Дата: «03» апреля 2020 г.. Преподаватель: Мотыченко Е.М.. Предмет: Естественно-научные основы. физической культуры и спорта. Занятие: Практическое занятие №3. Тема: Организм человека как биосистема. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №3.. ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА КАК

Дата: «03» апреля 2020 г.

Курс: 1

Преподаватель: Мотыченко Е.М.

Предмет: Естественно-научные основы

физической культуры и спорта

Занятие: Практическое занятие №3

Тема: Организм человека как биосистема

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №3.

ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА КАК БИОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Цель: доказать на конкретных примерах, что организм человека является биологической системой.

Ход работы:

1.Изучить теоретическую часть, проверить текст на достоверность и полноту изложения материала.

2.Составить интеллект-карту.

2.Сделать вывод.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Зачастую, рассматривая различные стороны деятельности человека, излишне изолированно рассматривают разные органы и даже системы органов по их функциональным признакам ( нервная система, сердечно-сосудистая, дыхательная и пр.). Но очень важно всегда помнить, что все органы человеческого организма, несмотря на их узкую специализацию, тесно связаны между собой в единую биологическую систему. Согласно И.П.Павлову: "Человек - система, в высочайшей степени саморегулирующаяся, сама себя поддерживающая, восстанавливающая и даже совершенствующаяся". Ведущей системой в этом процессе управления и регуляции, конечно, является психика, сознание. Однако психическая регуляция невозможна без привлечения физиологических механизмов управления деятельностью отдельных подсистем. Для достижения цели и получения результата необходимо взаимодействие разных систем. Выполнение даже самого простого двигательного акта (например, маха рукой) требует согласованных во времени и пространстве действиях всех систем организма анализаторов (зрительных, слуховых, осязательных и пр.) - ЦНС головного мозга - ЦНС спинной мозг - периферическая нервная система - мышцы - суставы - кости - кровообращение - дыхание -обмен веществ - терморегуляция.

Нервная система

Приспособление живого организма (адаптация) к окружающей среде возможно благодаря его способности воспринимать изменения в среде и отвечать на них целесообразными действиями. Слаженная деятельность всех систем организма возможна благодаря тому, что управление ими осуществляется единым механизмом регуляции центральной нервной системой и ее высшим отделом - корой головного мозга. Структурно нервная система человека включает в себя:

Рецепторы (датчики) восприятия воздействий (зрительные, слуховые, кожные, вестибулярные, двигательные, обонятельные, вкусовые).

Спинной мозг - наиболее древний отдел ЦНС. В его центры поступают сигналы от головного мозга и идут в мышцы. Спинной мозг связывает периферию тела со всеми отделами ЦНС. Головной мозг - главный орган нервной системы, имеет целый ряд отделов (кора больших полушарий - анализаторы всех видов, центры-распорядители, осуществляющие волевые функции ). Значительная часть корковой ткани занята ассоциативными областями, играющими решающую роль в сложных формах поведения, мышления, высших психических функций. Вегетативная нервная система, роль которой - регуляция работы внутренних органов (кровообращения, дыхания, пищеварения и т.д.). Она не является самостоятельным образованием, подчинена ЦНС, но специализирована.

В нейроне в ответ на раздражение возникает электрический сигнал, потенциал действия - до 120 мв. Этот потенциал распространяется по нервному волокну со скоростью 120 м/с, либо к другому нейрону цепи, либо - к мышце. Частота возникновения электрических импульсов в нейроне зависит от интенсивности возбуждающих влияний. Частота импульсов - это тот "язык", код, с помощью которого нейроны "разговаривают" друг с другом. Диапазон частот 5-200 имп/с.

Сердечно-сосудистая система

В состав сердечно-сосудистой системы (ССС) входят кровь, сосуды, сердце. Кровь является одним из важнейших компонентов ССС: масса крови составляет 7% от общей массы человека, 40-50% массы крови - клетки красные - эритроциты, белые - лейкоциты, остальное - плазма, коллоидный раствор белков. Функции крови:

а) питательная (глюкоза, аминокислоты) из органов пищеварения, печени, почек.

б) выделительная - перенос продуктов обмена (вывод молочной кислоты, аминокислоты, мочевины), часть в почки и потовые железы, часть в печень и ткани для синтеза углеводов и их окисления.

в) защитная - обеспечение иммунитета (лейкоциты для борьбы с микробами, свертывание крови.

г) регуляторная - гуморальная регуляция, различные органы и ткани, омываемые кровью, могут влиять друг на друга через химические вещества, выделяемые в кровь и воздействуют на обмен веществ. Регуляторная функция также - в поддержании постоянства ее состава, кислотно-щелочного равновесия, регуляция свойства через легкие (углекислота), почки и потовые железы кислоты и щелочи. Кроме того, кровь содержит буферные вещества, которые реагируя на кислоты и щелочи, нейтрализуют их, предохраняя от резкого изменения состава крови:

- постоянный водно-солевой состав NaСl=1%,

- постоянные глюкозы = 0,1%,

- постоянный газовый состав: 18-20% О2 и 4,5-5,0% СО2 в

артериальной крови.

д) транспорт О2 от легких к тканям и СО2 от тканей в легкие в легкие. Эритроциты - гемоглобин обеспечивают кислородную емкость крови.

Кровообращение

Только благодаря непрерывному движению крови происходят обмен веществ, питание, дыхание и другие функции организма. В организме человека существует 2 круга обращения крови:

- большой: левый желудочек - аорта - крупные артерии по всем частям тела - мелкие сосуды-капилляры (в которых происходит обмен веществ между кровью и тканевой жидкостью) - венулы - крупные вены - правое предсердие (отработанная кровь),- малый: правый желудочек - легочная артерия – легкие (легочные капилляры), в которых происходит газообмен между кровью и воздухом альвеол - легочные вены - левое предсердие (свежая кровь).

Сердце

Сердце является источником движения крови, насос и мотор в одном органе. Основа сокращения - поперечно-полосатая сердечная мышца, но мышца с особыми свойствами. Автоматическое сокращение происходит даже изолировано от организма. Источник этих автоматических автономных сокращений - особые мышечные клетки, сконцентрированные в особый синусовый узел – водитель сердечного ритма. Возбуждение от этого узла распространяется со скорость 1м/с по всем мышечным волокнам, но в перегородке между предсердиями и желудочками задерживается (на 12-20 мс). Ритмичная работа сердца состоит из отдельных фаз: сокращение сердца - систола, расслабление - диастола. Физиологические параметры работы сердца Для оценки работы ССС в медицине и спорте принимаются различные физиологические показатели. Наиболее распространены и просты в определении:

- частота сердечных сокращений, ЧСС,

- кровяное давление,

- состав крови,

- электрокардиограмма сердца.

ЧСС - это количество ударов в минуту, оно колеблется в пределах 60-70 - у мужчин, 70-80 - у женщин. Измерение производится прижатием двух-трех подушечек пальцев на руке или сонной артерии. ЧСС в течение суток меняется от минимальной в 2-4 ночи до максимального при интенсивной работе, при волнении. Давление крови обычно измеряется на плечевой артерии -в норме систолическое давление равно 100-130 мм.рт.ст. диастолическое - 65-85 мм.рт.ст. Электрокардиограмма представляет запись распространения электрических импульсов при возбуждения сердца.

Дыхательная система

Роль дыхательной системы заключается в обмене кислородом и углекислым газом между организмом и наружным воздухом. Этот обмен происходит при помощи:

- тканевого дыхания (ткань-лимфа-кровь),

- легочного дыхания (кровь-воздух),

- кожного дыхания, роль которого относительно невелика.

Дыхательный аппарат состоит из:

а) воздухоносных путей от ротового и носового отверстий до верхних голосовых связок,

б) нижних воздухоносных путей: трахеи, бронхи,

в) легких, которые состоят из альвеол - тонкостенных пузырьков, покрытых густой сетью капилляров, здесь происходит обмен газов - легочное дыхание. Громадная поверхность альвеол(до 100 м2) обеспечивает большую скорость обмена.

г) дыхательной мускулатуры, диафрагма которой сокращаясь изменяет объем и давление в легких (при входе оно может быть от 6-8 и до 30 мм.рт.ст. ниже атмосферного, при выдохе на 2-3 мм.рт.ст. выше).

Регуляция дыхания производится:

а) автоматически, без участия сознания, причем приспособление дыхания осуществляется двумя путями:

- первый - в головном мозге дыхательного центра специальными нервными клетками-нейронами, которые ритмически возбуждают мышцы, производящие вдох-выдох, внешние раздражения через ЦНС оказывают действие на нейроны дыхательного центра и изменяют дыхание в соответствии с условиями внешней среды,- второй - гуморальный, через кровь, когда химический состав и температура крови оказывают действие на дыхательные нейроны - уменьшение О2, повышение СО2 усиливает дыхание, снижение СО2 урежает дыхание, повышение температуры и кислотности усиливает дыхание.

б) произвольным изменением - задержкой (до 1мин), кора головного мозга тормозит работу нейронов дыхательного центра.При задержке понижается О2 в крови и растет СО2. Наступает момент, когда рост СО2 возбуждает нейроны дыхательного центра сильнее, чем мозг.

Основные физиологические характеристики дыхания:

а) жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - объем, который человек может выдохнуть за один раз. Кроме этого, в легких остается еще около 1л остаточной емкости (чтобы легкие не спадали). В среднем ЖЕЛ - 2,5-3 л у женщин и 3,5-4,5 л у мужчин,

б) мощность вдоха-выдоха - количество л/с, в среднем 5,5-5,6 л/с характеризует проходимость воздуха через бронхи.

в) частота дыхания, легочная вентиляция в покое 16 раз в мин и около 8 л/мин, максимальная вентиляция легких (МВЛ) за счет частого и глубокого дыхания может доходить до 180 л/мин.

г) легочный газообмен: на вдохе содержание О2 - около 20%, СО2 - 0,03%, на выдохе содержание О2 - 15-17%, СО2 - 4-5%.Потребление О2, основной показатель эффективности работы дыхательной системы в покое составляет 0,25-0,3 л/мин, во время работы оно увеличивается в 10-20 раз. Максимальное потребление кислорода (МПК) отражает максимальные возможности физиологических систем, участвующих в обеспечении мышечной работы.

Опорно-двигательный аппарат

Опорно-двигательный аппарат включает пассивную часть, скелет и активную, состоящую из мышц и управляющих мотонейронов. Пассивная часть - скелет , состоит из костей, подвижное соединение которых друг с другом имеет шарнирный характер, допускающих в разных суставах разные виды движений. Часть костей соединяется неподвижно с помощью хрящей и особой костной ткани (позвоночник, череп). Кроме механической функции костная система выполняет еще ряд биологических: запас минеральных веществ (фосфор, кальций и др.), красный костный мозг (вырабатывает элементы крови). Всего в системе человека более 200 костей, составляющих до 16-18% веса человека. Активная двигательная часть состоит из мышц и управляющих мотонейронов. Мышечная система составляет активную часть двигательного аппарата. Благодаря способности к сокращению мышцы приводят в движение кости, в результате чего происходит движение. У человека насчитывается около 400 мышц (40-50% от общей массы тела), которые можно разделить на 2 группы:

- скелетные (поперечно-полосатые), осуществляющие движение звеньев тела,- гладкие мышцы внутренних органов, сосудов (желудок, кишечник) для обеспечения функционирования внутренних органов. Скелетные мышцы состоят из множества мышечных волокон-миофибрилл, нитей диаметром до 1 микрона длиной в несколько см.

Миофибриллы, в свою очередь, состоят из нитей (>2500) миозина и актина, представляющего цепочки молекул белка. Сокращение мышцы, ее укорочение, происходит за счет скольжения нитей актина относительно миозиновых нитей. Мышечная сила зависит от двух факторов:

- физиологического поперечника,

- координационного навыка, работы ЦНС.

Управляющая часть двигательной единицы состоит из:

- мотонейронов спинного мозга,

- нервных волокон - аксонов,

- нервно-мышечных узлов - синапсов.

Возбуждение мотонейрона дает электрический импульс, возбуждающий мышцу, причем частота импульсации мотонейронов различна для разных двигательных единиц (ДЕ) и разных режимов работы мышцы и является своеобразным "языком" - кодом, с помощью которого нервная система "разговаривает" с мышцами и управляет

движениями человека.

Энергетическое обеспечение мышечного сокращения

Состав, особенности строения и энергетический обмен мышц определяются различиями в характере их деятельности:

а) Сердечная мышца нуждается в постоянном притоке энергии для ритмичной работы.

б) Скелетные мышцы при длительной, но сравнительно небольшой мощности, работе.

в) Скелетные мышцы при работе большой мощности, но в короткое время (поднятие штанги, бег на 100 м).

Процесс мышечного сокращения связан с изменением внутреннего механического состояния миофибрилл за счет энергии при расщеплении аденозинтрифосфорной кислоты АТФ в механическую работу мышечного сокращения. Образование АТФ в мышцах может происходить несколькими путями:

1) Окислительный процесс углеводов (глюкозы) в митохондриях мышц с участием кислорода, поступающего из кровеносныхосудов. При сокращении мышцы за счет сжатия сосудов кровоснабжение ухудшается. В этом случае используется кислород миоглобина мышцы (аналог гемоглобина крови, но более активный О2 и являющийся "депо" кислорода в мышце).

2) Гликолиз, образование АТФ за счет бескислородного (анаэробного) расщепления углеводов (глюкоза, гликоген), работа с кислородным долгом. Гликолиз происходит с участием специальных ферментов, при этом образуется АТФ и молочная кислота.В восстановительном периоде молочная кислота окисляется в печени обратно в гликоген, который с кровью разносится в мышцы.

Восстановительный период характеризуется повышенным потреблением кислорода.

3) Креатинфосфатный механизм (КрФ) при работе большой мощности работает за счет запасов потенциальной энергии непосредственно в мышцах, легко трансформируемых в энергию АТФ.Содержание КрФ в скелетных мышцах доходит до 400-500 мг%. При участии ферментов КрФ разлагается на креатин и АТФ. Восполнение КрФ идет в восстановительном периоде в митохондриях.

Адаптация организма к внешним нагрузкам и изменения в организме под влиянием тренировок

Приспособление человека к окружающей среде является одной из главных проблем биологии. Опыт развития человечества дает совершенно изумительные примеры приспособления (адаптации) человека к условиям внешней среды. Так, например, индейцы племени тараумара высокогорного плато в Мексике способны бежать без остановки более суток, пробегая при этом 200-250 км, известен ряд народов мира, постоянно живущих на большой высоте при постоянном недостатке кислорода и при пониженном давлении, жители различных регионов мира приспосабливаются к холоду, жаре, высокой влажности и т.д. Все это становится возможным благодаря замечательной способности всего живого изменяться и совершенствоваться, приспосабливаться к воздействиям внешнего мира и внутренней среды. Многие известные ученые-биологи отмечали также влияние различных физических упражнений на организм. Еще в 1809 г. Жан-Батист-Ламарк, рассматривая эволюцию человека, писал: "Во всяком животном более частое употребление какого-нибудь органа укрепляет его, развивает и сообщает ему силу, тогда как постоянное неупотребление неприметно ослабляет его, приводит в упадок, сокращает его способность". Очень образно обобщил мысли о развитии живого организма известный физиолог Ухтомский: "Работа строит орган". В более широком смысле это выражение означает, что любая сторона деятельности человека (умственная, волевая, физическая и т.п.)может быть улучшена, развита, повышена посредством многократных повторений, специальных воздействий, выполнением физических и других упражнений. В процессе адаптации организма на любое внешнее воздействие можно выделить два этапа:

а) начальный этап срочной, но несовершенной адаптации.Реакция приспособления на действие раздражителя практически мгновенна, при этом деятельность протекает на пределе физиологических возможностей, она несовершенна, полного приспособления нет, в функциональных системах человека нет структурных сдвигов. Например, подъем на высоту неадаптированного человека(5000 м) вызывает сверхмобилизацию (на пределе) ССС и дыхания,но несмотря на это наступает апатия или эйфория, снижение физической и интеллектуальной работоспособности. Также бег нетренированного человека происходит при близкой к максимальной интенсивности работы сердца и дыхательной системы, но он не может быть ни достаточно быстрым, ни достаточно длительным.б) долговременная, совершенная адаптация возникает постепенно в результате длительного или многократного действия среды на организм человека. Она развивается на основе многократной, срочной адаптации и характеризуется структурными изменениями функциональных систем: в результате постепенного количественного накопления каких-то изменений организм приобретает новое качество. Эта адаптация обеспечивает:

- выполнение ранее недостижимой по своей интенсивности физической работы,

- устойчивость организма к высотной гипоксии,

- устойчивость организма к холоду, теплу, радиации,

- устойчивость организма к большим дозам ядов,

- возникновение новых устойчивых связей в головном мозге и ЦНС и их реализация в виде соответствующих реакций (двигательной или поведенческих).Подводя итог вышесказанному можно оценить те задачи, которые стоят перед нами в области физического воспитания:

а) занятия физическими упражнениями должны быть достаточно напряженными, интенсивными и достаточно объемными, чтобы вызвать в основных физиологических системах определенные функциональные сдвиги срочной адаптации,

б) они должны соответствовать текущим функциональным возможностям организма, чтобы не вызвать перенапряжение (постепенность увеличения нагрузки),

в) они должны быть регулярными, чтобы на основе срочных адаптационных сдвигов произошли структурные изменения в функциональных системах - долговременная совершенная адаптация. Для решения этих задач потребуется,прежде всего, сознательное, заинтересованное отношение к физической культуре.