Организм человека как единая биологическая система. Уровни организации человеческого организма
№3 Организм человека как единая биологическая система. Уровни организации человеческого организма: молекулярный, клеточный, тканевой, органный, системный, организменный.
ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА КАК ЕДИНАЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
Строение и функции организма изучают такие разделы биологии, как анатомия, физиология и гигиена.
Анатомия человека - наука, изучающая строение тела человека, его органов и систем.
Физиология человека - наука о процессах жизнедеятельности (функциях) и механизмах их регулирования в клетках, тканях, органах, системах органов и целостном организме.
Гигиена человека - наука о влиянии физических, химических, биологических и социальных факторов окружающей среды на здоровье человека, его работоспособность и продолжительность жизни.
Эти науки тесно взаимосвязаны и составляют основу современной медицины, педагогики, психологии и валеологии.
Строение и жизнедеятельность различных органов и всего организма не отделимы друг от друга (единство строения и функции). Знание строения и функций человеческого организма позволяет каждому сознательно соблюдать научно-обоснованные правила личной и общественной гигиены, избегать различных заболеваний и быть здоровым, физически развитым.
Рекомендуемые материалы
Учет индивидуальных особенностей человека в последнее время становится все более настойчивым фактором при рассмотрении проблемы здоровья. В частности, появляются все новые доказательства исключительного значения морфофункционального типа человека, который обусловливает многие относительно постоянные морфологические, функциональные, психологические, биоритмологические и другие его качества. Сама же морфофункциональная конституция человека определяется наследственным кодом, являющимся, в свою очередь, результатом длительного воздействия относительно стабильных условий внешней среды. Принадлежность к тому или иному конституциональному типу не зависит от самого человека, но построение образа жизни с учетом этого фактора, безусловно, может сделать его жизнь здоровой и долгой.
Чаще всего в морфофункциональной дифференциации человека выделяют три основных типа: нормостенический (торакальный), астенический и гиперстенический (мышечный). Кроме указанных основных конституциональных типов определяется множество промежуточных (например, астенонормостенический, нормоастенический, нормогиперстенический и т.д.). В основу принципов самой дифференциации положены такие антропометрические признаки, как показатели физического развития, длина конечностей, туловища и их соотношения, форма грудной клетки, характер жироотложения, толщина костей, выраженность скелетной мускулатуры, показатели состояния кожных покровов и т.д. Однако важно отметить, что принадлежность человека к тому или иному морфотипу определяет не только особенности его физического развития, но и многие специфические черты функционирования его организма, в частности, обмен веществ, гормональный статус, предрасположенность к определенным заболеваниям и т.д. Вот почему каждому типу соответствуют и свои особенности обеспечения жизнедеятельности, и свои особые преобладающие факторы риска здоровья. Так, для астеника свойственна предрасположенность к простудным заболеваниям, к болезням крови и дыхательной системы, нарушениям в опорно-двигательном аппарате, в центральной нервной системе и др. В то же время для гиперстеника существует наследственно обусловленная предрасположенность к заболеваниям желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы, к нарушениям обмена веществ, сахарному диабету и т.д.
Зная свою типовую принадлежность, человек может правильно организовать свой образ жизни — так, чтобы исключить (или минимизировать) влияние факторов риска, провоцирующих свойственные для наследуемого им типа заболевания. С другой стороны, зная свой тип конституции, можно правильно выбрать для себя профессию, вид физических упражнений (в том числе и спортивных), который мог бы обеспечить максимально эффективное для здоровья (в спорте — для спортивного результата) их использование. Вместе с тем, подбираемые упражнения должны сглаживать свойственные тому или иному типу неблагоприятные черты: так, астенику следует включать в свой двигательный режим упражнения на выносливость (для укрепления сердечно-сосудистой системы) и на силу (для компенсации слабости мышечной системы). Гиперстенику же следует также обратить внимание на выносливость и, помимо этого, на упражнения на гибкость, растягивание.
Существует несколько классификаций людей по принадлежности их к тому или иному морфотипу.
В функционально-метаболической классификации учитываются пространственно-временные особенности долговременных адаптационных стратегий на внешние воздействия. Они связаны со взаимодействием онтогенетических механизмов с наследуемой генетической программой человека, дающем в конечном итоге программу длительной адаптации к неадекватным условиям. В формировании классификации важное значение имеют такие генотипические и фенотипические черты человека, как преобладающий тип энергообеспечения (аэробный или гликолитический); морфофункциональный тип, соотношение так называемых белых и красных волокон в скелетных мышцах, тип высшей нервной деятельности и др. В классификации выделены следующие функционально-метаболические типы: «спринтеры», «стайеры» и «смешанный». К спринтерам относят людей, которые хорошо адаптируются к резкой смене обстановки, быстро включаются в новые ритмы жизни и труда. Но постепенно у них наступают дезадаптационные явления, требующие новой смены обстановки. У спринтеров патологические процессы протекают остро с меньшей тенденцией к переходу в хроническую форму. Люди стайерского типа тяжело адаптируются к новым условиям, но в последующем довольно ровно и безболезненно переносят их. Патологические процессы у стайеров протекают вяло, у них отмечается склонность к их рецидивному течению и переходу в хронические формы. Смешанный же функциональный тип характеризуется промежуточными структурно-метаболическими качествами. Соотношение спринтеров, стайеров и смешанного типа, по данным автора, приблизительно 24:31:45.
Таким образом, становится понятным, что учет функционально-метаболической принадлежности человека важен и с точки зрения определения его образа жизни, акцентов в физическом воспитании, профессионального выбора, коррекции режимов труда и отдыха и т.д.
Биоритмологическая классификация человека, построенная на основе суточных изменений работоспособности и психофизиологических показателей, признается не всеми. Согласно ей, к «жаворонкам» относят тех людей, у которых максимум дневной активности приходится на первую половину дня, а к «совам» - на вторую, «голуби» же отличаются наиболее активными характеристиками в середине дня. Важно, что каждому типу биоритмологии свойственны специфические особенности жизнедеятельности, обусловливающие их высокую устойчивость к одним факторам риска и чувствительность — к другим. Понятно, что в определении образа жизни, в частности режима дня, - недоучет своей принадлежности к тому или иному типу может привести к чрезмерно высоким нагрузкам на организм тогда, когда последний находится в состоянии низкой работоспособности, — в конечном итоге при таком систематическом режиме это обусловит развитие переутомления.
Психофизиологическую классификацию людей впервые под названием темпераментов пытался пронести Гиппократ, выделивший четыре их вида в зависимости от соотношения в организме флегмы, крови, желтой и черной желчи — сангвиники, холерики, флегматики и меланхолики. И.П. Павлов, учитывая силу, уравновешенность и подвижность нервных процессов в ЦНС, определил эти типы соответственно как сильный уравновешенный подвижный, сильный неуравновешенный, сильный уравновешенный инертный и слабый.
В настоящее время психологи и психиатры в практике пользуются несколькими системами психофизиологической оценки личности. Одна из них учитывает наличие корреляции между типом телосложения человека и характером возникающего у него психического заболевания, что позволило выделить «шизотимические» и «циклотимические» темпераменты. Другая также связывает психологические типы с соматической типологией, положив в основу классификации три комплекса признаков. На этом основании выделено три психофизиологических типа. Первый из них получил название висцеротоников, второй — соматотоников и третий — церебротоников. Помимо указанных можно также отметить психологическую классификацию с основными типами экстравертов и интравертов. Наиболее широко у нас в стране в настоящее время используется типология К. Юнга, в которой учитываются многообразные показатели, характеризующие психические функции мышления, эмоциональности, ощущения и интуиции, а также направленность психики — интроверсии и экстраверсии.
Таким образом, учет генотипических особенностей человека является непременным условием построения его здорового образа жизни, так как последний должен быть обусловлен особенностями телосложения, энергообмена, биоритмологии, психофизиологических акцентов и других наследуемых специфических черт личности. В конечном же итоге эти врожденные качества человека во многом предопределяют возникающие у него в онтогенезе жизненные приоритеты, предрасположенность или устойчивость к тем или иным факторам риска и т.д.
Организм - самостоятельно существующая единица органического мира, представляющая собой саморегулирующуюся систему, реагирующую как единое целое на различные изменения внешней среды.
Каждый организм обладает совокупностью признаков и свойств, отличающих его от неживой природы: обмен веществ и энергии, самовоспроизведение, наследственность, изменчивость, рост и развитие, раздражимость, саморегуляция.
Человек с его сложным анатомическим строением, физиологическими и психическими особенностями представляет собой высший этап эволюции органического мира.
Уровни организации человеческого организма
Для каждого организма характерна определенная организация его структур. Выделяют шесть уровней организации человеческого организма: 1) молекулярный; 2) клеточный; 3) тканевой; 4) органный; 5) системный; 6) организменный.
Молекулярный уровень организации. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, проявляется на уровне функционирования биологических макромолекул (биополимеров): нуклеиновых кислот, белков, жиров (липидов), полисахаридов, витаминов, ферментов и других органических веществ. Молекулы белка, в свою очередь, расщепляются в организме на молекулы мономеры - аминокислоты, жиры - на молекулы глицерина и жирных кислот, углеводы - на молекулы глюкозы и т.д. С молекулярного уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности организма.
Клеточный уровень организации. Клетка - элементарная структурная, функциональная и генетическая единица многоклеточного организма. В теле человека насчитывают приблизительно 1014 клеток. Клетки сложного организма специализированы.
Каждая клетка имеет клеточную мембрану, цитоплазму и ядро. Мембрана ограничивает внутреннюю среду клетки, защищает ее от повреждений, регулирует обмен веществ между клеткой и средой, обеспечивает взаимосвязь с другими клетками. Цитоплазма - внутренняя полужидкая среда клетки, в которой находятся органоиды клетки, в том числе и ядро, которое выполняет функции хранения и передачи наследственной информации, регуляции синтеза белка; деление ядра лежит в основе размножения клеток.
Тканевой уровень организации. Ткани - это группы клеток и межклеточного вещества, объединенные общим строением, функцией и происхождением. Различают четыре основные группы тканей: эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная.
Эпителиальная (пограничная) ткань находится на поверхностях, граничащих с внешней средой, и выстилает изнутри стенки полых органов, кровеносных сосудов, входит в состав желез организма. Эпителий обладает высокой способностью к восстановлению (регенерации), служит материалом для волос, ногтей, эмали зубов.
Соединительные ткани (ткани внутренней среды) выполняют питательную, транспортную и защитную (кровь, лимфа), а также опорную (сухожилия, хрящи, костная ткань) функции. Разновидностью соединительной ткани является жировая.
Мышечная ткань делится на три вида:
- поперечно-полосатую (скелетные мышцы, мышцы языка, глотки, гортани);
- гладкую (образует стенки внутренних органов);
- сердечную (как и скелетная она, имеет поперечно-полосатое строение, но подобно гладкой мускулатуре сокращается непроизвольно).
Нервная ткань, состоящая из нервных клеток (нейронов), участвует в проведении нервного импульса от различных органов и тканей в центральную нервную систему и обратно.
Органный уровень организации. Различные ткани, соединяясь между собой, образуют органы: сердце, почки, легкие, головной мозг, спинной мозг, мышца, мочевой пузырь, матка, грудная железа, желудок, глаз, ухо и т.д. Орган занимает постоянное положение, имеет определенное строение, форму и функции. Органы, сходные по своему строению, функции и развитию, объединяются в системы органов.
Системный уровень организации. Совокупность органов, участвующих в выполнении какого-либо сложного акта деятельности, образующих анатомические и функциональные объединения - системы органов. Различают девять основных систем организма.
1.Система органов движения или опорно-двигательный аппарат
объединяет все кости (скелет), их соединения (суставы, связки) и скелетные мышцы. Благодаря этой системе организм передвигается во внешней среде; кости скелета защищают внутренние органы от механических повреждений (череп - защищает мозг, грудная клетка - сердце и легкие).
2.Пищеварительная система объединяет органы, выполняющие функции приема пищи, ее механической и химической переработки, всасывания питательных веществ в кровь и лимфу и выведения непереваренных частей пищи. Пищеварительная система состоит из ротовой полости, глотки, пищевода, желудка, тонкого и толстого кишечника. К пищеварительной системе относятся слюнные железы, печень и поджелудочная железа.
3.Дыхательная система осуществляет потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа, т.е. функцию газообмена между организмом и внешней средой. К системе органов дыхания относятся носовая полость, гортань, трахея, бронхи и легкие.
4.Мочевыделительная система выполняет функцию выделения из организма конечных продуктов обмена и функцию поддержания постоянства внутренней среды организма (гомеостаза), в частности водно-солевого баланса. К мочевыделительной системе относятся почки, мочевой пузырь, мочеточники и мочеиспускательный канал.
5. Половая система объединяет органы размножения и выполняет функцию продления рода человеческого. Различают мужскую и женскую половые системы, которые включают наружные и внутренние половые органы (гонады).
К мужским половым органам относятся наружные (половой член, мошонка) и внутренние (яички с придатками, семявыносящие и семявыбрасывающие протоки, семенные пузырьки, предстательная и куперовы железы). Яички - парные мужские половые железы, вырабатывающие мужские половые клетки (сперматозоиды) и выделяющие в кровь мужские половые гормоны - андрогены. Процесс роста и развития мужских половых клеток называется сперматогенезом.
К женским половым органам относятся наружные (большие и малые половые губы, клитор) и внутренние (яичники, маточные трубы, матка, влагалище). Матка полый мышечный орган, предназначенный для вынашивания плода. Ее внутренний слой (эндометрий) выстлан слизистым эпителием, который обновляется в каждом менструальном цикле. Яичник - парная женская половая железа, в которой происходит развитие и созревание женских половых клеток (яйцеклеток), а также образование женских половых гормонов - эстрогенов и прогестерона. Процесс выхода созревшей яйцеклетки из яичника называется овуляцией.
6.Эндокринная система состоит из желез внутренней секреции, к которым относятся гипофиз, эпифиз, вилочковая железа, щитовидная, поджелудочная, паращитовидная, половые железы, надпочечники. Они вырабатывают особые активные вещества (гормоны), которые непосредственно всасываются в кровь. Гормоны разносятся кровью по всему организму и оказывают регулирующее влияние на различные функции, прежде всего на обмен веществ, активность генов, процессы онтогенетического развития, дифференцировку тканей, формирование пола, размножение, тонус коры головного мозга и т.д.
7.Сердечно-сосудистая система (ССС) обеспечивает непрерывное движение крови в организме (кровообращение), благодаря чему осуществляются транспортные функции крови: доставка тканям кислорода, питательных веществ и гормонов и удаление из тканей веществ, образующихся в результате процессов обмена. ССС включает сердце, кровеносные (артерии, вены и капилляры) и лимфатические сосуды. ССС играет важную роль в интеграции организма в единое целое. Через кровь и лимфу осуществляется связь между органами.
8.Система органов чувств объединяет органы зрения, слуха, обоняния, вкуса и осязания. Они воспринимают информацию внешней среды, играют важную роль в обмене информацией между организмом и средой.
9.Нервная система играет ведущую роль в объединении организма в единое целое, регулирует деятельность всех внутренних органов и систем органов. Она осуществляет связь организма с окружающей внешней средой на основе условных и безусловных рефлексов, обеспечивая приспособление к изменяющимся условиям жизни, а также осуществляет психическую деятельность человека, возникающую на основе физиологических процессов ощущения, восприятия и мышления.
Нервная система включает головной и спинной мозг, отходящие от них нервы и все их разветвления. Головной и спинной мозг образуют центральную нервную систему (ЦНС). Высшим отделом ЦНС является кора головного мозга. Все нервы, отходящие от головного и спинного мозга, составляют периферическую нервную систему. Деятельность спинного мозга и периферической нервной системы регулируется вышележащими отделами ЦНС, т.е. головным мозгом.
Люди также интересуются этой лекцией: 16 Метод множителей Лагранжа.
Головной мозг расположен в черепе. В нем находятся нервные центры, обеспечивающие важнейшие функции организма и психическую деятельность человека. Масса головного мозга мужчин в среднем составляет 1400 г, а женщин - 1300 г. Эти различия отражают не умственную способность, а соотношение массы мозга к массе тела.
В головном мозгу различают большие полушария и ствол мозга. В стволе мозга находятся центры дыхания, сердечной деятельности, пищеварения, рвоты, координации движений и регуляции тонуса мышц, регуляции ощущений органами чувств и т.д. Это центры безусловных рефлексов - врожденных ответных реакций организма, обеспечивающих важные жизненные функции организма: дыхание, сердцебиение, пищеварение, терморегуляция, поддержание тонуса мышц.
Большие полушария (левое и правое) состоят из серого и белого вещества. Серое вещество, состоящее из тел нервных клеток, образует кору головного мозга толщиной около 3-4 мм. Белое вещество, образованное отростками нервных клеток, расположено под корой. Между правым и левым полушариями головного мозга существует межполушарная асимметрия. Это означает, что функции обоих полушарий не совсем одинаковы. Например, у правшей (люди, у которых главная действующая рука правая) центр речи находится в левом полушарии. Левое полушарие у правшей является главным нервным субстратом человеческого сознания и называется доминантным.
Лобные доли больших полушарий у человека - самые большие по площади участки коры (у животных они отсутствуют, кроме шимпанзе). Одна из функций лобной доли состоит в управлении врожденными поведенческими реакциями при помощи накопленного опыта. Для больных с пораженными лобными долями коры характерна импульсивность, несдержанность, раздражительность и другие проявления психической неустойчивости. Такие больные часто становятся грубыми, нетактичными, хотя интеллект у них сохраняется, они часто вступают в конфликт с другими людьми.
Кора головного мозга оказывает влияние на все функции организма и обеспечивает связь организма с внешней средой, обусловливая высшую нервную деятельность организма (психическую деятельность, мышление, память, речь и т.д.). В коре больших полушарий находятся центры условных рефлексов. Условные рефлексы - это приобретенные в процессе обучения знания, в течение жизни - навыки и умения. Если при повреждающих воздействиях погибают клетки коры головного мозга, то человек полностью или частично лишается знаний, умений и навыков, полученных им ранее. Такое воздействие возможно при клинической смерти, когда клетки коры головного мозга погибают от недостатка кислорода. Память имеет огромное значение в жизни человека. Можно лишь приблизительно оценить информационную емкость человеческого мозга. Общая информационная емкость головного мозга человека равна примерно 3x10е бит (бит - единица информации). Из всей информации, окружающей человека, в долговременную память поступает лишь 1%.
Уровень целостного организма. Организм человека функционирует как единое целое и представляет собой саморегулирующуюся систему. Взаимосвязанная, согласованная работа всех органов и физиологических систем обеспечивается гуморальной и нервной регуляцией.
