Охарактеризовать организм как единую целостную биологическую систему. Организм человека как единая биологическая система

Лекция 1. Организм как единая биологическая система

В биологии организм рассматривается как самостоятельно существующая единица мира, функционирование которой возможно лишь при постоянном взаимодействии с окружающей его внешней средой и самообновлении в результате такого взаимодействия.

Основной функцией организма является обмен веществ (метаболизм), который обеспечивается одновременно и непрерывно протекающими процессами во всех органах и тканях – ассимиляция и диссимиляция. Ассимиляция (анаболизм) сводится к образованию из поступающих в организм извне веществ и накоплению новых химических соединений, идущих на формирование различных тканей (массы тела) и создание энергетического потенциала, необходимого для осуществления жизнедеятельности, в том числе движений. Диссимиляция (катаболизм)– это расщепление химических веществ в организме, разрушение старых, отмерших или поврежденных тканевых элементов тела, а также освобождение энергии из веществ, накопленных в процессе ассимиляции.

С обменом веществ связаны такие функции организма, как рост, развитие, размножение, питание, пищеварение, дыхание и выделение продуктов жизнедеятельности, движения, реакции на изменение внешней среды и др.

Многообразно влияние на организм окружающей среды, которая является для него не только поставщиком жизненно необходимых веществ, но и источником возмущающих воздействий (раздражителей). Постоянные колебания внешних условий стимулируют соответствующие приспособительные реакции в организме, которые предотвращают возможное появление отклонений в его внутренней среде (кровь, лимфа, тканевая жидкость) и большинстве клеточных структур.

В процессе эволюции, при формировании взаимоотношений организма с внешней средой, в нем выработалось важнейшее свойство сохранять постоянство состава внутренней среды – гомеостаз ( от греч. « гомойос» – одинаковый, «стасис» – состояние). Выражением гомеостаза является наличие ряда биологических констант – устойчивых количественных показателей, характеризующих нормальное состояние организма. К ним относятся температура тела, содержание в крови и тканевой жидкости белков, сахара, ионов натрия, калия и др. Константы определяют физиологические границы гомеостаза, поэтому при длительном пребывании организма в условиях, значительно отличающихся от тех, к которым он приспособлен, гомеостаз нарушается, и могут произойти сдвиги, не совместимые с нормальной жизнью.

Однако адаптивные механизмы организма не исчерпываются сохранением гомеостатического состояния, поддержанием постоянства регулируемых функций. Например, при разного рода физических нагрузках направленность регуляции ориентирована на обеспечение оптимальных условий функционирования организма в связи с возросшими требованиями (учащение сердцебиения, дыхательных движений, активизации обменных процессов и др.).

Взаимосвязь функций и процессов обеспечивается двумя механизмами регуляции – гуморальным и нервным, которые в процессе биологического приспособления в животном мире являлись доминирующими, а затем постепенно трансформировались в регуляторы функций организма. Гуморальный механизм( от лат. «хумор» – жидкость) регулирования осуществляется за счет химических веществ, которые содержатся в циркулирующих в организме жидкостях (крови, лимфе, тканевой жидкости). Важнейшими из них являются гормоны(от греч. «хормон» – движущий), которые выделяются железами внутренней секреции. Попадая в кровоток, они поступают ко всем органам и тканям, независимо от того участвуют они в регуляции функций или нет. Только избирательное отношение тканей к конкретному веществу обуславливает включение гормона в процесс регуляции. Движутся гормоны со скоростью кровотока без определенного «адресата». Между различными химическими регуляторами, особенно гормонами, четко проявляется принцип саморегуляции. Например, если становится избыточным количество инсулина (гормона поджелудочной железы) в крови, это служит пусковым сигналом к усилению продукции адреналина (гормона мозгового слоя надпочечников). Динамическое равновесие уровня концентрации этих гормонов обеспечивает оптимальное содержание сахара в крови. Нервный механизм регулирования осуществляется через нервные импульсы, идущие по определенным нервным волокнам к строго определенным органам или тканям организма. Нервная регуляция совершенней гуморальной, поскольку, во-первых, распространение нервных импульсов идет быстрее (от 0,5 до 120 м/с) и, во-вторых, они имеют адресную направленность, т.е. по нейронным путям импульсы идут к конкретным клеткам или группам клеток.

Основным нервным механизмом регуляции функций является рефлекс – ответная реакция тканей или органов на раздражение, поступающее из внешней и внутренней среды. Он реализуется по рефлекторной дуге – пути, по которому идет возбуждение от рецепторов до исполнительных органов (мышц, желез), осуществляющих ответную реакцию на раздражение. Различают два вида рефлексов: безусловные или врожденные и условные или приобретенные. Нервная регуляция функций организма складывается из сложнейших взаимоотношений этих двух видов рефлексов.

Функционирование нервной системы и химическое взаимодействие клеток и органов обеспечивают важнейшую способность организма – саморегуляциюфизиологических функций, приводящую к автоматическому поддержанию необходимых организму условий его существования. Всякий сдвиг во внешней или внутренней среде организма вызывает его деятельность, направленную на восстановление нарушенного постоянства условий его жизнедеятельности, т.е. восстановление гомеостаза. Чем выше развит организм, тем совершеннее и устойчивее гомеостаз.

Суть саморегулирования состоит в направленном на достижение конкретного результата управления органами и процессами их функционирования в организме на основе информации об этом, которая циркулирует в каналах прямой и обратной связи по замкнутому циклу, например, терморегуляция, боль и др.). Функцию каналов связи могут выполнять рецепторы, нервные клетки, циркулирующие в организме жидкости и др.

Осуществляется саморегуляция по определенным закономерностям. Выделяют ряд принципов саморегулирования:

1. Принцип неравновесности выражает способность живого организма сохранять свой гомеостаз на основе поддержания динамического неравновесного, асимметричного состояния относительно окружающей среды. При этом организм как биологическая система не только противодействует не благоприятным воздействиям и облегчает действие на него положительных влияний, но в отсутствие тех и других может проявлять спонтанную активность, отражающую громадный объем деятельности по созданию основных структур. Закрепление результатов спонтанной активности во вновь возникающих структурах формирует основу явлениям развития.

2. Принцип замкнутого контура регулирования заключается в том, что в живой системе информация о реакции на поступившее раздражение определенным образом анализируется и в случае необходимости корректируется. Информация циркулирует по замкнутому контуру с прямыми и обратными связями пока не будет достигнут заданный результат. Примером может служить регуляция работы скелетных мышц. Из центральной нервной системы (ЦНС) к мышце поступает раздражение по каналам прямой связи, мышца отвечает на него сокращением (или напряжением). Информация о степени сокращения мышцы по каналам обратной связи поступает в ЦНС, где происходит сравнение и оценка полученного результат относительно должного. В случае их несовпадения из ЦНС к мышце посылается новый корректирующий импульс. Информация будет циркулировать по замкнутому контуру до момента достижения необходимого уровня мышечной реакции.

3. Принцип прогнозирования состоит в том, что биологическая система как бы определяет свое поведение (реакции, процессы) в будущем на основе оценки вероятности повторения прошлого опыта. Вследствие такого прогноза в ней формируется основа предупредительной регуляции как настройки на ожидаемое событие, встреча с которым оптимизирует механизмы коррегирующей деятельности. Например, прогнозирующая сигнальная функция условного рефлекса; использование элементов сформированных прежде двигательных действий при освоении новых.

Двигательная активность всегда была важнейшим звеном приспособления живых организмов к окружающей среде и в процессе эволюции она сформировалась как биологическая потребность человека наравне с потребностями в пище, воде, самосохранении, размножении.

Мышечная работа стимулирует функциональную активность практически всех органов и тканей, которая целенаправленно координируется нервной системой, вызывая соответствующие сдвиги в деятельности организма в целом. По ходу биологического развития организма двигательная деятельность совершенствовала механизмы регуляции вегетативных функций, что явилось важным фактором расширения возможностей адаптации человека к условиям существования. На этой основе сформировалась ведущая роль моторики во взаимодействии органов и систем, обеспечивающих в организме гармоничное развитие человека. Например, деятельные и подвижные дети лучше развиваются и более крепки здоровьем. Чем разнообразнее двигательная деятельность, тем совершеннее строение организма.

С возрастом, по мере приближения к старости биологическая потребность в движениях снижается, двигательная активность падает. Уменьшение физических нагрузок ведет к появлению атрофии внутренних органов, свертыванию активности функционирования организма в целом. К 70 годам мышечная масса уменьшается примерно, на 40%, особенно мышц, обеспечивающих сохранение позы. Почти вдвое уменьшается печень. Потребление кислорода на килограмм массы тела в минуту у 6-летнего ребенка составляет 7,35 литра, у 30-летнего – 4,1л, а в 90 лет -0,1л.

Низкая двигательная активность, гиподинамия (недостаток движений) отрицательно сказывается на работе адаптационных механизмов организма по отношению к физическим и психическим нагрузкам, изменениям внешних условий жизнедеятельности и их последствиям. Особенно неблагоприятное воздействие оказывает гиподинамия на развитие молодых и функционирование зрелых организмов.

Тренированный организм отличается рядом особенностей:

v Устойчивость и высокую стабильность физиологических констант по отношению к возмущающим воздействиям на организм физических упражнений;

v Сопротивляемость большим гомеостатическим отклонениям на основе развитой способности к высокой мобилизации функций организма в связи со значительным диапазоном сдвигов во всей вегетативной среде, возникающим при интенсивной двигательной деятельности;

v Переносимость сильных отклонений гомеостатический констант, характерных для интенсивных физических нагрузок, благодаря выработанным свойствам организма сохранять необходимый уровень работоспособности при крайне неблагоприятных условиях.

Занятия физическими упражнениями оказывают многостороннее положительное влияние на организм. Так под влиянием сильных раздражителей в организме человека может возникнуть сильное напряжение или стрессе. С помощью мышечных напряжений при постепенном нарастании физической нагрузки реакция тревоги начинает проявляться значительно слабее или исчезает совсем. После нескольких тренировочных занятий в организме развивается состояние повышенной устойчивости, как в отношении мышечных нагрузок, так и к факторам, вызывающим стресс. Физически тренированные люди, по сравнению с нетренированными, более устойчивы к недостатку кислорода(гипоксии). Выполнение различных физических упражнений (бег, плавание, гребля) сопровождается возникновением в организме в определенных объемах кислородного долга. При систематических занятиях (тренировках) совершенствуются механизмы регуляции деятельности организма в условиях гипоксии.

Исследованиями установлено, что в результате физической тренировки возрастает устойчивость организма к действию токсических веществ. Многодневные мышечные нагрузки после радиоактивного облучения организма в некоторых случаях не только улучшает течение болезни, но и способствует выздоровлению. У людей, работающих с радиоактивными веществами, картина крови никогда не ухудшается так, как у слабо физически подготовленных людей.

У занимающихся спортом людей после соревнований или интенсивных тренировок количество лейкоцитов в крови обычно повышено. Этот механизм, отмечает профессор Фарфель В.С., развился у наших предков в качестве предохранительного фактора, обеспечивающего готовность к отражению возможного попадания в организм инфекции при случайном ранении во время охоты или защиты от нападения. Усиленная выработка лейкоцитов при работе потеряла в какой-то мере свое первоначальное значение, но сохранила другое: человек, совершающий мышечную работу, как бы упражняет свои кровеносные органы в выработке защитных кровяных телец.

У нетренированного человека при температуре тела 37-38 0 наступает резкое снижение физической работоспособности, а спортсмены даже при температуре 41 0 могут справиться с очень большой физической нагрузкой.

Постоянными спутниками мышечной деятельности являются утомление и восстановление. В процессе работы организм расходует свои энергоресурсы, в период отдыха – восполняет. Обычно утомление рассматривают, как временное снижение работоспособности, вызываемое интенсивной или длительной работой. Мышечная деятельность связана с вовлечением в работу многих органов и систем (мышцы, внутренние органы, железы), функциональная активность которых координируется центральной нервной системой ЦНС. Происходит сложный процесс приспособления организма к условиям деятельности, в ходе которого на фоне возникающего дефицита энергетических веществ происходит разлад в координационной работе нервных центров с доминированием тормозных реакций, понижающих уровень работоспособности. Развивающееся утомление является защитной реакцией, предохраняющей от истощения энергетических ресурсов и нарушений в регуляции функций организма. Доказано, что утомление является естественным стимулятором интенсивных восстановительных процессов, обеспечивающих повышение работоспособности. Сущность физиологических перестроек под влиянием мышечной деятельности состоит в том, что вызванные работой функциональные сдвиги не только выравниваются во время отдыха до исходного уровня, но и повышаются до более высокого уровня. Происходит сверхвосстановление, степень выраженности которого зависит от интенсивности выполняемой работы.

Таким образом, устраняющие дефицит двигательной активности современного человека занятия физическими упражнениями, тренировки с оптимальными нагрузками стимулируют в организме активность работы механизмов адаптации к их воздействию. Вследствие этого в мышцах, скелете, сердечно-сосудистой, дыхательной и других системах и органах происходят прогрессивные физиологические изменения, способствующие расширению функциональных возможностей, совершенствованию структурных свойств организма в целом, увеличению его гомеостатического потенциала.

Вопросы для самостоятельной подготовки:

Организм как единая биологическая саморазвивающаяся система

Содержание

2. Организм как единая биологическая саморазвивающаяся система. …………………………………………стр.4-9

3. Воздействие физической культуры и спорта на организм человека. стр.10-12

4. Внешняя среда и ее воздействие на организм человека………стр.13-14

Введение

Человек подчиняется биологическим закономерностям, присущим всем живым существам. Однако от представителей животного мира он отличается не только строением, но развитым мышлением, интеллектом, речью, особенностями социально-бытовых условий жизни и общественных взаимоотношений. Анатомия и физиоло­гия – важнейшие биологические науки о строении и функ­циях человеческого организма. С другой стороны, жизне­деятельность человека определяется социально-бытовыми условиями и общественными взаимоотношениями. Цело­стные представления о функционировании отдельных ор­ганов и систем организма в условиях внешней природной и социальной среды составляют социально-биологические основы физической культуры. Без них невозможно орга­низовать здоровый образ жизни и достигнуть успехов в спорте и любой другой двигательной деятельности.

Организм как единая биологическая саморазвивающаяся система

Функционирование организма человека проявляется как совокуп­ность психических, двигательных и вегетативных (связанных с работой внутренних органов) реакций на воздействие окружающей среды. В основе этого процесса лежат как чисто биологические закономерности, присущие всем живым организмам, так и социальные, характерные только для чело­века и возникающие в процессе общения и осознанного влияния на внеш­ние условия.

Развитие и изменение организма происходит во все периоды жизни. Так, рост человека продолжается приблизительно до 20 лет. Развитие и изменение организма происходит во все периоды жизни. Так, рост человека продолжается приблизительно до 20 лет, причем у де­вочек наибольшая его интенсивность наблюдается в период с 10 до 13 лет, а у мальчиков — с 12 до 16 лет. Масса тела стабилизируется к 20-25 годам. Различают младенческий (до 1 года), детский (1-12 лет), подрост­ковый (12-15 лет), юношеский (16-21 год), зрелый (22-60 лет), пожилой (61-74 года) и старческий (75 и более лет) возраст.

Организм представляет собой сложную биологическую систему, в которой все органы связаны между собой. В основе жизнедеятельности организма лежит процесс автоматического поддержания жизненно важных факторов на необходимом уровне, всякое отклонение от которого ведет к немедленной мобилизации механизма, восстанавливающих этот уровень (гомеостаз).Гомеостаз— совокупность реакций, обеспечивающих поддержание или восстановление относительно динамического постоянства внутренней среды и некоторых физиологических функций организма человека (кровообращения, обмена веществ, терморегуляции и др.). Этот процесс обеспечивается сложной системой координированных приспособительных механизмов, направленных на устранение или ограничение факторов, воздействующих на организм как из внешней, так и из внутренней среды. Постоянство физико-химического состава внутренней среды поддерживается благодаря саморегуляции обмена веществ, кровообращения, пищеварения, дыхания, выделения и других физиологических процессов.

Далее рассмотрим строение организма человека:

Организм как целостная система состоит из органов и тканей. Ор­ганы построены из тканей, ткани состоят из клеток и межклеточного вещества.

Тканью называется совокупность клеток и межклеточного вещества, имеющих одинаковое строение и функции. Существуют четыре вида тка­ни: эпителиальная (выполняет защитную, выделительную и секреторную функции); соединительная(рыхлая, плотная, хрящевая, костная, кровь); мышечная(поперечно -полосатая, гладкая, сердечная); нервная(состоит из нервных клеток – нейронов).

Клетка – элементарная, универсальная единица живой материи – имеет упорядоченное строение, обладает возбудимостью и раздражимостью, участвует в обмене веществ и энергии, способна к росту, регенерации (восстановлению), размножению, передаче генетической информации и приспособлению к условиям среды. Клетки разнообразны по форме, различны по размеру, но все имеют общие биологические признаки строения – ядро и цитоплазму, которые заключены в клеточную оболочку.

Межклеточное вещество – это продукт жизнедеятельности клеток. Оно состоит из основного вещества и расположенных в нем волокон соединительной ткани.

Орган – это часть целостного организма, представляющая собой комплекс тканей, сложившийся в процессе эволюционного развития и выполняющий определенные специфические функции. Совокупность органов, выполняющих общую для них функцию, называют системой органов (пищеварительная, дыхательная, сердечно-сосудистая, половая, мочевая и др.) и аппаратом органов (опорно-двигательный, эндокринный, вестибулярный и др.).

Костная система и её функции. Принято выделять следующие физиологические системы организмы: костную (скелет человека), мышечную, кровеносную, дыхательную, пищеварительную, нервную, систему крови, желез внутренней секреции, анализаторов и др. Скелет(греч. Skeleton – высохший, высушенный) – комплекс костей, различных по форме и величине. У человека более 200 костей, которые в зависимости от формы и функции делятся на: трубчатые (кости конечности); губчатые (выполняют в основном защитную и опорную функции – ребра, грудина, позвонки и др.); плоские (кости черепа, таза, поясов, конечностей); смешанные (основание черепа). В каждой кости содержатся все виды тканей, но преобладает костная, представляющая разновидность соединительной ткани.Скелет человека состоит из позвоночника, черепа, грудной клетки, поясов конечностейискелета свободных конечностей. Все кости скелета соединены посредством суставов, связок и сухожилий. На рост и формирование костей существенное влияние оказывают физические нагрузки.

Суставы – подвижные соединения, область соприкосновения костей в которых покрыта суставной сумкой из плотной соединительной ткани, срастающиеся с надкостницей сочленяющихся костей. Полость суставов герметично закрыта, она имеет небольшой объем, зависящий от формы и размеров суставов. Суставная жидкость уменьшает трение между поверхностями при движении, эту же функцию выполняет и гладкий хрящ, покрывающий суставные поверхности. В суставах могут происходить сгибание, разгибание, приведение, отведение, вращение. Главная функция суставов–участвовать в осуществлении движений. Они выполняют также роль демпферов, гасящих инерцию движения и позволяющих мгновенно останавливаться в процессе движения.

Мышечная система и её функция. Существует 2 вида мускулатуры : гладкая (непроизвольная) и поперечно-полосатая (произвольная).Гладкое мышцы расположены в стенках кровеносных сосудов и некоторых внутренних органах. Они сужают или расширяют сосуды, продвигаю пищу по желудочно-кишечному тракту, сокращают стенки мочевого пузыря. Поперечно-полосатые мышцы – это все скелетные мышцы, которые обеспечивают многообразные движения тела. К поперечно-полосатым мышцам относится также и сердечная мышца, автоматически обеспечивающая ритмическую работу сердца на протяжении всей жизни. Основа мышц – белки, составляющие 80-85% мышечной ткани (исключая воду). Главное свойство мышечной ткани – сократимость, она обеспечивается благодаря сократительным мышечным белкам – актину и миозину. Мышца имеет волокнистую структуру. Каждое волокно – это мышца в миниатюре. Совокупность этих волокон и образуют мышцу в целом.

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%); имеет слабощелочную реакцию (7,36 рН).

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

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 м 2 .

Пищеварительная система состоит из ротовой полости, слюнных желез, глотки, пищевода, желудка, тонкого и толстого кишечника, печении поджелудочной железы. В этих органах пища механически и химически обрабатывается, перевариваются поступающие в организм пищевые вещества и всасываются продукты пищеварения.

Выделительную систему образуют почки, мочеточники и мочевой пузырь, которые обеспечивают выделение из организма с мочой вредных продуктов обмена веществ (до 75%). Кроме того, некоторые продукты обмена выделяются через кожу (с секретом потовых и сальных желез), легкие (с выдыханием воздуха.

Нервная система состоитиз центрального и периферического отделов (нервов, отходящих от головного и спинного мозга и расположенных на периферии нервных узлов). Центральная нервная система координирует деятельность различных органов и систем организма и регулирует эту деятельность в условиях изменяющейся внешней среды по механизму рефлекса) и через желудочно-кишечный тракт.

Эндокринная система. Железы внутренней секреции, или эндокринные железы, вырабатывают особые биологические вещества — гормоны.Термин “гормон” происходит от греческого “hormo” — побуждаю, возбуждаю. Гормоны обеспечивают гуморальную (через кровь, лимфу, межтканевую жидкость) регуляцию физиологических процессов в организме, попадая во все органы и ткани. Часть гормонов продуцируется только в определенные периоды, большинство же — на протяжении всей жизни человека. Они могут тормозить или ускорять рост организма, половое созревание, физическое и психическое развитие, регулировать обмен веществ и энергии, деятельность внутренних органов. К железам внутренней секреции относят: щитовидную, околощитовидные, зобную, надпочечники, поджелудочную, гипофиз, половые железы и ряд других.

Организм как биологическая система: особенности, функции и краткая теория

В связи с социализацией человека его биологическая роль постепенно теряет значимость. Происходит это не из-за достижения людьми высочайших уровней развития, а по причине осознанного отдаления от своего фактического «фундамента» (биосферы), давшей человеку возможность развиваться и построить современное общество. Но организм как биологическая система не может существовать вне биосферы, и потому должен рассматриваться только вместе с ней.

Популяция и общество

Любое общество – это самостоятельно регулируемая популяция, современный аналог разумной биологической системы (БС) в рамках биосферы. И человек – это, прежде всего, продукт эволюции БС, а не результат развития социального общества, что вторично. Строго говоря, общество – это некий частный пример популяции, которая также является БС, расположенная лишь на один уровень выше живого организма.

С точки зрения биологии этот термин характеризует встроенную в живую оболочку планеты систему из органов и тканей, имеющую свои механизмы влияния на места обитания и защитные реакции. Рассматривая организм как биологическую систему, легко выделить основные механизмы его жизнедеятельности, адаптации и регуляции своих функций. И в рамках данной публикации организм человека будет рассмотрен как цельная система с точки зрении ее критериев.

Терминология

Система – крупная совокупность некоторых взаимозависимых элементов, образующих определенную целостность (структуру), претерпевшую длительную эволюцию в ходе своего формирования.

Биологические системы – неделимые совокупности взаимосвязанных элементов, создающие живую оболочку планеты и входящие в ее состав, играющие критически важную роль в ее существовании. Примеры биологических систем: клетка, организм, макромолекулы, органеллы, ткани, органы, популяции.

Организм – сложно организованная самостоятельно регулируемая и активно функционирующая система, состоящая из органов и тканей или представленная одной биологической системой, образующая один объект живой природы. Организм активно взаимодействует с биологическими системами вышестоящего порядка (с популяцией и биосферой).

Регуляция – это упорядочивание, подчинение строгим правилам, создание условий для их выполнения и осуществления контроля. В контексте человеческого организма термин следует рассмотреть как процесс нормализации организменных функций.

Универсальное строение

Чтобы рассмотреть организм человека как биологическую систему (БС), следует выделить ее основные свойства и соотнести их. Итак, главное свойство БС – это их строение: все они состоят из органических молекул и биополимеров. Примечательно, что в БС представлены также неорганические вещества, которые являются атрибутами неживой природы. Однако они не являются формообразующими для биологической молекулы, органеллы, клетки или организма, а лишь встраиваются в эти системы.

Упорядоченность

Высокая степень упорядоченности – второе свойство систем. Так называемая иерархичность очень важна для функционирования биосферы по той причине, что вся ее структура построена по принципу усложнения простого и комбинирования элементарного. То есть более сложные компоненты живой оболочки земли (биологические системы) состоят из более мелких, расположенных ниже в иерархии.

Частным примером является эволюция жизни от макромолекулы до органического полимера, а затем до органеллы и субклеточной структуры, из которых позднее формируется ткань, орган и организм. Как целостная биологическая система такая иерархическая структура позволяет формировать все уровни живой природы и отслеживать взаимодействие между ними.

Целостность и дискретность

Одним из важнейших свойств любой БС является ее одновременная целостность и дискретность (частичность, компонентность). Это означает, что любой живой организм – биологическая система, целостная совокупность, сформированная из автономных компонентов. Сами автономные компоненты – это также живые системы, только лишь расположенные ниже в иерархии. Они могут существовать автономно, но в рамках организма подчиняются его регуляторным механизмам и образуют целостную структуру.

Примеры одновременной целостности и дискретности можно найти в любых системах разных уровней. Например, цитоплазматическая мембрана как целостная структура обладает гидрофобностью и липофильностью, текучестью и избирательной проницаемостью. Она состоит из макромолекул липопротеидов, которые обеспечивают только липофильность и гидрофобность, и из гликопротеидов, отвечающих за избирательную проницаемость.

Это является демонстрацией того, как совокупность дискретных свойств компонентов биологической системы обеспечивает функции более сложной вышестоящей структуры. Примером также служит целостная органелла, состоящая из мембраны и группы ферментов, унаследовавшая их дискретные качества. Или клетка, которая способна реализовывать все функции своих составных компонентов (органелл). Организм человека как единая биологическая система также подчиняется такой зависимости, так как демонстрирует общие качества, являющиеся частными для дискретных элементов.

Обмен энергией

Данное свойство биологической системы также универсально и прослеживается на каждом ее иерархическом уровне, начиная от макромолекулы и оканчивая биосферой. На каждом конкретном уровне оно имеет различные проявления. Например, на уровне макромолекул и доклеточных структур обмен энергией означает изменение пространственного строения и электронной плотности под действием рН, электрического поля или температуры. На уровне клетки обмен энергией следует рассматривать как метаболизм, совокупность процессов клеточного дыхания, окисления жиров и углеводов, синтеза и запасания макроэргических соединений, удаления продуктов обмена наружу клетки.

Обмен веществ организма

Организм человека, как биологическая система, также обменивается энергией с окружающим миром и трансформирует ее. К примеру, энергия химических связей углеводных и жировых молекул эффективно используется в клетках организма для синтеза макроэргов, из которых органеллам легче извлечь энергию для своей жизнедеятельности. В данной демонстрации имеет место трансформация энергии и ее накопление в макроэргах, а также реализация путем гидролиза фосфатных химических связей АТФ.

Самостоятельная регуляция

Данная характеристика биологических систем означает способность увеличивать или уменьшать свою функциональную активность в зависимости от достижения каких-либо состояний. Например, если бактериальная клетка испытывает голодание, то она либо движется в сторону источника питания, либо формирует спору (форму, которая позволит поддерживать жизнедеятельность до улучшения условий обитания). Если говорить кратко, организм как биологическая система имеет сложнейшую многоуровневую систему регуляции своих функций. Она состоит из:

• доклеточной (регуляция функций отдельных клеточных органелл, к примеру, рибосом, ядра, лизосом, митохондрий);
• клеточной (регулирование функций клетки в зависимости от внешних и внутренних факторов);
• тканевая регуляция (контроль скорости роста и размножения клеток ткани под действием внешних факторов);
• органная регуляция (формирование механизмов активации и ингибирования функций отдельных органов);
• системная (нервная или гуморальная регуляция функций вышестоящими органами).

Человеческий организм как саморегулирующаяся биологическая система имеет два главных регуляторных механизма. Это более древний в эволюционном плане гуморальный механизм и более современный – нервный. Это многоуровневые комплексы, способные регулировать скорость обмена веществ, температуру, рН биологических жидкостей и гомеостаз, способность защищаться от опасностей или обеспечивать агрессию, реализуют эмоции и высшую нервную деятельность.

Уровни гуморальной регуляции

Гуморальная регуляция – это процесс ускорения (или замедления) биологических процессов в органеллах, клетках, тканях или органах под действием химических веществ. И в зависимости от расположения их «мишени» выделяют клеточную, местную (тканевую), органную и организменную регуляцию. Примером клеточной регуляции является влияние ядра на скорость биосинтеза белка.

Тканевая регуляция – это выделение клеткой химических веществ (местных медиаторов), направленных на подавление или усиление функций окружающих клеток. К примеру, клеточная популяция, испытывающая кислородное голодание, выделяет факторы ангиогенеза, которые вызывают рост кровеносных сосудов по направлению к ним (в обедненные участки). Также примером тканевой регуляции является выделение веществ (кейлонов), способных подавлять скорость размножения клеток в определенном месте.

Этот механизм, в отличие от предыдущего, является примером отрицательной обратной связи. Он характеризуется как активное действие клеточной популяции, призванное подавлять какой-либо процесс в биологической ткани.

Высшая гуморальная регуляция

Человеческий организм как единая саморазвивающаяся биологическая система является эволюционным венцом, реализовавшим высшую гуморальную регуляцию. Она стала возможной благодаря развитию желез внутренней секреции, способных выделять гормональные субстанции. Гормонами называются специфические химические вещества, которые выделяются железами внутренней секреции непосредственно в кровь и воздействуют на органы-мишени, расположенные на большом удалении от места синтеза.

Высшая гуморальная регуляция также является иерархической системой, главным органом которой является гипофиз. Его функции регулируются неврологической структурой (гипоталамусом), располагающейся выше прочих в регуляторной иерархии организма. Под действием нервных импульсов гипоталамуса, гипофиз секретирует три группы гормонов. Они попадают в кровь и переносятся ею к органам мишеням.

У тропных гормонов гипофиза мишенью является нижестоящая гормональная железа, которая под действием этих веществ выделяет свои медиаторы, непосредственно влияющие на функции органов и тканей.

Нервная регуляция

Регуляция функций организма человека главным образом реализуется посредством нервной системы. Она управляет также и гуморальной системой, делая ее как бы своим структурным компонентом, способным более гибко влиять на функции организма. При этом нервная система также является многоуровневой. У человека она имеет самое сложное развитие, хотя и дальше чрезвычайно медленно совершенствуется и видоизменяется.

На данном этапе она характеризуется наличием функций, ответственных за высшую нервную деятельность: память, внимание, эмоциональность, интеллект. И, пожалуй, одним из главных свойств нервной системы является способность работать с анализаторами: зрительным, слуховым, обонятельным и прочими. Она позволяет запомнить их сигналы, воспроизводить их в памяти и синтезировать на их основе новую информацию, формируя также и чувственный опыт на уровне лимбической системы.

Уровни нервной регуляции

Человеческий организм как единая биологическая система имеет несколько уровней нервной регуляции. Их удобнее рассматривать по градационной схеме от низших уровней к высшим. Ниже прочих располагается вегетативная (симпатическая и парасимпатическая) нервная система, осуществляющая регуляцию своих функций независимо от высших центров нервной деятельности.

Она функционирует за счет ядра блуждающего нерва и мозгового слоя надпочечников. Примечательно, что самый низкий уровень нервной регуляции расположен максимально близко к гуморальной системе. Это снова демонстрирует одновременную и дискретность, и целостность организма как биологической системы. Строго говоря, нервная система, передает свои сигналы под действием ацетилхолина и электрического тока. То есть она на половину состоит из гуморальной системы передачи информации, что наблюдается в синапсах.

Высшая нервная деятельность

Выше вегетативной нервной системы располагается соматическая, которая состоит из спинного мозга, нервов, ствола, белого и серого вещества головного мозга, его базальных ядер, лимбической системы и других важных структур. Именно она отвечает за высшую нервную деятельность, работу с анализаторами органов чувств, систематизацию информации в коре, ее синтез и развитие речевой коммуникации. В конечном итоге, именно этот комплекс биологических структур организма ответственен за возможную социализацию человека и достижение его нынешнего уровня развития. Но без низкоуровневых структур их появление было бы невозможным, как исключается и существование человека вне привычной среды обитания.

Источники:

http://studopedia.ru/18_31430_lektsiya–organizm-kak-edinaya-biologicheskaya-sistema.html
http://megaobuchalka.ru/10/475.html
http://fb.ru/article/408585/organizm-kak-biologicheskaya-sistema-osobennosti-funktsii-i-kratkaya-teoriya