Тема: Гомеостаз і адаптація як чинники, що забезпечують функціонування систем організму в умовах взаємодії з навколишнім середовищем.
1.Визначення і поняття гомеостазу. Основні константи.
2.Обмен речовин. Види, особливості регуляції в умовах багатофакторного впливу.
3.Терморегуляція. Тепловий гомеостаз.
4.Функціональні особливості терморегуляції у працюючих в металургії при різних кліматичних умовах.
Гомеостаз - відносна динамічна постійність внутрішнього середовища організму і стійкість його основних фізіологічних функцій. Постійність внутрішнього середовища і стійкість його основних фізіологічних функцій характеризують стан нормального здорового організму. Будь-які «ті, хто підбурює» впливу на організм: емоційні, фізіологічні, хімічні, фізичні - ведуть до виникнення складного комплексу реакцій, основне завдання яких - пристосувати, адаптувати організм до умов, що змінилися, запобігти або згладити можливий зсув в склад і властивості внутрішнього середовища, не допустити змін , несумісних з життям.
Гомеостаз характеризується рядом біологічних констант. під якому розуміють стійкі кількісні показники, що забезпечують нормальну життєдіяльність організму. До них відносять:
1. РН - активну реакцію крові (7.36-7.42);
2. рівень цукру в крові (80 - 120 мг \%);
3. осмотичний тиск плазми крові (768.2 кПа);
4. артеріальний тиск (110-140 \ 60-90 мм рт.ст.);
5. температура тіла (36.6-36.7 ° С).
Однак, функціональні можливості механізмів гомеостазу не безмежні. При тривалому перебуванні організму в несприятливих умовах може прийти порушення гомеостазу, в деяких випадках несумісне з життям.
Обмін речовин і енергії (метаболізм) - сукупність хімічних і фізичних перетворень, що відбуваються в живому організмі і забезпечують його життєдіяльність. Енергія, що звільняється в процесі обміну, необхідна для здійснення роботи, росту, розвитку і забезпечення структури і функцій всіх клітинних елементів. Складовими обміну речовин є два процеси:
· Асиміляція - сукупність синтетичних процесів при яких енергія витрачається (пластичний обмін, анаболізм);
· Дисиміляція - процес розпаду сполук, при якому енергія вивільняється (енергетичний процес, катаболізм).
При розщепленні (окисленні) органічних речовин харчових продуктів (до СО2 і Н2О) виділяється енергія розриваються хімічних зв'язків. Частина її переходить в механічну роботу, інша використовується для синтезу більш складних з'єднань і частина запасається в спеціальних макроергічних сполуках. Макроергічні - це такі сполуки, в яких запасається багато енергії - це аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) і креатинфосфату (КФ).
Види обміну речовин в організмі: обмін білків, жирів, вуглеводів, водно-сольовий, вітамінів. Всі види обміну мають виключно важливе значення як для енергетичних цілей (роботи), так і для фізіологічних, в т.ч. для підтримки гомеостазу. Для розуміння енергетики обміну виділені дві його основні складові:
· Витрата енергії при м'язовій роботі.
Основний обмін - мінімальна кількість енергії, необхідне для підтримки нормальної життєдіяльності організму в стані повного спокою (при виключенні всіх внутрішніх і зовнішніх впливів). Його визначають вранці натще в положенні лежачи на спині при кімнатній температурі. Він залежить від віку, статі, маси тіла і в середньому становить 4.2 кДж \ год на 1 кг маси тіла; він приблизно пропорційний поверхні тіла. Основний обмін відображає витрата енергії:
1. на постійно протікають хімічні процеси;
2. на роботу внутрішніх органів: серця, дихальної мускулатури, кишечника і т.п .;
3. на діяльність железисто-секреторного апарату.
М'язова діяльність викликає підвищення обміну речовин пропорційно тяжкості виконуваної роботи: легка, середньої важкості, важка. Так, повільна ходьба збільшує витрату енергії проти цифр основного обміну в три рази, біг - в 40 разів.
Крім м'язової роботи, на величину енергетичного обміну впливають такі чинники:
· Підвищення функцій щитовидної залози (базедова хвороба);
· Інфекційні хвороби, що супроводжуються лихоманкою;
· Прийом їжі і процеси травлення: т.зв. специфічна динамічна дія їжі,
· Температура зовнішнього середовища (зміни залежать від її значень);
· Висвітлення: для живих істот денного способу життя денне світло підвищує обмін.
Основний обмін у людини вище навесні і найнижче взимку.
Терморегуляція - система фізіологічних процесів, що врівноважують величину освіти і віддачі тепла в організмі і забезпечує підтримку постійної температури тіла: теплової гомеостаз або изотермию. Певний рівень температури (36-37оС) є необхідною умовою нормального протікання ферментативних процесів в тканинах, виконання різних функцій в спокої і при фізичній роботі.
Людина відноситься до теплокровних (гомойотермним) істотам, а изотермия забезпечує незалежність обмінних процесів в організмі від коливань температури навколишнього середовища. Забезпечується ж вона взаємодією двох процесів: теплопродукції і тепловіддачі, в сукупності позначаються як теплообмін. Теплопродукцию називають ще хімічної терморегуляцією, а тепловіддачу - фізичної.
Тепловий обмін в організмі тісно пов'язаний з енергетичним обміном. Виділення енергії в формі тепла при розщепленні енергетичних речовин і накопичення енергії в молекулах АТФ - взаємопов'язані процеси.
Підвищення температури навколишнього середовища викликає у теплокровних тварин рефлекторне зниження обміну речовин і зменшення теплотворення і навпаки, зниження температури рефлекторно підвищує інтенсивність метаболічних процесів з посиленням теплоутворення. Найчастіше це супроводжується мимовільним скорочення м'язів - тремтінням.
Тепловіддача в зовнішнє середовище здійснюється за рахунок конвекції (теплопроведения через повітря), радіації (випромінювання тепла) і випаровування води. Основна маса тепла (до 85%) обмінюється через шкіру. У спокої конвекцією людина втрачає до 31%. випромінюванням - 45%, випаровуванням - до 24% тепла, випаровуючи вологу через шкіру (2/3) і легкі (1/3).
На втрату тепла організмом людини, крім температури повітря, впливають його відносна вологість, швидкість руху і радіаційні температури: температура оточуючих поверхонь.
Різне поєднання цих чинників, названих метеорологічними умовами або мікрокліматом. може відбитися на фізіологічних функціях людини при роботі в умовах нагріваючого мікроклімату гарячих цехів, в умовах жаркого або, навпаки, холодного клімату. Якщо температура повітря наближається до 33 градусів С, повітря втрачає свою охолоджуючу здатність, і конвекційний механізм тепловіддачі перестає працювати. При високих температурах оточуючих поверхонь випадає і тепловіддача радіацією. Залишається робочим тільки випарний механізм, і людина, втрачаючи до 10-15 літрів рідини в зміну з потом, може отримати професійне захворювання - судомну хвороба. тому втрачає з випаровується вологою і солі. Будь-яка втрата вологи повинна компенсуватися, тому що втрата організмом 20% води несумісна з життям. Якщо ж нагріває мікроклімат супроводжується високою вологістю повітря, перестає працювати останній - випарний - механізм тепловіддачі, і може розвинутися тепловий удар. В умовах охолоджуючого мікроклімату можливе переохолодження організму і наступні простудні захворювання, обмороження. Підвищення вологості і швидкості руху повітря прискорює настання переохолодження, може призводити до обморожень відкритих частин тіла.
При температурі +8 градусів С, будучи роздягненим, людина може загинути від переохолодження.
1. Природний і набутий імунітет. Імунний гомеостаз.
2. Участь крові і лімфи в системі імунного захисту, бар'єрні функції.
3. Вплив на імунітет антропогенних факторів зовнішнього середовища.
Імунітет - несприйнятливість організму до дії інфекційних агентів і речовин білкової природи (т.зв. антигенів), генетично чужорідних організму.
У разі, коли несприйнятливість є природженою властивістю даного виду тварин і людини, імунітет називається природним. Він може мати видовий, віковий і індивідуальний характер. Набутий імунітет. коли несприйнятливість організму виникла протягом життя. Виниклий після перенесеного захворювання він називається природно набутим. він відносно специфічний. Набутий в результаті штучної вакцинації або шляхом введення імунних сироваток, імунітет називається штучно придбаним, причому на відміну від інших видів набутого імунітету сироватковий імунітет вважається пасивним.
Всі патогенні агенти і речовини антигенної природи порушують сталість внутрішнього середовища організму. Тому механізми імунітету спрямовані на підтримання сталості внутрішнього середовища організму і можуть бути віднесені до явищ гомеостазу.
Механізми імунітету можна розділити на наступні групи:
· Шкірний і слизовий бар'єри;
· Бар'єрні функції крові, лімфатичної тканини, рітікуло-ендотеліальної системи, гематоенцефалічний бар'єр;
· Реактивність клітин організму.
Шкіра і слизові оболонки, будучи механічним бар'єром для механічних, хімічних та інфекційних агентів, мають одночасно бактерицидними властивостями (носій їх - лізоцим!).
Рецепторний апарат у відповідь на роздратування викликає руховий рефлекс відсторонення, захисні рухові рефлекси: кашель, чхання і ін.
При проникненні мікроорганізмів в підшкірний або підслизовий шар розвивається процес поглинання мікробів клітинами - фагоцитоз івоспалітельная реакція. Фагоцитарної здатністю володіють лейкоцити крові (макро- і мікрофаги по І.І.Мечникова), а також нерухомі клітини-макрофаги селезінки, лімфатичних вузлів, печінки, кісткового мозку: так звана ретикулоендотеліальна система.
Поряд з клітинними факторами в знищенні мікробів і нейтралізації їх токсинів беруть участь фізіологічно активні речовини крові і ін. Рідин організму: т.зв. гуморальніфактори. лізоцим, комплемент, кініни, Лейкін і ін.
Всі описані захисні механізми отримали назву неспеціфіческогоіммунітета - першої захисної реакції, що дає час організму на формування специфічної, більш досконалої, імунологічної перебудови організму.
У формуванні спеціфіческогоіммунітета найважливіша роль належить крові і лімфі, їх клітинним і неклітинним елементам. Специфічною реакцією є реакція, властива тільки для даного подразника. Вона полягає в утворенні в організмі специфічних антитіл у відповідь на вплив стороннього агента -антиген. Утворюється антитіло як ключ до замка підходить до подіяли антигену, пов'язуючи його для подальшого видалення.
Головними імунокомпетентними клітинами вважаються малі лімфоцити, складові до 90% всіх лімфоцитів. Їх поділяють на Т - лімфоцити (тімусзавісімие) і В - лімфоцити (бурсазавісімие).
Т-лімфоцити поділяють ще на кілерів, хелперів і супресорів (регуляторів). Т-лімфоцит після його активації інформацією про антигене, одержуваної від макрофагів, що взаємодіє з антигеном першим, починає інтенсивно ділитися і створює величезну кількість собі подібних специфічних антигену Т-кілерів. У крові і лімфі вони можуть циркулювати місяцями і навіть роками.
Антитіла в основному утворюються з глобулінів крові під впливом В-лімфоцитів. Відомо п'ять иммунноглобулинов. G, E, M, A, D. В-лімфоцити перетворюються в фабрику антитіл, які розносяться кров'ю по всьому організму.
Роботу всієї системи виникають імунних реакцій регулюють Т-супресори.
Головний орган імунітету - тимус (вилочкова залоза); з нею пов'язана функція Т-лімфоцитів. А також до них відносяться кістковий мозок і лімфатичні фолікули - головні органи освіти В-лімфацітов.
До периферичних органів імунітету відносяться лімфатичні вузли, селезінка, скупчення лімфоїдних клітин в органах, кров і лімфа. Останні забезпечують, крім того, циркуляцію лімфоїдних клітин, полегшують їх контакт з антигеном і передачу інформації з органу в орган, від клітини до клітини.