Цель урока: сформировать новые анатомо-физиологические понятия- о железах внутренней секреции и внешней секреции, гормонах, их свойствах и значении в жизнедеятельности организма,раскрыть знания о гуморальной регуляции функций организма и особенностях эндокринной системы человека.
Образовательные:
Закрепить знания о строении тканей, органов и систем органов;
Сформировать понятие гуморальной регуляции функций организма и эндокринной системы;
Познакомить с железами внутренней, внешней и смешанной секреции;
Раскрыть сущность и свойства гормонов;
Подвести к выводам об особенностях работы желёз внутренней секреции;
Расширить кругозор учащихся.
Развивающие:
Развивать интеллектуальную сферу: внимание, память, речь, мышление;
Эмоциональную сферу: уверенность в себе;
Мотивационную сферу: стремление добиться успехов;
Коммуникативную сферу: навыки работы в паре.
Воспитательные:
Воспитывать целостное восприятие мира;
Формировать познавательный интерес к предмету.
Оборудование: таблицы с изображением желёз внутренней секреции, пищеварительной системы, мочевыделительной системы, головного мозга.
Ход урока
1. Организационный момент. Постановка целей и задач урока.
2. Актуализация знаний. Проверка домашнего задания.
а) Работа по карточкам
Карточка №1
Заполните таблицу “ Клетки нервной системы человека”
Карточка №2
Каково строение переднего мозга.
Карточка №3
Заполните таблицу “ Отделы центральной нервной системы человека”
Карточка №4
Установите правильную последовательность нейронов рефлекторной дуги.
А. Вставочный
Б.Центробежный
В.Центростремительный.
3. Изучение нового материала.
Почему ЖВС называют маленькими органами большого значения?
Какова их функция в организме?
Чтобы получить ответы на эти вопросы,в этом нам поможет тема сегодняшнего урока.
Учебная лекция “Гуморальная регуляция. Эндокринная система человека, его особенности.
План на доске.
1. Железы внешней, внутренней, смешенной секреции. Гуморальная регуляция деятельности организма.
2. Гормоны - продукты жизнедеятельности желез внутренней секреции.
Свойства гормонов и их значение в организме.
3. Значение и роль желез внутренней секреции.
4. Гуморальная и нервная регуляция.
5. Нейрогормоны. Гипоталамо-гипофизарная система.
Для осуществления регуляции физиологических процессов протекающих в организме используются два механизма: гуморальный и нервный.
Выделяют классическую эндокринную систему и диффузную эндокринную систему .
К органам классической эндокринной системы относят гипофиз, эпифиз, щитовидную и паращитовидные железы, надпочечники, островки Лангерганса поджелудочной железы, половые железы (яичники и семенники).
Диффузная эндокринная система – это совокупность отдельных клеток, продуцирующих гормоны, рассыпанных одиночно или мелкими скоплениями в слизистой и подслизистой оболочках трубчатых органов (преимущественно пищеварительной и дыхательной систем). Гормоны диффузной эндокринной системы часто называют местными, или тканевыми, гормонами.
Имеющиеся в организме человека железы вырабатывают специфические вещества – секреты и делятся на три группы: внешней секреции, внутренней секреции и смешанной секреции.
| Железы внешней секреции (Экзокринные) |
Железы внутренней секреции (Эндокринные) |
Железы смешанной секреции |
| Имеют протоки, по которым секреты выделяются в полость тела или во внешнюю среду | Не имеют протоков. Выделяют секреты в кровь. | Часть железы работает как железа внешней секреции, а часть – как внутренней секреции |
| Слюнные железы Желудочные железы Потовые железы |
Эпифиз
Щитовидная железа Околощитовидные железы Надпочечники |
Поджелудочная железа Половые железы |
Продукты желёз внутренней секреции называют гормонами.
Гормоны – это биологически активные вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции. Они оказывают влияние на рост и развитие организма, на процессы полового созревания, участвуют в регуляции деятельности организма.
Свойства гормонов:
- Высокая биологическая активность (1 г. адреналина достаточно, чтобы усилить работу 100 000 000 изолированных сердец лягушек, т.е. для стимуляции деятельности 1 сердца достаточно 1/100 000 000 г. адреналина).
- Специфичность (это позволяет компенсировать недостаток того или иного гормона в организме человека введением гормональных препаратов, получаемых из соответствующих желёз животных).
- Действуют только на живые клетки.
- Орган, на который действуют гормоны, может быть расположен далеко от желез.
Сейчас мы более детально познакомимся со структурой и функциями желёз внутренней и смешанной секреции.
Строение и функционирование эндокринной системы . (Учащиеся с помощью учителя заполняют таблицу)
| Железа внутренней секреции | Место расположения в организме | Секретируемые гормоны | Регулируемые процессы жизнедеятельности |
| Гипофиз | В полости черепа под промежуточным мозгом. Состоит из трёх долей. | Соматотропин (гормон роста). Гормоны, влияющие на работу других желёз. Пролактин. Меланотропный гормон. Окситоцин. Вазопрессин (антидиуретический гормон). |
Регуляция роста, стимуляция
белкового синтеза. Регуляция деятельности щитовидной, половых желёз, надпочечников. Регуляция развития молочных желёз и секреции молока. Регуляция пигментации. Регуляция маточной активности. Регуляция интенсивности мочевыделения. |
| Эпифиз | В полости черепа над средним мозгом. | Гормоны, влияющие на биологические ритмы и половое созревание. | Регуляция активности
физиологических и психических процессов. Регуляция полового созревания. |
| Щитовидная железа | Прилегает к хрящам гортани и закрыта сверху мышцами шеи. | Тироксин. Трийодтиронин. |
Регуляция интенсивности обмена веществ, частоты сердечных сокращений, возбудимости нервной системы, роста, физического и умственного развития. |
| Околощитовидные (паращитовидные) железы | На задней поверхности и под щитовидной железой. | Паратгормон | Регуляция обмена кальция в организме. |
| Надпочечники | На верхних полюсах почек. | Мозговой слой: адреналин,
норадреналин. Корковый слой: глюкокортикоиды, половые гормоны |
Повышение частоты и силы
сокращения сердца, ускорение обмена веществ,
сужение сосудов (кроме сосудов сердца, мозга и
работающих скелетных мышц), замедление
пищеварения. Регуляция обмена белков, жиров, углеводов, воды и минеральных солей; уменьшение воспалительных реакций; |
| Поджелудочная железа (островки Лангерганса) | В изгибе двенадцатипёрстной кишки. | Инсулин | Регуляция обмена углеводов |
| Половые железы | Семенники (мужские) Яичники (женские) |
Андрогены Эстрогены |
Регуляция обмена веществ, роста, развития половых органов, появления вторичных половых признаков. |
4./ Закрепление знаний
Тесты: Гуморальная регуляция.
Задание. Выберите один правильный ответ.
1. Гуморальная регуляция в организме осуществляется с помощью:
A. Витаминов.
Б. Гормонов.
B. Минеральных солей.
2. Гормоны, образованные эндокринными железами, выделяются:
А. В полость тела.
Б. В полость кишечника.
В. В кровь.
3. Работа большинства желез внутренней секреции контролируется:
А. Гипофизом.
Б. Щитовидной железой.
В. Эпифизом.
4. Гормон роста синтезируют клетки:
A. Надпочечников.
Б. Гипофиза.
B. Щитовидной железы.
5. Щитовидная железа вырабатывает:
А. Инсулин.
Б. Гормон роста.
В. Тироксин.
6. Околощитовидные (паращитовидные) железы регулируют:
Б. Обмен солей кальция и фосфора.
B. Обмен органических соединений.
7. Гормоны, стимулирующие деятельность организма в состоянии физического и психического напряжения, синтезируются клетками:
A. Надпочечников.
Б. Щитовидной железы.
B. Паращитовидных желез.
8. Примером железы смешанной секреции является:
A. Гипофиз.
Б. Поджелудочная железа.
B. Надпочечники.
9. Недостаток синтеза инсулина вызывает:
A. Кретинизм.
Б. Гипогликемию.
B. Сахарный диабет.
10. Недостаток выработки тироксина вызывает:
A. Кретинизм.
Б. Гипогликемию.
B. Сахарный диабет.
11. Избыточная активность клеток гипофиза приводит к:
А. Диабету.
Б. Кретинизму.
В. Гигантизму.
12. Рост и развитие организма по мужскому или женскому типу контролируется:
A. Половыми железами.
Б. Эпифизом.
B. Щитовидной железой.
Ответы: Гуморальная регуляция.
1 – Б; 2 – В; 3 – А; 4 – Б; 5 – В; 6 – Б; 7 – А; 8 – Б; 9 – В; 10 – А; 11 – В; 12 – А.
Сложная структура человеческого организма на данный момент является вершиной эволюционных преобразований. Такой системе необходимы особые способы координации. Гуморальная регуляция осуществляется с помощью гормонов. А вот нервная представляет собой координацию деятельности при помощи одноименной системы органов.
Что такое регуляция функций организма
Тело человека имеет очень сложное строение. От клеток до систем органов он представляет собой взаимосвязанную систему, для нормального функционирования которой должен быть создан четкий механизм регулирования. Он осуществляется двумя путями. Первый способ является самым быстрым. Он называется нервной регуляцией. Данный процесс воплощает в жизнь одноименная система. Существует ошибочное мнение, что гуморальная регуляция осуществляется с помощью нервных импульсов. Однако это совсем не так. Гуморальная регуляция осуществляется с помощью гормонов, которые поступают в жидкостные среды организма.
Особенности нервной регуляции
Данная система включает центральный и периферический отдел. Если гуморальная регуляция функций организма осуществляется с помощью химических веществ, то данный способ представляет собой "транспортную магистраль", связывающую организм в единое целое. Происходит этот процесс достаточно быстро. Только представьте, что вы дотронулись рукой до горячего утюга или зимой босиком вышли на снег. Реакция организма будет практически мгновенной. Это имеет важнейшее защитное значение, способствует и адаптации, и выживанию в различных условиях. Нервная система лежит в основе врожденных и преобретенных реаций организма. Первыми являются безусловные рефлексы. К ним относятся дыхательный, сосательный, мигательный. А с течением времени у человека формируются приобретенные реакции. Это безусловные рефлексы.
Особенности гуморальной регуляции
Гуморальная осуществляется с помощью специализированных органов. Они называются железами и объединяются в отдельную систему, которая называется эндокринной. Эти органы образованы особым видом эпителиальной ткани и способны к регенерации. Действие гормонов носит долгосрочный характер и продолжается на протяжении всей жизни человека.
Что такое гормоны
Железами выделяются гормоны. Благодаря особой структуре эти вещества ускоряют или нормализуют различные физиологические процессы в организме. К примеру, в основании головного мозга находится железа гипофиз. Она продуцирует в результате действия которого тело человека увеличивается в размерах в течение более двадцати лет.
Железы: особенности строения и функционирования
Итак, гуморальная регуляция в организме осуществляется с помощью особых органов - желез. Они обеспечивают постоянство внутренней среды, или гомеостаз. Их действие носит характер обратной связи. К примеру, такой важнейший для организма показатель, как уровень сахара в крови, регулируется гормоном инсулином в верхнем пределе и глюкагоном - в нижнем. Таков механизм действия эндокринной системы.
Железы внешней секреции
Гуморальная регуляция осуществляется с помощью желез. Однако в зависимости от особенностей строения данные органы объединяют в три группы: внешней (экзокринные), внутренней (эндокринные) и смешанной секреции. Примерами первой группы являются слюнные, сальные и слезные. Они характеризуются наличием собственных выводных протоков. Экзокринные железы выделяют на поверхность кожи или в полости организма.
Железы внутренней секреции
Железы внутренней секреции выделяют гормоны в кровь. Они не имеют собственных выводных протоков, поэтому гуморальная регуляция осуществляется с помощью жидкостных сред организма. Попадая в кровь или лимфу, они разносятся по всему организму, поступают к каждой его клетке. А результатом этого является ускорение или замедление различных процессов. Это может быть рост, половое и психологическое развитие, обмен веществ, деятельность отдельных органов и их систем.
Гипо- и гиперфункции эндокринных желез
Деятельность каждой железы внутренней секреции имеет "две стороны медали". Рассмотрим это на конкретных примерах. Если гипофизом выделяется избыточное количество гормона роста, развивается гигантизм, а при недостатке этого вещества наблюдается карликовость. И то, и другое является отклонением от нормального развития.
Щитовидная железа выделяет сразу несколько гормонов. Это тироксин, кальцитонин и трийодтиронин. При их недостаточном количестве у младенцев развивается кретинизм, который проявляется в отставании в умственном развитии. Если гипофункция проявляется в зрелом возрасте, она сопровождается отеком слизистой оболочки и подкожной клетчатки, выпадением волос и сонливостью. Если же количество гормонов данной железы превышает предел нормы, у человека возможно развитие базедовой болезни. Она проявляется в повышенной возбудимости нервной системы, дрожании конечностей, беспричинной тревожности. Все это неминуемо приводит к исхуданию и потери жизненных сил.
К железам внутренней секреции также относятся паращитовидные, вилочковая и надпочечники. Последние железы в момент стрессовой ситуации выделяют гормон адреналин. Его наличие в крови обеспечивает мобилизацию всех жизненных сил и способность к адаптации и выживанию в нестандартных для организма условиях. Прежде всего это выражается в обеспечении мышечной системы необходимым количеством энергии. Гормон обратного действия, который также выделяется надпочечниками, называется норадреналином. Он также имеет важнейшее значение для организма, поскольку защищает его от чрезмерной возбудимости, потери сил, энергии, быстрого изнашивания. Это еще один пример обратного действия эндокринной системы человека.
Железы смешанной секреции
К ним относятся поджелудочная и половые железы. Принцип их работы является двойным. сразу два вида и глюкагон. Они, соответственно, понижают и повышают уровень глюкозы в крови. В здоровом организме человека эта регуляция проходит незаметно. Однако при нарушении данной функции возникает серьезное заболевание, которое называется сахарным диабетом. Людям с таким диагнозом необходимо искусственное введение инсулина. Как железа внешней секреции поджелудочная выделяет пищеварительный сок. Это вещество выделяется в первый отдел тонкого кишечника - двенадцатиперстную кишку. Под его влиянием там происходит процесс расщепления сложных биополимеров до простых. Именно в этом отделе белки и липиды распадаются на составные части.
Половые железы также выделяют различные гормоны. Это мужской тестостерон и женский эстроген. Данные вещества начинают действовать еще в В ходе зародышевого развития половые гормоны влияют на формирование пола, а после формируют определенные половые признаки. Как железы внешней секреции они формируют гаметы. Человек, как и все млекопитающие животные, является раздельнополым организмом. Его половая система имеет общий план строения и представлена половыми железами, их протоками и непосредственно клетками. У женщин это парные яичники с их путями и яйцеклетки. У мужчин половая система состоит из семенников, выводящих каналов и клеток-сперматозоидов. В этом случае данные железы выступают в качестве желез внешней секреции.
Нервная и гуморальная регуляции тесно взаимосвязаны. Они работают как единый механизм. Гуморальная является более древней по своему происхождению, имеет долгосрочное влияние и действует на весь организм, поскольку гормоны разносятся кровью и поступают к каждой клетке. А нервная работает точечно, в конкретное время и в определенном месте по принципу "здесь и сейчас". После изменения условий ее действие прекращается.
Итак, гуморальная регуляция физиологических процессов осуществляется с помощью эндокринной системы. Эти органы способны выделять в жидкостные среды особые биологически активные вещества, которые называются гормонами.
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
2
слайд
Описание слайда:
РЕГУЛЯЦИЯ – от лат. Regulo – направляю, упорядочиваю) координирующее влияние на клетки, ткани и органы, приводящее их деятельность в соответствие с потребностями организма и изменениями окружающей среды. Как происходит регуляция в организме?
3
слайд
Описание слайда:
4
слайд
Описание слайда:
Нервный и гуморальный способы регуляции функций тесно связаны между собой. На деятельность нервной системы постоянно оказывают влияние приносимые с током крови химические вещества, а образование большинства химических веществ и выделение их в кровь находится под постоянным контролем нервной системы. Регуляция физиологических функций в организме не может осуществляться с помощью только нервной или только гуморальной регуляции - это единый комплекс нейрогуморальной регуляции функций.
5
слайд
Описание слайда:
Нервная регуляция - это координирующее влияние нервной системы на клетки, ткани и органы, один из основных механизмов саморегуляции функций целостного организма. Нервная регуляция осуществляется с помощью нервных импульсов. Нервная регуляция является быстрой и локальной, что особенно важно при регуляции движений, и затрагивает все(!) системы организма.
6
слайд
Описание слайда:
В основе нервной регуляции лежит рефлекторный принцип. Рефлекс является универсальной формой взаимодействия организма с окружающей средой, это ответная реакция организма на раздражение, которая осуществляется через центральную нервную систему и контролируется ею.
7
слайд
Описание слайда:
Структурно-функциональной основой рефлекса является рефлекторная дуга - последовательно соединенная цепочка нервных клеток, обеспечивающая осуществление ответа на раздражение. Все рефлексы осуществляются благодаря деятельности центральной нервной системы - головного и спинного мозга.
8
слайд
Описание слайда:
Гуморальная регуляция Гуморальная регуляция - это координация физиологических и биохимических процессов, осуществляемая через жидкие среды организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость) с помощью биологически активных веществ (гормонов), выделяемых клетками, органами и тканями в процессе их жизнедеятельности.
9
слайд
Описание слайда:
Гуморальная регуляция возникла в процессе эволюции раньше, чем нервная. Она усложнялась в процессе эволюции, в результате чего возникла эндокринная система (железы внутренней секреции). Гуморальная регуляция подчинена нервной регуляции и составляет совместно с ней единую систему нейрогуморальной регуляции функций организма, которая играет важную роль в поддержании относительного постоянства состава и свойств внутренней среды организма (гомеостаза) и его приспособлении к меняющимся условиям существования.
10
слайд
Описание слайда:
Иммунная регуляция Иммунитет - это физиологическая функция, которая обеспечивает устойчивость организма к действию чужеродных антигенов. Иммунитет человека делает его невосприимчивым ко многим бактериям, вирусам, грибкам, глистам, простейшим, различным ядам животных, обеспечивает защиту организма от раковых клеток. Задачей иммунной системы является распознавать и разрушать все чужеродные структуры. Иммунная система является регулятором гомеостаза. Эта функция осуществляется за счет выработки аутоантител, которые, например, могут связывать избыток гормонов.
11
слайд
Описание слайда:
Иммунологическая реакция, с одной стороны, является неотъемлемой частью гуморальной, так как большинство физиологических и биохимических процессов осуществляется при непосредственном участии гуморальных посредников. Однако нередко иммунологическая реакция носит прицельный характер и тем самым напоминает нервную регуляцию. Интенсивность иммунного ответа, в свою очередь, регулируется нейрофильным способом. Работа иммунной системы корректируется мозгом и через эндокринную систему. Такая нервная и гуморальная регуляция осуществляется с помощью нейромедиаторов, нейропептидов и гормонов. Промедиаторы и нейропептиды достигают органов иммунной системы по аксонам нервов, а гормоны выделяются эндокринными железами неродственно в кровь и таким образом доставляются к органам иммунной системы. Фагоцит (клетка иммунитета), уничтожает бактериальные клетки
Наиболее сложные вопросы преподавания раздела «Человек и его здоровье»
Предлагаемый курс предполагает изучение наиболее сложных вопросов раздела «Человек и его здоровье», затрагивающих физиологические механизмы функционирования организма человека в целом и отдельных его структур (клеток, тканей, органов).
Цель курса – дать педагогу современные знания о закономерностях функционирования организма человека, показать их роль и место в учебном процессе в соответствии с образовательными стандартами, материалами ЕГЭ, учебниками биологии нового поколения. Содержание курса носит не только теоретический, но и практико-ориентированный характер, расширяющий возможности использования материалов образовательной программы для внедрения новых педагогических технологий.
Основные задачи, решаемые в ходе изучения учебного курса:
раскрытие и углубление наиболее сложных анатомо-физиологических понятий;
ознакомление с образовательными стандартами, программами и существующими учебниками по разделу «Человек и его здоровье» и их анализ;
освоение методики преподавания сложных вопросов раздела на уроке и во внеурочной деятельности;
применение новых педагогических технологий.
Интегрированный подход, предложенный авторами, обусловливает широкие возможности применения практически всех учебников по данной тематике, допущенных Министерством образования и науки РФ. Существенная роль отводится формированию педагогических умений проектирования учебного процесса в зависимости от материально-технической оснащенности кабинета и интересов школьников.
Материалы учебного курса могут использоваться на уроке и во внеурочной деятельности, для подготовки учащихся к ЕГЭ, олимпиадам по биологии и экологии. Новизна данного учебного курса заключается в ориентации на современные формы организации педагогического процесса, примеры которых даны во всех лекциях.
Учебный план курса
№ газеты |
Учебный материал |
Лекция 1. Регуляторные системы организма |
|
Лекция 2. Иммунитет |
|
Лекция 3. Нарушения в работе иммунной системы |
|
Лекция 4. Общий план строения нервной системы |
|
Лекция 5. Строение и функции отделов центральной нервной системы |
|
Лекция 6. Гуморальная регуляция функций в организме |
|
Лекция 7. Стресс в жизнедеятельности организма человека |
|
Лекция 8. Основы рационального питания |
|
Итоговая работа |
|
Лекция 1
Регуляторные системы организма
В настоящее время в науке сформировались представления о том, что основные процессы жизнедеятельности сложно устроенных многоклеточных организмов, в том числе человека, поддерживаются за счет трех регуляторных систем: нервной, эндокринной и иммунной.
Каждый многоклеточный организм развивается из одной клетки – оплодотворенной яйцеклетки (зиготы). Сначала зигота делится и образует подобные себе клетки. С определенного этапа начинается дифференцировка. В итоге из зиготы образуются триллионы клеток, имеющих разные формы и функции, но составляющие единый, целостный организм. Многоклеточный организм может существовать как единое целое благодаря информации, заложенной в генотипе (набор генов, получаемых потомками от родителей). Генотип является основой наследственных признаков и программы развития. На протяжении индивидуальной жизни контроль над генетическим постоянством организма обеспечивает иммунная система. Согласование деятельности различных органов и систем, а также приспособление к изменяющимся условиям среды являются функциями нервной и гуморальной систем.
Филогенетически наиболее древней является гуморальная регуляция. Она обеспечивает взаимосвязь клеток и органов у примитивно устроенных организмов, не имеющих нервной системы. Основными регуляторными веществами в этом случае являются продукты обмена веществ – метаболиты. Такой способ регуляции называется гуморально-метаболическим . Он, как и другие виды гуморальной регуляции, основан на принципе «всем-всем-всем». Выделяющиеся вещества распространяются по всему организму и изменяют деятельность систем жизнеобеспечения.
В процессе эволюционного развития появляется нервная система, и гуморальная регуляция все более подчиняется нервной. Нервная регуляция функций является более совершенной. В ее основе лежит сигнализация по принципу «письмо с адресом». По нервным волокнам биологически важная информация достигает определенного органа. Развитие нервной регуляции не устраняет более древнюю – гуморальную. Нервная и гуморальная системы объединяются в нейрогуморальную систему регуляции функций. У высокоразвитых живых организмов появляется специализированная система – эндокринная. Эндокринная система использует для передачи сигналов от одних клеток другим специальные химические вещества – гормоны. Гормоны – биологически активные вещества, которые с током крови разносятся к различным органам и регулируют их работу. Действие гормонов проявляется на уровне клеток. Некоторые гормоны (адреналин, инсулин, глюкагон, гормоны гипофиза) связываются с рецепторами на поверхности клеток-мишеней, активируют реакции, происходящие в клетке, и изменяют физиологические процессы. Другие гормоны (гормоны коры надпочечников, половые гормоны, тироксин) проникают внутрь клеточного ядра, связываются с участком молекулы ДНК, «включая» определенные гены. В результате этого «запускается» образование иРНК и синтез белков, изменяющих функции клетки. Гормоны, проникающие в ядро, запускают «программы» работы клеток, поэтому они ответственны за их общую дифференцировку, формирование половых различий, многие поведенческие реакции.
Эволюция нейрогуморальной регуляции функций происходила следующим образом.
Метаболическая регуляция – за счет продуктов внутриклеточного обмена веществ (простейшие, губки).
Нервная регуляция – появляется у кишечнополостных.
Нейрогуморальная регуляция. У некоторых беспозвоночных появляются нейросекреторные клетки – нервные клетки, способные вырабатывать биологически активные вещества.
Эндокринная регуляция. У членистоногих и позвоночных дополнительно к нервной и простейшей гуморальной (за счет метаболитов) регуляции присоединяется эндокринная регуляция функций.
Выделяют следующие функции регуляторных систем.
Нервная система.
Регуляция и координация всех органов и систем, поддержание постоянства внутренней среды организма (гомеостаз), объединение организма в единое целое.
Взаимосвязь организма с окружающей средой и приспособление к изменяющимся условиям среды (адаптация).
Эндокринная система.
Физическое, половое и умственное развитие.
Поддержание функций организма на постоянном уровне (гомеостаз).
Приспособление организма к изменяющимся условиям среды (адаптация).
Иммунная система.
Контроль над генетическим постоянством внутренней среды организма.
Иммунная и нейроэндокринная системы образуют единый информационный комплекс и общаются на одном химическом языке. Многие биологически активные вещества (например, вещества гипоталамуса, гормоны гипофиза, эндорфины и др.) синтезируются не только в гипоталамусе и гипофизе, но и в клетках иммунной системы. Благодаря единому биохимическому языку регуляторные системы тесно взаимодействуют между собой. Так, β-эндорфин, высвобождаемый лимфоцитами, действует на болевые рецепторы и уменьшает чувство боли. На иммунных клетках имеются рецепторы, взаимодействующие с пептидами гипоталамуса и гипофиза. Некоторые вещества, секретируемые в иммунной системе (в частности, интерфероны) взаимодействуют со специфическими рецепторами на нейронах гипоталамуса, тем самым регулируя выделение гормонов гипофиза.
На уровне физиологических реакций организма взаимодействие регуляторных систем проявляется при развитии стресса. Последствия стресса выражаются в нарушении функций регуляторных систем и контролируемых ими процессов. Действие стрессоров воспринимается высшими отделами нервной системы (кора больших полушарий, промежуточный мозг) и имеет два выхода, реализуемые через гипоталамус:
1) в гипоталамусе находятся высшие вегетативные нервные центры, регулирующие через симпатический и парасимпатический отделы деятельность всех внутренних органов;
2) гипоталамус контролирует работу эндокринных желез, снижающих функциональную активность иммунной системы, в том числе надпочечников, вырабатывающих стресс-гормоны.
В настоящее время доказана роль стресса в развитии язвенных поражений слизистой оболочки желудка, гипертонической болезни, атеросклероза, нарушений функций и структуры сердца, иммунодефицитных состояний, злокачественных опухолей и др.
Возможные исходы стресс-реакции представлены на схеме 1.
Схема 1
На сегодняшний день связи между нервной и эндокринной системами, примером которых может быть гипоталамо-гипофизарная система, хорошо изучены.
Гипофиз, или нижний мозговой придаток, расположен под гипоталамусом в выемке костей черепа, называемой турецким седлом, и соединяется с ним через специальную ножку. Масса гипофиза у человека небольшая, около 500 мг, размер – не больше средней вишни. Гипофиз состоит из трех долей – передней, средней и задней. Передняя и средняя доли объединяются в аденогипофиз, а задняя доля иначе называется нейрогипофизом.
Активность аденогипофиза находится под непосредственным контролем гипоталамуса. В гипоталамусе вырабатываются биологически активные вещества (гипоталамические гормоны, рилизинг-факторы), которые с током крови поступают к гипофизу и стимулируют или тормозят образование гипофизарных тропных гормонов. Тропные гормоны гипофиза регулируют деятельность других желез внутренней секреции. К ним относятся: кортикотропин, регулирующий секреторную активность коры надпочечников; тиротропин, регулирующий деятельность щитовидной железы; лактотропин (пролактин), стимулирующий образование молока в молочных железах; соматотропин, регулирующий процессы роста; лютропин и фоллитропин, стимулирующие активность половых желез; меланотропин, регулирующий активность пигментсодержащих клеток кожи и сетчатки глаза.
Задняя доля гипофиза связана с гипоталамусом аксонными связями, т.е. аксоны нейросекреторных клеток гипоталамуса заканчиваются на клетках гипофиза. Гормоны, синтезированные в гипоталамусе, по аксонам транспортируются к гипофизу, а из гипофиза поступают в кровь и доставляются к органам-мишеням. Гормонами нейрогипофиза являются антидиуретический гормон (АДГ), или вазопрессин, и окситоцин. АДГ регулирует функцию почек, обеспечивая концентрирование мочи, и повышает кровяное давление. Окситоцин в больших количествах выбрасывается в кровь в женском организме в конце беременности, обеспечивая роды.
Как было указано выше, большая часть нейроэндокринных регуляторных реакций обеспечивает гомеостаз и адаптацию организма.
Гомеостаз, или гомеостазис (от homoios – подобный и stasis – стояние) – динамическое равновесие организма, поддерживаемое регуляторными системами за счет постоянного возобновления структур, вещественно-энергетического состава и состояния.
Учение о гомеостазе было создано К.Бернаром. Изучая углеводный обмен у животных, К.Бернар обратил внимание на то, что концентрация в крови глюкозы (важнейшего источника энергии для организма) колеблется очень незначительно, в пределах 0,1%. При увеличении содержания глюкозы организм начинает «задыхаться в дыму» недоокис-ленных углеводов, при недостатке – возникает энергетический голод. В обоих случаях наступает резкая слабость и помрачение сознания. В этом частном факте К.Бернар увидел общую закономерность: постоянство внутренней среды есть условие свободной независимой жизни. Термин «гомеостаз» ввел в науку У.Кэннон. Он понимал под гомеостазом устойчивость и согласованность всех физиологических процессов.
В настоящее время термин «гомеостаз» относится не только к регулируемым параметрам, но и к механизмам регуляции. Реакции, обеспечивающие гомеостаз, могут быть направлены на:
– поддержание определенного уровня стационарного состояния организма или его систем;
– устранение или ограничение действия вредоносных факторов;
– изменение взаимоотношений организма и меняющихся условий среды.
К числу наиболее жестко контролируемых гомеостатических констант организма относят ионный и кислотно-щелочной состав плазмы крови, содержание в артериальной крови глюкозы, кислорода, углекислого газа, температуру тела и др. К пластичным константам – величину кровяного давления, количество форменных элементов крови, объем внеклеточной воды.
Понятие «адаптация» (от adaptatio – приспособлять) имеет общебиологическое и физиологическое значение. С общебиологической точки зрения адаптация – совокупность морфофизиологических, поведенческих, популяционных и других особенностей данного биологического вида, обеспечивающая возможность специфического образа жизни в определенных условиях внешней среды.
Как физиологическое понятие адаптация означает процесс приспособления организма к меняющимся условиям среды (природным, производственным, социальным). Адаптация – это все виды приспособительной деятельности на клеточном, органном, системном и организменном уровнях. Различают 2 вида адаптации: генотипическую и фенотипическую.
В результате генотипической адаптации на основе наследственной изменчивости, мутаций и естественного отбора сформировались современные виды животных и растений.
Фенотипическая адаптация – процесс, развивающийся в ходе индивидуальной жизни, в результате которого организм приобретает ранее отсутствовавшую устойчивость к определенному фактору среды. Выделяют два этапа фенотипической адаптации: срочный этап (срочная адаптация) и долговременный этап (долговременная адаптация).
Срочная адаптация возникает непосредственно после начала действия раздражителя и реализуется на основе готовых, ранее сформировавшихся механизмов. Долговременная адаптация возникает постепенно, в результате длительного или многократного действия на организм того или иного фактора среды. Фактически долговременная адаптация развивается на основе многократной реализации срочной адаптации: происходит постепенное накопление определенных изменений, и организм приобретает новое качество и превращается в адаптированный.
Примеры срочной и долговременной адаптации
Адаптация к мышечной деятельности. Бег нетренированного человека происходит при близких к предельным изменениях частоты сердцебиений, легочной вентиляции, максимальной мобилизации резерва гликогена в печени. При этом физическая работа не может быть ни достаточно интенсивной, ни достаточно длительной. При долговременной адаптации к физическим нагрузкам в результате тренировки происходит гипертрофия скелетных мышц и увеличение в них количества митохондрий в 1,5–2 раза, увеличение мощности систем кровообращения и дыхания, повышение активности дыхательных ферментов, гипертрофия нейронов моторных центров и др. При этом может существенно возрастать интенсивность и длительность мышечной деятельности.
Адаптация к условиям гипоксии. Подъем нетренированного человека в горы сопровождается увеличением частоты сердцебиений и минутного объема крови, выброса крови из кровяных депо, за счет чего происходит увеличение доставки кислорода к органам и тканям. На начальных этапах изменений со стороны дыхания не происходит, т.к. в условиях высокогорья в атмосферном воздухе снижено содержание не только кислорода, но и углекислого газа, который является основным стимулятором активности дыхательного центра. При долговременной адаптации к недостатку кислорода повышается чувствительность дыхательного центра к углекислому газу, повышается легочная вентиляция. Это снижает нагрузку на сердечно-сосудистую систему. Увеличивается синтез гемоглобина и образование эритроцитов в красном костном мозге. Повышается активность дыхательных ферментов тканей. Эти изменения делают организм адаптированным к условиям высокогорья. У людей, хорошо приспособившихся к недостатку кислорода, содержание эритроцитов в крови (до 9 млн/мкл), показатели деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем, физическая и умственная работоспособность не отличаются от таковых у горцев.
Возможности и пределы адаптационных реакций человека определяются генотипом и реализуются при условии действия тех или иных факторов среды. Если фактор не подействовал, то адаптация не реализуется. Например, животное, выросшее среди людей, не адаптируется к природной среде. Если человек всю жизнь вел малоподвижный образ жизни, то он не сможет адаптироваться к физическому труду.
Примеры регуляции функций
Нервная регуляция. Примером нервной регуляции может служить регуляция величины кровяного давления. У взрослого человека величина артериального давления поддерживается на определенном уровне: систолическое – 105–120 мм рт.ст., диастолическое – 60–80 мм. рт.ст. После увеличения давления, вызванного разными факторами (например, физической нагрузкой), у здорового человека оно быстро возвращается к норме за счет сигналов, поступающих от сердечного нервного центра продолговатого мозга. Механизм такой реакции представлен на схеме 2.
Схема 2
Гуморальная регуляция. Примером гуморальной регуляции может служить поддержание на определенном уровне содержания глюкозы в крови. Углеводы, поступающие с пищей, расщепляются до глюкозы, которая всасывается в кровь. Содержание глюкозы в крови человека составляет 60–120 мг% (после приема пищи – 110–120 мг%, после умеренного голодания – 60–70 мг%). Глюкоза используется как источник энергии всеми клетками организма. Поступление глюкозы в большинство тканей обеспечивает гормон поджелудочной железы инсулин. Нервные клетки получают глюкозу независимо от инсулина благодаря деятельности глиальных клеток, регулирующей обмен веществ в нейронах. Если в организм поступает избыточное количество глюкозы, она откладывается про запас в виде гликогена печени. При недостатке глюкозы в крови под влиянием гормона поджелудочной железы глюкагона и гормона мозгового слоя надпочечников адреналина происходит расщепление гликогена до глюкозы. Если запасы гликогена истощены, то глюкоза может синтезироваться из жиров и белков при участии гормонов коры надпочечников – глюкокортикоидов. При низких концентрациях глюкозы в крови (ниже 60 мг%) прекращается выработка инсулина и глюкоза в ткани не поступает (сберегается для клеток головного мозга), а в качестве источника энергии используются жиры. При очень высоких концентрациях глюкозы в крови (свыше 150–180 мг%), которые могут быть у людей больных сахарным диабетом, глюкоза выводится с мочой. Такое явление называется глюкозурия. Механизм регуляции содержания глюкозы в крови представлен на схеме 3.
Схема 3
1 – инсулин
2 – глюкагон
Нейрогуморальная регуляция. Примерами нейрогуморальной регуляции могут быть регуляция потребления энергии (пищи) и регуляция глубокой температуры тела.
Регуляция потребления энергии.
Энергия в организм поступает с пищей. Согласно первому закону термодинамики количество потребленной энергии = выполненной работе + теплопродукция + запасенная энергия (жиры и гликоген), т.е. количество химической энергии, содержащейся в пище у взрослого человека, должно быть таким, чтобы покрывать расходы на выполняемую работу (физический и умственный труд) и поддержание температуры тела.
Если количество потребляемой пищи больше необходимого, то происходит увеличение массы тела, если меньше – ее уменьшение. В связи с тем что запасы углеводов в организме ограничены емкостью печени, избыточное количество употребляемых углеводов превращается в жиры и откладывается про запас в подкожной жировой клетчатке. В детском возрасте часть веществ и энергии расходуются на процессы роста.
Потребление пищи регулируется нервными центрами гипоталамуса: центром голода и центром насыщения. При недостатке питательных веществ в крови активируется центр голода, стимулирующий пищепоисковые реакции. После приема пищи сигналы насыщения поступают к центру насыщения, который тормозит активность центра голода (схема 4).
Схема 4
Сигналы к центру насыщения могут поступать от разных рецепторов. К их числу относятся механорецепторы стенки желудка, приходящие в состояние возбуждения после приема пищи; терморецепторы, сигналы от которых поступают вследствие повышения температуры, вызванного специфическим динамическим действием пищи (после приема пищи, особенно белковой, возрастает уровень обмена веществ и соответственно температура тела). Существуют теории, объясняющие потребление пищи химическими сигналами. В частности, центр насыщения начинает посылать тормозные сигналы к центру голода после повышения содержания глюкозы или жироподобных веществ в крови.
Регуляция глубокой температуры тела.
У теплокровных (гомойотермных) животных температура «ядра» тела поддерживается на постоянном уровне. Образование тепла в организме происходит за счет экзотермических реакций в каждой живой клетке. Количество образующегося в органе тепла зависит от интенсивности обмена веществ: в печени – оно наибольшее, в костях – наименьшее. Отдача тепла происходит с поверхности тела за счет физических процессов: теплоизлучения, теплопроведения и испарения жидкости (пота).
Путем теплоизлучения организм теряет тепло в виде инфракрасных лучей. Однако если температура окружающей среды выше температуры тела, то инфракрасное излучение окружающей среды будет поглощаться телом и его температура может возрастать. Если организм контактирует с холодными телами, хорошими проводниками тепла, например холодной водой, сырой холодной землей, камнями, металлами и т.п., то он теряет тепло путем теплопроведения. При этом высок риск переохлаждения.
Если температура окружающей среды выше, чем температура тела, то единственным способом охлаждения остается потоиспарение. В условиях высокой температуры окружающей среды и высокой влажности испарение пота затрудняется и повышается риск перегревания. Повышение теплообразования может происходить за счет мышечной работы, дрожи, повышения интенсивности обмена веществ.
Терморегуляция контролируется нервной и эндокринной системами. Соматический отдел нервной системы обеспечивает такие реакции, препятствующие переохлаждению, как мышечная работа и дрожь. Симпатический отдел вегетативной нервной системы контролирует изменение просвета кровеносных сосудов (при повышении температуры происходит их расширение, при понижении – сужение), потовыделение, недрожательный термогенез (окисление свободных жирных кислот в буром жире), сокращение гладких мышц, поднимающих волосы.
В условиях понижения температуры окружающей среды повышается активность щитовидной железы и надпочечников. Гормон щитовидной железы тироксин повышает интенсивность окислительно-восстановительных реакций в клетках. Гормон мозгового слоя надпочечников адреналин также повышает уровень обмена веществ.
Регуляция с участием нервной, эндокринной и иммунной систем. Примером регуляции функции с участием всех регуляторных систем является сон. На сегодняшний день существуют три группы теорий, объясняющих природу сна: нервные, гуморальные и иммунные.
Нервные теории связывают сон с работой нервных центров коры больших полушарий, гипоталамуса и ретикулярной формации ствола головного мозга. Корковая теория сна была предложена И.П. Павловым, который в опытах на животных показал, что во время сна наступает торможение в нейронах коры. Позднее были обнаружены центры, регулирующие чередование сна и бодрствования в гипоталамусе.
Ретикулярная формация ствола мозга, собирая информацию с рецепторных структур организма, поддерживает тонус (бодрствующее состояние коры), т.е. также участвует в регуляции процессов сон–бодрствование. При блокаде ретикулярной формации некоторыми веществами наступает сноподобное состояние.
Гуморальными факторами, регулирующими сон, являются некоторые гормоны. Показано, что при накоплении в крови гормона эпифиза серотонина создаются благоприятные условия для быстрого сна, во время которого происходит обработка информации, полученной человеком во время бодрствования.
Иммунная теория сна получила экспериментальное подтверждение после проверки давно известных фактов о повышенной сонливости людей, больных инфекционными заболеваниями. Оказалось, что вещество мурамил-пептид, которое входит в состав клеточной стенки бактерий, стимулирует образование клетками иммунной системы одного из цитокинов, регулирующих сон. Введение мурамил-пептида животным вызывало у них избыточный сон.
Методическое сопровождение курса
Образовательные стандарты, учебные программы и учебники по разделу «Человек и его здоровье»
Современные образовательные стандарты утверждены приказом Минобразования России № 1089 от 5 марта 2004 г. Согласно стандарту раздел «Человек и его здоровье» изучается в 8-м классе. Однако в ряде школ еще не завершен полностью процесс перехода со стандарта 1998 г., предусматривающего изучение анатомо-физиологических тем в 9-м классе.
Сходством двух названных стандартов является перечень основных предлагаемых тем и рассматриваемых вопросов: организм как единое целое, клетки и ткани организма человека, строение и функционирование систем органов, основные физиологические процессы жизнедеятельности организма, принципы регуляции жизнедеятельности, взаимосвязь с окружающей средой, органы чувств и высшая нервная деятельность, вопросы гигиены и профилактики заболеваний. Эти темы отражены во всех учебниках, допущенных и рекомендованных Министерством образования и науки РФ, но их названия могут быть различными.
Особенностью образовательного стандарта 2004 г. является четкое выделение ступеней образования (начальная, основная 9-летняя, полная 11-летняя) и уровней обучения для старшей школы (базовый и профильный). В стандарте освещены основные цели обучения для ступеней и уровней, обязательный минимум содержания основных образовательных программ, требования к уровню подготовки учащихся.
Первый блок требований включает перечень тем, понятий и проблем, которые должны знать (понимать) школьники, они сгруппированы по рубрикам: основные положения, строение биологических объектов, сущность процессов и явлений, современная биологическая терминология и символика. Второй блок включает в себя умения школьников: объяснять, устанавливать взаимосвязи, решать задачи, составлять схемы, описывать объекты, выявлять, исследовать, сравнивать, анализировать и оценивать, осуществлять самостоятельный поиск информации. Третий блок предусматривает требования к использованию приобретенных знаний и умений в практической деятельности и повседневной жизни: оформление результатов, оказание первой помощи, соблюдение правил поведения в окружающей среде, определение собственной позиции и оценки этических аспектов биологических проблем.
Содержание образовательных стандартов реализуется в учебной литературе. Учебник – один из основных источников знаний, необходимых как для получения учащимися новой учебной информации, так и для закрепления ими изученного на уроке материала. С помощью учебника решаются основные цели и задачи обучения: обеспечить овладение учащимися различными видами репродуктивной и творческой учебной деятельности на основе усвоения системы биологических знаний и умений теоретического и практического характера, способствовать развитию и воспитанию школьников.
Учебники различаются между собой содержанием, а также структурой, объемом учебной информации, методическим аппаратом. Однако обязательным требованием к каждому учебнику является соответствие его содержания федеральному компоненту государственного стандарта общего среднего образования по биологии. В настоящее время учебник представляет собой сложную информационную систему, вокруг которой сгруппированы другие средства обучения (аудиокассеты, компьютерная поддержка, интернет-ресурсы, тетради на печатной основе, раздаточный материал и др.), иначе называемые учебно-методическим комплектом (УМК).
Дадим краткую характеристику линий учебников, рекомендованных (допущенных) к использованию в образовательном процессе в общеобразовательных учреждениях. Отметим, что большинство учебников объединены в линии, содержание которых отражено в авторских учебных программах, имеющих содержательные и методические отличия в изложении учебного материала. Единая линия учебников обеспечивает преемственность биологического образования, общность подходов к отбору учебного материала, разработанную методическую систему формирования и развития знаний и умений.
Вариативные учебники по разделу «Человек и его здоровье» могут различаться последовательностью тем, глубиной их освещения, стилем изложения, объемом лабораторного практикума, вопросами и заданиями, методическими рубриками и др.
Практически все предлагаемые учебные программы имеют концентрическое построение, т.е. основное 9-летнее образование завершается изучением раздела «Общая биология». В каждой программе выделяется ведущая идея, которая последовательно реализуется в учебных книгах по разным разделам курса биологии.
Для учебников , разработанных под редакцией Н.И. Сонина , это функциональный подход, т.е. приоритетность знаний о процессах жизнедеятельности организмов, составляющих основу практической направленности содержания, а также отражение современных достижений биологической науки (Сонин Н.И., Сапин М.Р. «Биология. Человек»).
Главными идеями линии учебников , разработанных коллективом авторов под редакцией В.В. Па сечника , можно считать биоцентризм, усиление практической направленности и приоритет развивающей функции обучения (Колесов Д.В., Маш Р.Д., Беляев И.Н. «Биология. Человек»).
В линии , созданной под редакцией И.Н. Пономаревой , при сохранении традиционной структуры разделов главными концептуальными идеями УМК являются разноуровневый и эколого-эволюционный подход к определению содержания, а учебный материал излагается по принципу от общего к частному (Драгомилов А.Г., Маш Р.Д. «Биология. Человек»).
Отличительная черта всех учебников линии , созданной под руководством Д.И. Трайтака , – это практико-ориентированная направленность, реализуемая через тексты учебника, разнообразный практикум и иллюстративный материал (Рохлов В.С., Трофимов С.Б.
Отбор содержания учебного материала в линии , разработанной под руководством А.И. Никишова , направлен на развитие познавательных способностей школьников. При отборе и структурировании содержания применен современный методический аппарат, предусматривающий двухуровневую организацию текста, что дает возможность осуществлять дифференциацию обучения (Любимова З.В., Маринова К.В. «Биология. Человек и его здоровье»).
Кроме завершенных линий учебников существуют новые, пока еще не завершенные линии. Учебные книги, включенные в рекомендуемый федеральный перечень, соответствуют современным образовательным стандартам.
Вопросы и задания
1. Дайте определение понятиям: адаптация, гипоталамо-гипофизарная система, гомеостаз.
2. Сравните процессы регуляции, контролирующие функции организма (см. таблицу).
3. Составьте краткое сообщение
Раздел "Координация и регуляция". Биология, 8 класс. Ответы к рабочей тетради (Сонин Н.И., Агафонова И.Б.)
Гуморальная регуляция
36. Запишите определения
Гуморальная регуляция - механизм регуляции деятельности организма, который осуществляется через жидкие среды организма с помощью биологически активных веществ - гормонов, которые вырабатываются клетками, тканями и органами.Гормоны - внеклеточные гуморальные регуляторы - биологически активные вещества, которые регулируют практически все функции организма
Железы внутренней секреции - железы, которые вырабатывают гормоны
37. Рассмотрите рисунок, изображающий железы человека. Напишите их названия.
1. Гипофиз2. Щитовидная железа
3. Тимус (вилочковая железа)
4. Надпочечник
5. Поджелудочная железа
6. Яичник или семенник (половые железы)
38. Заполните таблицу Гормоны гипофиза и их функции
39. Заполните таблицу Гормоны желез и их функции
| Железы | Гормоны | Действие гормонов на организм |
| Щитовидная железа | регулируют процессы роста, развития тканей | повышают интенсивность обмена веществ, уровень потребления кислорода органами и тканями |
| Околощитовидная железа | регулируют содержание солей кальция и фосфора в крови | при недостатке нарушается рост костей и зубов, повышается возбудимость нервной системы |
| Надпочечники | регулируют обмен углеводов и жиров, деятельность нервной системы, влияют на содержание натрия, калия | усиливают работу мышц, повышают содержание глюкозы в крови, усиливают кровоток в мозге и других органах, повышают уровень кровяного давления, усиливают сердечную деятельность, поэтому выброс этих гормонов важен в условиях напряжения, стресса |
| Поджелудочная железа | пищеварительный сок, инсулин (регулирует обмен углеводов, поступление глюкозы в кровеносные сосуды) | при снижении выработки инсулина, глюкоза не поступает из кровеносных сосудов в ткани органов и наступает диабет. При избыточной выработке инсулина, содержание сахара падает, и человек впадает в инсулиновый шок |
| Половые железы | регулируют рост и созревание организма, формирование вторичных половых признаков | у мужчин - рост усов и бороды, огрубение голоса, изменение телосложения у женщин - высокий голос, округлые формы тела, управление фазами полового цикла и течением беременности |