Geum.ru

Российский университет дружбы народов экологический факультет

Вид материалаПрограмма

Содержание


Экологическая физиология мышечной системы.
Скелетная мускулатура
Экологическая физиология сенсорных систем
Экологическая физиология эндокринной системы.
Внешняя секреция половых желёз.
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Экологическая физиология мышечной системы.


Двигательные системы и их значение в эволюции организмов. Четыре способа движения клеток: амебоидное, жгутиковое, ресничное и мышечное. Три типа мышечных волокон: скелетные — поперечно-полосатые и гладкие и сердечные. строения и функции поперечно-полосатых, гладких и сердечных мышц. Масса мышц человека составляет 40-55% массы тела. Химический состав мышц колеблется в зависимости от вида и возраста животного, типа и функционального состояния мышц и ряда других факторов

СКЕЛЕТНАЯ МУСКУЛАТУРА


Морфологическая единица — многоядерная мышечная клетка или волокно, толщина — 10-100 микрон, длина — 12 см. Мышечное волокно покрыто сарколеммой, внутри клетки — саркоплазма. Внутри волокна — миофибриллы, толщина которых — 1-1.7 мкм. Продольные полосы волокон состоят из слоёв саркоплазмы между миофибриллами. Поперечная исчерченность обусловлена тем, что каждая миофибрилла состоит из одинаковых столбиков — саркомеров (2-2.5 мкм). Каждый столбик саркомер состоит из трёх дисков, два крайних — светлый изотропных и средний — тёмный анизотропный, т.е. различаются свойствами лучепреломления. Саркомеры разделены особой полоской — изолятором и опорой саркомеров.

Мышечные клетки обладают высокой возбудимостью. Стимулы различной физической природы могут вызвать возбуждение и сокращение мышц. Степень сокращения мышцы зависит от силы тока и возрастает прямо пропорционально силе тока. Мышца состоит из большого числа волокон, обладающих разной возбудимостью. Кривая мышечного сокращения одиночного мышечного волокна состоит из фазы сокращения (0.04 сек) и фазы расслабления (0.05 сек). Латентный период 0.0025 сек. Период рефрактерности делится на абсолютный, относительный и период экзальтации. Это объясняет, почему мышца неодинаково реагирует на ритмические раздражения с разной частотой. При ритмическом раздражении мышцы электрическим током мышца отвечает длительным сокращением — тетанусом: зубчатым или гладким. Когда каждый последующий стимул попадает в фазу расслабления этот стимул вызывает новый подъём сокращения — это зубчатый тетанус. Возбудимость восстанавливается много раньше процесса расслабления, поэтому если интервал между стимулами очень маленький, то следующий стимул попадает в фазу сокращения (но после окончания рефрактерного периода) при этом развивается гладкий тетанус. Если последующий стимул попадает в фазу рефрактерности — амплитуда гладкого тетануса падает, если в фазу экзальтации — повышается.

Амплитуда тетанического сокращения больше амплитуды одиночного сокращения в 1.5-2 раза. В основе любых движений человека лежит тетаническое сокращение.

Механизм нервной регуляции поперечно-полосатых мышц: двигательные нервы, чувствительные нервы от мышечных рецепторов, и адаптационно-трофические волокна симпатической нервной системы. Механизмы мышечного сокращения, теория «скользящих нитей». Гуморальная регуляция мышечной активности. Изотоническое и , изометрическое сокращение мышц. Одиночное и тетаническое мышечное сокращение.

Функциональные особенности гладких мышц. Сократительная функция гладких мышц позвоночных животных определяется особенностями их иннервации и гистологического строения и спецификой их химического состава. Нарушения сократительной функции мышц и их способности к поддержанию тонуса наблюдаются при гипертонии, инфаркте миокарда, миодистрофии, атонии матки, кишечника, мочевого пузыря, при различных формах параличей (например, после перенесенного полиомиелита). При этом может иметь место нарушение обмена веществ или изменение белкового сократительного субстрата.

Гиподинамия и экологические предпосылки ее развития в современном техногенном обществе.


Экологическая физиология сенсорных систем

(сенсорная экология)

Сенсорная экология является важной областью современной экологии и лежит в основе формирования поведенческих адаптаций и экологических подходов к управлению поведением животных, к сохранению устойчивого благополучия информационной среды обитания живых организмов, в том числе и человека, в условиях развития цивилизации.. Экологический подход к этой проблеме предполагает поиск «ключевых» сигналов или биологически значимых сенсорных раздражителей, сформированных в процессе эволюции для запуска врожденных форм поведения. Сенсорная экология тесно связана с экологией поведения — сложным комплексом поведения в естественных условиях, обеспечивающим мощнейшую универсальную адаптационную систему.

Предмет и задачи сенсорной экологии. Одно из необходимых условий существования живых организмов — получение информации об окружающей среде. Согласно современным представлениям сенсорные системы — это специализированные структуры нервной системы, включающие периферические рецепторы (сенсорные органы, или органы чувств), отходящие от них нервные волокна (проводящие пути) и проекционные зоны центральной нервной системы, вплоть до коры головного мозга. В сенсорных системах важная функциональная роль принадлежит вспомогательным структурам, обеспечивающим более эффективную передачу внешнего стимула к рецепторам (усиление, фокусирование, фильтрация). Например, в зрении — оптическая система глаза, в слухе — наружное и среднее ухо и т.д.


Основные функции сенсорных систем : 1) ре­цепция внешнего сигнала (первичные процессы преобразования энергии внешнего раздражителя в возбуждение рецепторной клетки — рецепторный потенциал); 2) преобразование рецепторного потенциала в импульсную активность нервных путей; 3) классификация и опознание сигнала; 4) запуск ответной реакции организма (двигательной или вегетативной).

Сенсорные рецепторы являются входными воротами информации, сообщают организму максимально подробную информацию об окружающей среде. В то же время в процессе эволюции были созданы физиологические механизмы выделения и подчеркивания особых «ключевых» биологически значимых сигналов, которые связаны с выживанием организма и обусловлены экологическими факторами среды обитания. Эти «ключевые» сигналы инициируют важнейшие поведенческие адаптации (пищевые, оборонительные, половые). Поведение животного в естественных условиях — это единый комплекс реакций, неразрывно связанных со строением и функцией нервной системы и сенсорных рецепторов, определяющих особенности поступления в организм информации. Именно поведение является «могучим средством приспособления к окружающей среде» (А.Н. Север­цов, 1922).

Ведущая роль в экологических адаптациях принадлежит сенсорным системам, поставляющим все многообразие информации об окружающей среде. С этой точки зрения существуют эволюционно закрепленные экологические особенности развития сенсорных систем организмов. Механизмы участия этих систем в решении ряда экологических задач: биологической изоляции вида, обеспечении полового, родительского и других форм поведения, регуляции агрессии и социального общения. . Особое внимание уделяется сенсорной оценке экологического благополучия искусственно формируемой среды обитания человека и проблемам сенсорной коммуникации и экологических методов управления поведением организмов. Эти проблемы подробно изложены в учебных пособиях ( Дмитриева Т.М.,1999, 2003).


Экологическая физиология эндокринной системы.

Эволюционные особенности развития желёз внутренней секреции (ЖВС). Современные представления о гормонах и механизмах их действия. Системы эндокринной регуляции. Экологические адаптации системы гормональной регуляции организмов. Эндокринная система и гормоны. Биологическая роль эндокринной системы тесно связана с ролью нервной системы: они совместно координируют функции других органов и систем органов. Эндокринная система осуществляет свою регуляцию посредством ряда веществ — гормонов. Химическая классификация гормонов. Понятие об эндокринных железах. органах-мишенях.

Методы изучения функций ЖВС : 1. Наблюдения в клинике, 2. Опыты на животных с удалением той или иной железы и последующей пересадкой этой железы , 3. Метод приготовления вытяжек из желёз 4. Исследование химической природы гормонов и их синтез

Функциональное значение и механизм действия гормонов. Гормоны выполняют три важнейшие функции: 1. обеспечивают физическое, умственное и половое развитие; 2. делают возможной и обеспечивают адаптацию физиологических систем; 3. обеспечивают гомеостаз некоторых физиологических показателей (уровень глюкозы в крови, осмотическое давление и др.). Гормоны оказывают действие в очень низких концентрациях. Гормоны как регуляторы делятся на две группы: 1. адреналин, норадреналин, альдостерон, АДГ могут менять скорость секреции при изменении ситуации;2. концентрация гормонов поддерживается на постоянном уровне, например тироксин. Различают три группы гормонов: 1. гормоны, которые оказывают влияние непосредственно на орган-мишень — эффектроные гормоны; 2. гормоны, которые регулируют синтез и выделение эффекторных гормонов — гормоны тропные или гландотропные; 3. гормоны, выделяемые нервными клетками в гипоталамусе — нейрогормоны, эти гормоны регулируют синтез и выделение гормонов (преимущественно тропных) аденогипофиза. Такие гормоны называют рилизинг-гормонами (люборины), или если они обладают тормозным действием — ингибирующими (статины) гормонами. Посредством этих гормонов нервная система связана с эндокринной. Механизм действия гормонов основан на стимуляции или угнетении функции некоторых ферментов в клетках органов-мишеней, изменение проницаемости мембран. Специфичность действия гормонов объясняют существованием гормон-специфических рецепторов клеточных мембран.

Гипоталамо-гипофизная система : 1. нейрогипофиз (задняя доля гипофиза); 2. аденогипофиз (передняя доля) и гипофизотропная зона гипоталамуса; 3. нейрорегуляторные пептиды энкефалины, вещество Р, нейротензин. Гипоталамус регулирует секрецию гормонов аденогипофизом — это рилизинг гормоны и ингибирующие гормоны. Другие регуляторные гормоны гипоталамуса имеют морфиноподобное действие: энкефалины и эндорфины действуют на те же рецепторы мембран нейронов, что и экзогенные производные морфина. Их называют эндогенными опиатами. Гормоны аденогипофиза (передней доли) играют роль в поведении и вегетативных процессах. Различают 4 группы гормонов: 1. стимулирующие обмен веществ; 2. возбуждающие нервную систему; 3. размножения; 4. координирующие деятельность других желёз. Гипофиз — небольшая железа (0.5-0.7 г) находится у основания мозга, состоит из трёх долей: передней, промежуточной и нижней. Функции передней доли гипофиза (аденогипофиза): выделяет гормон роста или соматотропный гормон. Гиперфункция передней доли приводит к развитию гигантизма, во взрослом периоде развивается акроамегалия — разрастание конечностей. Гипофункция передней доли приводит к карликовому росту. Кахексия гипофизарная — иногда развивается у женщин после родов — тяжёлое истощение. Гипофункция передней доли влияет на половые железы. Гипофиз влияет на обмен веществ, деятельность других желёз: щитовидной, паращитовидной и др. Гормон, влияющий на деятельность надпочечников называется адренокортикотропным, АКТГ. Функции задней доли гипофиза (нейрогипофиза). Гипофункция задней доли гипофиза приводит к развитию несахарного диабета. Характеризуется обильным мочеотделением (до 40 л в день). В моче больных несахарным диабетом сахара не содержится. При гипофункции задней доли гипофиза нарушается жировой обмен, происходит обильное отложение жира (до 50% веса). В задней доле гипофиза содержится три гормона — окситоцин, вазопрессин, антидиуретический гормон (АДГ). Окситоцин влияет на сокращение матки. Вазопрнссин вызывает сокращение сосудов, повышает кровяное давление. Антидиуретический гормон вызывает уменьшение мочеотделения, вызывая усиление обратного всасывания в извитых канальцах.

Половые железы. Стероиды: женские: 1. эстрогены, 2. гестагены (эстрадиол, эстрон, прогестерон); мужские: 3. андрогены (тестостерон). Половые железы принадлежат к смешанным железам: внешняя секреция — выделение наружу половых продуктов — сперматозоидов и яйцеклеток. Внутренняя секреция связана с образованием половых гормонов, выделяемых в кровь. От развития половых желёз и поступления в организм половых гормонов зависит наступление в определённом возрасте полового созревания, то есть развития первичных и появления вторичных половых признаков. К первичным половым признакам относятся половые железы (семенники и яичники) и половые органы и секреция половых клеток. К вторичным признакам — внешние половые признаки, изменение поведения и психики. Кастрация — удаление половых желёз, последствия зависят от того, в каком возрасте она произведена. Если в детском возрасте, то половые органы не развиваются, а половое влечение не проявляется. Вторичные половые признаки также претерпевают существенные изменения. При кастрации в старшем возрасте вторичные половые признаки подвергаются обратному развитию. Изменение пола. Опыты с переменой пола у курицы и петуха: после удаления семенников и подсадки яичников у петуха уменьшался гребень, терялось яркое петушиное оперение, резко изменялось поведение.

Внешняя секреция половых желёз. Мужские половые гормоны: тестостерон обусловливает проявление полового влечения и способности к совершению полового акта. Андростерон влияет на развитие вторичных половых признаков. Женские половые гормоны: место образования — яичники. Эстрадиол и прогестин. Эстрадиол образуется в фолликулах яичников, оказывает влияние на развитие вторичных половых признаков и половых органов, на периодичность менструаций и развитие молочных желёз. По химическому строению очень близок к мужскому гормону андростерону. Прогестин — гормон беремености, образуется в жёлтом теле и под его влиянием стенки матки разрыхляются и подготавливаются к поступлению оплодотворённого яйца, которое легко закрепляется в разрыхлённой стенке. Разрушение жёлтого тела вызывает прерывание беременности. Наличие прогестина в крови препятствует выходу новой яйцеклетки. Прогестин препятствует сокращению стенок матки, усиливает развитие молочных желёз.. Состав семенной жидкости (спермы). При каждом излиянии семени выбрасывается 200 млн. сперматозоидов. Отделом мозга, непосредственно контролирующим деятельность эндокринных желёз и отдельных эндокринных клеток является гипоталамус. Он получает информацию из внешней и внутренней среды, т.е. интегрирует всю информацию и передаёт регуляторные распоряжения в виде особых химических соединений — либеринов и статинов — к аденогипофизу. Клетки аденогипофиза синтезируют тропные гормоны, которые регулируют функцию щитовидной железы, коры надпочечников и половых желёз.