Основы физиологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Перенос кислорода и углекислого газа кровью. Как влиют на процесс диссоциации оксигемоглобина следующие факуторы среды: pH, концентрация углекслого газа, температура?

Транспорт кислорода осуществляется форменными элементами крови - эритроцитами - и отчасти плазмой крови. Артериальная кровь насыщена кислородом на 96 %, а венозная - на 65-70 %. Кислород практически весь связывается с гемоглобином. В плазме крови его расворено не более 0,3 %. Содержание углекислого газа в плазме крови составляет 2,5-3 %. Любое отклонение от нормы приводит в действие физиологические механизмы регуляции газового состава крови, возвращающие систему к исходному состоянию. эндокринный оксигемоглобин диссоциация кислород

В крови поддерживается такой уровень содержания кислорода и углекислого газа, который обеспечивает нормальный метаболизм тканей. Переход кислорода, связанного с гемоглобином, в ткани и освобождение тканей от избытка углекислого газа определяется величиной парциального давления этих газов в крови и тканях. Парциальное давление СО₂ в клетках достигает 8 кПа. В притекающей к ним артериальной крови парциальное давление СО₂ не более 6 кПа. Диффузионный градиент составляет в этом случае 2 кПа. Углекислый газ по градиенту диффузии переходит в кровь.

Парциальное давление О₂ в тканях непостоянно. При интенсивной работе оно может быть близким к нулю. Поэтому кислород артериальной крови быстро переходит в ткани. Парциальное давление О₂ в артериальной крови составляет 13-13,5 кПа. В венозной крови парциальное давление О₂ уменьшается в два и более раз. В ней содержится 10-12 см³ О₂ на 100 см3 крови. Следовательно, 8-10 см³ кислорода утилизируется тканями. Эта величина, выраженная в процентах к общему количеству кислорода в артериальной крови, называется коэффициентом утилизации кислорода. В покое утилизируется около 35-40 % кислорода. При работе в условиях кислородной недостаточности коэффициент утилизации кислорода повышается до 60-70 %.

Повышенная утилизация кислорода тканями наблюдается при накоплении молочной и угольной кислоты в тканях. Отдача кислорода гемоглобином (диссоциация оксигемоглобина) круто нарастает при снижении парциального давления кислорода ниже 7 кПа. Если давление кислорода в крови выше этой цифры, ход кривой диссоциации оксигемоглобина становится плавным, мало меняющимся в зоне 7 кПа до 14 кПа.

Биологическое значение подобного хода кривой диссоциации оксигемоглобина чрезвычайно велико: перепады давления кислорода в легочных альвеолах, лежащие в границах 8-13 кПа, практически не меняют насыщение крови кислородом. Быстрому переходу кислорода в ткани способствуют повышение температуры тела, интенсивный энергообмен, накопление ионов Н⁺ и СО_2, а также высокая скорость ферментативных процессов в органах и тканях при мышечной работе.

2. Факторы, определяющие максимальное потребление кислорода (МПК): легочная вентиляция, минутный объем крови, кислородная емкость крови, утилизация кислорода работающими мышцами

Максимальное потребление кислорода (МПК) - это такое количество кислорода, которое организм способен усвоить (потребить) в единицу времени (берется за 1 минуту). Чем больше организм способен усвоить кислорода, тем больше у него вырабатывается энергии, которая расходуется как на поддержание внутренних потребностей организма, так и на совершение внешней работы. Поскольку механизм этого процесса заключается в поглощении кислорода из окружающей среды, доставки его к органам и потреблении кислорода самими органами (в основном скелетными мышцами), то зависеть максимальное потребление кислорода (МПК) будет в основном от двух факторов: функции кислородтранспортной системы и способности скелетных мышц усваивать поступающий кислород. В свою очередь, кислородтранспортная система включает систему внешнего дыхания, систему крови и сердечно - сосудистую систему.

Эффективность внешнего дыхания может быть оценена по величине легочной вентиляции. Она зависит от частоты и глубины дыхания. Легочная вентиляция в покое составляет 5 - 6 дм³ и более в 1 мин. Наибольшие величины легочной вентиляции (до 150 дм³/мин) могут быть получены при произвольном глубоком и частом дыхании (максимальная легочная вентиляция).

Минутный объем кровообращения характеризует общее количество крови, перекачиваемое правым и левым отделом сердца в течение одной минуты в сердечно - сосудистой системе. Размерность минутного объема кровообращения -- л/мин или мл/мин. Чтобы нивелировать влияние индивидуальных антропометрических различий на величину МОК, его выражают в виде сердечного индекса. Сердечный индекс -- это величина минутного объема кровообращения, деленная на площадь поверхности тела в метрах. В системе транспорта кислорода аппарат кровообращения является лимитирующим звеном, поэтому соотношение максимальной величины МОК, проявляющейся при максимально напряженной мышечной работе, с его значением в условиях основного обмена дает представление о функциональном резерве сердечно - сосудистой системы. Это же соотношение отражает и функциональный резерв сердца в его гемодинамической функции. Гемодинамический функциональный резерв сердца у здоровых людей составляет 300--400 %. Это означает, что МОК покоя может быть увеличен в 3--4 раза. У физически тренированных лиц функциональный резерв выше -- он достигает 500--700 %.

Для условий физического покоя и горизонтального положения тела испытуемого нормальные величины минутного объема кровообращения (МОК) соответствуют диапазону 4--6 л/ мин (чаще приводятся величины 5--5,5 л/мин).

Поскольку объем крови у человека составляет только 5--6 л, полный кругооборот всего объема крови происходит примерно за 1 мин. В период тяжелой работы МОК у здорового человека может увеличиваться до 25-- 30 л/мин, а у спортсменов -- до 30--40 л/мин.

Факторами, определяющими величину величины минутного объема кровообращения (МОК), являются систолический объем крови, частота сердечных сокращений и венозный возврат крови к сердцу.

Кислородная емкость крови -- количество кислорода, которое может быть связано кровью при её полном насыщении; выражается в объёмных процентах (об%); зависит от концентрации в крови гемоглобина. Определение кислородной емкости крови важно для характеристики дыхательной функции крови. Кислородная емкость крови человека -- около 18--20 об%.

Высокий уровень энергетического обмена в тканях при мышечной работе сопровождается увеличением коэффициента утилизации кислорода. Причиной увеличения коэффициента утилизации кислорода является снижение парциального давления кислорода в работающих органах и ускорение его перехода из артериальной крови в ткани. Коэффициент утилизации кислорода у тренированных лиц составляет 0,6 - 0,8 против 0,4 - 0,5 у недостаточно тренированных.

3. Функции почек. Строение нефрона. Механизм мочеобразования и мочевыведения

Почки являются основным органом выделения. Они выполняют в организме много функций. Одни из них прямо или косвенно связаны с процессами выделения, другие - не имеют такой связи.

Функции почек:

Экскреторная (выделительная)

Осморегулирующая

Ионорегулирующая

Эндокринная (внутрисекреторная)

Метаболическая

Участие в кроветворении

Строение нефрона

Основной структурно-функциональной единицей почки является нефрон, в котором происходит образование мочи. В зрелой почке человека содержится около 1-1,3 мл нефронов. Нефрон состоит из нескольких последовательно соединенных отделов .

Начинается нефрон с почечного (мальпигиева) тельца, которое содержит клубочек кровеносных капилляров. Снаружи клубочки покрыты двухслойной капсулой Шумлянского - Боумена.

Внутренняя поверхность капсулы выстлана эпителиальными клетками. Наружный, или париетальный, листок капсулы состоит из базальной мембраны, покрытой кубическими эпителиальными клетками, переходящими в эпителий канальцев. Между двумя листками капсулы, расположенными в виде чаши, имеется щель или полость капсулы, переходящая в просвет проксимального отдела канальцев.

Проксимальный отдел канальцев начинается извитой частью, которая переходит в прямую часть канальца. Клетки проксимального отдела имеют щеточную каемку из микроворсинок, обращенных в просвет канальца.

Затем следует тонкая нисходящая часть петли Генле, стенка которой покрыта плоскими эпителиальными клетками. Нисходящий отдел петли опускается в мозговое вещество почки, поворачивает на 180° и переходит в восходящую часть петли нефрона. Дистальный отдел канальцев состоит из восходящей части петли Генле и может иметь тонкую и всегда включает толстую восходящую часть. Этот отдел поднимается до уровня клубочка своего же нефрона, где начинается дистальный извитой каналец.

Этот отдел канальца располагается в коре почки и обязательно соприкасается с полюсом клубочка между приносящей и выносящей артериолами в области плотного пятна.

Дистальные извитые канальцы через короткий связующий отдел впадают в коре почек в собирательные трубочки. Собирательные трубочки опускаются из коркового вещества почки в глубь мозгового вещества, сливаются в выводные протоки и открываются в полости почечной лоханки. Почечные лоханки открываются в мочеточники, которые впадают в мочевой пузырь. По особенностям локализации клубочков в коре почек, строения канальцев и особенностям кровоснабжения различают 3 типа нефронов: суперфициальные (поверхностные), интракортикальные и юкстамедуллярные.

Процесс мочеобразования

Функциональной (и структурной) единицей почек является нефрон, в почке человека содержится примерно 1 млн нефронов. Процесс мочеобразования в нефронах складывается из трех этапов.

Ультрафильтрация (гломерулярная или клубочковая фильтрация). В клубочках почечных телец из плазмы крови в процессе ультрафильтрации образуется первичная моча, изоосмотическая с плазмой крови. Поры, через которые фильтруется плазма, имеют эффективный средний диаметр 2,9 нм. При таком размере пор все компоненты плазмы крови с молекулярной массой (М) до 5 кДа свободно проходят через мембрану. Вещества с M < 65 кДа частично проходят через поры, и только крупные молекулы (М > 65 кДа) удерживаются порами и не попадают в первичную мочу. Так как большинство белков плазмы крови имеют достаточно высокую молекулярную массу (М > 54 кДа) и заряжены отрицательно, они удерживаются гломерулярной базальной мембраной и содержание белков в ультрафильтрате незначительно.

Реабсорбция. Первичная моча концентрируется (примерно в 100 раз по сравнению с исходным объемом) за счет обратной фильтрации воды. Одновременно по механизму активного транспорта в канальцах реабсорбируются практически все низкомолекулярные вещества, особенно глюкоза, аминокислоты, а также большинство электролитов (неорганических и органических ионов). Реабсорбция аминокислот осуществляется с помощью группоспецифичных транпортных систем (переносчиков), с дефектом которых связан ряд генетически обусловленных наследственных заболеваний (цистиноз, глицинурия, синдром Хартнупа).

Секреция. Большинство веществ, подлежащих выведению из организма, поступают в мочу за счет активного транспорта в почечных канальцах. К таким веществам относятся ионы H⁺ и К⁺, мочевая кислота и креатинин, лекарственные вещества, например пенициллин.

Механизм мочевыведения

Моча из собирательных трубочек поступает в почечные лоханки, а затем через мочеточники -- в мочевой пузырь. Для этого лоханка должна заполниться до определенного предела, который контролируется барорецепторами. Их раздражение способствует раскрытию просвета мочеточника и сокращению мускулатуры лоханки. Начальный этап заполнения мочевого пузыря сопровождается релаксацией мускулатуры его стенок, так что давление в нем не изменяется. Дальнейшее наполнение мочевого пузыря приводит к раздражению барорецепторов и появлению первых позывов к мочеиспусканию. Основным механизмом раздражения рецепторов мочевого пузыря является его растяжение, а не увеличение давления. Определенное значение имеет и скорость растяжения пузыря: при быстром его наполнении импульсация резко усиливается. У взрослого человека первые позывы к мочеиспусканию начинают появляться при 150 мл мочи, а при 200-300 мл поток импульсов резко возрастает. Раздражение рецепторов пузыря по центростремительным нервам передается в крестцовый отдел спинного мозга, где расположен центр мочеиспускания.

Однако спинальный центр находится под регулирующим влиянием вышележащих отделов: кора больших полушарий и средний мозг тормозят, а нейроны заднего отдела гипоталамуса и передней части моста стимулируют активность спинномозгового центра. После рождения мочеиспускание контролируется лишь безусловными рефлексами. Затем постепенно к безусловным рефлексам начинают присоединяться условные. Устойчивый корковый контроль мочеиспускания развивается к концу второго года, хотя условные рефлексы начинают формироваться уже начиная с одного года. Моча, находящаяся в мочевом пузыре, может претерпевать дальнейшую трансформацию и оказывать некоторое воздействие на процесс мочеобразования в почках. Так, наполнение мочевого пузыря до 100 мл приводит к снижению скорости Образования вторичной мочи, повышая реабсорбцию воды в нефроне. Относительно длительное пребывание мочи в мочевом пузыре сопровождается всасыванием из нее ряда веществ. Всасыванию могут подвергаться вода, Na+, мочевина. В условиях нормы указанные процессы не имеют существенного значения для организма, но при затруднении оттока мочи (например, при аденоме простаты) может развиться азотемия.

4. Возрастные особенности развития эндокринной системы у детей и подростков

Эндокринная система играет очень важную роль в организме человека. Она отвечает за рост и развитие умственных способностей, контролирует функционирование органов. Гормональная система у взрослых и детей работает не одинаково.

Формирование желез и их функционирование начинается еще во время внутриутробного развития. Эндокринная система отвечает за рост эмбриона и плода. В процессе формирования тела, образовываются связи между железами. После рождения ребенка они укрепляются.

С момента появления на свет и до наступления периода полового созревания наибольшее значение имеют щитовидная железа, гипофиз, надпочечники. В пубертатном периоде возрастает роль половых гормонов. В период с 10-12 до 15-17 лет происходит активизация многих желез. В дальнейшем их работа стабилизируется. При соблюдении правильного образа жизни и отсутствии болезней в работе эндокринной системы не наблюдается существенных сбоев. Исключение составляют лишь половые гормоны.

Наибольшее значение в процессе развития человека отводится гипофизу. Он отвечает за работу щитовидной железы, надпочечников и других периферических частей системы. Масса гипофиза у новорожденного составляет 0,1-0,2 грамма. В 10 годам жизни его вес достигает 0,3 грамма. Масса железы у взрослого человека равняется 0,7-0,9 грамм. Размеры гипофиза могут увеличиваться у женщин во время беременности. В период ожидания ребенка его вес может достигать 1,65 грамма.

Основной функцией гипофиза считается контроль роста тела. Она выполняется за счет выработки гормона роста (соматотропного). Если в раннем возрасте гипофиз работает неправильно, это может привести к чрезмерному увеличению массы и величины тела или, напротив, к небольшим размерам.

Железа значительно влияет на функции и роль эндокринной системы, поэтому при ее неправильной работе выработка гормонов щитовидной железой, надпочечниками осуществляется неверно.

В раннем юношеском возрасте (16-18 лет) гипофиз начинает работать стабильно. Если его активность не нормализуется, и соматотропные гормоны вырабатываются даже после завершения роста организма (20-24 года), это может приводить к акромегалии. Эта болезнь проявляется в чрезмерном увеличении частей тела.

Эпифиз - железа, которая функционирует наиболее активно до младшего школьного возраста (7 лет). Ее вес у новорожденного составляет 7 мг, у взрослого - 200 мг. В железе вырабатываются гормоны, которые тормозят половое развитие. К 3-7 годам активность эпифиза снижается. В период полового созревания число вырабатываемых гормонов значительно сокращается. Благодаря эпифизу поддерживаются биоритмы человека.

Еще одна важная железа в организме человека - щитовидная. Она начинает развиваться одной из первых в эндокринной системе. К моменту рождения, вес железы составляет 1-5 граммов. В 15-16 лет ее масса считается максимальной. Она составляет 14-15 грамм. Наибольшая активность этой части эндокринной системы наблюдается в 5-7 и 13-14 лет. После 21 года и до 30 лет активность щитовидной железы снижается.

Паращитовидные железы начинают формироваться на 2 месяц беременности (5-6 недель). После появления на свет ребенка, их вес составляет 5 мг. В течение жизни ее вес увеличивается в 15-17 раз. Наибольшая активность паращитовидной железы наблюдается в первые 2 года жизни. Затем до 7 лет она поддерживается на довольно высоком уровне.

Вилочковая железа или тимус наиболее активно действует в пубертатном периоде (13-15 лет). В это время его вес составляет 37-39 грамм. Его масса уменьшается с возрастом. В 20 лет вес составляет около 25 грамм, в 21-35 - 22 грамма. Эндокринная система у пожилых работает менее интенсивно, поэтому и вилочковая железа уменьшается в размерах до 13 грамм. По мере развития лимфоидные ткани тимуса заменяются жировыми.

Надпочечники при рождении ребенка весят примерно 6-8 грамм каждый. По мере роста их масса увеличивается до 15 грамм. Формирование желез происходит до 25-30 лет. Наибольшая активность и рост надпочечников наблюдаются в 1-3 года, а также в период полового развития. Благодаря гормонам, которые вырабатывает железа, человек может контролировать стресс. Они также влияют на процесс восстановления клеток, регулируют обмен веществ, половые и другие функции.

Развитие поджелудочной железы происходит до 12 лет. Нарушения в ее работе обнаруживаются преимущественно в период до начала полового созревания.

Женские и мужские половые железы формируются во время внутриутробного развития. Однако после рождения ребенка их активность сдерживается до 10-12 лет, то есть до начала пубертатного кризиса.

Мужские половые железы - яички. При рождении их вес равен примерно 0,3 грамма. С 12-13 лет железа начинает работать более активно под влиянием гонадолиберина. У мальчиков ускоряется рост, появляются вторичные половые признаки. В 15 лет активизируется сперматогенез. К 16-17 годам завершается процесс развития мужских половых желез, и они начинают работать также, как и у взрослого.

Женские половые железы - яичники. Их вес в момент рождения составляет 5-6 грамм. Масса яичников у взрослых женщин равна 6-8 грамм. Развитие половых желез происходит в 3 этапа. От рождения до 6-7 лет наблюдается нейтральная стадия.

В этот период формируется гипоталамус по женскому типу. С 8 лет до начала подросткового возраста длится предпубертатный период. От первой менструации и до начала менопаузы наблюдается пубертатный период. На этом этапе происходит активный рост, развитие вторичных половых признаков, становление менструального цикла.

Эндокринная система у детей более активна, в сравнении с взрослыми. Основные изменения желез происходят в раннем возрасте, младшем и старшем школьном возрасте.

Список использованных источников

1. Чумаков Б.Н. Физиология человека для инженеров: учебник / Б.Н. Чумаков - М.: Педагогическое общество России, 2006.

2. Физиология человека. Под ред.Г.И. Косицкого. М.,”Медицина”,1995, 560 с.

3. Агаджанян А.А. Основы физиологии человека // А.А. Агаджанян, И.Г. Власова, Н.Е. Ермакова, В.И.Трошин. - М.: РУДН, 2004.

4. Келина Н.Ю., Безручко Н.В. Физиология в таблицах и схемах / учеб. пособие / Н.Ю. Келина, Н.В.Безручко. - Ростов н/Д: Феникс, 2006.

Размещено на Allbest.ru