Раздел 2 Клетка как биологическая система 2.1. Клеточная теория, ее основные положения, роль в формировании современной естественнонаучной картины мира. Развитие знаний о клетке. Клеточное строение организмов, сходство строения клеток всех организмов – основа единства

Биологическая совместимость Наверное, самый запутанный во всех отношениях уровень совместимости партнеров – это биологический уровень. Он связан с вашими сексуальными отношениями и вашим приятием или неприятием физической ипостаси вашего партнера. То есть, когда мы

Раздел I. Женский организм в период детства

Раздел II. Женский организм в период полового развития

организм биологическая система

В биологии организм рассматривается как самостоятельно существующая единица мира, функционирование которой возможно лишь при постоянном взаимодействии с окружающей его внешней средой и самообновлении в результате такого взаимодействия.

Основной функцией организма является обмен веществ (метаболизм), который обеспечивается одновременно и непрерывно протекающими процессами во всех органах и тканях - ассимиляция и диссимиляция.

Ассимиляция (анаболизм) сводится к образованию из поступающих в организм извне веществ и накоплению новых химических соединений, идущих на формирование различных тканей (массы тела) и создание энергетического потенциала, необходимого для осуществления жизнедеятельности, в том числе движений.

Диссимиляция (катаболизм) - это расщепление химических веществ в организм, разрушение старых, отмерших или поврежденных тканевых элементов тела, а также освобождение энергии из веществ, накопленных в процессе ассимиляции.

С обменом веществ связаны такие функции организма, как рост, развитие, размножение, питание, пищеварение, дыхание и выделение продуктов жизнедеятельности, движения, реакции на изменение внешней среды и др.

Многообразно влияние на организм окружающей среды, которая является для него не только поставщиком жизненно необходимых веществ, но и источником возмущающих воздействий (раздражителей). Постоянные колебания внешних условий стимулируют соответствующие приспособительные реакции в организме, которые предотвращают возможное появление отклонений в его внутренней среде (кровь, лимфа, тканевая жидкость) и большинстве клеточных структур.

В процессе эволюции, при формировании взаимоотношений организма с внешней средой, в нем выработалось важнейшее свойство сохранять постоянство состава внутренней среды - гомеостаз (от греч. «гомойос» - одинаковый, «стасис» - состояние). Выражением гомеостаза является наличие ряда биологических констант - устойчивых количественных показателей, характеризующих нормальное состояние организма. К ним относятся температура тела, содержание в крови и тканевой жидкости белков, сахара, ионов натрия, калия и др. Константы определяют физиологические границы гомеостаза, поэтому при длительном пребывании организма в условиях, значительно отличающихся от тех, к которым он приспособлен, гомеостаз нарушается и могут произойти сдвиги, не совместимые с нормальной жизнью.

Однако адаптивные механизмы организма не исчерпываются сохранением гомеостатического состояния, поддержанием постоянства регулируемых функций. Например, при разного рода физических нагрузках направленность регуляции ориентирована на обеспечение оптимальных условий функционирования организма в связи с возросшими требованиями (учащение сердцебиения, дыхательных движений, активизации обменных процессов и др.).

Современная наука рассматривает организм как саморегулирующуюся биологическую систему, в которой все клетки, ткани, органы находятся в тесной взаимосвязи и взаимодействии, образуя единое целое с высокой функциональной эффективность. Еще И.П. Павлов подчеркивал «человек есть... система в высочайшей степени саморегулирующаяся, сама себя поддерживающая, восстанавливающая, поправляющая и даже совершенствующая».

Взаимосвязь функций и процессов обеспечивается двумя механизмами регуляции - гуморальным и нервным, которые в процессе биологического приспособления в животном мире являлись доминирующими, а затем постепенно трансформировались в регуляторы функций организма.

Гуморальный механизм(от лат. «хумор» - жидкость) регулирования осуществляется за счет химических веществ, которые содержатся в циркулирующих в организме жидкостях (крови, лимфе, тканевой жидкости). Важнейшими из них являются гормоны (от греч. «хормон» - движущий), которые выделяются железами внутренней секреции. Попадая в кровоток, они поступают ко всем органам и тканям, независимо от того участвуют они в регуляции функций или нет. Только избирательное отношение тканей к конкретному веществу обуславливает включение гормона в процесс регуляции. Движутся гормоны со скоростью кровотока без определенного «адресата». Между различными химическими регуляторами, особенно гормонами, четко проявляется принцип саморегуляции. Например, если становится избыточным количество инсулина (гормона поджелудочной железы) в крови, это служит пусковым сигналом к усилению продукции адреналина (гормона мозгового слоя надпочечников). Динамическое равновесие уровня концентрации этих гормонов обеспечивает оптимальное содержание сахара в крови.

Нервный механизм регулирования осуществляется через нервные импульсы, идущие по определенным нервным волокнам к строго определенным органам или тканям организма. Нервная регуляция совершенней гуморальной, поскольку, во-первых, распространение нервных импульсов идет быстрее (от 0,5 до 120 м/с) и, во-вторых, они имеют адресную направленность, т.е. по нейронным путям импульсы идут к конкретным клеткам или группам клеток.

Основным нервным механизмом регуляции функций является рефлекс ответная реакция тканей или органов на раздражение, поступающее из внешней и внутренней среды. Он реализуется по рефлекторной дуге - пути, по которому идет возбуждение от рецепторов до исполнительных органов (мышц, желез), осуществляющих ответную реакцию на раздражение. Различают два вида рефлексов: безусловные или врожденные и условные или приобретенные. Нервная регуляция функций организма складывается из сложнейших взаимоотношений этих двух видов рефлексов.

Нервная и гуморальная регуляция функций тесно взаимосвязаны и образуют единую нейрогуморальную регуляцию. Например, передатчиком нервного возбуждения является гуморальный (химический) компонент - медиатор, а деятельность многих желез внутренней секреции стимулируется нервными импульсами. Соотношение нервных и гуморальных звеньев в механизме управления функциями организма сводится к тому, что преобладание нервного компонента имеет место, если управляемая функция больше связана с раздражителями внешней среды, а возрастание роли гуморального механизма происходит по мере ослабления этих связей.

В процессе двигательной деятельности сокращаются мышцы, изменяет свою работу сердце, железы выделяют в кровь гормоны, которые, в свою очередь, оказывают усиливающее или ослабляющее воздействие на те же мышцы, сердце и другие органы. Иначе говоря, рефлекторная реакция сопровождается гуморальными сдвигами, а гуморальный сдвиг сопровождается изменением рефлекторной регуляции.

Функционирование нервной системы и химическое взаимодействие клеток и органов обеспечивают важнейшую способность организма - саморегуляциюфизиологических функций, приводящую к автоматическому поддержанию необходимых организму условий его существования. Всякий сдвиг во внешней или внутренней среде организма вызывает его деятельность, направленную на восстановление нарушенного постоянства условий его жизнедеятельности, т.е. восстановление гомеостаза. Чем выше развит организм, тем совершеннее и устойчивее гомеостаз.

Суть саморегулирования состоит в направленном на достижение конкретного результата управления органами и процессами их функционирования в организме на основе информации об этом, которая циркулирует в каналах прямой и обратной связи по замкнутому циклу, например, терморегуляция, боль и др.). Функцию каналов связи могут выполнять рецепторы, нервные клетки, циркулирующие в организме жидкости и др. Осуществляется саморегуляция по определенным закономерностям. Выделяют ряд принципов саморегулирования. Принцип неравновесности выражает способность живого организма сохранять свой гомеостаз на основе поддержания динамического неравновесного, асимметричного состояния относительно окружающей среды. При этом организм как биологическая система не только противодействует не благоприятным воздействиям и облегчает действие на него положительных влияний, но в отсутствие тех и других может проявлять спонтанную активность, отражающую громадный объем деятельности по созданию основных структур. Закрепление результатов спонтанной активности во вновь возникающих структурах формирует основу явлениям развития. Принцип замкнутого контура регулирования заключается в том, что в живой системе информация о реакции на поступившее раздражение определенным образом анализируется и в случае необходимости корректируется. Информация циркулирует по замкнутому контуру с прямыми и обратными связями пока не будет достигнут заданный результат. Примером может служить регуляция работы скелетных мышц. Из центральной нервной системы (ЦНС) к мышце поступает раздражение по каналам прямой связи, мышца отвечает на него сокращением (или напряжением). Информация о степени сокращения мышцы по каналам обратной связи поступает в ЦНС, где происходит сравнение и оценка полученного результат относительно должного. В случае их несовпадения из ЦНС к мышце посылается новый корректирующий импульс. Информация будет циркулировать по замкнутому контуру пока мышечная реакция не достигнет нужного уровня. Принцип прогнозирования состоит в том, что биологическая система как бы определяет свое поведение (реакции, процессы) в будущем на основе оценки вероятности повторения прошлого опыта. Вследствие такого прогноза в ней формируется основа предупредительной регуляции как настройки на ожидаемое событие, встреча с которым оптимизирует механизмы коррегирующей деятельности. Например, прогнозирующая сигнальная функция условного рефлекса; использование элементов сформированных прежде двигательных действий при освоении новых.

ТЕМА 2. СОЦИАЛЬНО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ

Введение

1.Организм как биологическая система.

2.Анатомо – морфологические особенности организма.

3. Костная система и её функции.

4. Мышечная система и её функции.

5. Органы пищеварения и выделения.

6.Физиологические системы организма.

7.Двигательная активность человека и взаимосвязь физической и умственной деятельности.

8.Средства физической культуры, обеспечивающие устойчивость к умственной и физической работоспособности.

9.Функциональные показатели тренированности организма в покое и при выполнении предельно напряжённой работы.

10.Обмен веществ и энергии.

11. Контрольные вопросы.

Введение

Социально – биологические основы физической культуры - это принципы взаимодействия социальных и биологических закономерностей в процессе овладения человеком ценностями физической культуры.

Человек подчиняется биологическим закономерностям, присущим всем живым существам. Однако от представителей животного мира он отличается не только строением, но развитым мышлением, интеллектом, речью, особенностями социально-бытовых условий жизни и общественных взаимоотношений. Труд и влияние социальной среды в процессе развития человечества повлияли на биологические особенности организма современного человека и его окружение. Организм- слаженная единая саморегулирующаяся и саморазвивающаяся биологическая система, функциональная деятельность которой обусловлена взаимодействием психических, двигательных и вегетативных реакций на воздействия окружающей среды, которые могут быть как полезными, так и пагубными для здоровья. Отличительная особенность человека - сознательное и активное воздействие на внешние природные и социально-бытовые условия, определяющие состояние здоровья людей, их работоспособность, продолжительность жизни и рождаемость (репродуктивность). Без знаний о строении человеческого тела, о закономерностях функционирования отдельных органов и систем организма, об особенностях протекания сложных процессов его жизнедеятельности нельзя организовать процесс формирования здорового образа жизни и физической подготовки населения, в том числе и учащейся молодежи. Достижения медико-биологических наук лежат в основе педагогических принципов и методов учебно-тренировочного процесса, теории и методики физического воспитания и спортивной тренировки.

Организм как биологическая система

В биологии организм рассматривается как самостоятельно существующая единица мира, функционирование которой возможно лишь при постоянном взаимодействии с окружающей его внешней средой.

Каждый родившийся человек наследует от родителей врожденные, генетически обусловленные черты и особенности, которые во многом определяют индивидуальное развитие в процессе его дальнейшей жизни. Оказавшись после рождения в условиях автономного режима, ребенок быстро растет, увеличивается масса, длина и площадь поверхности его тела. Рост человека продолжается приблизительно до 20 лет. Причем у девочек наибольшая интенсивность роста наблюдается в период от 10 до 13, а у мальчиков от 12 до 16 лет. Увеличение массы тела происходит практически параллельно с увели­чением его длины и стабилизируется к 20-25 годам.

Необходимо отметить, что за последние 100-150 лет в ряде стран наблюдается раннее морфофункциональное развитие организма у детей и подростков. Это явление называют акселерацией (лат. accelera-tio- ускорение).

Пожилому возрасту (61-74 года) и старческому (75 лет и более) свойственны физиологические процессы перестройки: сниже­ние активных возможностей организма и его систем - иммунной, нерв­ной, кровеносной и др. Здоровый образ жизни, активная двигательная де­ятельность в процессе жизни существенно замедляют процесс старения.

В основе жизнедеятельности организма лежит процесс автоматическогоподдержания жизненно важных факторов на необходимом уровне, всякое отклонение от которого ведет к немедленной мобили­зации механизмов, восстанавливающих этот уровень.

В связи с социализацией человека его биологическая роль постепенно теряет значимость. Происходит это не из-за достижения людьми высочайших уровней развития, а по причине осознанного отдаления от своего фактического «фундамента» (биосферы), давшей человеку возможность развиваться и построить современное общество. Но организм как биологическая система не может существовать вне биосферы, и потому должен рассматриваться только вместе с ней.

Популяция и общество

Любое общество - это самостоятельно регулируемая популяция, современный аналог разумной биологической системы (БС) в рамках биосферы. И человек - это, прежде всего, продукт эволюции БС, а не результат развития социального общества, что вторично. Строго говоря, общество - это некий частный которая также является БС, расположенная лишь на один уровень выше живого организма.

С точки зрения биологии этот термин характеризует встроенную в живую оболочку планеты систему из органов и тканей, имеющую свои механизмы влияния на места обитания и защитные реакции. Рассматривая организм как биологическую систему, легко выделить основные механизмы его жизнедеятельности, адаптации и регуляции своих функций. И в рамках данной публикации организм человека будет рассмотрен как цельная система с точки зрении ее критериев.

Терминология

Система - крупная совокупность некоторых взаимозависимых элементов, образующих определенную целостность (структуру), претерпевшую длительную эволюцию в ходе своего формирования.

Биологические системы - неделимые совокупности взаимосвязанных элементов, создающие живую оболочку планеты и входящие в ее состав, играющие критически важную роль в ее существовании. Примеры биологических систем: клетка, организм, макромолекулы, органеллы, ткани, органы, популяции.

Организм - сложно организованная самостоятельно регулируемая и активно функционирующая система, состоящая из органов и тканей или представленная одной биологической системой, образующая один объект живой природы. Организм активно взаимодействует с биологическими системами вышестоящего порядка (с популяцией и биосферой).

Регуляция - это упорядочивание, подчинение строгим правилам, создание условий для их выполнения и осуществления контроля. В контексте человеческого организма термин следует рассмотреть как процесс нормализации организменных функций.

Универсальное строение

Чтобы рассмотреть организм человека как биологическую систему (БС), следует выделить ее основные свойства и соотнести их. Итак, главное свойство БС - это их строение: все они состоят из органических молекул и биополимеров. Примечательно, что в БС представлены также неорганические вещества, которые являются атрибутами неживой природы. Однако они не являются формообразующими для биологической молекулы, органеллы, клетки или организма, а лишь встраиваются в эти системы.

Упорядоченность

Высокая степень упорядоченности - второе Так называемая иерархичность очень важна для функционирования биосферы по той причине, что вся ее структура построена по принципу усложнения простого и комбинирования элементарного. То есть более сложные компоненты живой оболочки земли (биологические системы) состоят из более мелких, расположенных ниже в иерархии.

Частным примером является эволюция жизни от макромолекулы до органического полимера, а затем до органеллы и субклеточной структуры, из которых позднее формируется ткань, орган и организм. Как целостная биологическая система такая иерархическая структура позволяет формировать все уровни живой природы и отслеживать взаимодействие между ними.

Целостность и дискретность

Одним из важнейших свойств любой БС является ее одновременная целостность и дискретность (частичность, компонентность). Это означает, что любой живой организм - биологическая система, целостная совокупность, сформированная из автономных компонентов. Сами автономные компоненты - это также живые системы, только лишь расположенные ниже в иерархии. Они могут существовать автономно, но в рамках организма подчиняются его регуляторным механизмам и образуют целостную структуру.

Примеры одновременной целостности и дискретности можно найти в любых системах разных уровней. Например, цитоплазматическая мембрана как целостная структура обладает гидрофобностью и липофильностью, текучестью и Она состоит из макромолекул липопротеидов, которые обеспечивают только липофильность и гидрофобность, и из гликопротеидов, отвечающих за избирательную проницаемость.

Это является демонстрацией того, как совокупность дискретных свойств компонентов биологической системы обеспечивает функции более сложной вышестоящей структуры. Примером также служит целостная органелла, состоящая из мембраны и группы ферментов, унаследовавшая их дискретные качества. Или клетка, которая способна реализовывать все функции своих составных компонентов (органелл). Организм человека как единая биологическая система также подчиняется такой зависимости, так как демонстрирует общие качества, являющиеся частными для дискретных элементов.

Обмен энергией

Данное свойство биологической системы также универсально и прослеживается на каждом ее иерархическом уровне, начиная от макромолекулы и оканчивая биосферой. На каждом конкретном уровне оно имеет различные проявления. Например, на уровне макромолекул и доклеточных структур обмен энергией означает изменение пространственного строения и электронной плотности под действием рН, электрического поля или температуры. На уровне клетки обмен энергией следует рассматривать как метаболизм, совокупность процессов клеточного дыхания, окисления жиров и углеводов, синтеза и запасания макроэргических соединений, удаления продуктов обмена наружу клетки.

Обмен веществ организма

Организм человека, как биологическая система, также обменивается энергией с окружающим миром и трансформирует ее. К примеру, энергия химических связей углеводных и жировых молекул эффективно используется в клетках организма для синтеза макроэргов, из которых органеллам легче извлечь энергию для своей жизнедеятельности. В данной демонстрации имеет место трансформация энергии и ее накопление в макроэргах, а также реализация путем гидролиза фосфатных химических связей АТФ.

Самостоятельная регуляция

Данная характеристика означает способность увеличивать или уменьшать свою функциональную активность в зависимости от достижения каких-либо состояний. Например, если бактериальная клетка испытывает голодание, то она либо движется в сторону источника питания, либо формирует спору (форму, которая позволит поддерживать жизнедеятельность до улучшения условий обитания). Если говорить кратко, организм как биологическая система имеет сложнейшую многоуровневую систему регуляции своих функций. Она состоит из:

• доклеточной (регуляция функций отдельных клеточных органелл, к примеру, рибосом, ядра, лизосом, митохондрий);
• клеточной (регулирование функций клетки в зависимости от внешних и внутренних факторов);
• тканевая регуляция (контроль скорости роста и размножения клеток ткани под действием внешних факторов);
• органная регуляция (формирование механизмов активации и ингибирования функций отдельных органов);
• системная (нервная или гуморальная регуляция функций вышестоящими органами).

Человеческий организм как саморегулирующаяся биологическая система имеет два главных регуляторных механизма. Это более древний в эволюционном плане гуморальный механизм и более современный - нервный. Это многоуровневые комплексы, способные регулировать скорость обмена веществ, температуру, рН биологических жидкостей и гомеостаз, способность защищаться от опасностей или обеспечивать агрессию, реализуют эмоции и высшую нервную деятельность.

Уровни гуморальной регуляции

Гуморальная регуляция - это процесс ускорения (или замедления) биологических процессов в органеллах, клетках, тканях или органах под действием химических веществ. И в зависимости от расположения их «мишени» выделяют клеточную, местную (тканевую), органную и организменную регуляцию. Примером клеточной регуляции является влияние ядра на скорость биосинтеза белка.

Тканевая регуляция - это выделение клеткой химических веществ (местных медиаторов), направленных на подавление или усиление функций окружающих клеток. К примеру, клеточная популяция, испытывающая кислородное голодание, выделяет факторы ангиогенеза, которые вызывают рост кровеносных сосудов по направлению к ним (в обедненные участки). Также примером тканевой регуляции является выделение веществ (кейлонов), способных подавлять скорость размножения клеток в определенном месте.

Этот механизм, в отличие от предыдущего, является примером отрицательной обратной связи. Он характеризуется как активное действие клеточной популяции, призванное подавлять какой-либо процесс в биологической ткани.

Высшая гуморальная регуляция

Человеческий организм как единая саморазвивающаяся биологическая система является эволюционным венцом, реализовавшим высшую гуморальную регуляцию. Она стала возможной благодаря развитию желез внутренней секреции, способных выделять гормональные субстанции. Гормонами называются специфические химические вещества, которые выделяются железами внутренней секреции непосредственно в кровь и воздействуют на органы-мишени, расположенные на большом удалении от места синтеза.

Высшая гуморальная регуляция также является иерархической системой, главным органом которой является гипофиз. Его функции регулируются неврологической структурой (гипоталамусом), располагающейся выше прочих в регуляторной иерархии организма. Под действием нервных импульсов гипоталамуса, гипофиз секретирует три группы гормонов. Они попадают в кровь и переносятся ею к органам мишеням.

У тропных гормонов гипофиза мишенью является нижестоящая гормональная железа, которая под действием этих веществ выделяет свои медиаторы, непосредственно влияющие на функции органов и тканей.

Нервная регуляция

Регуляция функций организма человека главным образом реализуется посредством нервной системы. Она управляет также и гуморальной системой, делая ее как бы своим структурным компонентом, способным более гибко влиять на функции организма. При этом нервная система также является многоуровневой. У человека она имеет самое сложное развитие, хотя и дальше чрезвычайно медленно совершенствуется и видоизменяется.

На данном этапе она характеризуется наличием функций, ответственных за высшую нервную деятельность: память, внимание, эмоциональность, интеллект. И, пожалуй, одним из главных свойств нервной системы является способность работать с анализаторами: зрительным, слуховым, обонятельным и прочими. Она позволяет запомнить их сигналы, воспроизводить их в памяти и синтезировать на их основе новую информацию, формируя также и чувственный опыт на уровне лимбической системы.

Уровни нервной регуляции

Человеческий организм как единая биологическая система имеет несколько уровней нервной регуляции. Их удобнее рассматривать по градационной схеме от низших уровней к высшим. Ниже прочих располагается осуществляющая регуляцию своих функций независимо от высших центров нервной деятельности.

Она функционирует за счет ядра блуждающего нерва и мозгового слоя надпочечников. Примечательно, что самый низкий уровень нервной регуляции расположен максимально близко к гуморальной системе. Это снова демонстрирует одновременную и дискретность, и целостность организма как биологической системы. Строго говоря, нервная система, передает свои сигналы под действием ацетилхолина и электрического тока. То есть она на половину состоит из гуморальной системы передачи информации, что наблюдается в синапсах.

Высшая нервная деятельность

Выше вегетативной нервной системы располагается соматическая, которая состоит из спинного мозга, нервов, ствола, белого и серого вещества головного мозга, его базальных ядер, лимбической системы и других важных структур. Именно она отвечает за высшую нервную деятельность, работу с анализаторами органов чувств, систематизацию информации в коре, ее синтез и развитие речевой коммуникации. В конечном итоге, именно этот комплекс биологических структур организма ответственен за возможную социализацию человека и достижение его нынешнего уровня развития. Но без низкоуровневых структур их появление было бы невозможным, как исключается и существование человека вне привычной среды обитания.

Онкология

К чему снится радуга по соннику Увидеть радугу сне что означает

Питание

К чему снится банк по соннику

Ревматология

Съедобные новогодние подарки

Новое на сайте

Как весело провести день святого Валентина в школе?

Развитие собственной научной базы и технологичности отрасли

Задачи и функции отдела защиты государственной тайны и мобилизационной подготовки

Домашние птицы:утки Краткое описание утки

Как отличить сырое яйцо от вареного?

>

Самое популярное

Гой ты еси. Гой еси. Смотреть что такое "Гой еси" в других словарях

Творчество и интересные факты из жизни льва николаевича толстого

Россия запретила ввоз "ножек Буша"

Правила приема пищи Работа может использоваться для проведения уроков и докладов по предмету "Философия"

Презентация августин блаженный Презентация на тему