Рефлекторная дуга. Морфологические и физиологические особенности эритроцитов

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:

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

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

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

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

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

«Основы физиологии» П.Стерки 1984г.

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

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

11