Функции клеток
Кора больших полушарий состоит из четырех долей: лобной, теменной, височной и затылочной. В затылочной доле находятся зрительные области, ответственные за восприятие зрительных сигналов. Слуховые области, ответственные за восприятие звуков, находятся в височных долях. Теменная доля - чувствительный центр, принимающий информацию, поступающую от кожи, костей, суставов, мышц. Лобная доля мозга ответственна за составление программ поведения и управление трудовой деятельностью. С развитием лобных областей коры связан высокий уровень психических способностей человека по сравнению с животными. В составе человеческого мозга есть структуры, которых нет у животных - речевой центр. У человека существует специализация полушарий - многие высшие функции мозга выполняются одним из них. У правшей в левом полушарии находятся слуховой и двигательный центры речи. Они обеспечивают восприятие устной и формирование устной и письменной речи.
Левое полушарие ответственно за осуществление, математических операций и процесса мышления. Правое полушарие отвечает за узнавание людей по голосу и за восприятие музыки, узнавание человеческих лиц и ответственно за музыкальное и художественное творчество - участвует в процессах образного мышления.
Центральная нервная система постоянно контролирует работу сердца посредством нервных импульсов. Внутри полостей самого сердца и в. стенках крупных сосудов расположены нервные окончания - рецепторы, воспринимающие колебания давления в сердце и сосудах. Импульсы от рецепторов вызывают рефлексы, влияющие на работу сердца. Существует два вида нервных влияний на сердце: одни - тормозящие (снижающие частоту сокращений сердца), другие - ускоряющие.
Импульсы передаются к сердцу по нервным волокнам от нервных центров, расположенных в продолговатом и спинном мозге.
Влияния, ослабляющие работу сердца, передаются по парасимпатическим нервам, а усиливающие его работу - по симпатическим. Деятельность сердца находится также и под влиянием гуморальной регуляции. Адреналин - гормон надпочечников, даже в очень малых дозах усиливает работу сердца. Так, боль вызывает выделение в кровь адреналина в количестве нескольких микрограммов, который заметно изменяет деятельность сердца. В практике адреналин иногда вводят в остановившееся сердце, чтобы заставить его сокращаться. Увеличение содержания солей калия в крови угнетает, а кальция - усиливает работу сердца. Веществом, тормозящим работу сердца, является ацетилхолин. Сердце чувствительно даже к дозе 0,0000001 мг, что отчетливо замедляет его ритм. Нервная и гуморальная регуляции совместно обеспечивают очень точное приспособление деятельности сердца к условиям окружающей среды.
Согласованность, ритмичность сокращений и расслаблений дыхательных мышц обусловлены поступающими к ним по нервам импульсами от дыхательного центра продолговатого мозга. И.М. Сеченов в 1882 г. установил, что примерно через каждые 4 сек, в дыхательном центре автоматически возникают возбуждения, обеспечивающие чередование вдоха и выдоха.
Дыхательный центр изменяет глубину и частоту дыхательных движений, обеспечивая оптимальное содержание газов в крови.
Гуморальная регуляция дыхания состоит в том, что повышение концентрации углекислого газа в крови возбуждает дыхательный центр - частота и глубина дыхания увеличиваются, а уменьшение СО2 понижает возбудимость дыхательного центра - частота и глубина дыхания уменьшаются.
Многие физиологические функции организма регулируются с помощью гормонов. Гормоны - высокоактивные вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции. Железы внутренней секреции не имеют выводных протоков. Каждая секреторная клетка железы своей поверхностью соприкасается со стенкой кровеносного сосуда. Это позволяет гормонам проникать прямо в кровь. Гормоны вырабатываются в небольших количествах, но долго сохраняются в активном состоянии и с током крови разносятся по всему организму.
Гормон поджелудочной железы, инсулин, играет важную роль в регуляции обмена веществ. Повышение содержания в крови глюкозы служит сигналом для выделения новых порций инсулина. Под его воздействием усиливается использование глюкозы всеми тканями тела. Часть глюкозы превращается в резервное вещество гликоген, который откладывается в печени и мышцах. Инсулин в организме разрушается достаточно быстро, поэтому поступление его в кровь должно быть регулярным.
Гормоны щитовидной железы, основной из них тироксин, регулирует обмен веществ. От их количества в крови зависит уровень потребления кислорода всеми органами и тканями организма. Усиление производства гормонов щитовидной железы приводит к повышению интенсивности обмена веществ. Это проявляется в повышении температуры тела, более полном усвоении пищевых продуктов, в усилении распада белков, жиров, углеводов, в быстром и интенсивном росте тела. Снижение активности щитовидной железы приводит к микседеме: окислительные процессы в тканях снижаются, температура падает, развивается тучность, уменьшается возбудимость нервной системы. При повышении активности щитовидной железы увеличивается уровень обменных процессов: повышаются частота сердечных сокращений, кровяное давление, возбудимость нервной системы. Человек становится раздражительным и быстро устает. Это признаки базедовой болезни.
Гормоны надпочечников - парных желез, расположенных на верхней поверхности почек. Они состоят из двух слоев: наружного -коркового и внутреннего - мозгового. В надпочечниках вырабатывается целый ряд гормонов. Гормоны коркового слоя регулируют обмен натрия, калия, белков, углеводов. Мозговой слой производит гормон норадреналин и адреналин. Эти гормоны регулируют обмен углеводов и жиров, деятельность сердечно-сосудистой системы, скелетной мускулатуры и мускулатуры внутренних органов. Выработка адреналина важна для экстренной подготовки ответных реакций организма, попавшего в критическую ситуацию при внезапно возросшей физической или психической нагрузке. Адреналин обеспечивает повышение содержания сахара в крови, усиление сердечной деятельности и работоспособности мышц.
Гормоны гипоталамуса и гипофиза. Гипоталамус - особый отдел промежуточного мозга, а гипофиз - мозговой придаток, расположенный на нижней поверхности головного мозга. Гипоталамус и гипофиз образуют единую гипоталамо-гипофизарную систему, а их гормоны называются нейрогормонами. Она обеспечивает постоянство состава крови и необходимый уровень обмена веществ. Гипоталамус регулирует функции гипофиза, который управляет деятельностью остальных желез внутренней секреции: щитовидной, поджелудочной, половых, надпочечников. В работе этой системы заложен принцип обратной связи, пример тесного объединения нервного и гуморального способов регуляции функций нашего организма.
Половые гормоны вырабатываются половыми железами, которые выполняют также и функцию желез внешней секреции.
Мужские половые гормоны регулируют рост и развитие организма, возникновение вторичных половых признаков - рост усов, развитие характерной волосистости других частей тела, огрубление голоса, изменение телосложения.
Женские половые гормоны регулируют развитие у женщин вторичных половых признаков - высокого голоса, округлых форм тела, развитие грудных желез, управляют половыми циклами, протеканием беременности и родов. Оба вида гормонов вырабатываются как у мужчин, так и у женщин.
IV, ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, СТРОЕНИЕ, ФУНКЦИИ. ЗНАЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СКЕЛЕТА И МЫШЦ
Скелет составляет структурную основу тела, определяет его размеры и форму, выполняет опорную и защитную функции и совместно с мышцами образует полости, где расположены органы. Движения осуществляются благодаря тому, что кости выполняют функции рычагов. Движение - главная приспособительная реакция организма животных и человека к окружающей среде. Скелет человека приспособлен к прямохождению, тело опирается только на нижние конечности. Позвоночник взросло го человека имеет 4 изгиба, смягчающие толчки при движениях.
У животных изгибов нет. Грудная клетка расширена, а у животных она сжата с боков. У человека таз образован широкими костями, кости нижних конечностей массивны, образуют со стопой прямой угол. Стопа сводчатая. Мозговой отдел черепа преобладает над лицевым. Самая характерная черта скелета человека - строение руки, ставшей органом труда. Кости пальцев подвижны. Большой палец руки располагается напротив всех остальных, что важно для выполнения трудовых операций.
Соединения костей между собой могут быть неподвижными, полуподвижными и подвижными. Неподвижные соединения образуются путем срастания костей. Таким способом соединены между собой позвонки копчика. Костный шов - вид неподвижного соединения, характерный для костей черепа. Он обеспечивает большую прочность, гарантируя защиту головного мозга. Многие каста соединены между собой хрящевыми прокладками, обладающими упругостью и эластичностью.
Это полуподвижные соединения костей. Так, хрящевые прокладки между позвонками обеспечивают гибкость позвоночника. Подвижность конечностей обеспечивается наличием между их костями подвижных соединений - суставов. План строения сустава: на одной из сочленяющихся костей находится суставная впадина, куда входит головка другой кости. Суставная впадина и головка соответствуют друг другу по форме и размеру, а их поверхности покрыты слоем гладкого хряща. Суставные поверхности костей тесно соприкасаются друг с другом. Их стягивают внутрисуставные связки - прочные тяжи из соединительной ткани. Сочленяющиеся по верхности костей окружены суставной сумкой. В ней находится небольшое количество слизистой жидкости, выполняющей роль смазки, которая уменьшает трение и обеспечивает скольжение головки одной кости в суставной впадине другой при движениях в суставе.
Костная ткань состоит из органических и неорганических веществ (в основном из солей кальция и фосфорнокислой извести - 51%). Неорганические вещества придают костям твердость и прочность. Эластичность костей зависит от органических веществ. Сочетание органических и неорганических веществ в кости придает ей прочность и упругость. Клетки костной ткани имеют отростки. Межклеточное вещество составляет 2/3 костной ткани. Оно твердое и плотное, по свойствам напоминает камень. Костные клетки и их отростки окружены мельчайшими "канальцами", заполненными межклеточной жидкостью, через-, которую происходит питание и дыхание костных клеток. Костная ткань снабжена нервами и кровеносными сосудами.
Величина и форма костей различны. Кости могут быть длинными и короткими. Длинные кости называют трубчатыми.
Они полые, что обуславливает их прочность и легкость. В полостях трубчатых костей содержится соединительная ткань, богатая жиром - желтый костный мозг. Головки трубчатых костей образованы губчатым веществом, состоящим из перекрещивающихся костных пластинок. В пространстве между костными пластинками находится соединительная ткань - красный костный мозг, где образуются эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Короткие и плоские кости (позвонки, лопатки, ребра) образованы также губчатым веществом. Кость покрыта надкостницей - тонкой оболочкой из плотной соединительной ткани, сросшейся с костью. В надкостнице проходят кровеносные сосуды и нервы. Головки длинных костей покрыты хрящевой тканью, не имеют надкостницы.
Большинство костей проходят три стадии развития: соединительнотканную, хрящевую и костную. До рождения ребенка соединительная ткань заменяется хрящевой, которая постепенно заменяется костной тканью. В длину кости растут за счет деления клеток хрящевой ткани, покрывающей концы костей.
Рост костей в толщину происходит за счет клеток внутренней поверхности надкостницы. Одновременно с нарастанием снаружи костное вещество разрушается изнутри кости. У детей нарастание костей преобладает над их разрушением, у взрослых эти процессы взаимно уравновешиваются. Гормон роста, выделяемый гипофизом, регулирует рост костей.
Скелет головы - череп состоит из мозговой и лицевой частей. Кости мозговой части - лобная, две височные, затылочная, которая имеет большое отверстие, сквозь него проходит спинной мозг. В височной кости - отверстие наружного слухового прохода. В лицевом отделе черепа 15 костей. Нижнечелюстная кость - единственная подвижная кость черепа. На челюстях имеются ячейки, в которых расположены корни зубов.
Скелет туловища. Позвоночник состоит из 33-34 позвонков. Каждый позвонок имеет тело и несколько отростков. Позвонки расположены друг над другом. Внутри позвоночника в позвоночном канале находится спинной мозг. Различают 5 отделов позвоночника: шейный - 7 позвонков, грудной - 12, поясничный - 5, крестцовый - 5, копчиковый (хвостовой) - 4-5 сросшихся позвонков. Грудная клетка образована 12 парами ребер и грудиной.
Скелет верхних конечностей. Ключицы и лопатки образуют скелет свободной верхней конечности. Он состоит из костей плеча, предплечья и кисти. Кости конечностей соединены подвижно.
Скелет нижних конечностей. Две массивные плоские тазовые кости сзади сращены с крестцом, а спереди соединены между собой. Они составляют пояс нижней конечности. Во впадину каждой из тазовых костей входит шаровидная головка бедренной кости. Скелет свободной нижней конечности состоит из массивной бедренной кости, костей голени и стопы.
Общее число скелетных мышц около 400, у взрослого человека они составляют более 40% массы тела. Все мышцы головы, туловища и конечностей состоят из поперечно-полосатой мышечной ткани, мышечные волокна которой собраны в пучки.
Внутри волокон проходят белковые нити, благодаря которым мышцы способны укорачиваться - сокращаться. Сокращение поперечно-полосатых мышц подчинено нашей воле, управление работой мышц осуществляется нервной системой. Гладкая мышечная ткань образует стенки внутренних органов (сосудов, кишечника, мочевого пузыря). Гладкие мышцы составляют непроизвольную мускулатуру, сокращение волокон происходит медленно. Сердечная мышца, как и скелетная, состоит из поперечно-полосатых мышечных волокон. Благодаря наличию участков, где волокна сливаются (переплетаются), мышца способна быстро сокращаться.
Мышцы покрыты соединительной тканной оболочкой и прикрепляются к кости при помощи сухожилий. К каждой мышце подходят кровеносные сосуды и нервы. Чаще всего оба конца мышцы прикрепляются к соседним костям, подвижно соединенным друг с другом. Некоторые мышцы не связаны с суставами. Это мышцы лица, 'языка, мягкого неба, глотки. Форма мышцы зависит от места ее расположения и выполняемой функции. С помощью мышц осуществляются движения туловища и конечностей, фиксация суставов, предотвращающая ненужные движения. Мышцы обеспечивают поддержание равновесия нашего тела, глотательные движения, образование звуков речи.
Мышцы лица и головы делятся на мимические и жевательные. Мимические мышцы одним концом крепятся к костям черепа, а вторым - в кожу лица, вызывая ее смещения и разнообразные выражения лица. Мышцы шеи изменяют положение головы, опускают нижнюю челюсть, способствуют дыханию, глотанию и речи (фиксируя подъязычную-кость). Мышцы туловища подразделяются на мышцы груди, спины, живота. К мышцам груди относят наружные и внутренние межреберные мышцы и диафрагму (грудобрюшную перегородку). Мышцы живота вызывают сгибание позвоночника вперед, в сторону и поворот его вокруг продольной оси; образует брюшной пресс. Мышцы конечностей играют главную роль в передвижении тела в пространстве и выполнении различных видов физической работы.
В выполнении любого движения принимают участие две группы противоположно действующих мышц: сгибатели и разгибатели суставов. Согласованная деятельность мышц-сгибателей и мышц-разгибателей возможна благодаря чередованию процессов возбуждения и торможения в спинном мозге.
Мышцы-сгибатели и разгибатели могут одновременно находиться в расслабленном или сокращенном состоянии. Сокращаясь, мышца действует на кость как рычаг и производит механическую работу. Любое мышечное сокращение связано с расходом энергии. При длительной физической работе без