Физиологические системы организма

Принято выделять следующие физиологические системы организма: костную (скелет человека), мышечную, кровеносную, ды­хательную, пищеварительную, нервную, систему крови, желез внут­ренней секреции, анализаторов и др.

Кровь- жидкая ткань, циркулирующая в кровеносной системе и обеспечивающая жизнедеятельность клеток и тканей организма в качестве органа и физиологической системы. Она состоит из плазмы (55-60%) и взвешенных в ней форменных эле­ментов: эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и других веществ (40-45%) (рис. 2.8); имеет слабощелочную реакцию (7,36 рН).

Эритроциты — красные кровяные клетки, имеющие форму круг­лой вогнутой пластинки диаметром 8 и толщиной 2-3 мкм, заполне­ны особым белком — гемоглобином, который способен образовывать соединение с кислородом (оксигемоглобин) и транспортировать его из легких к тканям, а из тканей переносить углекислый газ к легким, осуществляя, таким образом, дыхательную функцию. Продолжительность жизни эритроцита в организме 100-120 дней. Красный костный мозг вырабатывает до 300 млрд молодых эритроцитов, ежедневно постав­ляя их в кровь. В 1 мл крови человека в норме содержится 4,5-5 млн эритроцитов. У лиц, активно "занимающихся двигательной деятель­ностью, это число может существенно возрастать (6 млн и более). Лей­коциты — белые кровяные тельца, выполняют защитную функцию, уничтожая инородные тела и болезнетворные микробы (фагоцитоз). В 1 мл крови содержится 6-8 тыс. лейкоцитов. Тромбоциты (а их со­держится в 1 мл от 100 до 300 тыс.) играют важную роль в сложном процессе свертывания крови. В плазме крови растворены гормоны, минеральные соли, питательные и другие вещества, которыми она снабжает ткани, а также содержатся продукты распада, удаленные из тканей. В плазме крови находятся и антитела, создающие иммунитет (невосприимчивость) организма к ядовитым веществам инфекцион­ного или какого-нибудь иного происхождения, микроорганизмам и вирусам. Плазма крови принимает участие в транспортировке углекислого газа к легким.

Постоянство состава крови поддерживается как химическими ме­ханизмами самой крови, так и специальными регуляторными механиз­мами нервной системы.

При движении крови по капиллярам, пронизывающим все ткани, через их стенки постоянно просачивается в межтканевое пространство

Часть кровяной плазмы, которая образует межтканевую жидкость, ок­ружающую все клетки тела. Из этой жидкости клетки поглощают пи­тательные вещества и кислород и выделяют в нее углекислый газ и другие продукты распада, образовавшиеся в процессе обмена веществ. Таким образом, кровь непрерывно отдает в межтканевую жидкость пи­тательные вещества, используемые клетками, и поглощает вещества, выделяемые ими. Здесь же расположены мельчайшие лимфатические сосуды. Некоторые вещества межтканевой жидкости просачиваются в них и образуют лимфу, которая выполняет следующие функции: воз­вращает белки из межтканевого пространства в кровь, участвует в перераспределении жидкости в организме, доставляет жиры к клеткам тканей, поддерживает нормальное протекание процессов обмена ве­ществ в тканях, уничтожает и удаляет из организма болезнетворные микроорганизмы. Лимфа по лимфатическим сосудам возвращается в кровь, в венозную часть сосудистой системы.

Общее количество крови составляет 7-8% массы тела человека. В покое 40-50% крови выключено из кровообращения и находится в «кровяных депо»: печени, селезенке, сосудах кожи, мышц, легких. В случае необходимости (например, при мышечной работе) запасной объем крови включается в кровообращение и рефлекторно направля­ется к работающему органу. Выход крови из «депо» и ее перераспре­деление по организму регулируется ЦНС.

Потеря человеком более 1/3 количества крови опасна для жизни. В то же время уменьшение количества крови на 200-400 мл (донор­ство) для здоровых людей безвредно и даже стимулирует процессы кроветворения. Различают четыре группы крови (I, II, III, IV). При спасении жизни людей, потерявших много крови, или при некоторых заболеваниях делают переливание крови с учетом группы. Каждый че­ловек должен знать свою группу крови.

Сердечно-сосудистая система

Кровеносная система состоит из сердца и кровеносных сосудов. Сердце - главный орган кровеносной системы - представляет собой полый мышечный орган, совершаю­щий ритмические сокращения, благодаря которым происходит про­цесс кровообращения в организме. Сердце -автономное, автомати­ческое устройство. Однако его работа корректируется многочисленны­ми прямыми и обратными связями, поступающими от различных ор­ганов и систем организма. Сердце связано с центральной нервной сис­темой, которая оказывает на его работу регулирующее воздействие.

Сердечно-сосудистая система состоит из большого и малого круговкровообращения. Левая половина сердца обслуживает большой круг кровообращения, правая - малый. Большой круг кровообращения начина­ется от левого желудочка сердца, проходит через ткани всех органов и возвращается в правое предсердие. Из право­го предсердия кровь перехо­дит в правый желудочек, от­куда начинается малый круг кровообращения, который проходит через легкие, где ве­нозная кровь, отдавая угле­кислый газ и насыщаясь кис­лородом, превращается в ар­териальную и направляется в левое предсердие. Из левого предсердия кровь поступает в левый желудочек и оттуда вновь в большой круг крово­обращения.

Деятельность сердца за­ключается в ритмичной смене сердечных циклов, состоящих из трех фаз: сокращения пред­сердий, сокращения желудоч­ков и общего расслабления сердца.

Пульс- волна колебаний, распространяемая по эластич­ным стенкам артерий в ре­зультате гидродинамического удара порции крови, выбра­сываемой в аорту под боль­шим давлением при сокраще­нии левого желудочка. Часто­та пульса соответствует частоте сокращений сердца. Частота пульса в покое (утром, лежа, натощак) оказывается ниже из-за увеличения мощности каждого сокращения. Урежение частоты пульса увеличива­ет абсолютное время паузы для отдыха сердца и для протекания про­цессов восстановления в сердечной мышце. В покое пульс здорового человека равен 60-70 удар/мин.

Кровяное давление создается силой сокращения желудочков сердца и упругостью стенок со­судов. Оно измеряется в плече­вой артерии. Различают макси­мальное (или систолическое) давление, которое создается во время сокращения левого желу­дочка (систолы), и минимальное (или диастолическое) давление, которое отмечается во время расслабления левого желудочка (диастолы). Давление поддер­живается за счет упругости сте­нок растянутой аорты и других крупных артерий. В норме у здо­рового человека в возрасте 18-40 лет в покое кровяное давле­ние равно 120/70 мм рт. ст. (120 мм систолическое давле­ние, 70 мм- диастолическое). Наибольшая величина кровяно­го давления наблюдается в аорте. По мере удаления от серд­ца кровяное давление оказывает­ся все ниже. Самое низкое давле­ние наблюдается в венах при впадении их в правое предсердие. Посто­янная разность давления обеспечивает непрерывный ток крови по кро­веносным сосудам (в сторону пониженного давления).

Дыхательная система

Дыхательная система включает в себя но­совую полость, гортань, трахею, бронхи и легкие. В процессе дыхания из атмосферно­го воздуха через альвеолы легких в орга­низм постоянно поступает кислород, а из организма выделяется угле­кислый газ.

Трахея в нижней своей части делится на два бронха, каждый из ко­торых, входя в легкие, древовидно разветвляется. Конечные мельчай­шие разветвления бронхов (бронхиолы) переходят в закрытые альвео­лярные ходы, в стенках которых имеется большое количество шаровидных образований — легоч­ных пузырьков (альвеол). Каж­дая альвеола окружена густой сетью капилляров. Общая по­верхность всех легочных пу­зырьков очень велика, она в 50 раз превышает поверхность кожи человека и составляет более 100 м2.

Легкие располагаются в гер­метически закрытой полости грудной клетки. Они покрыты тонкой гладкой оболочкой - плеврой, такая же оболочка вы­стилает изнутри полость груд­ной клетки. Пространство, об­разованное между этими листами плевры, называется плевральной по­лостью. Давление в плевральной полости всегда ниже атмосферного при выдохе на 3-4 мм рт. ст., при вдохе - на 7-9.

Процесс дыхания — это целый комплекс физиологических и био­химических процессов, в реализации которых участвует не только ды­хательный аппарат, но и система кровообращения.

Механизм дыхания имеет рефлекторный (автоматический) харак­тер. В покое обмен воздуха в легких происходит в результате дыха­тельных ритмических движений грудной клетки. При понижении в грудной полости давления в легкие в достаточной степени пассивно за счет разности давлений засасывается порция воздуха - происходит вдох. Затем полость грудной клетки уменьшается и воздух из легких выталкивается - происходит выдох. Расширение полости грудной клетки осуществляется в результате деятельности дыхательной муску­латуры. В покое при вдохе полость грудной клетки расширяет специ­альная дыхательная мышца - диафрагма, а также наружные межре­берные мышцы; при интенсивной физической работе включаются и другие (скелетные) мышцы. Выдох в покое производится выражено пассивно, при расслаблении мышц, осуществлявших вдох, грудная клетка под воздействием силы тяжести и атмосферного давления уменьшается. При интенсивной физической работе в выдохе участву­ют мышцы брюшного пресса, внутренние межреберные и другие ске­летные мышцы. Систематические занятия физическими упражнениями и спортом укрепляют дыхательную мускулатуру и способствуют увеличению объема и подвижности (экскурсии) грудной клетки.

Этап дыхания, при котором кислород из атмосферного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови - в атмосферный воздух, называют внешним дыханием; перенос газов кровью - следующий этап и, наконец, тканевое (или внутреннее) дыхание- потребление клет­ками кислорода и выделение ими углекислоты как результат биохи­мических реакций, связанных с образованием энергии, чтобы обеспе­чить процессы жизнедеятельности организма.

Внешнее (легочное) дыхание осуществляется в альвеолах легких. Здесь через полупроницаемые стенки альвеол и капилляров кислород переходит из альвеолярного воздуха, заполняющего полости альвеол. Молекулы кислорода и углекислого газа осуществляют этот переход за сотые доли секунды. После переноса кислорода кровью к тканям осуществляется тканевое (внутриклеточное) дыхание. Кислород пере­ходит из крови в межтканевую жидкость и оттуда в клетки тканей, где используется для обеспечения процессов обмена веществ. Углекислый газ, интенсивно образующийся в клетках, переходит в межтканевую жидкость и затем в кровь. С помощью крови он транспортируется к легким, а затем выводится из организма. Переход кислорода и угле­кислого газа через полупроницаемые стенки альвеол, капилляров и оболочек эритроцитов путем диффузии (перехода) обусловлен раз­ностью парциального давления каждого из этих газов. Так, например, при атмосферном давлении воздуха 760 мм рт. ст. парциальное давле­ние кислорода (рОг) в нем равно 159 мм рт. ст., а в альвеолярном - 102, в артериальной крови - 100, в венозной - 40 мм рт. ст. В рабо­тающей мышечной ткани рО2 может снижаться до нуля. Из-за разни­цы в парциальном давлении кислорода происходит его поэтапный переход в легкие, далее через стенки капилляров в кровь, а из крови в клетки тканей.

Углекислый газ из клеток тканей поступает в кровь, из крови - в легкие, из легких - в атмосферный воздух, так как градиент парциального давления углекислого газа (рСО2) направлен в обратную относи­тельно рО2 сторону (в клетках рСО2 - 50—60, в крови - 47, в альвеолярном воздухе - 40, в атмосферном воздухе - 0,2 мм рт. ст.).