Понятие организма, уровни организации живой материи
Организм — единая, целостная, сложно устроенная саморегулирующаяся живая система, состоящая из органов и тканей. Органы построены из тканей, ткани состоят из клеток и межклеточного вещества.
Клетка — элементарная, универсальная единица живой материи — имеет упорядоченное строение, обладает возбудимостью и раздражимостью, участвует в обмене веществ и энергии, способна к росту, регенерации (восстановлению), размножению, передаче генетической информации и приспособлению к условиям среды. Клетки разнообразны по форме, различны по размеру, но все имеют общие биологические признаки строения — ядро и цитоплазму, которые заключены в клеточную оболочку. Межклеточное вещество — это продукт жизнедеятельности клеток, оно состоит из основного вещества и расположенных в нем волокон соединительной ткани. В организме человека более 100 триллионов клеток.
Совокупность клеток и межклеточного вещества, имеющих общее происхождение, одинаковое строение и функции, называется тканью. По морфологическим и физиологическим признакам различают четыре вида ткани:
1. эпителиальную (выполняет покровную, защитную, всасывательную, выделительную и секреторную функции);
2. соединительную (рыхлая, плотная, хрящевая, костная и кровь);
3. мышечную (поперечно-полосатая, гладкая и сердечная);
4. нервную (состоит из нервных клеток, или нейронов, важнейшей функцией которых является генерирование и проведение нервных импульсов).
Орган — это часть целостного организма, обусловленная в виде комплекса тканей, сложившегося в процессе эволюционного развития и выполняющего определенные специфические функции; В создании каждого органа участвуют все четыре вида тканей, но лишь одна из них является рабочей. Так, для мышцы основная рабочая ткань — мышечная, для печени — эпителитальная, для нервных образований — нервная. Совокупность органов, выполняющих общую для них функцию, называют системой органов (пищеварительная, дыхательная, сердечно-сосудистая, половая, выделительная и др.) и аппаратом органов (опорно-двигательный, эндокринный, вестибулярный и др.).
Человеческий организм — сложная биологическая система, состоящая из многих систем и органов. Все органы человеческого тела взаимосвязаны, находятся в постоянном взаимодействии и в совокупности, являются единой саморегулирующейся и саморазвивающейся системой. Деятельность организма как единого целого включает взаимодействие всех систем, психики человека, его двигательных и вегетативных функций с различными условиями окружающей среды. Эти процессы происходят благодаря регуляторным механизмам, осуществляющим свою деятельность через нервную, кровеносную, дыхательную, эндокринную и другие системы организма.
Клетки организма - создания необычайно консервативные, они способны функционировать лишь до тех пор, пока изменения во внутренней и внешней среде не достигнут определенных, довольно узких границ, после чего клетка гибнет.
Т.О., в основе жизнедеятельности организма лежит процесс автоматического поддержания жизненно важных факторов на необходимом уровне, всякое отклонение от которого ведет к немедленной мобилизации механизмов, восстанавливающих этот уровень (гомеостаз).
Гомеостаз — совокупность реакций, обеспечивающих поддержание или восстановление относительного динамического постоянства внутренней среды и некоторых физиологических функций организма человека (кровообращения, обмена веществ, терморегуляции и др.). Этот процесс обеспечивается сложной системой координированных приспособительных механизмов, направленных на устранение или ограничение факторов, воздействующих на организм как из внешней, так и из внутренней среды, Они позволяют сохранять постоянство состава, физико-химических и биологических свойств внутренней среды, несмотря на изменения во внешнем мире и физиологические сдвиги, возникающие в процессе жизнедеятельности организма! В нормальном состоянии колебания физиологических и биохимических констант происходят в узких гомеостатических границах, и клетки организма живут в относительно постоянной среде, так как они омываются кровью, лимфой и тканевой жидкостью постоянство физико-химического состава поддерживается благодаря саморегуляции обмена веществ, кровообращения, пищеварения, дыхания, выделения и других физиологических процессов.
В качестве примеров механизма работы таких регуляторных систем мы рассмотрим регуляцию содержания воды в организме, осуществляемую почками; реакцию кровеносной системы на физические нагрузки и изменения кровообращения и поведения, позволяющие регулировать температуру тела.
Регуляция водного обмена. Основным фактором, регулирующим количество воды, выводимой организмом через почки, является антидиуретический гормон, или вазопрессин, выделяемый в кровь гипофизом - железой, расположенной непосредственно под головным мозгом. Появление вазопрессина в крови увеличивает обратное всасывание воды в канальцах из фильтрата почечных клубочков, снижая тем самым выведение воды с мочой. Выделение вазопрессина в кровь усиливается при обезвоживании организма. Организм обнаруживает уменьшение содержания в нем воды либо по снижению объема крови, например, при сильном кровотечении, либо по возрастающей концентрации различных веществ во внеклеточной жидкости, что может быть вызвано более обычными причинами, например, сильным потоотделением.
Поскольку алкоголь подавляет секрецию вазопрессина, при неумеренном потреблении спиртных напитков выделение воды с мочой усиливается. Это ведет к общему обезвоживанию организма, чем и обусловлены в значительной степени сильная жажда и дискомфорт, характерные для похмелья.
Люди, у которых вазопрессина образуется аномально мало, страдают несахарным диабетом, болезнью, для которой характерно выделение большого количества разбавленной мочи и постоянная жажда.
Реакция на физическую нагрузку. При интенсивной физической нагрузке нервная система посылает сигналы в мозговое вещество надпочечников - эндокринных желез, лежащих над почками. Эти железы выделяют в кровь гормон адреналин.
Под действием адреналина из селезенки в сосуды поступает некоторое количество депонированной в ней крови, в результате чего объем периферической крови увеличивается. Адреналин вызывает также расширение капилляров кожи, мышц и сердца, увеличивая их кровоснабжение. При физической нагрузке сердце должно работать более интенсивно, перекачивая больше крови; мышцы должны приводить в движение конечности; кожа должна выделять больше пота, чтобы отвести излишек тепла, образующегося в результате интенсивной работы мышц. Адреналин вызывает также сужение кровеносных сосудов брюшной полости и почек, уменьшая их кровенаполнение. Такое перераспределение крови позволяет поддерживать кровяное давление на нормальном уровне ( при расширенном русле крови для этого оказывается недостаточно).
Адреналин повышает также частоту дыхания и сокращений сердца. В результате поступление в кровь кислорода и выведение из нее двуокиси углерода происходит быстрее, кровь движется по сосудам быстрее, доставляя больше кислорода интенсивно работающим мышцам и ускоряя удаление конечных продуктов обмена.
При физической нагрузке мышцы выделяют больше двуокиси углерода, чем обычно, и это само по себе обладает регуляторным воздействием. Двуокись углерода повышает кислотность крови, что влечет за собой усиление снабжения мышц кислородом и расширение кровеносных сосудов мышц, а также стимулирует нервную систему к увеличению выделения адреналина, что, в свою очередь, повышает частоту дыхания и пульса.
На первый взгляд все эти приспособления к физической нагрузке должны изменять состояние организма, однако, в действительности они обеспечивают сохранение того же состава внеклеточной жидкости, омывающей все клетки организма, и в особенности мозг, каким он был бы без нагрузки. Если бы не было этих приспособлений, физическая нагрузка приводила бы к повышению температуры внеклеточной жидкости, к уменьшению концентрации в ней кислорода и к повышению ее кислотности. При крайне тяжелой физической нагрузке все это и происходит: в мышцах накапливается кислота, вызывая судороги. Сами судороги также несут регуляторную функцию, пресекая возможность дальнейшей физической работы и давая возможность организму вернуться в нормальное состояние.
Терморегуляция. Гомеостаз включает поддержание не только постоянства состава жидкостей организма, но и их температуры. Большинство ферментов работает достаточно эффективно лишь при некоторой оптимальной для них или близкой к ней температуре, и поэтому тело всегда должно оставаться теплым, но не слишком.
Все организмы вырабатывают тепло в результате происходящих в них химических реакций, в совокупности называемых метаболизмом. У млекопитающих и птиц метаболические реакции протекают с высокой скоростью, и это позволяет им поддерживать высокую температуру тела. Высокая скорость метаболизма требует больших количеств кислорода, используемого в клеточном дыхании. Для обеспечения быстрой доставки кислорода ко всем клеткам у теплокровных имеются разного рода приспособления: обширная поверхность легких, где происходит поглощение кислорода; огромное количество эритроцитов, переносящих кислород; четырех камерное сердце, два круга кровообращения, высокое кровяное давление, нагнетающее богатую кислородом кровь в капилляры. Когда нормального метаболизма оказывается недостаточно для обеспечения необходимого организму количества тепла, центральная нервная система вызывает особые мышечные сокращения, и мы начинаем "дрожать от холода". Это повышает интенсивность метаболизма, а тем самым и теплообразование в мышцах.
Кровеносная система также участвует в сохранении тепла. При переохлаждении нервная система посылает импульсы, вызывающие сужение кровеносных сосудов кожи. Это уменьшает приток крови к поверхности тела, где она отдавала бы тепло в окружающую среду. Нервная система человека функционирует лишь в узком интервале температур. Кроме того, если нервная ткань лишена кислорода, то она быстро отмирает. Ввиду таких высоких запросов головной мозг должен быть обеспечен постоянным притоком теплой крови, независимо от температуры окружающей среды.
В критических ситуациях организм готов пожертвовать выступающими частями тела - уши, нос, конечности - чтобы сохранить тепло, а, следовательно, и жизнеспособность внутренних органов и мозга.
При повышении температуры тела выше нормальной включаются различные физиологические механизмы, увеличивающие теплоотдачу в основном двумя способами: во-первых, возрастает приток крови к коже и в результате увеличивается теплоотдача путем излучения тепла; во-вторых, при перегреве через кожу в виде пота выделяется влага, которая, испаряясь, охлаждает тело.