Теплообразование. Физиология теплообмена

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Теплообразование. Физиология теплообмена

Теплообразование определяется интенсивностью обмена веществ.

Регуляция теплообразования путём увеличения или уменьшения обмена веществ называется химической терморегуляцией. Выработанное организмом тепло постоянно отдаётся в окружающую среду. Если бы отдача тепла не происходила, организм погиб бы от перегревания.

Регуляция теплоотдачи путем изменения физиологических функций, осуществляющих её, называется физической терморегуляцией.

Наибольшее количество тепла образуется в органах с интенсивным обменом веществ - в скелетной мускулатуре, в железах, в печени и почках.

На долю мышц приходится 65-75% теплообразования, а при интенсивной работе даже 90%, остальная доля тепла образуется в железистых органах, главным образом в печени.

При повышении температуры окружающей среды теплообразование уменьшается, при понижении температуры - увеличивается. Следовательно, между температурой внешней среды и теплообразованием существуют обратно пропорциональные отношения. Летом теплообразование понижается, зимой увеличивается. Но при повышении температуры среды больше 35^оС происходит нарушение терморегуляции (зона перегревания), обмен веществ и температура тела повышаются. Эта температура называется критической. Точно так же при охлаждении существует критическая температура внешней среды, ниже которой теплопроизводство начинает понижаться.

При температуре среды 15-25 ⁰С теплообразование в покое в одежде находится на одном уровне и уравновешивается теплоотдачей (зона безразличия).

В нормальных условиях температура тела относительно постоянна. За среднюю температуру тела принимается температура в подмышечной впадине, температура равна 36,5-37 ^оС.

Когда для поддержания постоянства температуры тела требуется дополнительное тепло, оно может быть выбрано следующими способами:

- за счет произвольной активности локомоторного аппарата;

- за счёт непроизвольной тонической или ритмической мышечной активности: дрожь, вызванная холодом (тоническую активность можно обнаружить методом электромиографии);

- за счёт ускорения обменных процессов, не связанных с сокращением мышц; эта форма выработки тепла называется недрожательным термогенезом (у детей).

У взрослого человека дрожь и усиленные движения, которые он делает для того, чтобы согреться - наиболее важный механизм термогенеза.

Несколько повышается выработка тепла и при “ гусиной коже” - сокращении мышц волосяных мешочков.

Ходьба увеличивает теплопроизводство почти в 2 раза, а быстрый бег - в 4-5 раз, температура тела может повыситься на несколько десятых градуса. При продолжительной интенсивной работе при температуре внешней среды выше 25⁰С температура тела возрастает на 1-1.5⁰С, что вызывает изменения и нарушение жизнедеятельности организма. Во время мышечной работы при высокой температуре внешней среды температура тела повышается более 39⁰С, может наступить тепловой удар.

Теплоотдача

Организм в покое непрерывно теряет тепло:

- теплоизлучением или отдачей тепла кожей окружающему воздуху;

- теплопроведением или непосредственной отдачей тепла тем предметам, которые соприкасаются с кожей;

- испарением воды с поверхности кожи и лёгких.

В условиях покоя 70-80% тепла отдаётся в окружающую среду кожей теплоизлучением и теплопроведением, около 20% испарением воды с поверхности кожи (потоотделением) и лёгких. Отдача тепла нагреванием выдыхаемого воздуха, мочой и калом ничтожна и составляет 1.5 - 3% общей теплоотдачи. При мышечной работе резко возрастает отдача тепла испарением (потоотделением) доходя до 90% всего суточного теплообразования.

Теплоотдача теплоизлучением и теплопроведением зависит от разности температур кожи и окружающей среды. Чем выше температура кожи, тем больше теплоотдача указанными путями. А температура кожи зависит от притока к ней крови. При повышении температуры окружающей среды артериолы и капилляры кожи расширяются, кожа краснеет, количество протекающей через неё крови увеличивается, температура кожи повышается, и теплоотдача теплоизлучением и теплопроведением возрастает.

Увеличение количества крови, протекающей через кожу, происходит и за счёт примешивания депонированной крови из печени, селезёнки и из капилляров самой кожи.

Величина теплоотдачи при высоких температурах окружающей среды меньше, чем при низких. Когда температура кожи сравнивается с температурой окружающей среды, теплоотдача прекращается. При дальнейшем повышении температуры окружающей среды кожа не только теряет тепло, но сама нагревается. В этом случае теплоотдача теплоизлучением и теплопроведением отсутствует и сохраняется только теплоотдача испарением.

На холоде артериолы и капилляры кожи суживаются, кожа становится бледной, количество протекающей через неё крови уменьшается, температура кожи понижается, разница температур кожи и окружающей среды сглаживается, и теплоотдача уменьшается.

Человек уменьшает теплоотдачу искусственными покровами (бельём, одеждой). Чем больше воздуха в этих покровах, тем легче сохраняется тепло.

Регуляция теплоотдачи испарением воды играет большую роль, особенно при мышечной работе и значительном повышении температуры окружающей среды. При испарении 1 дм³ (1 л) воды с поверхности кожи и слизистых оболочек телом теряется 600 ккал. При средней температуре окружающей среды взрослый человек ежесуточно теряет испарением с кожи 400 -520 ккал .

Потеря воды кожей происходит за счёт проникновения воды из глубоких тканей на поверхность кожи и главным образом за счет функционирования потовых желез.

Большие потери пота сопровождаются потерями больших количеств минеральных солей, только NaCl в поту 0,3 - 0,6%. При потере 5-10 л пота теряется 30 -40 г поваренной соли. Поэтому если возникшая при обильных потоотделениях жажда удовлетворяется водой, могут возникнуть тяжелые расстройства (судороги и т.д.). При обильном длительном потоотделении рекомендуется пить соответственно минеральную воду или воду, содержащую 0,5 -0,6 % NaCl.

Испарение воды постоянно происходит и с поверхности лёгких. Выдыхаемый воздух насыщен водяными парами на 95-98 % и поэтому, чем суше вдыхаемый воздух, тем больше тепла отдаётся испарением с лёгких. В обычных условиях лёгкими ежесуточно испаряется 300 - 400 мл (180 -240 ккал) воды. При высокой температуре дыхание учащается, на холоде замедляется. Когда температура воздуха достигает температуры тела, испарение с поверхности кожи и лёгких становится единственным путём теплоотдачи. В этих условиях в покое испаряется более 100 мл пота в час, что позволяет отдать около 60 ккал в час.

Испарение воды с поверхности кожи и лёгких зависит от относительной влажности воздуха. Испарение прекращается в воздухе, насыщенном водяными парами, поэтому пребывание во влажном горячем воздухе, как, например, бане, тяжело переносится. В сыром воздухе даже при сравнительно невысокой температуре (при 30 ⁰С) человек чувствует себя плохо. Кожаная и резиновая одежда непроницаема для воздуха, испарения нет, пот накапливается под одеждой. При высокой температуре воздуха и мышечной работе в такой одежде температура тела повышается. Перегревание человека в атмосфере, насыщенной водяными парами, особенно опасно, так как лишает возможности освобождаться от избытка тепла и испарением. В сухом воздухе человек сравнительно легко переносит значительно более высокую температуру, чем во влажном.

Для увеличения теплоотдачи теплоизлучением, теплопроведением и испарением большое значение имеет движение воздуха.

Увеличение скорости движения воздуха увеличивает теплоотдачу. На сквозняке и на ветру резко увеличивается потеря тепла. Но если окружающий воздух имеет высокую температуру и насыщен водяными парами, то движение воздуха не охлаждает.

И так, физическая терморегуляция обеспечивается:

1) сердечно-сосудистой системой, которая определяет приток и отток крови в кровеносных сосудах кожи, а следовательно, количество тепла отдаваемого кожей в окружающую среду;

2) системой органов дыхания, т.е. изменениями вентиляции лёгких;

3) изменением функций потовых желез.

Регуляция теплоотдачи проводится двумя путями:

1) нервной системой;

2) посредством гормонов.

Существенное значение имеет адаптация к неблагоприятным условиям.

Изменение функций сердечно-сосудистой системы, дыхания и потовых желез рефлекторно регулируется: раздражением внешних органов чувств и особенно раздражением рецепторов кожи при изменении температуры внешней среды и раздражением нервных окончаний внутренних органов при колебаниях температуры внутри организма. Физиологические механизмы физической терморегуляции осуществляются большими полушариями, промежуточным, продолговатым и спинным мозгом.

Нарушение терморегуляции

Повышение температуры тела выше нормального уровня при нарушении терморегуляции называется лихорадкой . При лихорадке обмен веществ увеличивается на 50 - 100% и более. Особенно увеличивается распад белков. В крови накапливаются продукты белкового распада, устанавливается отрицательный азотистый баланс. При лихорадке окисление белков даёт около 30% теплообразования. Повышается также углеводный и жировой обмен, что ведёт к истощению организма. Накапливается большое количество продуктов промежуточного обмена веществ. Нарушаются физиологические процессы. Учащённое сердцебиение повышает кровяное давление, учащается дыхание, нарушается психика (бред, галлюцинации), что обусловлено расстройством нервной системы. При температуре 40 - 41⁰С начинается бред, при температуре 43⁰С наступает смерть, в единичных случаях при температуре равной 45⁰С.

При охлаждении тела также нарушаются физиологические процессы. При длительном пребывании на холоде после ощущения холода и дрожи появляется ощущение тепла, вследствие притока крови к коже, затем апатия и нарушение функций мозга. (При охлаждении жизнедеятельность, так как снижается обмен веществ в организме и потребность тканей в кислороде ).

У человека смерть, как правило, наступает при температуре ниже 32-33⁰С, а при изменении функций нервной системы лекарственными препаратами - ниже 24⁰С. В единичных случаях людям удалось сохранить жизнь при падении температуры до 22,5⁰С.

Продолжительная адаптация к условиям окружающей среды.

Регуляторные механизмы - термогенез, сосудодвигательные реакции, потоотделение - включаются в течение секунд или минут после наступления температурного стресса. Кроме них существуют другие механизмы, обеспечивающие продолжительную адаптацию к климатическим изменениям в окружающей среде.

Такие процессы называются - физиологической адаптацией или акклиматизацией. Основаны они на модификациях органов и функциональных систем, которые развиваются только под влиянием продолжительных (в течение дней, недель и месяцев) постоянных или повторяющихся температурных стрессов.

Тепловая адаптация

Способность людей адаптироваться к теплу играет решающую роль для выживания в условиях тропиков и пустыни, а также для выполнения тяжёлой работы при высокой температуре на производстве.

Наиболее важный сдвиг - это изменение интенсивности потоотделения, которая возрастает в два раза и составляет 1-2 л/ч. Кроме этого, выделение пота начинается при более низкой средней кожной и внутренней температуры, что служит защитой от чрезмерного учащения сердцебиения и увеличения периферического кровотока, т. е. от теплового удара.

Адаптация связана также со значительным уменьшением содержания ионов в поту (нет шока от потери ионов), увеличением объёма плазмы и содержания в ней белков. У жителей тропиков интенсивность реакции не столь высока, чтобы вызывать потоотделение. Температурный порог сдвинут в сторону более высокой температуры тела, в результате они меньше потеют при ежедневной тепловой нагрузке.

Холодовая адаптация

Многие животные адаптируются к холоду очень просто - благодаря отрастанию меха у них усиливается термоизоляция. У мелких животных развиваются недрожательный термогенез и бурая жировая ткань.

У человека “поведенческая адаптация” - использования одежды и тёплых жилищ. Также развивается толерантная (холодовая) адаптация. Температурный порог дрожи и кривые метаболистических терморегуляторных реакций смещаются в сторону более низких значений температур, возникает умеренная гипотермия. (Аборигены Австралии проводят ночь почти раздетыми при температуре близкой к нулю не испытывая дрожи. Подобная способность хорошо развита у корейских и японских искателей жемчуга, ныряющих на глубину по несколько часов в день при температуре воды около 10⁰С.)

2. Физиология системы крови

Система крови представлена самой кровью, органами кроветворения, разрушения клеток крови и нейрогуморальным аппаратом регуляции. Система крови обеспечивает перенос газов, питательных и физиологически активных веществ, макромолекул белка к органам и тканям организма (транспортная функция), выполняет защитную и терморегулирующую функции. Кровь - важнейший регулятор постоянства внутренней среды организма. Через органы выделения она освобождает организм от избытка органических и минеральных веществ, продуктов промежуточного обмена.

Кровь (sanguis) - однородная густая красная жидкость, состоящая из плазмы и форменных элементов - эритроцитов, различных лейкоцитов и тромбоцитов.

Объем циркулирующей крови у взрослого человека 5-6 литров, что составляет 7-8% массы тела. У годовалых детей - 11%, у новорожденных -15%. Часть крови находится в депо: печень, селезенка, легкие, сосуды кожи и грудина. Общее количество крови постоянно и только при необходимости пополняется из депо. Потеря Ѕ - ? количества крови приводит к летальному исходу.

Плазма крови

Плазма крови (50-60% объема крови) - полупрозрачная жидкость желтого цвета, состоящая из воды (90-92%) и сухого вещества (8-10%), которое включает органические и неорганические вещества. К органическим веществам плазмы крови относятся белки: альбумины, глобулины, фибриноген (плазма без фибриногена - сыворотка крови), протромбин и др. - 60-70% г/л; аминокислоты, полипептиды, мочевина - 3,33-8,32 ммоль/л; глюкоза - 0,6-1,2 г/л; нейтральные жиры - 1,5-3,0 г/л, а также ферменты, гормоны и другие вещества. Концентрация минеральных веществ в крови достигает примерно 9 г/л - это преимущественно ионы натрия, калия, кальция, магния, хлора, .

Форменные элементы крови

Эритроциты - красные кровяные тельца, лейкоциты - белые кровяные тельца, тромбоциты - кровяные пластинки.

Эритроциты - (греч. erythros - красный) высокоспециализированные структурные элементы, образующиеся в ткани красного костного мозга из типичных клеток, которые в процессе созревания утрачивают ядра.

Эритроцит состоит из стромы и поверхностной оболочки - мембраны. Высокая избирательная проницаемость мембраны играет важную роль в выполнении дыхательной функции эритроцита.

Около 90% сухого вещества эритроцитов составляет гемоглобин (Нв), 10% - минеральные соли, глюкоза, протеины, липоиды. Железо, входящее в состав гемоглобина, легко присоединяет кислород, образуя оксигемоглобин, и обеспечивает транспорт кислорода от легких к тканям. Легко отдав кислород, железо соединяется с диоксидом углерода, превращаясь в карбгемоглобин. В таком виде эритроциты транспортируют диоксид углерода от тканей к легким. В 100 мм³ крови содержится 50 мг железа. В норме количество Нв в 100 мл крови у мужчин содержится 14-16 г или 14-16 мг%, у женщин 12-14г или 12-14 мг%

Эритроциты имеют форму двояковогнутого диска, диаметром 7-8 мкм.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эта форма увеличивает его поверхность по сравнению с круглой в 1,63 раза. Общая площадь эритроцитов в организме 3300 м². Эритроциты постоянно разрушаются и образуются вновь, но их количество в норме остается постоянным:

- для мужчин - 4,0 - 5,0 млн/мм³;

- для женщин - 3,9 - 4,7 млн/мм³;

- для новорожденных - 6,0 млн/мм³;

- для пожилых - 4,0 млн/мм³;.

Если количество эритроцитов больше нормы - эритроцитоз, если меньше - эритропения.

Увеличение количества эритроцитов наблюдается при тяжелой физической работе, от долгого пребывания в непроветриваемом помещении (недостаток О₂), при нервном перенапряжении, при заболевании спинного мозга.

Продолжительность жизни эритроцитов 4 месяца. Ежесекундно образуется 2,5 млн эритроцитов, столько же разрушается в селезенке и печени.

Эритроциты легко меняют форму и обладают большой эластичностью. При протекании крови по капиллярам, они вытягиваются, проталкиваясь через их просвет. Эритроциты обладают способностью удерживаться друг возле друга, образуя так называемые «монетные столбики».

Эритроциты играют важную роль в выполнении питательной функции, адсорбируя из плазмы крови аминокислоты, липиды и перенося их тканям; выполняют защитную функцию, связывая токсины и участвуя в свертываемости крови; осуществляют регуляцию кислотно-щелочного равновесия за счет буферной системы гемоглобина и регуляцию водного и солевого обмена.

Лейкоциты (греч. ?eukos - белый) - это бесцветные ядерные клетки, не имеющие постоянной формы. Образуются лейкоциты в красном костном мозге, селезенке и лимфатических узлах. Образование и разрушение лейкоцитов происходит непрерывно. Продолжительность их жизни не превышает 1-2 недель.

В 1мм³ крови содержится 4-9 тыс. лейкоцитов. В зависимости от времени суток, приема пищи, тяжелой мышечной работы, стрессовых ситуаций количество лейкоцитов меняется.

Различают зернистые (гранулоциты) и незернистые (агранулоциты) лейкоциты по наличию или отсутствию зернистости в цитоплазме. К гранулоцитам относятся эозинофилы (1-5%), базофилы (0-1%), нейтрофилы (50-70%); к агранулоцитам - лимфоциты (20-40%) и моноциты (2-10%). Процентное соотношение отдельных форм лейкоцитов в крови называют лейкоцитарной формулой. Она имеет важное диагностическое значение.

Лейкоциты в целом выполняют три функции:

1) фагоцитоз, т.е. захват и пожирание бактерий, инородных тел и др;

2) разрушение токсинов белкового происхождения;

3) образование иммунных тел (антител) в ответ на введение любого антигена, т.е. образование иммунитета.

Основная функция нейтрофилов - защита от микробов и их ядов (токсинов). Эти клетки обладают способностью к амебоидному движению. Они свободно проходят через стенки капилляров и активно передвигаются к месту скопления бактерий, захватывая их и переваривая. Нейтрофилы также обладают способностью останавливать деление бактерий, выделяя в окружающую среду лизосомальные ферменты.

Базофилы продуцируют гепарин, входящий в антисвертывающую систему крови, участвуют в синтезе биологически активного вещества гистамина.

Эозинофилы разрушают токсины белковой природы, обезвреживая продукты жизнедеятельности микробов. Например, разрушают токсин стафилококка при ангинах, вызывающий артрит и миокардит. Увеличение эозинофилов происходит и при глистных инвазиях, при заболевании ревматизмом.



Моноциты являются активными фагоцитами. Проникая к месту внедрения микробов - воспалительному очагу, они превращаются в гигантские макрофаги, которые переваривают захваченный антиген. Моноциты также фагоцитируют и отмирающие клетки в организме.

Лимфоциты играют ведущую роль в иммунологических процессах; они не только распознают проникшие в организм болезнетворные бактерии, вирусные, чужеродные белки, но и активно защищают его от этих антигенных элементов.

В Т-лимфоцитах происходит синтез веществ, активизирующих фагоцитоз. Это стражи генетической чистоты организма: отторжение чужеродных тканей, уничтожение собственных мутантных клеток и их замена новыми (регенерация тканей) осуществляется при прямом участии или под их контролем.

В-лимфоциты после контакта с антигеном вырабатывают защитные антитела б- и в-глобулины, превращаясь в своеобразные фабрики антител.

Новые клетки не относятся к моноцитам.

Тромбоциты (от греч thrуmbos - сгусток) кровяные пластинки округлой или овальной формы, безъядерные, d = 2-5 мкм. В 1 мм³ крови содержится 200-400 тыс. тромбоцитов.

В кровяных пластинках имеются специфические гранулы с серотонином и веществами, участвующими в свертывании крови, а также митохондрии, микротрубочки, обуславливающие подвижность пластинок.

Тромбоциты образуются к красном костном мозге, срок их жизни 8-11 суток. Разрушение тромбоцитов происходит в селезенке.

Тромбоциты принимают участие в свертывании крови, обеспечивают ретракцию сгустка крови и его лизис, влияют на тонус сосудистой стенки.

Способность тромбоцитов к быстрому разрушению при контакте с поврежденной стенкой кровеносного сосуда или окружающими тканями является чрезвычайно важным условием свертывания крови.

Свертывание крови

Это защитная реакция. Предохраняющая организм от кровопотери. Свертывается кровь в течение 3-4 мин.

Сущность свертывания крови заключается в переходе фибриногена из растворимого коллоидного состояния в нерастворимое образование - нитифибрин.

Существуют 4 фактора системы свертывания крови: фибриноген, протромбин, тромбопластин, ионы кальция.

При ранении ткани и кровеносного сосуда кровь вытекает, и из разрушающихся тромбоцитов образуются тромбопластины. Они взаимодействуют с факторами плазмы крови и ионами кальция, претерпевают ряд изменений и действуют на белок плазмы протромбин, переводя его в активный тромбин. Тромбин действует на белок плазмы фибриноген и, при взаимодействии с факторами плазмы крови и ионами кальция превращает его в фибрин. Фибрин нерастворим в воде и выпадает в виде нитей, формируя сеть, в которой задерживаются форменные элементы крови, так образуется тромб.

Свертывание крови может быть ускоренным или замедленным, что приводит к тяжелым патологиям.

Если свертываемость высока, то образуются тромбы. Оторванный током крови тромб-эмбол, вызывает эмболию - закупорку сосудов, малого диаметра, что приводит к парезам и параличам, но чаще к летальному исходу.

Предупреждение тромбообразования в неповрежденных сосудах, а также рассасыванние уже образовавшихся тромбов осуществляется антисвертывающей системой (АСС). Увеличение мощности АСС происходит рефлекторно, через хеморецепторы сосудов, возбуждающихся при увеличении в крови тромбина и его предшественников. Выраженным антисвертывающим действием обладает гепарин, который синтезирует базофилы крови.

Редко встречающимся нарушением в антисвертывающей систнеме является полное отсутствие свертываемости крови - гемофилия.

Скорость оседания эритроцитов (СОЭ)

При добавлении к крови противосвёртывающих веществ в пробирке происходит постепенное оседание эритроцитов на дно. Скорость оседания зависит от соотношения альбуминов и глобулинов в плазме крови и также в линейной зависимости от количества эритроцитов. Чем больше эритроцитов, тем медленнее они оседают. Норма СОЭ:

? у мужчин 1 -10 мм/ч;

? у женщин 2 - 15 мм/ч;

? у новорожденных 0,5 - 15 мм/ч;

? у беременных 45 мм/ч.

СОЭ является важным показателем состояния здоровья человека. При воспалительных процессах СОЭ ускоряется, что имеет диагностическое значение. Например, при лучевой болезни СОЭ возрастает до 60-80 мм в час и снижается при пороке сердца, эритроцитозе, болезни Боткина.

Реакция крови

Реакция крови определяется концентрацией в крови водородных и гидроксильных ионов. При избытке Н⁺ раствор будет кислым, при избытке ОН^- - щелочным. Реакция крови имеет относительно постоянное значение рН, которое равно 7,4. Это значение может колебаться от минимума 7,0 до максимума 7,8. Значение рН крови ниже и выше этих пределов ведет к гибели человека.

При патологиях могут возникнуть ацидоз или алкалоз.

Ацидоз - реакция крови сдвинута в кислую сторону, что приводит к угнетению ЦНС, появлению депрессии, психических заболеваний. В норме сдвиг в кислую сторону возникает при усиленной мышечной работе.

Алкалоз - реакция крови сдвинута в щелочную сторону, что приводит к возбуждению, судорогам. В норме сдвиг в щелочную сторону происходит при усиленной вентиляции легких.

Постоянство реакции крови - обязательное условие течения жизненного процесса. При приеме растительной пищи в организме образуются щелочи. При приеме мясной (белковой) - кислоты. За сутки кислот образуется в 20 раз больше чем щелочей, но реакция крови не меняется благодаря буферным системам крови.

Буферные системы нейтрализуют щелочи и кислоты, препятствуют сдвигу реакции крови. К ним относятся соли угольной кислоты, соли фосфорной кислоты, буферная система белковая и буферная система гемоглобина.

Осмотическое давление

Осмотическое давление определяют и поддерживают растворенные в плазме соли. Это катионы Na⁺, K⁺, Ca⁺, Mg⁺ и анионы Cl^-, SO^-₄, H₂PO^-₄, HPO^-₄.

От осмотического давления зависит переход воды из тканей в кровь и наоборот, поэтому резкие изменения осмотического давления в организме могут приводить либо к набуханию клеток, либо к потере клетками жидкости.

Осмотическое давление крови в норме равно 7,8 атм., что соответствует давлению раствора, в котором находится 0,945% NaCl (0,9%). Такой раствор называется изотоническим или физиологическим. Используют его в экстренных случаях для восстановления объема крови в организме, или для разбавления ядов и токсинов при отравлении. Растворы с большим осмотическим давлением, чем давление плазмы крови называются гипертоническими. Эритроциты в таком растворе обезвоживаются, сморщиваются и гибнут. Растворы с меньшим осмотическим давлением, чем давление плазмы крови называются гипотоническими. Эритроциты набухают и также разрушаются, происходит гемолиз.

Виды гемолиза:

1. Осмотический - гемолиз происходит в гипотоническом растворе. Целостность эритроцитов нарушается, гемоглобин выходит в плазму.

2. Механический - при резком встряхивании, перемешивании крови в пробирке или ударе (появление синяков).

3. Химический - при воздействии химических веществ, кислот, щелочей, эфира, спирта. Происходит свертывание белков и целостность эритроцитов нарушается. Химический гемолиз используется в лабораториях для определения количества гемоглобина в крови

4. Физический - под воздействием высоких и низких температур нарушается целостность эритроцитов (ожоги, обморожения).

В процессе жизни постоянно происходит отмирание старых эритроцитов, что сопровождается небольшим гемолизом. Это происходит в селезенке, печени, красном костном мозге.

Гемоглобинэмия - гемоглобин в крови. Возникает при переливании несовместимых групп крови, укусе змей.

Гемоглобинурия - гемоглобин в моче. Возникает при заболевании почек, мочевого пузыря.

Группы крови

Если смешать на предметном стекле кровь, взятую у двух лиц, то примерно в 70% случаев произойдет склеивание эритроцитов (агглютинация) и гемолиз. Те же реакции протекают и в кровяном русле при переливании несовместимых групп крови. В 1901 г. В результате открытия К. Ландштейнером и Я. Янским склеивающих факторов в плазме крови получило научное обоснование переливание крови от донора к реципиенту.

Совместимость крови определяется наличием или отсутствием белковых факторов, провоцирующих склеивание эритроцитов.

Эритроциты содержат специфические вещества - антигены (агглютиногены)

У человека известны два агглютиногена - А и В. В плазме крови найдены антитела (агглютинины), их тоже два: а и b. В зависимости от того, в каком сочетании содержатся агглютиногены в эритроцитах и агглютинины в плазме, кровь делят на группы:

- I(0) группа не содержит агглютиногенов, а имеет только агглютинины а и b;

- II(А) группа содержит агглютиноген А и агглютинин b;

- III (В) содержит агглютиноген В и агглютинин а;

- IV (АВ) группа содержит агглютиногены А и В и не имеет агглютининов.

Склеивание эритроцитов (гемагглютинация) происходит. Если в крови встречаются одноименные агглютиногены и агглютинины. Переливание несовместимой крови может вызвать гемотрансфузионный шок, нередко приводящий к смерти. Переливать необходимо кровь одной группы и только в экстренных случаях (рис.)



Размещено на http://www.allbest.ru/

Первую группу крови имеют 45 % людей, вторую - 40%, третью -10%, четвертую - 5%. Группы крови передаются от родителей детям и не изменяются на протяжении жизни.

Резус-фактор

Резус-фактор был обнаружен в 1940 г. К. Ландштейнером у обезьян макак (резусов). Он содержится в эритроцитах, но не у всех людей, а примерно у 85%. Кровь людей, имеющую резус-фактор, называют резус положительный, не имеющую резус- отрицательной. При введении резус-положительной крови реципиенту, кровь которого резус-отрицательная, у него происходит выработка антител, разрушая эритроциты, вызывая гемолиз, и человек может погибнуть от гематрансфузионного шока.

Наличие резус-фактора в крови учитывается при вступлении в брак. Опасность таит брак резус-положительного отца и резус-отрицательной матерью. Зачатие резус-положительного плода у резус-отрицательной матери приводит к накоплению в её крови антирезусных веществ, приводящих к гемолизу эритроцитов у будущего ребенка. Однако для нанесения существенного вреда первому ребенку их концентрация оказывается недостаточной. Рождение второго ребенка чревато опасностями. Наваливающиеся в крови матери антирезусные вещества вызывают гемолитическую болезнь новорожденного и могут сопровождаться чрезвычайно опасными последствиями.

3. Лимфообращение

Кровь вместе с лимфой и тканевой жидкостью образуют внутреннюю среду организма. Эти биологические жидкости принимают непосредственное участие в процессах обмена веществ и поддержании постоянства внутренней среды организма - гомеостаза.

От кровяного русла клетки тканей отделены эндотелием и слоем соединительной ткани, поэтому кровь с клетками тела непосредственно не соприкасается.

Различные питательные вещества в водных растворах переходят из крови в межклеточные и межтканевые пространства, попадают в систему лимфатических сосудов и обратно в кровоток.

Лимфа - часть плазмы крови, прошедшая через стенки кровеносных сосудов. Лимфа - прозрачная, желтого цвета жидкость, состоящая из воды и сухих веществ, представленных органическими соединениями - белками (альбумины, глобулины, фибриноген), глюкозой, липидами и т.д., минеральными веществами. Количество лимфы в организме человека равно 1 - 2 л.

Система лимфообращения осуществляет постоянный отток межтканевой жидкости по направлению к сердцу. Через шейный и грудной протоки перешедшая в лимфатические сосуды лимфа поступает в общий кровоток.

Начальный отдел системы лимфообращения представлен замкнутыми капиллярами, куда и переходит межтканевая жидкость. По мере продвижения к грудному и шейному протокам лимфа проходит через биологические фильтры - лимфатические узлы. В них происходит обеззараживание лимфы - освобождение её от бактерий и токсинов. Лимфатические узлы представляют собой небольшие округлые (продолговатые) тельца, диаметром 2 - 30-мм, покрытые соединительной капсулой. Внутри капсул находятся фолликулы, где происходит размножение лимфоцитов.

Лимфатические узлы располагаются группами и поодиночке по ходу лимфатических сосудов, количество их у взрослого человека достигает 300.

Лимфа движется только в одном направлении - от тканей к её главным протокам и через них - в венозную систему. Её движению способствуют ритмические сокращения стенок лимфатических сосудов и отрицательное внутригрудное давление. Обратному току лимфы препятствуют клапаны лимфатических сосудов. Лимфа течет со скоростью 0,5 - 1мм в минуту.

4. Имммунная система

Иммунная система - это система органов и клеток, обеспечивающих иммунитет, т.е. способность организма защищаться от чужеродных веществ и клеток, сохранять свой генетический гомеостаз. Генетически чужеродными могут быть бактерии, вирусы, простейшие, белки, клетки других организмов и собственные клетки с изменившейся генетической информацией. Такие клетки и вещества называют антигенами.

Иммунная система человека состоит из лимфоидных органов и клеток, объединенных кровеносными и лимфатическими сосудами. Органы иммунной системы разделяют на центральные и периферические. К центральным относят красный костный мозг и вилочковую железу (тимус), к периферическим - селезенку, лимфатические узлы и отдельные лимфоидные узелки, пейеровы бляшки кишечника и миндалины. В центральных органах иммунной системы происходит образование лимфоидных клеток (лимфоцитов и макрофагов), в периферических органах происходит их размножение и дифференцировка в ответ на воздействие антигена, то есть способность различать «свои» и «чужие» клетки. Различают врожденный и приобретенный иммунитет. В основе врожденного иммунитета лежит барьерная функция кожи и слизистых оболочек, желудочного и кишечного соков, желчи, гуморальные факторы (лизоцим, интерферон) и фагоцитоз. Приобретенный иммунитет может быть активным и пассивным. Активный иммунитет возникает после перенесенного заболевания или в ответ на введение вакцины. Пассивный иммунитет обусловлен поступлением в организм готовых антител из организма матери в организм ребенка через плаценту или с молоком, а также при введении лечебных сывороток.

У человека имеется два типа иммунного ответа на антиген - клеточный и гуморальный. Клеточный обеспечивается Т-лимфоцитами, которые при контакте разрушают клетки с антигеном. Гуморальный иммунитет обеспечивается В-лимфоцитами, которые при контакте с антигеном вырабатывают антитела (иммуноглобулины). Антитела, попадая в кровь, взаимодействуют с антигенами, нейтрализуя их или ускоряют их захват фагоцитами.

5. Физиология опорно-двигательной системы

Опорно-двигательная система человека состоит из скелета, скелетной мускулатуры, суставов, связок и хрящей. Она осуществляет активное перемещение организма в пространстве, обеспечивает его позу, выполняет опорную и защитную функции.

Скелет взрослого человека состоит из 206 костей, которые имеют массу 5-6 кг, что составляет в среднем 8-10% от массы тела. Скелет придает телу внешнюю конфигурацию и обеспечивает ему жесткое и прочное устройство, являясь остовом организма. Скелет обеспечивает защиту внутренних органов, головного, спинного и красного костного мозга.

В костном мозге образуются форменные элементы крови.

Кости состоят в основном из кальция, фосфора и других минеральных веществ, в состав которых входит вещество - остеин и вода. Кость находится в постоянном процессе развития и разрушения. Для этого у неё имеются остеобласты, костеобразующие клетки, и остеокласты, клетки, разрушающие её, чтобы не давать ей чрезмерно утолщаться. В случае перелома остеокласты разрушают осколки кости, а остеобласты вырабатывают новую костную ткань. Снаружи кость покрыта надкостницей, внутри кости находится костный мозг. Каждая кость снабжена нервными волокнами, кровеносными и лимфатическими сосудами.

Скелетная мускулатура человека представлена 400 скелетными мышцами, обеспечивающими вместе со скелетом форму и размеры тела, передвижение тела и его частей в пространстве, защиту внутренних органов. Также мышцы выполняют терморегулирующую функцию, образуя при сокращении тепло и депонирующую функцию, накапливая в себе жир, гликоген и другие вещества.

Механизм мышечного сокращения связан с взаимодействием актина и миозина. В состоянии покоя мышцы актиновые нити входят своими концами в пространства между миозиновыми нитями и образуется решетка. Взаимодействие актина и миозина тормозится системой мышечных белков. Поступление нервного импульса к мышце сопровождается возбуждением мембраны мышечного волокна, в результате чего система мышечных белков теряет способность тормозить взаимодействие актина и миозина. Это сопровождается вхождением актиновых нитей в пространство между миозиновыми, что внешне проявляется укорочением мышцы.

Поперечно-полосатым скелетным мышцам присущи следующие основные свойства:

1) возбудимость - способность мышцы отвечать на действие раздражителя (нервный импульс) возбуждением. Возбуждение - это деятельное состояние мышцы, сопровождающееся сокращением;

2) проводимость - способность проводить возбуждение;

3) сократимость - специфическое внешнее проявление процесса возбуждения в мышце: мышца укорачивается или напрягается;

4) эластичность - способность мышцы возвращаться в первоначальное состояние после растяжения (выражена сильно);

5) пластичность - способность сохранять принимаемую мышцей форму (выражена слабо).

В естественных условиях к мышце поступает, как правило, не один импульс, а серия импульсов, на которую мышца отвечает длительным сокращением. Такое сокращение называют тетаническим, или длительным. Различают гладкий тетанус, возникающий при частом ритме раздражения, и зубчатый тетанус, возникающий при редком ритме раздражения.

Регуляция деятельности мышц. Деятельность мышц регулируется нервной системой рефлекторно. По чувствительным нейронам импульсы от различных рецепторов передаются в центральную нервную систему, где происходит их анализ и синтез; в результате формируется программа действия, которая по двигательным нейронам поступает к скелетным мышцам. Импульсы к ним подходят не одновременно, поэтому их сокращения по времени не совпадают (одни волокна сокращаются раньше, другие позже). Этим объясняется плавность сокращения всей мышцы.

В регуляции деятельности мышц участвует головной мозг. Мозжечок осуществляет безусловно-рефлекторную координацию движений (согласованную работу мышц и движения частей тела). Средний и продолговатый мозг обеспечивают перераспределение тонуса мышц при изменении позы. Кора больших полушарий обеспечивает произвольные движения, которые приобретаются в процессе всей жизни человека. Двигательная зона коры головного мозга расположена в лобной доле впереди от центральной борозды. Из центральной нервной системы к мышцам постоянно поступают импульсы, которые обеспечивают их тонус, т.е. незначительное постоянное напряжение.

6. Физиология выделительной системы

теплообразование гуморальный адаптация кожа

Нервная и гуморальная регуляция деятельности почек

Почки обладают большой способностью к саморегуляции. Выключение высших корковых и подкорковых центров регуляции не приводит к прекращению мочеобразования. Почки нормально функционируют во время сна после полного выключения коры больших полушарий. Пересаженная почка, лишенная связи с нервной системой, начинала работать тотчас, как в ней восстанавливалось кровообращение.

Существуют различные рефлекторные влияния на работу почек из рецепторов почек, а также из других рецепторов организма: органов зрения, слуха, обоняния, вкуса, вестибулярного аппарата, рецепторов кожи, проприо - и интероцепторов.

Особенно большое значение для рефлекторной регуляции работы почек имеют рецепторы, воспринимающие изменения осмотического давления, - осморецепторы и изменения объема разных отделов сердечно-сосудистой системы - волюмрецепторы.

В передних областях коры головного мозга плотоядных животных обнаружены определённые участки, раздражение которых вызывает усиление мочеотделения или его задержку. Удаление этих участков не нарушает работу почки в обычных условиях, но нарушает её при введении больших количеств воды в организм.

Высшим подкорковым центром регуляции мочеобразования является гипоталамус. Импульсы из осмо - и волюморецепторов почек направляются по симпатическим нервам в серый бугор и подбугровую область гипоталамуса, где вырабатывается гормон вазопрессин или антидиуретический гормон (АДГ), усиливающий реабсорбцию воды из первичной мочи. Гормон коры надпочечников альдостерон повышает реабсорбцию ионов Na⁺ и секрецию ионов К⁺.

Увеличение секреции АДГ сопровождается повышением проницаемости почечных канальцев и собирательных трубок. Усиленная реабсорбция воды, наблюдаемая при водном дефиците в организме, приводит к падению диуреза. Моча при этом отличается высокой концентрацией. При избытке воды в организме осмотическое давление плазмы крови падает. Через осморецепторы гипоталамуса, почек, печени происходит рефлекторное снижение продукции АДГ и его выделение в кровь. Почки выводят большое количество мочи низкой концентрации, организм избавляется от излишков воды.

Альдостерон стимулирует биосинтез белков, участвующих в транспорте Na⁺ и в работе калий - натриевого насоса. Концентрация Na⁺ в мозговом слое почки увеличивается, реабсорбция воды в дистальной части нефрона ускоряется, вода задерживается в организме.

Антидиуретический рефлекс вызывается также при кровопотерях, вертикальном положении тела, препятствующем оттоку крови из крупных вен, при поступлении в организм гипертонических растворов.

Мочевыделение.

Регуляция мочеиспускания

Мочеобразование происходит непрерывно. Окончательная вторичная моча постепенно наполняет чашечки лоханок, к которых возникает волна сокращения, распространяющаяся далее по мочеточнику. Сокращение чашечек выталкивает мочу в мочеточник, далее волны сокращений направляют её к мочевому пузырю. Интервал между сокращениями обычно составляет 10 - 20 сек. Емкость мочевого пузыря у взрослых людей 350 - 500 см³, иногда до 1000 см ³ .

Мочеиспускание совершается рефлекторным путем. Рефлекторный центр мочеиспускания находится в пояснично-крестцовой части спинного мозга. В коре больших полушарий головного мозга имеются области, из которых эфферентные импульсы направляются к спиномозговому центру мочеиспускания, что вызывает выведение мочи или её задержку.

Мочеиспускание происходит и после разрушения спиномозгового центра мочеиспускания и разрыва всех его связей с головным мозгом, что доказывает существование автоматизма мочевого пузыря: он способен сокращаться и будучи вырезанным из организма животного. Автоматизм мочевого пузыря осуществляется при участии многочисленных нервных сплетений его стенки.

Известно, что люди и дрессированные животные могут задержать мочеиспускание, несмотря на позыв или совершить мочеиспускание без позыва. У новорожденного ребенка задержка мочеиспускания со стороны больших полушарий отсутствует, мочевой пузырь опорожняется рефлекторным путём. Условный рефлекс задержки мочеиспускания обычно вырабатывается к концу первого года жизни и становится прочным к двум годам. Недержание мочи наблюдается и у взрослых с поражениями ЦНС, при которых нарушена регуляция функций спинного мозга высшим отделом нервной системы.

Дополнительные органы выделения

У человека через кожу и лёгкие выделяется до 60% общего количества выводимой из организма воды. Потеря организмом 10-11% общего количества воды становится опасной для жизни. В выведении воды из организма при поносах значительную роль играет кишечник.

Между почками и потовыми железами существует функциональная зависимость в отношении выделения воды, продуктов обмена и солей из организма. Экскреторная функция потовых желез, лёгких и желудочно-кишечного тракта увеличивается при повышении обмена веществ и при нарушении функции почек.

Экскреторные органы кожи - потовые и сальные железы. Общее количество потовых желез человека доходит до 2,5 млн. Больше всего желез на лице, ладонях, подошвах и в подмышечных впадинах.

Потоотделение происходит непрерывно, если нет испарения с поверхности кожи сразу после выделения - это незаметное потоотделение. Если пота образуется много, и он скапливается на поверхности кожи в виде капель - это заметное потоотделение.

Образование пота не простая фильтрация воды, а секреторный процесс, находящийся под нейрогуморальным контролем. Большие полушария головного мозга регулируют потоотделение через центры промежуточного, продолговатого и спинного мозга. Иннервация потовых желез осуществляется симпатическими нервами. Парасимпатические влияния на потовые железы не распространяются. В окончаниях симпатических нервов потовых желез выделяется парасимпатический медиатор - ацетилхолин, т.е. симпатические нервы действуют по механизму парасимпатических, холинергических волокон.

Импульсы, вызывающие потоотделение при повышении температуры, поступают в потовые железы через холинергические нервные окончания, а вызывающие эмоциональное потоотделение (холодный пот, страх, боль, гнев, умственное напряжение) - через адренергические. В синапсах симпатических нервов выделяется адреналин.

Количество и состав пота

У человека в норме количество пота составляет около 1 л в сутки. Летом оно доходит до 2-3 л при соответственном уменьшении количества мочи. При тяжелой физической работе выделяется 10-12 л пота в сутки, в жарком климате при усиленной физической работе до 15 л в сутки. Чем больше человек пьёт, тем больше он потеет.

Состав пота зависит главным образом от интенсивности обмена веществ и функциональной способности почек. Реакция выделяемого пота слабощелочная, но через некоторое время пребывания на поверхности кожи он становится кислым. Кислая реакция зависит от образования из жиров свободных летучих, с характерным запахом жирных кислот, выделяемых сальными железами.

В состав пота входят как органические вещества (мочевина, мочевая кислота, креатинин, аммиак, гиппуровая кислота), так и неорганические вещества (хлорид натрия, хлорид калия, фосфаты, сульфаты). Плотность пота составляет 1,012-1,010.

Дополнительными органами выделения являются сальные железы.

Кожное сало вырабатывается в сальных железах, в которых образование секрета связано с разрушением секреторных клеток. Кожное сало состоит из капелек жира разной концентрации, обрывков железистых клеток с включенными в них каплями жира, свободных жирных кислот с их высшими спиртами, из слущившихся эпителиальных клеток эпидермиса кожи, и небольшого количества кристаллов холестерина. Жидкое в момент выделения кожное сало быстро густеет на поверхности кожи. Состав кожного сала изменяется в зависимости от местоположения сальных желез.

Кожное сало смягчает кожу и смазывает волосы. У человека в сутки выделяется 20 г кожного сала. Выделение его увеличивается при усиленном питании и в жаркое время года.

7. Железы внутренней секреции

Железистые клетки, объединяясь, образуют в организме человека железы внешней и внутренней секреции. Железы внутренней секреции (эндокринные железы) не имеют выводных протоков и выделяют свои секреты непосредственно в кровь. Железы внешней секреции имеют выводные протоки и выделяют образуемые секреты в полости тела или на его поверхность. К экзокринным железам относятся все пищеварительные, потовые, сальные и молочные железы.

Функции организма регулируются не только нервной системой. Передача информации к органам от центральной нервной системы осуществляется и с помощью специальных биологически активных веществ (гормонов), которые выделяются железами внутренней секреции. Свое влияние на железы внутренней секреции центральная нервная система оказывает через гипоталамус. Он является центральным звеном, регулирующим деятельность желез внутренней секреции.

К эндокринным железам относятся: гипоталамус, гипофиз, щитовидная железа, паращитовидные железы, поджелудочная железа (её островковый аппарат), надпочечники, половые железы, эпифиз, вилочковая железа (тимус).

Каждая железа синтезирует и выделяет в кровь специфические гормоны, которые разносятся по организму, поступают к органам и осуществляют свое действие.

Гормоны - это органические соединения, обладающие высокой биологической активностью. По химическому строению их подразделяют на производные аминокислот, белково-пептидные и стероидные (производные холестерина).

Гормоны обладают рядом специфических свойств:

1) действуют только на определенный орган (орган-мишень);

2) действуют на больших расстояниях от места образования;

3) обладают высокой биологической активностью;

4) оказывают свое действие через белки-ферменты;

5) не имеют видовой специфичности;

6) быстро разрушаются специальными ферментами.

Функции эндокринных желез изучаются при частичном или полном удалении желез, при введении экстракта желез, пересадке желез, путем наблюдения за состоянием больных с нарушением функций желез, при исследовании структуры гормонов, выводимых с мочой.



Гипофиз

Гипофиз связан с серым бугром и передними ядрами гипоталамуса головного мозга сетью нервов и кровеносных сосудов. Вес железы 11-14 г., размер 1-1.5 см.

Гормоны передней доли гипофиза:

1. Гормон роста - соматотропин - стабилизирует биосинтез белков в клетках и тканях растущего организма. При гипофункции развивается карликовость (люди маленького роста пропорционального телосложения с нормальными умственными способностями). При гиперфункции- гигантизм, рост 2-2,5 м (рис.). Если процессы роста закончены, при гиперфункции гормона развивается акромегалия (чаще в климактерическом периоде) - увеличение кистей, стоп, нижней челюсти и языка, нарастает половая слабость (рис.).

2. Лактогенный гормон - пролактин, вызывает увеличение грудных желез и лактацию (выделение молока).

3. Адренокортикотропный гормон - АКТГ или кортикотропин регулирует работу коры надпочечников, повышает сопротивляемость организма, обладает противовоспалительным и антиаллергическим действием, снижает размер лимфоидной ткани.

4. Тириотропный гормон или тириотропин регулирует работу щитовидной железы. При гипофункции возникает атрофия щитовидной железы.

5. Гонадотропные гормоны регулируют работу половых желез.

Гормоны задней доли гипофиза:

1. Вазопрессин или антидиуретический гормон (АДГ) повышает артериальное давление. Влияет на образование и отделение мочи. При гиперфункции - анурия (отсутствие образования мочи), при гипофункции полиурия или несахарный диабет.

2. Окситоцин вызывает сокращение матки. На беременную матку не действует, но к моменту родов чувствительность матки к окситоцину возрастает.

Средняя (промежуточная) доля гипофиза выделяет меланотропный (пигментостимулирующий) гормон - интермедин, который усиливает пигментообразующую функцию кожи. При отсутствии пигмента развиваются альбиносы.

Эпифиз

Шишковидная или загадочная железа секретирует:

1. Мелатонин, который регулирует пигментный обмен, сокращая отростки пигментных клеток, кожа становится более светлой.

2. Гломерулотропин - регулирует работу коры надпочечников.

Щитовидная железа



Щитовидная железа секретирует гормоны:

1. Тироксин, при гипофункции гормона в детстве развивается кретинизм, характеризующийся малым ростом, непропорциональным телосложением (большая голова, маленькие уши), резко нарушены умственные способности - дебильность. При гипофункции у взрослых развивается тириотоксический зоб, щитовидная железа увеличена (гипертириоз) (рис.).

Ткань железы состоит из фолликулов, содержащих коллоидный йод, необходимый для образования тироксина. Если йода в продуктах питания мало, железа работает с повышенной нагрузкой, чтобы обеспечить организм йодом и гипертрофируется - это эндемический зоб. Для профилактики возникновения эндемического зоба проводят йодирование пищевых продуктов. Много йода в морских продуктах, чем выше в горы, тем меньше йода.

...