Функціональні основи життєдіяльності організму людини

Функціональні основи життєдіяльності організму людини

Пізнання суті життя — одна з найважливіших проблем і завдань людства. Дати наукове визначення суті життя, вказати принципову різницю між живим і неживим дуже важко.

Сучасне діалектно-матеріалістичне визначення життя таке: життя — це якісно особлива форма існування матерії, вища в порівнянні з фізичною і хімічною формами її існування, яка являє собою біологічну форму руху матерії. Живі тіла на Землі, це відкриті, саморегульовані і самовідтворювані системи, що складаються з білків і нуклеїнових кислот, жирів, вуглеводів тощо. У живих тілах відбуваються не тільки хімічні перетворення і здійснюються складні фізичні процеси. Тут мають місце якісно нові біологічні (обмін речовин, енергії, інформації) та інші (дискретність, структурність і зменшення ентропії) закономірності неживої природи.

Рівень знань кінця ХІХ ст. Дозволяв вважати, що основним субстратом життя є білок. У світлі сучасних уявлень субстратом життя вважають увесь комплекс речовин, які належать до двох класів біополімерів: білків і нуклеїнових кислот. Сьогодні на Землі немає жадної живої системи, яка б не містила в собі сукупності білків і нуклеїнових кислот. Більше того, всі основні процеси, що характеризують життя, пов" язані з комплексними властивостями цих сполук. Встановлено, що субстратом життя є тільки комплекс різноякісних сполук, окрема молекула або навіть група молекул якого-небудь одного типу сполук не може бути носієм життя.

Російський біохімік В. О. Енгельгард (1894−1984) відзначав, що «у здатності живого створювати порядок із хаотичного теплового руху молекул полягає найбільш глибока, корінна відміна живого від неживого. Тенденцію до упорядкування, до створення порядку із хаосу є не що інше, як протидія зростанню енергії». Під ентропією розуміють процес розсіювання енергії, який полягає у переході всіх видів енергії у теплову і рівномірному розподілі її між усіма тілами природи. Принципу ентропії підкоряються всі тіла неживої природи.

Життя існує у формі відкритих систем. Живі системи безперервно обмінюються з навколишнім середовищем енергією, речовиною та інформацією. Не дивлячись на це, у живих системах на відміну від неживих відбувається вирівнювання енергії. Живі організми, будучи відкритими системами, постійно беруть енергію. З навколишнього середовища, завдяки чому знижують ентропію всередині себе і підвищують її у навколишньому середовищі.

До числа фундаментальних властивостей, сукупність яких характеризує життя, відносяться: самооновлення, яке пов" язане з потоком речовини і енергії, самовідтворення, яке забезпечує наступність між генераціями біологічних систем, що змінюють одна одну, саморегуляція, яка ґрунтується на потоці речовин, енергії та інформації.

Характеризуючи явища життя, Ф. Енгельс у роботі «Діалектика природи» писав: «Життя є спосіб існування білкових тіл, істотним моментом якого є постійний обмін речовин із зовнішньою природою, що їх оточує, при чому з припиненням цього обміну речовин припиняється і життя, що приводить до розкладу білка» (Маркс К., Енгельс Ф. Твори. — 2-е вид. — Т. 20. — С. 568). При цьому Ф. Енгельс відмічав, що обмін речовин може мати місце і між тілами неживої природи. Проте принципово обмін речовин як властивість живого якісно відрізняється від процесів обміну в неживих тілах.

Така риса як подразливість характерна всьому живому і є однією з загальних властивостей всіх тіл природи — властивості відображення. Вона пов" язана з передаванням інформації із зовнішнього середовища будь-якій біологічній системі (організму, органу, клітині) і проявляється реакціями цих систем на зовнішнє подразнення. Отримання необхідної інформації забезпечує у біологічних системах саморегуляцію, яка здійснюється за принципом зворотного зв" язку.

Саморегуляцією в організмі підтримується постійність структурної організації - гомеостаз (гр. homoios — рівний, незмінний, stasis — стан). Для організмів характерна постійність хімічного складу, фізико-хімічних властивостей. Всі живі істоти здатні підтримувати стабільність внутрішнього середовища.

Для біологічних систем на різних рівнях організації властива адаптація (лат. adapto — пристосовую) — пристосування живого до мінливих умов середовища. В основі адаптацій лежать явища подразливості та характерні для неї адекватні відповіді. Адаптації виробились у процесі еволюції як наслідок виживання найбільш пристосованих. Без адаптацій неможливе підтримання нормального існування.

У зв" язку з тим, що життя існує у вигляді окремих (дискретних) біологічних систем (клітин, організмів тощо), а існування окремо взятої біологічної системи обмежене у часі, підтримання життя на будь-якому рівні пов" язане з репродукцією. Будь-який вид складається із особин, кожна з яких рано чи пізно перестане існувати, але завдяки репродукції (розмноженню) життя виду не припиняється. Розмноження всіх видів, що живуть на Землі, підтримує існування біосфери. Само відтворення на молекулярному рівні зумовлює особливості обміну речовин живих організмів у порівняння з неживими тілами.

Спадковість забезпечує матеріальну наступність (потік інформації) між поколіннями організмів. Вона тісно пов" язана з репродукцією (авторепродукцією) життя на молекулярному, субмолекулярному і клітинному рівнях. Завдяки спадковості з покоління в покоління передаються ознаки, що забезпечують пристосування організмів до середовища існування.

Мінливість — це властивість організмів набувати нових морфофіологічних або біохімічних ознак чи втрачати колишні, тобто ця властивість протилежна спадковості. У першу чергу мінливість пов" язана з «помилками» при репродукції.

Одна з основних характеристик всього живого — здатність зберігати відносну динамічну сталість внутрішнього середовища. Цю характеристику (властивість) називають гомеостазом (гр. homoios — рівний, незмінний, stasis — стан). Гомеостаз виражається у відносній сталості хімічного складу, осмотичного тиску, стійкості основних фізіологічних функцій у організмах рослин, тварин, людини. Гомеостаз кожної особини специфічний і зумовлений її генотипом.

Регуляторні гомеостатичні механізми функціонують на рівні клітин, органів, організмів і популяцій. Живі організми являють собою відкриті системи, які мають багато зв" язків з навколишнім середовищем. Ці зв" язки здійснюються через нервову, травну, дихальну, видільну системи.

У процесі обміну речовин з їжею, водою, при газообміні у організм із навколишнього середовища надходять різноманітні хімічні сполуки. У організмі ці сполуки змінюються і перетворюються, зрештою уподібнюються до хімічного складу організму і входять у його морфологічні структури, але не залишаються постійно. Через певний період засвоєні речовини піддаються руйнуванню, вивільняючи нагромаджену у них енергію, а продукти розпаду видаляються у зовнішнє середовище. При цьому зруйновану молекулу замінює нова, не порушуючи цілісності структурних компонентів організму.

Організми знаходяться в умовах безперервно змінюваного середовища, на них часто діють несприятливі фактори, але, незважаючи на це, основні фізіологічні показники продовжують перебувати у певних параметрах і організм підтримує стійкий стан здоров" я протягом тривалого часу. Зміни навколишнього середовища викликають прямо чи опосередковано якісь зміни у функціях організму, проте ці відхилення відбуваються порівняно у вузьких межах завдяки процесам саморегуляції, а потім відновлюються до початкового стану. Таким чином, поняття гомеостазу не пов" язане із стабільністю процесів. У відповідь на дію зовнішніх факторів відбуваються деякі зміни фізіологічних показників, а включення регуляторних систем забезпечує підтримання сталості внутрішнього середовища являє собою властивість, яка виробилась у процесі еволюції і закріплена спадково.

Імунні механізми гомеостазу. Імунна система ссавців і людини. Властивість імунного захисту виникла у процесі еволюції як функція живої системи, яка забезпечує збереження біологічної індивідуальності, збереження біологічної індивідуальності, збереження гомеостазу (лат. immunitas — звільнення, свобода).

В організмі хребетних імунна система анатомічно не складає єдиного цілого, вона розташовується окремими скупченнями: тимус (вилочкова залоза), лімфатичні вузли, селезінка, кістковий мозок. зв" язок між ними підтримується через систему кровообігу. У кістковому мозку містяться стовбурні клітини, здатні до міграції, за виразом імунолога Р. Б. Петрова (1981), вони є своєрідним «насінним матеріалом» для всіх лімфоїдних тканин, тому кістковий мозок можна вважати одним із центральних органів імунної системи.

Порушення гомеостазу, які пов" язані з дефектами імунної системи. У клініці відомі захворювання, які пов" язані з природженими дефектами імунної системи. Наприклад, при недостатності розвитку тимуса немає Т-лімфоцитів, порушений трансплантаційний і протипухлинний імунітет. При недостатності розвитку В-системи тимоцити збережені, але у крові відсутні гамма-глобуліни, організм не продукує антитіл.

У нормі імунна система не продукує антитіл проти власних тканинних білків. Існує ряд хвороб, які розглядають як наслідок спотворення імунної реакції - так звані аутоімунні хвороби. Наприклад, множинний склероз — дуже небезпечна хвороба, при якій розвиваються аутоімунні реакції, що спрямовані проти тканин центральної нервової системи.

У 1981 р. була виявлена нова хвороба — синдром набутого імунного дефіциту (СНІД). Вірус, який викликає це захворювання, був відкритий Р. Галло (США) і Д. Монтан" є (Франція) у 1983 р.

Вірус імунодефіциту людини (ВІЛ -1) відноситься до групи ретровірусів (РНК-вмісних вірусів). Вірусна РНК, потрапляючи у клітину-мішень, за допомогою фермента зворотної транскриптази трансформується у ДНК. Клітинами-мішенями є Т-лімфоцити, найважливіші компоненти імунної системи. При наступних поділах вражених Т-лімфоцитів буде відтворюватися і вірусна ДНК. Таке приховане носійство у одних людей швидко переходить у хворобу, а у інших може не проявлятися роками. Причини цього невідомі, але припускають, що це може бути пов" язане із здатністю вірусу мутувати з виникненням більш вірулентних штамів. У 50% інфікованих СНІД виникає протягом 5 — 10 років.

Носійство вірусу перебігає без будь-яких симптомів і люди, не підозрюючи про це, можуть заражати оточуючих. Вірус передається при переливанні крові та її препаратів, при використанні недостатньо стерилізованих медичних інструментів та голок для ін" єкцій. Основний шлях зараження — статевий. Випадкові статеві стосунки і статеві відхилення є фактором ризику. Якщо носієм вірусу СНІД є жінка, то у випадку вагітності є 50%-на ймовірність, що її дитина заразиться СНІДом.

Подразливість як гомеостатична реакція. Підтримання гомеостазу пов" язане з наявністю у живих організмів такої властивості, як подразливість, тобто здатності організмів відповідати на впливи зовнішнього і внутрішнього середовища певними активними реакціями.

Подразливість — одна із основних властивостей життя. Сприйняття подразнення здійснюється спеціальними утворами — рецепторами. Рецептори — це спеціалізовані сприймаючі структури. Вони звичайно складаються з нервових утворів, які здатні перетворювати енергію зовнішнього подразнення у біоелектричний потенціал — нервовий імпульс.

Здатність клітин і тканин відповідати на подразнення називається збудливістю. Це складна біологічна реакція, яка проявляється у зміні фізичного, фізико-хімічного і функціонального стану клітин.

Органи і структури, в яких в результаті збудження виникають відповідні реакції, називають ефекторами.

У тварин з нервовою системою розвинувся особливий тип відповіді - рефлекси. Рефлекс (лат. reflexus — відбиття) — реакція організму на зовнішнє або внутрішнє подразнення при участі нервової системи. Розрізняють рефлекси безумовні - природжені та умовні, що виробляються у процесі життя.

Матеріалістичне трактування природи рефлекторної діяльності цілісного організму належить І. М. Сєченову (1829 -1905) та І. П. Павлову (1849−1936).

Поведінка як спосіб збереження гомеостазу. Еволюційний аспект поведінки. Поведінка тварин — дуже широке поняття. Воно поєднує велику різноманітність реакцій, які сприяють виживанню організмів і збереженню виду у змінюваних умовах зовнішнього середовища. Найпростішою її формою є різні рухові реакції на зовнішні подразники, більш складні форми поведінки, зв" язані з навчанням, переробленням інформації - вищих інтегративних функцій нервової системи.

Поведінка — це комплекс природжених і набутих реакцій, які сприяють індивідуальній і груповій адаптації до конкретних умов середовища.

Поведінка тварин будується на базі трьох основних компонентів вищої нервової діяльності: інстинкти, навчання (умовно-рефлекторна діяльність), розумова діяльність (у людини).

І н с т и н к т (лат. instinctus — спонука) — сукупність природних поведінкових реакцій, які мають пристосувальний характер і здійснюються цілеспрямовано, без попереднього індивідуального досвіду і навчання, для задоволення основних біологічних потреб. Звичайно інстинктами називають тільки складні безумовні рефлекси (харчовий, захисні, статеві тощо), на відміну від простих безумовних рефлексів (чхання, моргання, кашель тощо).

З еволюційної точки зору інстинкти являють собою корисний для особини «інформаційний досвід» попередніх поколінь даного виду тварин або людини.

Другим компонентом поведінки є н, а в ч, а н н я на основі умовно-рефлекторної діяльності. Характерною особливістю цієї поведінкової реакції є необхідність повторення певних ситуацій.

Завдяки виникненню умовно-рефлекторних тимчасових зв" язків організм набуває здатності реагувати на зовнішні явища за певними сигналами. Нейтральні подразники можуть стати сигналом їжі, небезпеки. Коли нейтральний подразник при певних умовах не підкріплюється безумовним, який викликає інстинктивну реакцію, відбувається гальмування, згасання тимчасових зв" язків, які перестають бути доцільними у даних умовах.

Третій компонент поведінки — елементарна р о з у м о в, а д і я л ь н і с т ь (ЕРД). У чому ж різниця ЕРД від інших форм поведінки? Це, перш за все, побудова програми поведінки без попереднього навчання, при першій зустрічі особини з незвичною ситуацією на основі уловлювання зв" язку між предметами і явищами навколишнього середовища. У основі розумової діяльності лежить осягання деяких емпіричних (не теоретичних) закономірностей природи. Це дозволяє прогнозувати найближчі події, будувати поведінку на основі рішення елементарних завдань.

Першим параметром ЕРД є здатність до екстраполяції (здатність тварин до виконання певної дії з врахуванням поправки на час і напрямок руху). Другим параметром є прийняття рішень у незвичайній ситуації без попереднього навчання. Третій параметр розумової діяльності - здатність сприйняття і співставлення множин.

Формування абстрактного мислення, яке проходить, починаючи з раннього дитинства, є основною якісною відміною людини від ЕРД найбільш розвинених тварин. ЕРД відіграє важливу роль у еволюції, вона зумовлює можливість виконання складних актів поведінки, підвищує пристосовуваність тварин до змінюваного середовища.

Поняття про біоадаптацію. Біологічним системам на різних рівнях організації характерна адаптація. Під адаптацією розуміється процес пристосування до умов середовища. Всі живі істоти і їхні угрупування пристосовані до географічних, фізичних, хімічних і біологічних умов середовища.

Адаптація виникає і розвивається на базі спадкової програми організму і здатності змінюватися під впливом природного добору. У результаті добору у кожному середовищі існування виживали тільки ті форми організмів, генотипи яких забезпечували існування потомків у даних конкретних умовах. Так з" явились пристосування організмів до існування, наприклад, у горах, пустелях або океані, у полярних або екваторіальних широтах. З іншого боку, життя у будь-яких умовах пов" язане з коливанням факторів навколишнього середовища на протязі індивідуального життя особини. Генотипом запрограмовано, що всі організми мають адаптивні можливості змінюватися у певних межах, пристосовуються до змінюваних факторів середовища, як правило, зберігаючи постійність гомеостазу. Часто адаптивні можливості у процесі індивідуального життя зростають завдяки тренуванню.

У основі адаптацій на рівні клітин, органів і організмів лежать явища подразливості з характерними для нього адекватними реакціями. Без адаптивних реакцій життя ні в якому разі неможливе.

На рівні організму при різкій зміні навколишнього середовища адаптації дозволяють вижити у результаті перебудови фізіологічних функцій поведінки. Вони спрямовані на підтримання гомеостазу.

При різкому погіршенні умов існування (низька температура, відсутність достатньої вологості) деякі організми переходять у особливий стан анабіозу (гр. ana — знову, bios — життя). При цьому життєві процеси тимчасово припиняються, або вони так уповільнені, що видимі прояви життя відсутні. При настанні сприятливих умов відбувається відновлення нормального рівня життєдіяльності. Явище анабіозу зустрічається у багатьох організмів.

Фізіологічна адаптація у вищих організмів, особливо у ссавців і людини, здійснюється, у першу чергу, на базі нервових механізмів, гіпоталамо-гіпофізарної і симпатико-адреналової систем.

При дії значних за силою і тривалістю подразників у організмі виникає комплекс неспецифічних реакцій — так званий загальний адаптаційний синдром. Поняття про адаптаційний синдром і вчення стрес (англ. stress — напруження) було розроблене канадським ендокринологом Г. Сельє у 1936 р.

Фактори, які викликають розвиток цих реакцій, можуть бути різними: м" язове і нервове перенапруження, емоційне збудження, травма, інфекція, висока або низька температура. Кожний із цих впливів викликає специфічну відповідь і, крім того, неспецифічну стереотипну відповідь у вигляді стресу.

У розвитку реакції стресу виділяють три стадії: у першу стадію тривоги — відбувається подразнення рецепторів, збуджується симпатико-адреналова система, підсилюється виділення адреналіну мозковою речовиною. Внаслідок цього підвищується рівень глюкози у крові, підсилюються і частішають скорочення сороченя серця, зростає артеріальний тиск. Все це сприяє підвищенню активних рухових реакцій, дає можливість інтенсивно діяти.

Друга стадія стрес орної реакції - стадія резистентності, відносно стійкого пристосування. Адреналін, діючи через гіпоталамус, стимулює утворення спеціальними клітинами нейрогормону (ліберину). Цей нейрогормон впливає на передню долю гіпофіза, яка виділяє кортикотропін (адренокортикотропний гормон) і підсилює продукцію гормонів кори наднирників, які підвищують стійкість організму до дії стресорних подразників: активізуються процеси обміну, мобілізується жир із жирових депо, у крові зростає вміст амінокислот і глюкози.

Третя стадія — виснаження — настає у тих випадках, коли напруження настільки велике, що, незважаючи на гіпертрофію, кора наднирників не в змозі дати необхідну кількість гомону. Це може призвести до смерті. Адаптаційний синдром є фізіологічною мірою проти виникнення хвороби.

Отже, як ми могли переконатися, наш організм має всі можливості, щоб нормально співіснувати з навколишнім середовищем. Хоча не треба забувати про те, що такі шкідливі речі, як нікотин, алкоголь, наркотики та ін. погіршують стан нашого здоров" я, а, отже, і його властивості до адаптацій і нормального функціонування. Тож треба завше пам" ятати про роль здорового способу життя та про тверезий глузд. А також ще одну річ: ми живемо один раз!

Література:

«Біологія» А. О. Слюсарів, С. В. Жукова — Київ «Вища школа», 1992.

«Довідник з біології» О. В. Денисьєвський — Київ «Наукова думка» 1998.

План.

І. Вступ.

ІІ. Суть життя:

1. діалектико-матеріалістичне уявлення про суть життя,.

2. субстрат життя,.

3. фундаментальні властивості живого,.

4. обмін речовин і енергії,.

5. подразливість,.

6. репродукція,.

7. спадковість,.

8. мінливість.

ІІІ. Гомеостаз, як особливий механізм захисту організму людини:

загальні закономірності гомеостазу,.

імунні механізми гомеостазу,.

порушення гомеостазу, які пов" язані з дефектами імунної системи,.

подразливість як гомеостатична реакція,.

поведінка як спосіб збереження гомеостазу:

а)інстинкт,.

б)навчання,.

в)розумова діяльність,.

6. поняття про біоадаптацію,.

7.фізіологічна адаптація у вищих організмів.

IV. Висновок.

Міністерство освіти і науки України.

Київський національний лінгвістичний університет.

САМОСТІЙНА РОБОТА.

з «Безпеки життєдіяльності».

на тему: Функціональні основи життєдіяльності організму людини.

Студентки ІІ курсу.

факультету перекладачів.

Шерстобаєвої А. І.

КИЇВ 2004р.