Рефлекторная дуга. Морфологические и физиологические особенности эритроцитов

Содержание Вопрос 1 Способы регуляции функций в организме. Особенности гуморального и нервного механизмов регуляции. Рефлекс. Рефлекторная дуга. Компоненты рефлекторной дуги и их значение.

Содержание

Вопрос 1 .

1. Способы регуляции функций в организме. Особенности гуморального и нервного механизмов регуляции.

2. Рефлекс.

3. Рефлекторная дуга. Компоненты рефлекторной дуги и их значение.

Вопрос 2.

1. Морфологические и физиологические особенности эритроцитов.

2 .Функции эритроцитов.

3. Количественные изменения эритроцитов.

Вопрос 3.

Предварительная физическая нагрузка,проводимая человеком,значительно уменьшает возможность его пребывания под водой.Механизм этого явления.

Вопрос 1.

Физиологической регуляцией называется активное управление функциями организма и его поведением для обеспечения требуемого обмена веществ, гомеостаза и оптимального уровня жизнедеятельности с целью приспособления к меняющимся условиям внешней среды.

Живой организм представляет собой, с одной стороны, сложнейшую многоэлементную систему, и совокупность иерархически связанных систем, с другой. Под системой вообще понимают комплекс взаимозависимых, но в то же время относительно самостоятельных элементов или процессов, объединяемых выполнением определенной функции. Так, организм в целом во всем многообразии его взаимосвязей с внешней средой и выполняемых функций как самостоятельное образование является живой системой. В то же время организм представляет собой сложную иерархию (т.е. взаимосвязь и взаимоподчиненность) систем, составляющих уровни его организации: молекулярный, субклеточный, клеточный, тканевой, органный, системный и организменный.

Способы регуляции функций в организме.

Организм человека работает как единое целое благодаря механизмам регуляции физиологичных функций: гуморальному, нервному.

Гуморальный механизм регуляции (от лат.humor - влага) осуществляется с помощью химических веществ, которые образуются в процессе обмена веществ в клетках, разносятся кровью по всему организму и влияют на деятельность клеток, тканей и органов. Некоторые из них владеют высокой биологической активностью - гормоны. В очень малых концентрациях они способны вызывать значительные изменения функций отдельных органов и организма в целом.

Гуморальная регуляция характеризуется тем, что не имеет определенного “адресата” (химическое вещество действует на все клетки, но чувствительными к ней те, в которых есть соответствующий рецептор), медленно действует, длительное время влияет на организм.

Нервная регуляция - более совершенная, обеспечивается деятельностью нервной системы, которая объединяет и связывает все клетки и органы в единственное целое, изменяет и регулирует их деятельность, осуществляет связь организма с окружающей средой. ЦНС, достаточно тонко точно воспринимая изменения окружающего и внутреннего состояния организма, своей деятельностью обеспечивает развитие и приспособление организма к переменчивым условиям существования.

Нервная и гуморальная регуляция тесно взаимосвязанные.

Гормоны влияют на состояние нервной системы. Образование и выделение гормонов контролирует нервная система. Нервные структуры чрезвычайно быстро воспринимают мельчайшие изменения физико-химических параметров внешней и внутренней среды и соответственно реагируют на них с помощью химических факторов регуляции. Нервная и гуморальные механизмы регуляции действуют взаимосогласованно и образуют единственную нейрогуморальну регуляцию, которая создает условия для взаимодействия всех систем организма, связывает их в единственное целое и обеспечивает взаимодействие организма со средой.

Рефлекс (от лат reflexus – отраженный) - стереотипная реакция организма на определенное воздействие, проходящая с участием нервной системы. Рефлексы существуют у многоклеточных живых организмов, обладающих нервной системой. Полушария головного мозга – их кора и ближайшие к ней подкорковые образования – являются высшим отделом центральной нервной системы (ЦНС) позвоночных животных и человека. Функции этого отдела – осуществление сложных рефлекторных реакций, составляющих основу высшей нервной деятельности (поведения) организма. Предположение о рефлекторном характере деятельности высших отделов головного мозга впервые было развито ученым-физиологом И. М. Сеченовым. До него физиологи и неврологи не решались поставить вопрос о возможности физиологического анализа психических процессов, которые предоставлялось решать психологии. Далее идеи И. М. Сеченова получили развитие в трудах И. П. Павлова, который открыл пути объективного экспериментального исследования функций коры, разработал метод условных рефлексов и создал учение о высшей нервной деятельности. Павлов в своих трудах ввел деление рефлексов на безусловные, которые осуществляются врожденными, наследственно закрепленными нервными путями, и условные, которые осуществляются посредством нервных связей, вырабатывающих в процессе индивидуальной жизни человека или животного в результате формирования новых нервных связей. Большой вклад в формирование учения о рефлексах внёс Чарлз С. Шеррингтон. Он открыл координацию, взаимное ингибирование и облегчение рефлексов.

Классификация:

1 . По типу образования: условные и безусловные

2 . По видам рецепторов: экстероцептивные (кожные, зрительные, слуховые, обонятельные), интероцептивные (с рецепторов внутренних органов) и проприоцептивные (с рецепторов мышц, сухожилий, суставов)

3 . По эффекторам: соматические, или двигательные, (рефлексы скелетных мышц), например флексорные, экстензорные, локомоторные, статокинетические и др.; вегетативные внутренних органов — пищеварительные, сердечно-сосудистые, выделительные, секреторные и др.

4 . По биологической значимости: оборонительные, или защитные, пищеварительные, половые, ориентировочные.

5 . По степени сложности нейронной организации рефлекторные дуг различают моносинаптические, дуги которых состоят из афферентного и эфферентного нейронов (например, коленный), и полисинаптические, дуги которых содержат также 1 или несколько промежуточных нейронов и имеют 2 или несколько синаптических переключений (например, флексорный).

6 . По характеру влияний на деятельность эффектора: возбудительные — вызывающими и усиливающими (облегчающими) его деятельность,тормозные — ослабляющими и подавляющими её (например, рефлекторное учащение сердечного ритма симпатическим нервом и урежение его или остановка сердца — блуждающим).

7 . По анатомическому расположению центральной части рефлекторных дуг различают спинальные рефлексы и рефлексы головного мозга. В осуществлении спинальных рефлексов участвуют нейроны, расположенные в спинном мозге. Пример простейшего спинального рефлекса - отдергивание руки от острой булавки. Рефлексы головного мозга осуществляются при участии нейронов головного мозга. Среди них различают бульбарные, осуществляемые при участии нейронов продолговатого мозга; мезэнцефальные — с участием нейронов среднего мозга; кортикальные — с участием нейронов коры больших полушарий головного мозга.

Безусловные рефлексы

Безусловные рефлексы — наследственно передаваемые (врожденные), присущие всему виду. Выполняют защитную функцию, а также функцию поддержания гомеостаза.

Безусловные рефлексы – это наследуемая, неизменная реакция реакции организма на внешние и внутренние сигналы, независимо от условий возникновения и протекания реакций. Безусловные рефлексы обеспечивают приспособление организма к неизменным условиям среды. Являются видовым поведенческим признаком. Основные типы безусловных рефлексов: пищевые, защитные, ориентировочные.

Примером защитного рефлекса является рефлекторное отдергивание руки от горячего объекта. Гомеостаз поддерживается, например, рефлекторным учащением дыхания при избытке углекислого газа в крови. Практически каждая часть тела и каждый орган участвует в рефлекторных реакциях.

Простейшие нейронные сети, или дуги (по выражению Шеррингтона), участвующие в безусловных рефлексах, замыкаются в сегментарном аппарате спинного мозга, но могут замыкаться и выше (например, в подкорковых ганглиях или в коре). Другие отделы нервной системы также участвуют в рефлексах: ствол мозга, мозжечок, кора больших полушарий.

Дуги безусловных рефлексов формируются к моменту рождения и сохраняются в течение всей жизни. Однако они могут изменяться под влиянием болезни. Многие безусловные рефлексы проявляются лишь в определенном возрасте; так, свойственный новоржденным хватательный рефлекс угасает в возрасте 3-4 месяцев.

Условные рефлексы

Условные рефлексы возникают в ходе индивидуального развития и накопления новых навыков. Выработка новых временных связей между нейронами зависит от условий внешней среды. Условные рефлексы формируются на базе безусловных при участии высших отделов мозга.

Изучение условных рефлексов связано в первую очередь с именем И.П. Павлова. Он показал, что новый стимул может начать рефлекторную реакцию, если он некоторое время предъявляется вместе с безусловным стимулом. Например, если собаке дать понюхать мясо, то у неё выделяется желудочный сок (это безусловный рефлекс). Если же одновременно с мясом звенеть звоночком, то нервная система собаки ассоциирует этот звук с пищей, и желудочный сок будет выделяться в ответ на звоночек, даже если мясо не предъявлено. Условные рефлексы лежат в основе приобретенного поведения. Это наиболее простые программы. Окружающий мир постоянно меняется, поэтому в нём могут успешно жить лишь те, кто быстро и целесообразно отвечает на эти изменения. По мере приобретения жизненного опыта в коре полушарий складывается система условнорефлекторных связей. Такую систему называют динамическим стереотипом. Он лежит в основе многих привычек и навыков. Например, научившись кататься на коньках, велосипеде, мы впоследствии уже не думаем о том, как нам двигаться, чтобы не упасть.

Рефлекторная дуга .

Рефлекторная дуга или рефлекторный путь представляет собой совокупность образований, необходимых для осуществления рефлекса. В нее входит цепь соединенных посредством синапсов нейронов, которая передает нервные импульсы от возбужденных стимулом чувствительных окончаний к мышцам или секреторным железам.

В рефлекторной дуге различают следующие компоненты:

1 .Рецепторы-высокоспециализированные образования, способные воспринять энергию раздражителя и трансформировать ее в нервные импульсы.

Все рецепторы можно подразделить на внешние или экстерорецепторы( зрительные, слуховые, вкусовые, обонятельные, осязательные) и внутренние или интерорецепторы( рецепторы внутренних органов), среди которых полезно выделить проприорецепторы, находящиеся в мышцах, сухожилиях и суставных сумках.

2 .Сенсорные ( афферентные, центростремительные ) нейроны, проводящие нервные импульсы от своих дендритов в центральную нервную систему. В спинной мозг сенсорные волокна входят в составе задних корешков.

3 .Интернейроны ( вставочные, контактные) находятся в центральной нервной системе, получают информацию от сенсорных нейронов, перерабатывают ее и передают эфферентным нейронам. В спинном мозгу тела вставочных нейронов находятся преимущественно в задних рогах и промежуточной области.

4 .Эфферентные ( центробежные) нейроны получают информацию от интернейронов ( в исключительных случаях от сенсорных нейронов) и передают рабочим органам.Тела эфферентных нейронов расположены в центральной нервной системе, а их аксоны выходят из спинного мозга в составе передних корешков и относятся уже к периферической нервной системе: они направляются либо к мышцам, либо к внешнесекреторным железам. Управляющие скелетными мышцами двигательные нейроны спинного мозга (мотонейроны) находятся в передних рогах, а вегетативные нейроны- в боковых рогах . Для обеспкчения соматических рефлексов достаточно одного эфферентного нейрона, а для осуществления вегетативных рефлексов необходимо два: один из них располагается в центральной нервной системе, а тело другого находится в вегетативном ганглии.

5 .Рабочие органы или эффекторы представляют собой либо мышцы, либо железы, поэтому рефлекторные ответы в конечном счете сводятся или к мышечным сокращениям (скелетных мышц, гладких мышц сосудов и внутренних органов, сердечной мышцы), или к выделению секретов желез (пищеварительных, потовых, бронхиальных, но не желез внутренней секреции).

Вопрос 2.

Эритроциты.

Морфологические и физиологические особенности эритроцитов.

Эритроциты возникли в процессе эволюции как клетки, содержащие дыхательные пигменты, которые осуществляют перенос кислорода и диоксида углерода. Зрелые эритроциты у рептилий, амфибий, рыб и птиц имеют ядра. Эритроциты млекопитающих - безъядерные; ядра исчезают на ранней стадии развития в костном мозге. Эритроциты могут быть в форме двояковогнутого диска, круглые или овальные (овальные у лам и верблюдов), диаметр составляет 0,007 мм, толщина - 0,002 мм ,. В 1 мм3 крови человека содержится 4,5-5 млн эритроцитов. Общая поверхность всех эритроцитов, через которую происходит поглощение и отдача О2 и СО2, составляет около 3000 м2, что в 1500 раз превышает поверхность всего тела.

Каждый эритроцит желтовато-зелёного цвета, но в толстом слое эритроцитарная масса красного цвета (греч. Erytros - красный). Красный цвет крови обусловлен наличием в эритроцитах гемоглобина.

Образуются эритроциты в красном костном мозге. Средняя продолжительность их существования составляет примерно 120 сут., разрушаются они в селезёнке и в печени, лишь небольшая их часть подвергается фагоцитозу в сосудистом русле.

Эритроциты, находящиеся в сосудистом русле, неоднородны. Они различаются по возрасту, форме, размеру, устойчивости к неблагоприятным факторам. В периферической крови одновременно находятся молодые, зрелые и старые эритроциты. Молодые эритроциты в цитоплазме имеют включения - остатки ядерной субстанции и называются ретикулоцитами. В норме ретикулоциты составляют не более 1% от всех эритроцитов, повышенное их содержание указывает на усиление эритропоэза.

Двояковогнутая форма эритроцитов обеспечивает большую площадь поверхности, поэтому общая поверхность эритроцитов в 1,5-2,0 тысячи раз превышает поверхность тела животного. Часть эритроцитов имеют шарообразную форму с выступами(шипиками), такие эритроциты называются эхиноцитами. Некоторые эритроциты - куполообразной формы - стомациты.

Эритроцит состоит из тонкой сетчатой стромы, ячейки которой заполнены пигментом гемоглобином и более плотной оболочки.

Оболочка эритроцитов, как и всех клеток, состоит из двух молекулярных липидных слоёв, в которые встроены белковые молекулы. Одни молекулы образуют ионные каналы для транспорта веществ, другие являются рецепторами, или имеют антигенные свойства. В мембране эритроцитов высокий уровень холинэстеразы, что предохраняет их от плазменного(внесинаптического) ацетилхолина.

Через полупроницаемую мембрану эритроцитов хорошо проходят кислород и углекислый газ, вода, ионы хлора, бикарбонаты. Ионы калия и натрия проникают через мембрану медленно, а для ионов кальция, белковых и липидных молекул мембрана не проницаема. Ионный состав эритроцитов отличается от состава плазмы крови: внутри эритроцитов поддерживается более высокая концентрация ионов калия и меньшая натрия, чем в плазме крови. Градиент концентраций указанных ионов сохраняется за счет работы натрий-калиевого насоса.

Морфология эритроцитов :

Изменение формы, размеров, окраски эритроцитов лежит в основе классификации анемий.

Уменьшение диаметра эритроцитов, микроцитоз, наблюдается при железодефицитных и гемолитических анемиях.

Увеличение диаметра эритроцитов, макроцитоз, наблюдается при В12- и фолиеводефицитных анемиях (витаминодефицитные анемии). При гипопластических анемиях также может наблюдаться макроцитоз.

Изменение формы эритроцитов (пойкилоцитоз — эритроциты имеют разную форму) может наблюдаться при железодефицитной анемии, некоторых гемоглобинопатиях (серповидно-клеточная анемия, талассемия).

Самая лучшая форма для эритроцита — это форма двояковогнутого диска. При такой форме эритроцит лучше всего переносит кислород. Самый лучший размер — 7 мкм. Если он будет меньше, хуже будет переноситься кислород; если больше — эритроциты будут меньше жить. Существенную часть своей жизни они проведут в костном мозгу, кроме того, такие крупные клетки быстрее разрушатся в селезенке.

Окраска эритроцитов чаще зависит от насыщения их гемоглобином (гипер- и гипохромия). Полихроматофилия наблюдается при усилении эритропоэза (например, после геморрагической анемии).

Функции эритроцитов:

1 . перенос кислорода от лёгких к тканям и диоксида углерода от тканей к лёгким.

2 . поддержание рН крови (гемоглобин и оксигемоглобин составляют одну из буферных систем крови)

3 . поддержание ионного гомеостаза за счёт обмена ионами между плазмой и эритроцитами.

4 . участие в водном и солевом обмене.

5 . адсорбция токсинов, в том числе продуктов распада белка, что уменьшает их концентрацию в плазме крови и препятствует переходу в ткани

6 . участие в ферментативных процессах, в транспорте питательных веществ - глюкозы, аминокислот.

Количественные изменения эритроцитов.

Нормальное количество:

у мужчин— (4,0-5,5)х1012 /л

у женщин— (3,7-4,7)х1012/л

у новорожденных— (3,9-5,5)х1012/л

в двухмесячном возрасте — (2,7-4,9) х1012/л

в возрасте 6-12 лет— (4,0-5,2) х10 12/л

Благодаря особой форме общая поверхность всех эритроцитов достигает 3000 м2 и превышает поверхность тела человека в 1500 раз. Суточное колебание количества эритроцитов составляет, примерно, ± 0,5х 10 12/л. Физиологические увеличения числа эритроцитов могут быть связаны с интенсивной мышечной работой, эмоциональным возбуждением, потерей жидкости при повышенном потоотделении; снижение — при обильном питье и после приема пищи. Сдвиги эти носят кратковременный характер и связаны с перераспределением эритроцитов в организме или же с разжижением (сгущением) крови. Выброс дополнительного количества эритроцитов в кровяное русло осуществляется за счет клеток, депонированных в селезенке.

Выраженное увеличение числа эритроцитов в периферической крови может быть вызвано заболеваниями системы крови (первичный эритроцитоз) или же является симптомом, чаще всего, связанным с кислородным голоданием тканей (вторичный эритроцитоз).

Понижение числа эритроцитов в крови — основной лабораторный признак анемии. Он возникает при острых кровопотерях, гемолитической анемии и некоторых других формах малокровия. При хронических кровопотерях количество эритроцитов может быть нормальным или незначительно сниженным. Целесообразно у таких больных определять содержание гемоглобина и вычислять цветной показатель.

Вопрос 3.

Любая физическая нагрузка вызывает повышение потребности мышечной, сердечно-сосудистой и других систем организма в кислороде. В тканях накапливаются продукты окисления, они испытывают нехватку кислорода.

Нахождение под водой вызывает задержку дыхания, таким образом прекращается доступ кислорода в легкие, кровь в малом кругу кровообращения не обогощается кислородом,из крови (гемоглобина)не удаляеться углекислый газ, в крови резко повышается уровень метгемоглобина. Возникает порочный круг, из которого можно выбраться только с помощью подачи в легкие кислорода.

Список литературы:

1. «Основы физиологии человека» Учебник для высших учебных заведений под редакцией Б.И.Ткаченко 1994г.

2. «Физиология человека» под редакцией Р.Шмидта и Г.Тевса 1985г.

3. «Биология: Большой справочник для школьника и поступающих в вузы» А.С.Батуев, М.А. Гуленкова, А.Г.Еленевский 1999г.

4. «Физиология человека» Г.И.Косицкий 1985г.

5. «Биология» в трех томах Д.Тейлор, Н.Грин, У.Стаут.

6. «Основы физиологии» П.Стерки 1984г.

7. Основы физиологии и этологии животных» В.Ф.Лысов, В.И. Максимов 2004г.

8. «Физиология крови» В.Ф. Киричук 1999г.