердечной мышцы эти действия сопровождаются звуковыми явлениями, называемыми тонами сердца. При сокращении сердца сначала слышен более протяжный звук низкого тона - первый тон сердца. После паузы за ним более высокий, но короткий звук - второй тон. После этого наступает пауза. Она более длительна, чем пауза между тонами. Такая последовательность повторяется в каждом сердечном цикле.

Первый тон появляется в момент начала систолы желудочка (систолический тон). В основе его лежат колебания створок атриовентрикулярных клапанов, прикрепленных к ним сухожильных нитей, а также колебания, производимые массой мышечных волокон при их сокращении. Эти колебания желудочков и клапанов передаются на грудную клетку. Второй тон возникает в результате захлопывания полулунных клапанов и ударов друг о друга их створок в момент начинающейся диастолы желудочков (диастолический тон). Эти колебания передаются на столбы крови крупных сосудов. Этот тон тем выше, чем выше давление в аорте и соответственно в легочной артерии.

Использование метода фонокардиографии позволяет выделить обычно не слышные ухом третий и четвертый тоны. Третий тон возникает в начале наполнения желудочков при быстром притоке крови. Он отражает вибрацию стенки желудочков. Происхождение четвертого тона связывают с сокращением миокарда предсердий и началом расслабления.

Электрокардиография. Электрический потенциал, возникающий в сердечной мышце при ее возбуждении и распространении возбуждения можно зарегистрировать на поверхности тела.

Метод регистрации потенциалов сердца называется электрокардиографией (ЭКГ), а прибор, с помощью которого их регистрируют, - электрокардиограф. Кривая, отражающая динамику разности потенциалов в двух точках электрического поля сердца в течение сердечного цикла, называется электрокардиограммой. ЭКГ была впервые зарегистрирована в 1887г. А.Д.Уоллером, а широкое распространение получила после использования В.Эйнтховеном (1903) для исследования электрических потенциалов сердца. Для регистрации ЭКГ у человека применяют три стандартных отведения - расположения электродов на поверхности тела. Первое отведение - на правой и левой руках, второе на правой руке и левой ноге, третье на левой руке и левой ноге. Помимо стандартных отведений применяют отведения от разных точек грудной клетки в области расположения сердца. Электрокардиограмма отражает процесс возникновения и скорость распространения возбуждения по проводящей системе и мускулатуре сердца. ЭКГ широко применяется и для контроля за функциональным состоянием сердца и диагностики его заболеваний.

Регуляция деятельности сердца. Непрерывно работая, сердце человека даже при спокойном образе жизни нагнетает в артериальную систему около 10 т крови в сутки, 4000 т в год и около 300 000 т за всю жизнь. При этом сердце всегда точно откликается на потребность организма, поддерживая в каждый данный момент необходимый для определенного органа уровень кровотока.

Количество крови, протекающей через сердце за 1 мин., называется минутным объемом, оно зависит от объема крови, выбрасываемой сердцем за одно сокращение, и от частоты сокращений. Эти три переменные связаны между собой следующим уравнением:

минутный объем = ударный объем частота сокращений

Приспособление деятельности сердца к изменяющимся потребностям организма происходит при помощи ряда регуляторных механизмов. Часть из них расположена в самом сердце это внутрисердечные регуляторные механизмы. К ним относятся внутриклеточные механизмы регуляции, регуляция межклеточных взаимодействий и нервные механизмы - внутрисердечные периферические рефлексы.

Проводящая система состоит из следующих образований: синусный узел (расположен около устья верхней полой вены в стенке правого предсердия), предсердно-желудочковый узел ( расположен около трехстворчатого клапана в стенке правого предсердия), пучок Гиса (располагается в перегородке между желудочками), который делится на две ножки (к обоим желудочкам) и волокна Пуркинье (разветвляющиеся волокна в стенке миокарда). Возбуждение возникает сначала в синусном узле а затем оно переходит на предсердно-желудочковый узел, на пучок и ножки Гиса, а потом уже - на волокна Пуркинье. Вторая группа представляет собой внесердечные механизмы. В эту группу входят экстракардиальные нервные (блуждающие и симпатические нервы) и гуморальные механизмы регуляции сердечной деятельности (Табл. 3).

Таблица 3. Гуморальные и иные факторы, влияющие на частоту сокращений сердца

Стимул	Влияние на сердечный ритм
Повышение рН Снижение рН (например, при высоком содержании СО2, как в случае с физической нагрузкой) Низкая температура Высокая температура Неорганические ионы Эндокринные факторы (например, тироксин, половые гормоны, адреналин, гормоны гипофиза)	Замедляет Ускоряет Замедляет Ускоряет Влияют на ритм сердца прямо или косвенно (ускоряют)

Регуляция кровообращения. Сердце снабжено парасимпатическими (из блуждающего нерва) и симпатическими нервами. Блуждающий нерв начинается в продолговатом мозгу (здесь центр кровообращения), а симпатические нервы - от шейного симпатического узла. Парасимпатическая нервная система замедляет сердечный ритм, уменьшает силу сокращения, снижает возбудимость и проводимость в миокарде, а симпатическая нервная система - наоборот. Регуляция деятельности сердца носит рефлекторный характер. А различные раздражители - тепло, холод, боль, эмоциональные воздействия вызывают изменения функции сердца.

Парасимпатические и симпатические нервные волокна имеются и в стенках кровеносных сосудов. Симпатические волокна - суживают просвет сосудов, парасимпатические - расширяют. Разумеется, симпатическая и парасимпатическая нервная система, а следовательно, сердце и сосуды находятся под контролем коры больших полушарий. Гуморальная регуляция осуществляется рядом веществ, имеющихся в плазме крови: адреналин (действует как симпатическая нервная система), соли калия и кальция, гистамин, ацетилхолин (действует как парасимпатическая нервная система); углекислота и др.

Выводы

У всех более высоко расположенных в эволюционном ряду животных, как и у человека, существует 4-камерное сердце с полным отделением правой половины от левой и со своими общими и характерными особенностями функциональной организации.

Сердечная мышца состоит из отдельных мышечных клеток (волокон), содержащих миофибриллы, которые имеют поперечную исчерченность. Благодаря этому сердечная мышца по строению похожа на скелетные мышцы. Однако функциональные свойства их несколько различны. Сердечная мышца обладает возбудимостью, проводимостью, сократимостью и автоматией.

Возбудимость сердечной мышцы проявляется при возникновении в ней возбуждения под действием раздражителей.

Особым свойством сердечной мышцы в целом является автоматия, т.е. способность возбуждаться без внешних воздействий.

Сердце работает как нагнетательный насос. Сокращаясь, оно проталкивает кровь в артерии. При расслаблении сердечной мускулатуры давление в полостях сердца снижается, что способствует притоку в нему крови. Сердечный цикл состоит из трех фаз: общей диастолы сердца, во время которой расслаблены и предсердия и желудочки; систолы предсердия, когда желудочки расслаблены и наполняются кровью; систолы желудочков, когда кровь под большим давлением выбрасывается правым желудочком в легочную артерию, а левым - в аорту. Длительность сердечных циклов обусловлена частотой процессов возбуждения, возникающих в главном водителе ритма сердца - синусном узле.

Количество крови, поступающее в аорту при каждом сокращении сердца называют систолическим объемом.

Количество крови, выбрасываемое сердцем в течение 1 минуты, называют минутным объемом крови. Минутный и систолический объемы крови являются важнейшими показателями производительности сердца. Во время каждого сокращения сердца кровь выбрасывается в артериальное русло, сопротивление сосудов которого создает давление, называемое кровяным давлением. В разных участках сосудистой системы величина его не одинакова.

Наибольшее давление наблюдается в аорте и крупных артериях. В мелких артериях, артериолах, капиллярах и венах оно постепенно снижается. Самый высокий уровень давления регистрируется в момент завершения систолы, он называется систолическим; самый низкий - диастолическим.

Сосудодвигательный центр вызывает по преимуществу изменение симпатической вазомоторной активности, а также регулирует симпатическую иннервацию сердца.

Функциональное состояние сосудистой системы зависит наряду с нервной регуляцией и от гуморальных влияний. Наиболее сильное воздействие оказывают адреналин, вазопрессин, некоторые ионы и продукты тканевого метаболизма. Адреналин и вазопрессин суживают мелкие артерии и снижают капиллярный кровоток некоторых органов. Ионы калия, молочная, угольная кислоты, АТФ расширяют их. Аналогичный эффект оказывают также ацетилхолин и гистамин.

Тренировочные задания

1. Проследите динамику движения крови по малому А и большому Б кругам кровообращения.

Ответ:

2. Нарисуйте схему рефлекторной дуги глазосердечного рефлекса (опыт Данини-Ашнера).

Ответ:

3. Время продолжительности сердечного цикла:

+1) 0,8 с

2) 0,1 с

3) 0,5 с

4. Чему равняется артериальное давление (АД) здорового человека?

1) 140/85

+2) 120/80

3) 90/60

Вопросы для повторения

Нарисуйте общую схему кровообращения человека.

Функции сердечно-сосудистой системы, роль сердца, этапы его эволюции.

Основные свойства миокарда.

Из каких основных элементов состоит проводящая система сердца?

Из каких фаз состоит сердечный цикл и какова их продолжительность?

Как влияют блуждающие нервы на проводимость и возбудимость различных отделов сердца?

Какова роль симпатической иннервации сердца?

Какую роль играет гипоталамус в регуляции деятельности сердца?

Раздел 3. Физиология дыхания

Дыхание - совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение двуокиси углерода.

Поступление кислорода из атмосферы к клеткам необходимо для биологического окисления органических веществ, в результате которого освобождается энергия, нужная для жизни организма. В процессе биологического окисления образуется двуокись углерода, подлежащая удалению из организма. Прекращение дыхания ведет к гибели прежде всего нервных, а затем и других клеток. Кроме того, дыхание участвует в поддержании постоянства реакции жидкостей и тканей внутренней среды организма, а также температуры тела.

Дыхание человека включает следующие процессы: 1) внешнее дыхание (вентиляция легких); 2) обмен газов в легких (между альвеолярным воздухом и кровью капилляров малого круга кровообращения); 3) транспорт газов кровью; 4) обмен газов в тканях (между кровью капилляров большого круга кровообращения и клетками тканей); 5) внутреннее дыхание (биологическое окисление в митохондриях клеток).

Механизм дыхания. Акт дыхания состоит из ритмично повторяющихся вдоха и выдоха. В акте дыхания легкие участвуют пассивно; активная роль принадлежит дыхательным мышцам. Поступление воздуха в легкие при вдохе и удаление его при выдохе происходит в результате изменения объема грудной полости и объема легких, находящихся в ней. Акт вдоха осуществляется активно за счет сокращения наружных межреберных мышц, грудная клетка при этом поднимается, а диафрагма опускается, органы брюшной полости оттесняются вниз и размер грудной полости увеличивается. Давление в легких при вдохе становится на 2 мм рт.столба ниже атмосферного и воздух входит в легочные альвеолы.

Выдох происходит в результате расслабления дыхательных мышц. Грудная клетка при выдохе вследствие своей тяжести и сокращения внутренних межреберных мышц опускается. Внутрибрюшное давление выпячивает расслабленную диафрагму кверху. В результате происходит уменьшение размеров грудной клетки, при этом давление воздуха в легких становится выше атмосферного на 3-4 мм рт.ст. и он устремляется наружу. Взрослый человек в покое делает в среднем 16-18 дыхательных движений в минуту. У тренированных людей реже - 8-10 в мин. У детей дыхательные движения чаще, например, новорожденный дышит с частотой около 60 раз в мин., в возрасте 5 лет - около 25 раз в мин.

3.1 Регуляция дыхания

Регуляция дыхания осуществляется рефлекторно дыхательным центром, расположенным в продолговатом мозгу. Вентральная часть дыхательного центра ответственна за стимуляцию вдоха - центр вдоха (инспираторный центр). Дорсальная часть и обе латеральные тормозят вдох и стимулируют выдох - центр выдоха (экспираторный центр). Дыхательные движения, как указывалось выше, обусловлены сокращением дыхательной мускулатуры (межреберных мышц). Эти сокращения вызываются нервными импульсами, идущими из дыхательного центра по двигательным нервам, иннервирующим дыхательную мускулатуру. Диафрагма иннервируется грудобрюшным нервом, двигательные нейроны которого расположены в передних рогах третьего-четвертого шейных сегментов спинного мозга, а межреберные мышцы - межреберными нервами, нейроны которых заложены в передних рогах грудного отдела спинного мозга.

Деятельность нейронов двигательных нервов дыхательных мышц координируется дыхательным центром, который расположен в продолговатом мозгу. Дыхательный центр имеет два отдела: отдел вдоха и отдел выдоха Функции их взаимосвязаны: возбуждение отдела вдоха вызывает торможение выдоха и наоборот. Возбуждение, возникающее в дыхательном центре (отделе вдоха), передается в спинной мозг, а оттуда по двигательным нервам к дыхательным мышцам, вызывая их сокращение. Это приводит к расширению грудной клетки - происходит вдох.

В варолиевом мосту расположены центры, контролирующие ниже лежащие центры вдоха и выдоха и участвующие в организации нормального чередования дыхательных движений. В лобных долях больших полушарий головного мозга находятся высшие центры, благодаря которым осуществляется приспособление дыхательных движений при разговоре, пении, трудовой деятельности и т.д.

Во время вдоха происходит механическое раздражение рецепторов легких и плевры, вызванные их растягиванием. Это раздражение по блуждающему нерву направляется в дыхательный центр и вызывает возбуждение отдела выдоха. В этот момент в отделе вдоха возникает торможение. В результате прекращения передачи нервных импульсов из дыхательного центра в спинной мозг - происходит выдох. При выдохе рецепторы легких не раздражаются, и нервные импульсы в дыхательный центр не поступают. Отдел выдоха приходит в состояние торможения, одновременно возбуждается отдел вдоха - наступает вдох. Описанная выше нервная саморегуляция дыхания совершается в течение всей жизни. Рефлекторное изменение дыхания происходит при раздражении рецепторов кожи, обоняния, вкуса, слуха, зрения.

Работа дыхательного центра регулируется и гуморальным и химическим путем. Гуморальная регуляция деятельности дыхательного центра состоит в том, что на его функцию оказывает влияние изменение химического состава крови. Специфическим раздражителем дыхательного центра является углекислота. Возбуждение его происходит при накоплении в крови определенного количества углекислоты. Незначительное увеличение содержания углекислого газа во вдыхаемом воздухе вызывает учащение и углубление дыхания. Это свойство углекислоты используется в медицинской практике при ослаблении дыхания, например, при отравлении БОВ или во время операции. В этих целях применяют карбоген ( смесь 95% кислорода и 5% углекислоты). Для возбуждения дыхательного центра применяется также ряд лекарственных веществ (цититон, лобелин). Некоторые лекарственные вещества угнетают функцию дыхательного центра (морфин и др.).

3.2 Легочные объемы

Легкие человека вмещают в среднем около 5л воздуха. При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500мл (от 300 до 800 мл) воздуха; этот объем воздуха называется дыхательным объемом. Сверх него при глубоком вдохе человек может вдохнуть еще приблизительно 3000 мл воздуха (резервный объем). После спокойного выдоха человек способен выдохнуть около 1300 мл (резервный объем выдоха).

Сумма указанных объемов составляет жизненную емкость легких (ЖЕЛ): 500+3000+1300=4800мл. Дыхательный объем - количественное выражение глубины дыхания. Жизненная емкость легких определяет собой максимальный объем воздуха, который может быть введен или выведен из легких в течение одного вдоха или выдоха. Указанные объемы воздуха определяют при помощи спирометров разной конструкции.

Жизненная емкость легких несколько выше у мужчин (4000-5500 мл), чем у женщин (3000-4500 мл). Она больше в положении стоя, чем в положении сидя или лежа. Физическая тренировка сопровождается увеличением ЖЕЛ. физиология кровь дыхание пищеварение

После максимального глубокого выдоха в легких остается значительный объем воздуха, около 1200мл. Это - остаточный объем. Большая его часть может быть удалена из легких только при открытом пневмотораксе. В спавшихся легких также остается некоторое количество воздуха (минимальный объем). Этот воздух задерживается в "воздушных ловушках", которые образуются потому, что часть бронхиол спадается раньше альвеол. Поэтому легкие взрослых людей и дышавших после рождения детей не тонут в воде.

Максимальное количество воздуха, которое может находиться в легких, называется общей емкостью легких; она равна сумме остаточного объема и ЖЕЛ (в нашем примере 1200+4800=6000мл).

Объем воздуха, находящийся в легких в конце спокойного выдоха (при расслаблении дыхательной мускулатуры), называется функциональной остаточной емкостью (ФОЕ). Она равна сумме остаточного и резервного объема выдоха (1200+1300=2500мл). ФОЕ близка к объему альвеолярного воздуха перед началом вдоха.

Мертвое пространство. Воздух находится не только в альвеолах, но и в воздухоносных путях. К ним относятся полость носа (или рта при ротовом дыхании), носоглотка, гортань, трахея, бронхи. Воздух, находящийся в воздухоносных путях (за исключением дыхательных бронхиол), не участвует в газообмене. Поэтому просвет воздухоносных путей называют анатомическим мертвым пространством. При вдохе последние порции атмосферного воздуха входят в мертвое пространство и, не изменив своего состава, покидают его при выдохе. Объем анатомического мертвого пространства около 150мл, или примерно 1/3 дыхательного объема при спокойном дыхании. Значит, из 500мл вдыхаемого воздуха в альвеолы поступает лишь около 350мл. В альвеолах к концу спокойного выдоха находится около 2500мл воздуха (ФОЕ), поэтому при каждом спокойном вдохе обновляется лишь 1/7 часть альвеолярного воздуха.

...