Краткая характеристика функциональных систем организма

Нервная система. Всю нервную систему разделяют на центральную и периферическую. К центральной нервной системе (ЦНС) относят головной и спинной мозг. Через периферическую нервную систему осуществляется связь головного и спинного мозга со всеми органами тела. В ее состав входят центростремительные нейроны, которые воспринимают и передают в ЦНС раздражения от воздействий из внешней и внутренней среды организма, и центробежные нейроны, передающие управляющие сигналы из ЦНС ко всем органам. В двигательных актах особая роль принадлежит спинному мозгу, т.к. он соединен нервными путями со всеми скелетными мышцами, за исключением мышц лица.

В периферической нервной системе условно выделяют два отдела -соматический и вегетативный. Соматический отдел периферийной нервной системы обеспечивает иннервацию кожного покрова тела, двигательного аппарата и органов чувств. Вегетативный отдел иннервирует внутренние органы, кровеносную сосуды и железы, регулируя тем самым обменные процессы в организме.

В данной лекции не представляется возможным рассмотреть нервную систему более полно. Но обязательно необходимо сказать о нервном образовании, расположенном в головном мозге, - гипоталамусе. Этот орган обеспечивает не только постоянство внутренней среды и в большей степени приспосабливает деятельность организма к внешней среде, но с его помощью еще и реализуется программа развития организма.

Костная система. Данная система является пассивной частью двигательного аппарата. Она состоит из 206 парных и непарных костей, которые соединены между собой и образуют скелет - твердую опору человеческого тела. В первую очередь эту роль выполняет позвоночный столб, состоящий из 33-34 отдельных позвонков.

Каждая кость построена преимущественно из костной ткани, пронизанной кровеносными, лимфатическими сосудами и нервными волокнами. Твердость кости зависит от содержания минеральных солей, а эластичность - от наличия органических веществ. По мере старения организма количество органических веществ в костной ткани уменьшается и повышается содержание солей кальция, поэтому кости становятся более хрупкими. Благодаря соединениям (суставам) кости могут перемещаться относительно друг другу в результате сокращения мышц. Сустав полностью заключен в суставную капсулу, которая выделяет синовиальную жидкость для смазки сочленяющихся поверхностей.

Капсула, связки и окружающие мышцы ограничивают подвижность сустава, но с помощью физических упражнений, значительно повышающих эластичность связок и мышц, можно увеличить подвижность самого сустава. Кроме механической функции отдельные кости скелета (кости черепа, таза, грудной клетки) выполняют защитную функцию для внутренних органов, а также ряд биологических функций, играющих важную роль в жизнедеятельности организма. В костях содержится основной запас минеральных веществ, который используется организмом по мере необходимости в обменных процессах, а также находится красный костный мозг, вырабатывающий эритроциты, лейкоциты и другие форменные элементы крови.

Мышечная система. Мышцы составляют активную часть двигательного аппарата и, благодаря своей способности к сокращению, приводят в движение костные звенья скелета. У человека насчитывается свыше 600 отдельных мышц, но мы сосредоточим внимание на поперечно­полосатых мышцах. Мышцы с помощью прочных сухожилий прикрепляются к костям и связывают как минимум две кости. При сокращении мышцы кости приходят в движение одна относительно другой. Мышцы, окружающие сустав, образуют функциональные группы или совместного действия (синергисты), или противоположного действия (антагонисты). Зная местоположение мышцы и в каких движениях она участвует, можно легко подобрать упражнения для развития ее силы.

Строение мышечной ткани имеет волокнистую структуру. Отдельное волокно представляет собой цилиндр длиной до 10 см и диаметром около 0,1 мм. Одна мышца складывается из тысяч подобных волокон белого и красного цветов. Причем первые - сокращаются быстро, а вторые -медленно. В зависимости от соотношения этих волокон в мышцах человек может быть склонен к быстрым движениям или быть более выносливым. Но в мышечной ткани есть и смешанные волокна, которые в результате направленной тренировки могут стать или быстрыми, или выносливыми.

К мышце подходят и отходят от нее многочисленные нервные волокна трех видов и каждый несет строго определенные функции. Так, двигательные нервные волокна передают от спинного и головного мозга импульсы, приводящие мышцы в действие. Чувствительные нервные волокна передают импульсы в обратном направлении. Эти импульсы являются своеобразным отчетом о проделанной мышцами работе, т.е. это обратная связь. Через симпатические нервные волокна регулируются обменные процессы - изменяется качественный и количественный состав мышц, что приспосабливает их к изменившимся условиям работы.

Мышцы пронизывает широко разветвленная сеть кровеносных капилляров, по которым поступают всевозможные вещества, необходимые для работы мышц, для строительства новых клеток, и по которым удаляются продукты распада. С технической точки зрения, мышцы - это своеобразный химический двигатель с КПД около 25-30 %. Это значит, что четверть всех потенциальных энергетических возможностей мышц идет на выполнение механической работы. Остальное - на производство тепла, чем мы иногда пользуемся, когда при холодной погоде проделываем быстрые, энергичные движения. Следует отметить, что часть энергетического потенциала этого мышечного мотора используется в качестве «мышечного насоса» при каких-либо циклических движениях человека, когда мышцы, ритмично сокращаясь, способствуют проталкиванию венозной крови к сердцу от удаленных от него участков тела.

Топливом для мышц служат особые органические вещества, богатые потенциальной энергией и способные, расщепляясь, отдавать ее. Это аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), креатинфосфорная кислота (КФ), гликоген, жиры и белки. Особую роль играет АТФ, которую можно сравнить с обычным аккумулятором. Она, отдавая мышцам энергию, «разряжается» и так же, как аккумулятор может заряжаться, вновь обретая способность приводить мышцы в действие. Так как количество АТФ в мышцах сравнительно невелико, то уже вскоре после начала работы возникает необходимость в ее восстановлении. Здесь вступают в действие КФ и гликоген. Выделяемая при их расщеплении энергия идет на восстановление АТФ. Эти процессы происходят в течение нескольких десятков секунд анаэробным путем. Для дальнейшей работы мышц необходим кислород и новые источники энергии. Их приносит к мышцам кровь, где начинается процесс сгорания углеводов, жиров, белков аэробным путем. Выделенная при этом энергия трансформируется в мышечную работу, но опять же через восстановление АТФ. После окончания работы, в ходе отдыха, в мышцах происходят восстановительные процессы по восполнению до исходного уровня запасов АТФ, КФ, гликогена и удаления продуктов распада (углекислого газа, воды, аммиака).

Сердечно-сосудистая система. Она обеспечивает циркуляцию жидкостей в организме, которая является непременным условием его жизнедеятельности. Кроме того, на этом построен гуморальный механизм регуляции всех происходящих в организме процессов. С помощью движения крови и лимфы осуществляется как доставка к органам и клеткам необходимых для них веществ и кислорода, так и удаление из органов продуктов обмена и доставка их к выделительным и другим органам.

По характеру циркулирующей жидкости в сосудистой системе различают два отдела - кровеносный и лимфатический, которые структурно и функционально тесно между собой связаны. С сосудистой системой связаны также селезенка и красный костный мозг, являющиеся кроветворными органами.

Кровь в организме движется по двум кругам - большому и малому. Большой круг кровообращения начинается от левого желудочка сердца через самую крупную артерию - аорту, через артерии разного размера, капилляры к венам и далее в правое предсердие, а оттуда - в правый желудочек, легочные артерии, капилляры, легочные вены, впадающие в левое предсердие. В большом кругу через стенки сосудов осуществляется обмен веществ между тканями и кровью. Из правого предсердия кровь переходит в правый желудочек, откуда начинается малый круг кровообращения. В малом кругу, в капиллярах легких, венозная кровь, насыщаясь кислородом и освобождаясь от углекислого газа, превращается в артериальную, направляясь в левое предсердие. Из левого предсердия кровь поступает в левый желудочек и оттуда вновь в большой круг кровообращения.

Ритмичными сокращениями желудочков сердца кровь изгоняется в аорту и легочную артерию. Непрерывное движение крови обеспечивается разностью давления в сосудах, которое возникает в результате деятельности сердца, работающего как насос.

Вся жизнь организма от мельчайших структур до целых органов и систем возможна только благодаря деятельности сердца, которое при массе 250-300 г является сверхмощным мышечным двигателем, способным в течение часа перекачать около 300 кг жидкости. Сердце иннервируется ветвями блуждающего и симпатического нервов. Первый из них тормозит деятельность сердца, второй - усиливает.

К изменениям в работе сердца ведут температурные колебания окружающей среды: при ее изменении на 1 градус частота сердечных сокращений изменяется примерно на 10 ударов; болевые ощущения; различные эмоциональные проявления: гнев, страх, радость и т.п.

При каждом сокращении сердца в артерии под большим давлением выбрасывается некоторое количество крови, но ее свободному передвижению препятствует сопротивление стенок периферических сосудов. В итоге в кровеносных сосудах создается давление, называемое кровяным. Оно самое высокое в крупных артериях, а в полых венах даже ниже атмосферного. Кровяное давление неодинаковое; и на протяжении сердечного цикла, в момент сокращения (систолы) желудочков, оно максимальное, или систолическое; а в момент паузы (диастолы) – минимальное, или диастолическое. Кровяное давление измеряют в районе плечевой артерии тонометром. Максимальное давление в пределах 100-140 мм ртутного столба считается нормотоническим, ниже 100 - гипотоническим, а выше 140 -гипертоническим. У детей давление ниже, чем у взрослых. У лиц пожилого возраста в связи с понижением эластичности сосудов максимальное давление выше, чем у лиц молодого возраста.

Артериальный пульс - это ритмические колебания стенки артерии, обусловленные систолой желудочков. У большинства здоровых людей пульс составляет 60-70 уд/мин. Мышечная деятельность вызывает учащенное сердцебиение до 150-200 уд/мин, однако очень высокое учащение пульса не является эффективным. Установлено, что в большинстве случаев при пульсе 170-175 уд/мин происходит максимально возможное потребление человеком кислорода.

В организме взрослого человека 5-6 литров крови, но по кровеносным сосудам движется не вся кровь. Значительная ее часть (до50 %) находится в т.н. «депо крови» - селезенке, печени, подкожной клетчатке. Кровь -своеобразное «зеркало», отражающее все состояние организма. Поэтому все занимающиеся физической культурой и спортом периодически подвергаются клиническому анализу крови.

Кровь состоит из жидкой части (плазмы) и форменных элементов: белых кровяных телец (лейкоцитов), защищающих организм от микробов и инородных веществ; красных кровяных телец (эритроцитов) и кровяных пластинок (тромбоцитов), играющих важную роль в свертывании крови.

В эритроцитах содержится вещество гемоглобин, придающее крови красный цвет. Он окисляется кислородом и, связывая последний, превращается в оксигемоглобин ярко-красного цвета, доставляя с кровью кислород всем тканям организма через разветвленную капиллярную сеть. В капиллярах и происходит обмен веществ между кровью и тканями.

Лимфа представляет собой прозрачную жидкость, в которой содержатся белые форменные элементы - лимфоциты, образующая в лимфоузлах и играющие важную роль в защите организма от болезнетворных микроорганизмов. По своему составу лимфа похожа на плазму крови, но в ней меньше белков. Движение лимфы значительно медленнее, чем движение крови и направлено только в сторону сердца. После приема пищи и во время физической работы лимфоток увеличивается. Массаж также ведет к усилению лимфообращения, что способствует активизации восстановительных процессов в послерабочем состоянии.

Дыхательная система. Она обеспечивает процесс обмена кислородом и углекислым газом между организмом и наружным воздухом. Ткани обмениваются этими газами с окружающих их лимфой и кровью. Этот процесс обмена называется тканевым дыханием. Обмен газов между наружным воздухом и кровью, совершаемый в легких, составляет сущность легочного дыхания. Также существует обмен газов через кожу (кожное дыхание), но он незначителен.

Механизм легочного дыхания функционирует следующим образом. Через 3-4 с у человека под влиянием нервных импульсов из дыхательного центра ЦНС происходит сокращение дыхательной мускулатуры, и в результате объем грудной клетки и находящихся в ней легких увеличивается. Воздух по дыхательным путям свободно проникает внутрь легких. Так осуществляется вдох. С началом расслабления дыхательных мышц происходит выдох. Но прежде чем попасть в легкие, воздух проходит через носоглотку, гортань, трахею, ветвистую систему бронхов и бронхиол. Здесь воздух согревается, увлажняется и очищается от пылевых частиц, микроорганизмов. При чрезмерном загрязнении воздуха мелкими частицами механизмы его очистки, расположенные в носовой полости и на стенках воздухоносных путей, не срабатывают и все вредные примеси оседают на стенках альвеол, в которых и происходит обмен газов. Вот почему важна охрана чистоты воздушного бассейна городов, воздуха рабочих помещений, спортивных залов.

При мышечном покое человек использует приблизительно 500 мл воздуха при вдохе-выдохе, причем до альвеол доходит около 70 % этого воздуха. При физической нагрузке потребность в кислороде резко возрастает, поэтому увеличиваются частота и глубина дыхания, т.е увеличивается легочная вентиляция. При частом дыхании объем вдоха-выдоха около 250 мл, но до альвеол доходит только 40 % вдыхаемого воздуха. Вот почему глубокое и редкое дыхание является более эффективным, нежели поверхностное и частое.

Резервные способности легких к увеличению легочной вентиляции для каждого индивидуальны и лимитируются т.н. «жизненной емкостью легких» (ЖЕЛ), под которой понимается максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимального вдоха. У женщин ЖЕЛ равна 3-4 л, у мужчин - 4-5 л. Количество кислорода, необходимое на ту или иную работу, называется кислородным запросом (КЗ). В том случае, когда дыхательная и сердечно-сосудистая системы не удовлетворяют потребности тканей в кислороде, возникает кислородный долг (КД).

У мышц человека есть способность работать «в долг» некоторое время за счет анаэробных механизмов энергообеспечения. Так, максимальная величина КД у здорового человека равна приблизительно 10 л. Однако бескислородные ресурсы мышц весьма невелики - несколько десятков секунд интенсивной деятельности. Как правило, ликвидация КД происходит по окончанию работы путем интенсификации дыхания, и этот кислород осуществляет окисление органических соединений, в т.ч. молочной кислоты (лактата), образующихся в период работы. Производительность дыхательной и взаимосвязанной с ней сердечно-сосудистой системы характеризуется показателем максимального потребления кислорода (МПК). Этот показатель у здорового человека равен 2-3 л.

Пищеварительная система. Она обеспечивает начальный этап обмена веществ в организме. В процессе пищеварения происходит механическая и химическая обработка пищи. В результате сложные по строению питательные вещества под влиянием ферментов расщепляются на более простые и в растворимом состоянии всасываются из пищеварительного аппарата в кровь и таким образом усваиваются организмом.

К пищеварительным процессам относятся двигательные (жевание, глотание, передвижение пищевых масс), секреторные (выделение пищеварительных соков) и всасывательные (переход питательных веществ, воды и солей из кишечника в кровь и лимфу).

Мышечная деятельность, повышая обмен веществ и энергии, стимулирует работу пищеварительной системы. Однако это воздействие не всегда положительно. Так, выполнение физической работы непосредственно перед приемом пищи угнетает пищеварительные функции в силу торможения пищевых центров возбужденными двигательными центрами. Но и интенсивное переваривание пищи отрицательно влияет на двигательную активность, т.к. отток крови от мышц к органам брюшной полости в силу возбуждения пищевых центров, снижает эффективность физической работы. Поэтому между приемами пищи и занятиями физическими упражнениями необходимо выдерживать интервал не менее чем 2 часа.

Выделительная система обеспечивает функцию очищения организма от постоянно образующихся продуктов распада. К органам выделения относятся почки, потовые железы, легкие и кишечник. У них общая задача -поддерживать гомеостаз внутренней среды организма. Поэтому каждый из них частично дублирует функции других и тем самым обеспечивает возможность компенсации в случае выхода одного органа выделения из строя. Органы выделения работают согласованно, постоянно перераспределяя обязанности между собой. Так, вода покидает организм и через почки (1,5 л в сутки), и легкие (400 мл), и кишечник (200 мл), и, наконец, кожу (500 мл в сутки). Надо отметить, что моча, как и кровь, очень точный индикатор каких-либо изменений в организме. Поэтому нельзя пренебрегать ее анализом не только после перенесения простудных заболеваний, но и в процессе занятий физкультурно-спортивной деятельностью.

С енсорные системы. Их часто называют анализаторами, которые осуществляют обратную связь через восприятие, переработку и хранение информации, поступающей как из внешней, так и внутренней среды организма. В каждом анализаторе можно выделить три отдела: периферический, промежуточный и корковый. В зависимости от характера раздражителей все анализаторы можно разделить на несколько групп:

1. Механические: тактильный, болевой, двигательный,
вестибулярный, а также барорецептивный отдел висцерального
анализатора.

2. Химические: вкусовой, обонятельный, и хеморецептивный отдел
висцерального анализатора.

3. Зрительный (световой).

4. Слуховой (звуковой).

5. Температурный.

В двигательной деятельности человека ведущим регулирующим звеном является проприоцептивный (двигательный) анализатор. Его функция - восприятие положения звеньев тела и их взаимных перемещений, включая их скорость и амплитуду, а также степень напряжения мышц. При выполнении физических упражнений функционируют и другие сенсорные системы: тактильный анализатор отвечает за восприятие прикосновений к коже и давления на нее; вестибулярный - за информацию о положении головы в пространстве, о направлении и величине. ускорении при поступательных и вращательных движениях головы, о вибрации тела. В результате систематической физкультурно-спортивной деятельности функции многих анализаторов совершенствуются. Данные о состоянии анализаторов являются одним из критериев для характеристики уровня тренированности человека.

Дата добавления: 2014-12-17