Целостность организмов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Целостность организмов

2. Биохимическое единство живой природы

3. Проблема синхронизации часов на клеточном уровне

Заключение

Литература

Введение

Организм -- это живая биологическая целостная система, обладающая способностью к самовоспроизведению, саморазвитию и самоуправлению. Организм -- это единое целое, причем «высшая форма целостности» (К. Маркс). Организм проявляет себя как единое целое в различных аспектах. Единство организма и внешней среды составляет основу эволюции органических форм.

История развития биологии как науки о жизни определяется этапами крупных научных открытий и обобщений, подтверждающих идею биологического единства всего живого на Земле. Эта идея имеет важное значение для медицины, указывая на универсальность биологических законов и механизмов для всего мира живых существ, включая человека.

Наблюдения ученых показали, что ритмические процессы в живых организмах имеют много общих черт. Это обстоятельство навело на мысль о том, что в основе всех процессов лежит единый внутриклеточный механизм часов. Он управляет всеми биологическими часами, присутствующими как в простых одноклеточных, так и в сложных высокоорганизованных живых организмах.

Живому организму необходимо измерять промежутки времени самой различной продолжительности и для разных целей. Так, каждое измерение скорости (например, при ориентации птиц во время перелетов) связано с измерением времени иногда с точностью до миллисекунд. Поэтому, как предполагают ученые, живой организм имеет целый набор биологических ритмов с различными периодами.

1. Целостность организмов

Целостность организма, т.е. его объединение (интегрирование), обеспечивается, во-первых: 1) структурным соединением всех частей организма (клеток, тканей, органов, жидкостей и др.); 2) связью всех частей организма при помощи: а) жидкостей, циркулирующих в его сосудах, полостях и пространствах (гуморальная связь, humor -- жидкость), б) нервной системы, которая регулирует все процессы организма (нервная регуляция).

У простейших одноклеточных организмов, не имеющих еще нервной системы (например, амебы), имеется только один вид связи -- гуморальная. С появлением нервной системы возникают два вида связи -- гуморальная и нервная, причем по мере усложнения организации животных и развития нервной системы последняя все больше «овладевает телом» и подчиняет себе все процессы организма, в том числе и гуморальные, в результате чего создается единая нейрогуморальная регуляция при ведущей роли нервной системы.

Таким образом, целостность организма достигается благодаря деятельности нервной системы, которая пронизывает своими разветвлениями все органы и ткани тела, и которая является материальным анатомическим субстратом объединения (интеграции) организма в единое целое наряду с гуморальной связью.

Целостность организма заключается, во-вторых, в единстве вегетативных (растительных) и анимальных (животных) процессов организма.

Целостность организма заключается, в-третьих, в единстве духа и тела, единстве психического и соматического, телесного. Идеализм отрывает душу от тела, считая ее самостоятельной и непознаваемой. Диалектический материализм считает, что нет психики, отделенной от тела. Она является функцией телесного органа -- мозга, представляющего наиболее высокоразвитую и особым образом организованную материю, способную мыслить. Поэтому «нельзя отделить мышление от материи, которая мыслит.

Таково современное понимание целостности организма, строящееся на принципах диалектического материализма и его естественнонаучной основы -- физиологического учения И.П. Павлова.

Взаимоотношение организма как целого и его составных элементов. Целое -- есть сложная система взаимоотношения элементов и процессов, обладающая особым качеством, отличающим его от других систем, часть -- это подчиненный целому элемент системы.

Организм как целое -- нечто большее, чем сумма его частей (клеток, тканей, органов). Это «большее» -- новое качество, возникшее благодаря взаимодействию частей в процессе фило- и онтогенеза. Особым качеством организма является способность его к самостоятельному существованию в данной среде. Так, одноклеточный организм (например, амеба) обладает способностью к самостоятельной жизни, а клетка, являющаяся частью организма (например, лейкоцит), не может существовать вне организма и извлеченная из крови погибает. Только при искусственном поддержании определенных условий могут существовать изолированные органы и клетки (культура тканей). Но функции таких изолированных клеток не тождественны функции клеток целостного организма, поскольку они выключены из общего обмена с другими тканями.

Организм как целое играет ведущую роль в отношении своих частей, выражением чего является подчиненность деятельности всех органов нейрогуморальной регуляции. Поэтому изолированные от организма органы не могут выполнять те функции, которые присущи им в рамках целого организма. Этим объясняется трудность пересадки органов. Организм же как целое может существовать и после утраты некоторых частей, о чем свидетельствует хирургическая практика оперативного удаления отдельных органов и частей тела (удаление одной почки или одного легкого, ампутация конечностей и т.п.).

Подчиненность части целому не абсолютна, так как часть обладает относительной самостоятельностью.

Обладая относительной самостоятельностью, часть может влиять на целое, о чем свидетельствуют изменения всего организма при заболевании отдельных органов.

Единство организма с условиями его жизни осуществляется благодаря обмену веществ его с окружающей природой; с прекращением обмена прекращается и жизнь его. У животных и человека обмен веществ определяется нейрогуморальной регуляцией при ведущей роли нервной системы, которая выступает как «тончайший инструмент, уравновешивающий организм с окружающей его средой».

В процессе эволюции наблюдается изменчивость строения организмов как морфологическое выражение приспособления (адаптация) их к меняющимся условиям существования. Адаптация обусловлена как влиянием среды, в которой происходит приспособление, так и наследственными и другими свойствами меняющихся организмов.

Наследственное приспособление к внешнему фактору совершается не в результате адекватного изменения наследственных свойств индивидуального организма под прямым воздействием внешнего фактора на развивающийся организм, а в результате направленного отбора многочисленных наследственных изменений, возникающих независимо от действия того фактора среды, к которому идет приспособление»

Изменения среды ведут к изменениям организма, который постоянно приспосабливается к изменяющимся условиям окружающей среды. И обратно, под влиянием развивающегося организма до известной степени меняется и окружающая его среда. Условия обитания животных составляют для них биологическую среду. Для человека, кроме биологической, решающее значение имеет среда социальная.

Основным условием существования человека является труд. Трудовая деятельность -- важнейший фактор окружающей человека среды. Трудовые процессы связаны со специальной работой нервной и мышечной систем, обусловленной характером данной профессии. Профессиональная специализация влечет за собой большее развитие тех отделов организма, с функцией которых связана данная специальность. В результате профессия откладывает известный отпечаток на строение тела человека. Различные варианты нормального строения человеческого организма в значительной мере объясняются характером работы данного человека.

Кроме работы, на организм человека оказывают влияние все другие условия его жизни: питание, жилище, одежда и бытовые условия. Большое значение имеет психическое состояние человека, обусловленное его социальным положением. Условия труда и быта составляют содержание того, что называется социальной средой. Последняя оказывает на человека большое и разностороннее влияние.

Классовая структура общества играет решающую роль в развитии человеческого организма. Известно, что продолжительность жизни людей, принадлежащих к эксплуатируемым классам, и целых народов, испытывающих колониальный гнет, меньше, чем у представителей господствующих классов.

2. Биохимическое единство живой природы

Принцип биохимического единства - одна из немногих догм, признаваемых в нашем веке. Согласно этому принципу, все живые существа, обитающие на Земле, в биохимическом отношении в основе своей сходны. Этот принцип выражается, например, в единообразии строительных блоков (в том числе в однотипности их оптического вращения), во всеобщей роли аденозинтрифосфата (АТР) как элементарного кванта биологической энергии, в универсальности генетического кода, а также в единстве путей превращения Сахаров и природы дыхательной цепи. Почти идентичны у всех живых существ и главные метаболические пути.

Одним из выражений своеобразия живой системы является закон единства биохимического плана строения организмов. Смысл его заключается в том, что основные биохимические системы одинаковы у совершенно различных организмов видовые различия хотя и имеются, но они в общем незначительны и не могут затушевать бесспорного сходства биохимических механизмов.?

Основу всех живых организмов составляют одинаковые классы органических соединений: белки, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы. В клетках эукариот существует 5 типов белков-гистонов, одинаковых у всех организмов. Универсальный источник энергии в клетках -- молекулы АТФ. Мономеры вообще не обладают специфичностью и одинаковы в клетках всех живых организмов. Специфичность живого определяется на уровне макромолекул (биополимеров), которые синтезируются в клетках по наследственной программе. Ключевую роль в процессах жизнедеятельности играют биополимеры - нуклеиновые кислоты и белки. Субстратом жизни на Земле являются нуклеопротеиды, бесконечное разнообразие которых определяет специфичность живых организмов. Разнообразие молекул белков и нуклеиновых кислот определяется определенной последовательностью соединения мономеров в цепи полимера. Известно, что все молекулы белков в клетках построены из 20 типов аминокислот, а молекулы ДНК - из 4-х типов нуклеотидов, одинаковых для всех организмов. Биохимические реакции, протекающие в клетках, также одинаковы для всех организмов. Например, реакции гликолиза, синтеза белка, синтеза РНК имеют сходные механизмы в клетках бактерий, растений, животных и человека. Благодаря универсальности генетического кода, стало возможным появление генной инженерии, т.е. создание рекомбинантных молекул ДНК, соединяющих фрагменты ДНК человека и бактерий. На основе таких молекул стало возможным получение в промышленных масштабах гормонов (инсулин, соматотропин) и биологически активных веществ.

Все клетки всех живых существ, будь то прокариоты (бактерии) или эукариоты (одноклеточные, грибы, растения и животные) состоят из одних и тех же классов органических соединений -- нуклеотидов, липидов, белков и углеводов. Во всех клетках химические процессы, в которых участвуют все эти соединения контролируются одним и тем же классом белков -- ферментами.

Все клетки получают энергию посредством окислительного расщепления соединений, как при гликолизе -- бескислородном разложении глюкозы.

Носителем наследственной информации во всех клетках являются молекулы ДНК. Эта информация полностью регулирует жизнь клетки, т.е. в первую очередь -- все синтезируемые ею белки и передаются следующему поколению. Молекулярное строение ДНК было открыто в 1953 году Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком. Сенсацией оказалось то, что принцип строения ДНК одинаков для всех живых организмов от бактерии до человека.

Нигде биохимическое единство жизни не очевидно так, как в экспериментах со встраиванием генов высших организмов в ДНК бактерии.

Впервые подобные опыты провели в 1979 году, выделив ген, ответственный за синтез инсулина у человека и «встроив» его в геном бактерии кишечной палочки (Escherichia coli).

Одним из выражений своеобразия живой системы является закон единства биохимического плана строения организмов. Смысл его заключается в том, что основные биохимические системы одинаковы у совершенно различных организмов видовые различия хотя и имеются, но они в общем незначительны и не могут затушевать бесспорного сходства биохимических механизмов. Эволюция живого мира в течение геологического времени приводит к расширению круга таксонов, к увеличению разнообразия форм и замене одних форм другими. Отмечаются и различия в биохимическом составе организмов, стоящих на различных ступенях генетической лестницы, несмотря на единство биохимического плана строения живых организмов. Органические компоненты живых веществ представлены главным образом белками, жирами, углеводами и построены из атомов углерода, водорода, кислорода, азота, серы, фосфора. Клетки живых организмов и растений используют эти элементы в качестве источника химической энергии в ходе метаболизма. Распад химических веществ в клетках различных животных осуществляется по единому плану. Однако имеется и ряд различий в биохимическом составе организмов, обусловленных как эволюцией живого вещества в фанерозое, так и различием условий жизни в разных бассейнах в одно и то же геологическое время.

3. Проблема синхронизации часов на клеточном уровне

Живому организму необходимо измерять промежутки времени самой различной продолжительности и для разных целей. Так, каждое измерение скорости (например, при ориентации птиц во время перелетов) связано с измерением времени иногда с точностью до миллисекунд. Поэтому, как предполагают ученые, живой организм имеет целый набор биологических ритмов с различными периодами. Короткие (в тысячные доли секунды) периоды колебаний, возникающие на клеточном уровне, трансформируются в более длинные суточные ритмы отдельных органов и систем организма. В связи с этим механизм биологических часов можно сравнить с механизмом обычных часов. Подобно им, биологические часы имеют механизм деления частоты - аналог зубчатых колес в часовом механизме. Точность хода механических часов обусловлена стабильностью частоты быстрых колебаний маятника. Пока часовая стрелка завершает суточный цикл, маятник часов осуществляет множество колебаний. В биологических же часах, по аналогии с механическими, суточный цикл каких-либо физиологических функций осуществляется множеством элементарных внутриклеточных колебаний.

Как показали исследования ряда ученых (Ж. Гастингс, 1962 г., и др.), биологические часы измеряют абсолютное время. Об этом свидетельствует циркадная (суточная) длительность циклов, сохраняющаяся при постоянных внешних факторах среды, а также несовпадение во времени фаз одного и того же процесса у представителей разных видов и разновидностей.

Среди некоторых ученых долго господствовало убеждение, что измерение времени в биологических часах основано на одиночных реакциях, т.е. на принципе песочных часов. Иными словами, предполагалось, что какой-либо стимул (например, восход солнца или переваривание пищи) приводит в действие определенный биологический процесс, завершение которого отмечается сигналом, посылаемым в соответствующий орган. В качестве аналогии приводился такой процесс, как разряд конденсатора.

Однако, как стало известно в последнее время, у животных, растений и даже у самых примитивных одноклеточных организмов существует гораздо более совершенный способ измерения времени, основанный на циклических процессах в организме. Этот способ позволяет осуществить измерения времени в организме на протяжении более длительного промежутка - до того момента, пока не появится фактор, способствующий определению времени в новом цикле.

Таким образом, стало очевидным, что в основе измерения времени лежат не одиночные, а цепные процессы и что принцип их работы тот же, что и у маятниковых часов.

При изучении природы биологических часов важно было выяснить механизм возникновения первичных периодических процессов, определяющих ход внутриклеточных часов. Ученые проводили исследования в различных направлениях: определяли физический, химический, биологический и физиологический смысл явлений, происходящих в клетках и тканях организма. Результаты исследований вызывали самые различные (в том числе и противоречивые) выводы.

Так, мнение ученых о физической природе внутриклеточных часов основывалось на том, что длительность периода биологических ритмов очень мало зависит от температуры. Правда, можно предположить, что в этом случае идет взаимодействие химических процессов, обладающих различными температурными коэффициентами. Однако такое объяснение не очень хорошо согласуется с тем, что отсутствие температурной зависимости индивидуальных фаз цикла проявляется в одном и том же интервале температур - обычно между 10-30 °С. В пользу физической природы биологических часов свидетельствует периодическое изменение состояния макромолекул. Экспериментально установлено, что у некоторых составных частей клетки (например, ядра) способность связывать воду периодически меняется. Это обусловлено внутриклеточными реакциями, обеспечивающими клетку энергией. Периодические колебания макромолекул поддерживаются за счет поступления очень небольшого количества энергии, что обеспечивает надежность и устойчивость работы внутриклеточных часов.

Кроме доказательств в пользу физической природы биологических часов, были получены экспериментальные данные, показывающие, что в клетках организма происходят и биохимические процессы, определяющие ход биологических часов. Многие биохимические процессы регулируются и имеют суточную периодичность.

Особенностью таких биохимических процессов является то, что они не зависят от температуры. Обычно же эти реакции непосредственно зависят от температуры. Это объясняется тем, что структура митохондрий и других субклеточных частиц прекрасно приспособлена к межмолекулярному и внутримолекулярному переносу энергии, обусловленному движением электронов. Таким образом, объяснение механизма работы внутриклеточных часов их биофизической природой, для которой характерна независимость процессов от температуры, не противоречит мысли и о биохимической природе часов.

Биохимическая природа биологических часов подтверждается большим экспериментальным материалом. Он свидетельствует о том, что работа биологических часов внутри клетки основана на чередовании напряжения и расслабления, т. е. на релаксационных колебаниях. Этими колебаниями управляет химическая энергия, от которой зависит фаза напряжения. Вследствие недостаточного снабжения клетки энергией процесс напряжения не достигает максимума, в связи с чем система не может удержаться на низком уровне и вновь возвращается в расслабленное состояние.

Периодические колебания биологических часов исследователи объясняют взаимной регуляцией внутриклеточных систем. Более наглядно процесс регуляции двух систем, соединенных между собой обратными связями, можно представить следующим образом. Предположим, что одна из систем вырабатывает какое-то вещество. Тогда другая система обусловливает исчезновение этого вещества из объединенной системы. Первая система начинает вырабатывать вещество лишь тогда, когда его содержание падает ниже определенного критического уровня. Вторая же система начинает разрушать это вещество в том случае, когда его содержание превысит верхний критический предел. В результате получится типичная гомеостатическая, самоподдерживающаяся система по отношению к данному веществу. При определенных условиях в результате инерционности, замедленности прохождения регуляционных сигналов содержание этого вещества будет все время оставаться на некотором гомеостатическом «среднем» уровне.

Таким образом, ритмический процесс колебаний в клетке возникает путем самоподдержания колебаний.

Каждая клетка, как и целостный организм - самоподдерживающаяся система.

Ученые выдвигают различные гипотезы о природе самоподдержания ритмических колебаний в клетке. Американский исследователь Дж. Вильдер и большинство других ученых придерживаются мнения, что единственный принцип существования клетки - ритмический процесс, состоящий из «фаз положительной и отрицательной энтропии», энергетической перезарядки системы. Существование этого ритма колебаний энергии, как полагает ученый, и является тем основным началом в природе, которое позволяет отграничить живые организмы от хаоса неживой природы. По мнению ученых, самоподдерживающиеся ритмические колебания в клетке возникают благодаря смене фаз возбуждения и торможения. Вильдер объясняет эти процессы изменением направления движения ионов внутри клеток, а также колебанием потенциалов клеточ­ных оболочек.

Процесс возникновения ритмических колебаний в клетке можно более наглядно представить на модели, предложенной Вильдером. Если два солевых раствора различной концентрации разделить полунепроницаемой заряженной оболочкой и через них пропускать электрический ток, то в оболочке возникнут ритмические изменения потенциалов ее сопротивления и водонепроницаемости. В результате перераспределения анионов и катионов в клетках возникают процессы электрической перезарядки. В этом видят аналогию с биологическими часами.

Математическое и физическое моделирование механизма работы биологических часов проводили и другие исследователи - К. Клоттер, Р. Вевер, О. Шмит, X. Калмус, Л. Уигглосуорс, Ч. Эрет и Дж. Барлоу.

Опыты американского ученого Ч. Эрета показали, что в механизме биологических часов принимают участие нуклеиновые кислоты. Свои исследования Эрет проводил с учетом биохимической и биофизической природы клетки. Он пришел к выводу, что основа процесса отсчета времени в клетке - очень длинные молекулы ДНК, названные им «хрономами». На разошедшихся нитях спирали ДНК строится информационная РНК.

Длина ее соответствует длине одиночной нити ДНК. Одновременно в клетке протекает ряд взаимосвязанных химических реакций, соотношение скоростей которых можно рассматривать как работу регулирующего механизма часов. В качестве точного механизма отсчета времени выступают последовательно происходящие реакции. Их строгая последовательность позволяет вести точный отсчет времени в широком диапазоне температур.

Интересна история возникновения у Эрета изложенной выше идеи работы внутриклеточных часов. Зная структуру молекулы в клетке, представленной английскими уче­ными Дж. Уотсоном и Ф. Криком в виде двойной спирали, Эрет стал сравнивать ее «образ» со всеми когда-либо существовавшими часами. Чтобы выяснить принцип работы биологических часов, ученый пытался представить себе их возможную форму. Логика решения задачи состояла в том, чтобы, рассмотрев созданные человеком приборы для измерения времени, подобрать хотя бы отдаленно похожий по форме на тот, который находится в клетке. Ч. Эрету пришлось собрать сведения о солнечных часах древних египтян, греческих водяных часах, маятниковых часах Галилея, а также о самых современных атомных часах. Были также рассмотрены песочные, гиревые, древние механические часы и даже цветочные часы.

Среди множества часов внимание ученого привлекли часы, сделанные еще в IX в. Это были часы-свеча - два спирально перевитых куска каната длиной 30 см, пропи­танных смесью пчелиного воска и свечного сала. Горение кусков каната происходило с постоянной скоростью - 7,5 см/час. Таким образом каждый канат сгорал за 4 час. Определение же времени производилось по 12 отметкам на канате: каждая горела 20 мин. После сгорания одной свечи, зажигалась следующая. За сутки сжигалось шесть свечей.

Сравнение часов-свечи с молекулой ДНК наглядно показало их внешнее сходство: форму спирали и периоди­ческую структуру. У свечи периодичность заключалась в чередовании желтой и темно-коричневой полос воска, у молекулы же ДНК - в повторении четырех веществ: аденина, гуанина, цитозина и тимина. Внешнее сходство часов-свечи и молекулы ДНК навело на мысль о том, что двойная спираль молекулы ДНК измеряет время. Однако, как показали дальнейшие исследования ряда ученых, механизм измерения времени молекулой ДНК, внешне похожий на работу свечи в часах, по своей сущности гораздо сложнее. Он предполагает включение в сферу его действия метаболизма нуклеиновых кислот. В работе внутриклеточных часов, как показал эксперимент, принимает участие регулирующая система нуклеинового обмена.

Таким образом, Эрет определил первичную структуру внутриклеточных часов, расположенную в комплексе ДНК, информационной РНК.

Гипотезу химического механизма биологических часов высказал американский исследователь С. Хендрикс в 1963 г. В своей гипотезе Хендрикс приводит четыре типа химических реакций, которые могут обеспечить измерение времени в биологических часах. К первой группе он относит химические реакции, скорость которых определяется так называемым ключевым веществом. Примером могут служить взаимоприращения никотинамида, позволяющие ограничивать скорость и объем различных окислительно-восстановительных реакций. Вторая группа включает такие реакции, у которых скорость регулируется количеством конечного продукта. Так, например, подавление действия соответствующих ферментов автоматически снижает накопление гистидина в клетке бактерий. К третьей группе химических реакций относятся процессы раз­блокировки синтеза ферментов, проходящие на уровне генов, т. е. синтеза молекул РНК, а к четвертой группе - химические реакции, которые связаны с образованием и регулированием количества гормонов.

Все четыре группы химических реакций рассматриваются с точки зрения скорости этих реакций. Конечный продукт реакции при его накоплении в результате обратных связей уменьшает начальную скорость реакции. В конечном итоге общее время химической реакции увеличивается (учитывается время, проходящее от начальной до конечной реакции).

Успехи изучения биологических часов на внутриклеточном уровне имеют большое значение для понимания различных биоритмических процессов в организме животных и человека. Большие заслуги в этом отношении принадлежат и советским ученым. Особо здесь следует отметить работы, связанные с изучением природы биологических часов, двух выдающихся советских ученых - Д. А. Сабинина и А. Н. Баха. Они первыми установили связь механизма внутриклеточных часов с нуклеиновыми кислотами и белками. В дальнейшем Сабинин продолжил изучение биологических часов на растениях и впервые предположил наличие связи между ритмичностью роста растений и обменом нуклеиновых кислот.

Для понимания природы и механизма работы биологических часов на уровне всего организма необходимо представить себе работу клеток какого-либо центра (или субцентра). Рассмотрим, например, работу клеток гипоталамуса, имеющего четко выраженную суточную периодичность.

С теоретической точки зрения существуют два варианта совместной деятельности клеток: все клетки работают либо синхронно (фазы колебаний у них совпадают), либо несинхронно (фазы не совпадают). При первом варианте суточные ритмы организма (их длительность и положение фаз) полностью повторяют циклы одновременного чередования фаз возбуждения и торможения центра управления биологическими часами - гипоталамуса. При втором - суточные ритмы представляют собой усреднение большого количества несинхронных ритмов.

Анализируя оба варианта совместной работы клеток центра (субцентра), в частности гипоталамуса, американский исследователь К. Рихтер пришел к выводу, что все клетки центра (гипоталамуса) в нормальных условиях функционируют между собой несинхронно, т.е. фазы колебаний у них не совпадают. Болезненные состояния приводят к синхронизации колебаний в клетках, что про­является прежде всего в увеличении длительности циклов. Таким образом, шоковое состояние или травма организма синхронизируют колебания всех клеток, уменьшая фазовые сдвиги колебаний и изменяя циклическую продолжительность, В качестве примера Рихтер приводит работу клеток, продуцирующих синовиальную жидкость суставов. В нормальном состоянии они функционируют несинхронно и имеют 7-14-суточный цикл. Как только возникает заболевание, клетки начинают работать синхронно, фазовые сдвиги между колебаниями приближаются к нулю, а в суставах через каждые 5, 9, 11 и т.д. суток возникает отечность (водянка суставов). В организме человека могут периодически возникать такие заболевания, как лейкоцитоз, эозинофилоцитоз, повышение температуры тела, увеличение кислотности желудка и т. д.

Многие заболевания человека можно рассматривать с точки зрения изменений, связанных с перестройкой цикличности физиологических функций его организма, например, работы сердца, дыхания и т. д. Изменения ритма как отдельных органов, так и всего организма в целом могут косить временный характер. В таком случае говорят, что организм имеет функциональные расстройства (это прежде всего относится к центральной нервной системе человека). К функциональным расстройствам в организме человека относится десинхроноз, возникающий в результате перелета человека через меридианы в восточном или западном направлении. К ним можно отнести и функциональные расстройства центральной нервной системы, возникающие при переутомлении, эмоциональных стрессах, систематическом нарушении режима труда и отдыха. Функциональные расстройства могут привести к временной бессоннице, к ослаблению и вялости всего организма, к повышенной возбудимости и нервозности.

Однако стоит человеку войти в привычный нормальный ритм жизни, как нарушенная ритмичность функций организма восстанавливается.

Иное дело - заболевания, связанные с патологическими, необратимыми изменениями в организме человека. В этом случае нарушенный ритм работы отдельных органов не восстанавливается.

Функциональные изменения в организме, например, учащение работы сердца, дыхания, могут происходить не только при заболеваниях, но и в результате усиленной физической и умственной работы, эмоциональных напряжений, при воздействии внешних неблагоприятных факторов: температуры, атмосферного давления, повышенной или пониженной влажности. Часто функциональные изменения в ритме отдельных органов человека при больших нагрузках могут быть во много раз выше нормы. Особенно это относится к спортсменам, у которых во время ответственных соревнований частота сердечных сокращений достигает 250 ударов в минуту (вместо 60-80 ударов в минуту в нормальном состоянии). Однако, несмотря на такое резкое изменение ритма работы сердца, через короткий промежуток времени частота сердечных сокращений у здоровых людей полностью восстанавливается.

В организме человека при функциональных изменениях происходит саморегулирование биологических ритмов.

Заключение

Организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен; поэтому в научное определение организма должна входить влияющая на него среда. Везде и всегда жизнь слагается из кооперации двух факторов -- определенной, но изменяющейся организации и воздействия извне.

Организм неразрывно связан с окружающими условиями жизни. Грань между организмом и средой его обитания относительна. В живом организме происходит постоянное превращение, трансформация внешнего во внутреннее и наоборот. Ассимиляция пищи представляет собой пример превращения внешнего во внутреннее.

Единство биохимического плана строения клеток и организмов указывает на какие-то особенности определенного круга соединений, послуживших материалом для формирования биохимии.

Каждый отдельно взятый биохимический процесс, каждое отдельно изучаемое вещество не является чем-то необычным, но то, что представляет собой совокупность процессов, только одними химическими законами не исчерпаешь. Убедительным аргументом в пользу утверждения, что жизнь представляет собой специфическую и не сводимую к простейшим форму движения материи, может служить удивительный принцип единства биохимического плана строения организмов. Мы недаром все время говорили об организмах и клетках вообще, не указывая название живого существа, взятого в качестве примера. Как это ни странно, но состав всех важнейших соединений и даже типы характерных реакций и строение молекул ферментов одинаковы или сходны не только у животных, но и у растений и даже бактерий.

Все рассмотренные выше гипотезы о природе и механизме работы биологических часов пока еще не дают исчерпывающего объяснения, а сама проблема познания природы часов живых организмов далека от полного экспериментального завершения. Успехи изучения биологических часов на внутриклеточном уровне имеют большое значение для понимания различных биоритмических процессов в организме животных и человека.

биохимический организм клеточный биология

Литература

1. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. М., Высшая школа, 2004.

2. Габриелян О.С., Дюльдина Э.В., Клочковский С.П. и др. Концепции современного естествознания. М.: Дрофа, 2009.

3. Рузавин Концепции современного естествознания. М., Проспект,2010.

4. Самыгин С.И., Голубинцев В.О., Любченко B.C., Минасян Л.А - Концепции современного естествознания. Учебное пособие / Ростов н/Д: «Феникс», 2004.

5. Куприянович Л.И. Биологические ритмы и сон. М.: Наука, 1976.

Размещено на Allbest.ru