Министерство образования науки Российской Федерации

Бузулукский гуманитарно-технологический институт

(филиал) федерального государственного бюджетного

образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный университет»

Кафедра биологии

Е.В. Левкина

Физиология человека и животных

Конспект лекций

Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом БГТИ (филиала)

ОГУ в качестве учебного пособия для студентов по направлению подготовки 020400.62 - Биология

Бузулук

БГТИ (филиал) ОГУ

2011

УДК 572

ББК 28.707.3

Л 36

Рецензенты:

Г.В. Левин, кандидат медицинских наук

М.С Малахова, кандидат биологических наук, доцент кафедры биологии

Левкина, Е.В.

Л 36

Физиология человека и животных: Конспект лекций./ Е.В. Левкина; Бузулукский гуманитарно-технолог. ин-т (филиал) ОГУ – Бузулук: БГТИ (филиал) ОГУ, 2011. – 201с. Конспект лекций содержит требуемый минимум теоретического материала для изучения дисциплины. Текст иллюстрирован рисунками и схемами, помогающими глубже усвоить материал о функциях органов и систем организма человека и млекопитающих, а также о физиологических процессах, обеспечивающих их нормальную жизнедеятельность. Конспект предназначен для преподавания дисциплины базовой части профессионального цикла студентам очной формы обучения по направлению подготовки 020400.62 – Биология в 3 семестре. Конспект лекций составлен с учетом Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированных бакалавров 020400.62 – Биология, утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 04.02.2010

УДК 572

ББК 28.707.3

Л 36

© Лёвкина Е.В., 2011

© БГТИ (филиал) ОГУ,2011

Содержание

	Пояснительная записка…………………………………………..	5
1	Введение в физиологию человека и животных. Основные понятия курса………………………………………..........................	6
1.1	Предмет физиологии, ее связь с другими науками. Методы физиологических исследований…………………………………	6
1.2	Краткая история становления и развития физиологии человека и животных…………………………………………………….	8
1.3	Общие закономерности физиологии и ее основные понятия…	10
2	Понятие о внутренней среде организма. Физиология кровообращения и лимфообращения………………………………….	20
2.1	Понятие о внутренней среде организма………………………...	20
2.2	Состав, объем и функции крови…………………………………	21
2.3	Форменные элементы крови……………………………………..	23
2.4	Физико-химические свойства крови…………………………….	28
2.5	Свертывание и переливание крови……………………………...	30
2.6	Регуляция системы крови………………………………………..	33
2.7	Физиология кровообращения……………………………………	35
2.8	Регуляция сердечно - сосудистой системы……………………..	45
3	Физиология дыхания……………………………………………..	49
3.1	Фаза внешнего дыхания.................................................................	49
3.2	Обмен газов в легких и их транспорт кровью………………….	52
3.3	Регуляция дыхания……………………………………………….	54
4	Физиология пищеварения………………………………………..	57
4.1	Общая характеристика пищеварительных процессов…………	57
4.2	Пищеварение в ротовой полости………………………………..	59
4.3	Пищеварение в желудке………………………………………….	61
4.4	Пищеварение в тонком кишечнике……………………………...	62
4.5	Пищеварение в толстом кишечнике…………………………….	66
4.6	Всасывание продуктов переваривания пищи…………………..	67
5	Физиологические основы обмена веществ и энергии. Теплообмен……………………………………………………….	69
5.1	Обмен белков……………………………………………………..	69
5.2	Обмен углеводов………………………………………………….	71
5.3	Обмен жиров……………………………………………………...	72
5.4	Водно-солевой обмен…………………………………………….	74
5.5	Обмен энергии……………………………………………………	75
5.6	Регуляция обмена веществ и энергии…………………………...	78
5.7	Теплообмен……………………………………………………….	80
6	Физиология выделения…………………………………………..	86
6.1	Общие данные о выделительных процессах……………………	86
6.2	Физиология почек………………………………………………...	86
6.3	Потоотделение……………………………………………………	93
7	Эндокринная система. Гуморальная регуляция функций……..	95
7.1	Общая характеристика эндокринной системы…………………	95
7.2	Функции эндокринных желез……………………………………	99
7.3	Изменения эндокринных функций человека при различных состояниях………………………………………………………...	111
8	Нервно-мышечная система. Физиология возбудимых тканей. Опорно-двигательный аппарат………………………………….	116
8.1	Физиология мышц………………………………………………..	132
8.2	Произвольные движения………………………………………...	132
8.3	Нисходящие двигательные системы…………………………….	142
9	Физиология центральной нервной системы. Нервная регуляция функций………………………………………………………	145
9.1	Общий обзор функций ЦНС……………………………………..	145
9.2	Основные функции нейронов и их взаимодействия…………...	146
9.3	Особенности деятельности нервных центров…………………..	150
9.4	Координация функций ЦНС……………………………………..	153
9.5	Физиология спинного мозга и подкорковых отделов………….	158
9.6	Вегетативная, или автономная, нервная система………………	164
9.7	Лимбическая система головного мозга…………………………	168
9.8	Физиология коры большого мозга………………………………	169
10	Физиология сенсорных систем………………………………….	174
10.1	Общее строение и функции сенсорных систем………………...	174
10.2	Классификация рецепторов и механизмы их возбуждения…...	175
10.3	Физиологические свойства рецепторов. Кодирование информации……………………………………………………………...	177
10.4	Сенсорные системы человека и млекопитающих……………...	180
10.5	Обработка информации в корковых отделах сенсорных систем…………………………………………………………………	199
	Список использованной литературы……………………………	203

Пояснительная записка

Физиология человека и животных является теоретической основой таких дисциплин, как: валеология, физическая культура, физиология высшей нервной деятельности, биология размножения и развития, антропология, организм и среда, экология человека, педагогика и психология.

Специалисту и бакалавру-биологу необходимо знать нормальное течение физиологических процессов и характеризующие их константы, чтобы правильно оценивать функциональ­ное состояние организма человека и его работоспособность в различ­ных условиях деятельности. Знание физиологических механизмов регуляции различных функций организма важно для понимания хода восстановительных процессов во время и после на­пряженного мышечного и умственного труда.

Раскрывая основные механизмы, обеспечивающие существова­ние целостного организма и его взаимодействие с окружающей сре­дой, физиология дает возможность выяснить, как изменяется деятельность различных органов и систем в процессе индивидуального развития человека и животных.

Любому человеку для успешной профессиональной де­ятельности необходимо знание функций своего организма. Лишь учет особенностей его жизнедеятельности может помочь правильно управлять ростом и развитием организма, сохранением здоровья, поддержанием работоспособности даже в по­жилом возрасте, а также рациональному использованию мышечных нагрузок в процессе физического воспитания, физического труда.

1 Введение в физиологию человека и животных. Основные понятия курса

1.1 Предмет физиологии, ее связь с другими науками. Методы физиологических исследований

В развитии современных научных фи­зиологических представлений важная роль принадлежит оте­чественным исследователям.

Физиологическая наука в России в XVII — XIX столетиях пред­ставлена плеядой блестящих ученых— И.М. Сеченов, Ф.В. Овсянни­ков, А.Я.Данилевский, А.Ф. Самойлов, И.Р.Тарханов, Н.Е. Вве­денский. И.М. Сеченову и И.П. Павлову принадлежит заслуга создания новых направлений не только в Российской, но и в мировой физиологии.

Физиологию как самостоятельную дисциплину начали препода­вать в 1738 г. в Академическом (позже Санкт-Петербургском) уни­верситете. Большое значение в развитии физиологии также принад­лежит основанному в 1755 г. Московскому университету, где в его составе в 1776 г. была открыта кафедра физиологии.

В 1798 г. в Санкт-Петербурге была основана Медико-хирургичес­кая (Военно-медицинская) академия, которая сыграла исключи­тельную роль в развитии физиологии человека. Созданную при ней кафедру физиологии последовательно возглавляли П.А. Загорс­кий, Д.М. Велланский, Н.М.Якубович, И.М. Сеченов, И.Ф. Цион, Ф.В. Овсянников, И.Р. Тарханов, И.П. Павлов, Л.А. Орбели, A.В. Лебединский, М.П. Бресткин и другие выдающиеся предста­вители физиологической науки.

Физиология — это наука о функциях и механизмах дея­тельности клеток, тканей, органов, систем и всего организма в целом. Физиологическая функция — это проявление жизнедеятельно­сти, имеющее приспособительное значение.

Физиология как наука неразрывно связана с другими дисциплинами. Она базируется на знаниях физики, биофизики и биомеханики, хи­мии и биохимии, общей биологии, генетики, гистологии, киберне­тики, анатомии. В свою очередь, физиология является основой ме­дицины, психологии, педагогики, социологии, теории и методики физического воспитания. В процессе развития физиологической на­уки из общей физиологии выделились различные ее частные разделы: физиология труда, физиология спорта, авиакосмическая физиоло­гия, физиология подводного труда, возрастная физиология, психо­физиология и др.

Общая физиология описывает основные закономерности деятель­ности организма людей разного возраста и пола, различные функ­циональные состояния, механизмы работы отдельных органов и сис­тем организма и их взаимодействия. Ее практическое значение состоит в научном обосновании возрастных этапов развития организма человека, индивидуальных особенностей отдельных людей, меха­низмов проявления их физических и умственных способностей, особенностей контроля и возможностей управления функциональным состоянием организма. Физиология вскрывает последствия вредных привычек у человека, обосновывает пути профилактики функцио­нальных нарушений и сохранение здоровья. Знания физиологии процесса открывают возможности использования функцио­нальных резервов организма.

Физиология — наука экспериментальная. Знания о функциях и механизмах деятельности организма построены на опытах, проводи­мых на животных, наблюдениях в клинике, обследованиях здоровых людей в различных экспериментальных условиях. Для здорового человека требуются методы, не связанные с по­вреждениями его тканей и проникновением вовнутрь организма (неинвазивные методы).

В общей форме физиология использует три методических приема исследований: наблюдение или метод «черного ящика», острый опыт и хронический эксперимент.

Классическими методами исследований являлись методы удаления (экстирпации) и методы раздражения отдельных частей или целых органов, в основ­ном применявшиеся в опытах на животных или во время операций в клинике, а также методы заместительной терапии (при изучении желез внутренней секреции, когда производится нагрузка гормонами). Они давали приблизительное представление о функциях удаленных или раздражаемых органов и тканей организма. В этом отноше­нии прогрессивным методом исследования целостного организма явился разработанный И. П. Павловым метод условных рефлексов.

В современных условиях наиболее распространенными являются электрофизиологические методы, позволяющие регистрировать электрические процессы, не изменяя текущей деятельности изучае­мых органов и без повреждения покровных тканей — например, электрокардиография, электромиография, электроэнцефалография (регистрация электрической активности сердца, мышц и мозга). Развитие радиотелеметрии позволяет передавать эти получаемые запи­си на значительные расстояния, а компьютерные технологии и специ­альные программы — обеспечивают тонкий анализ физиологических данных. Использование фотосъемки в инфракрасных лучах (тепло­видения) позволяет выявить наиболее горячие или холодные участки тела, наблюдаемые в состоянии покоя или в результате деятельности. С помощью компьютерной томографии можно увидеть морфофункциональные изменения мозга на различной глубине, не вскрывая его. Новые данные о работе мозга и отдельных частей тела дает изучение магнитных колебаний.

1.2 Краткая история становления и развития физиологии человека и животных

Наблюдения за жизнедеятельностью животных и человеческих организмов проводились с древних времен. За 14-15 веков до н.э. в Древнем Египте при изготовлении мумий люди хорошо знали внутренние органы человека. В гробнице врача фараона Унаса найдены изображения древних медицинских инструментов. В Древнем Китае только по пульсу удивительно тонко различали до 400 болезней. В IV- V веке до н. э. там уже существовало учение о функционально важных точках тела, которое в настоящее время явилось основой для современных методов диагностики и лечения. Древняя Индия про­славилась своими особыми растительными рецептами, воздействи­ем на организм упражнениями йоги и дыхательной гимнастики. В Древней Греции первые представления о функциях мозга и сердца высказывали в IV-V веке до н. э. Гиппократ (460-377 г. до н. э.) и Аристотель (384-322 до н. э.), а в Древнем Риме во 11 веке до н.э.— врач Клавдий Гален (201-131 г. до н. э.).

Как экспериментальная наука физиология возникла в XVII веке нашей эры, когда английский врач У. Гарвей открыл круги кро­вообращения. В этот же период французский ученый Р. Декарт ввел понятие рефлекс (отражение), описав путь внешней информации в мозг и обратный путь двигательного ответа. Работами гениального русского ученого М. В. Ломоносова и немецкого физика Г. Гельмгольца о трехкомпонентной природе цветного зрения, трактатом чеха Г. Прохазки о функциях нервной системы, наблюдениями ита­льянца Л. Гальвани о животном электричестве в нервах и мышцах отмечен ХVШ век. В ХІХ веке разработаны представления английско­го физиолога Ч. Шеррингтона об интегративных процессах в не­рвной системе, изложенные в его известной монографии в 1906 г. Проведены первые исследования утомления итальянцем А. Моссо. Обнаружил изменения постоянных потенциалов кожи при раздра­жениях у человека И.Р. Тарханов (феномен Тарханова).

В XIX веке работами основателя русской физиологии И.М. Сеченова (1829-1905) были заложены основы развития многих областей физиологии — изучение газов крови, процессов утомления и «активного отдыха», а главное — открытие в 1862 году торможения в центральной нервной системе и разработка физиологических основ психических процессов человека, показавших рефлекторную природу поведенческих реакций человека. Дальнейшая разработка идей И.М. Сеченова шла двумя путями. С одной стороны, изучение тонких механизмов возбуждения и торможения проводилось в Санкт-Петербургском Университете Н.Е. Введенским (1852-1922). Им создано представление о физиоло­гической лабильности как скоростной характеристике возбуждения и учение о парабиозе как общей реакции нервно-мышечной ткани на раздражение. В дальнейшем это направление было продолжено его учеником А.А. Ухтомским (1875-1942), который, изучая процессы координации в нервной системе, открыл явление доминанты (господствующего очага возбуждения) и роль в этих процессах усвоения рит­ма раздражений. С другой стороны, в условиях хронического экспе­римента на целостном организме, И.П. Павлов (1849-1936) впервые создал учение об условных рефлексах и разработал новую главу физи­ологии — физиологию высшей нервной деятельности. Кроме того, в 1904 г. за свои работы в области пищеварения И.П. Павлов, одним из первых русских ученых, был отмечен Нобелевской премией. Физио­логические основы поведения человека, роль сочетанных рефлексов были разработаны В.М. Бехтеревым.

Крупный вклад в развитие физиологии внесли и другие выдающи­еся отечественные физиологи: академик Л.А. Орбели, основавший эволюционную физиоло­гию и адаптологию; академик К.М. Быков, изучавший условнореф­лекторные влияния коры на внутренние органы; академик П.К.Анохин, создавший учение о функциональной системе; академик М.Н. Лива­нов, ос­новавший отечественную электроэнцефалографию; академик В.В. Ларин, разработавший космическую физиологию; Н.А. Бернштейн, осно­вавший физиологию активности, и многие другие ученые-физиологи.