FIZJOLOGIA CZŁOWIEKA (III WYKŁAD, 10.03.2011 r.)

FIZJOLOGIA CZŁOWIEKA (IV WYKŁAD, 17.03.2011 r.)

1. W mechanizmie regulującym wyróżniamy 3 części:

Centrum kontroli lub centrum integrujące – które otrzymuje i przetwarza, przerabia informacje dostarczone przez receptor.

Receptor – czuły, wrażliwy na zmiany warunków środowiska lub określony bodziec.

Efektor – komórka lub organ, który odpowiada specyficzną komendą z centrum kontroli, odpowiadając przeciwnie do powstałego bodźca lub pozytywne, uwydatniając efekt działania bodźca.

Mechanizm autoregulacji ( w homeostazie) - polega na tym, ze kiedy działalność komórki, tkanki, organu lub układu zmienia się pod wpływem napotkanych zmian środowiskowych wtedy same starają się powrócić do stanu sprzed zadziałania bodźca środowiskowego.

Mechanizm regulacji ( w homeostazie) – polega na wspólnej współpracy układu nerwowego z hormonalnym (także i innych, ale przed wszystkim tych dwóch), np. przy większym wysiłku fizycznym.

Regulacja – receptor -> centrum kontroli -> efektor

2. Mechanizm sprzężenia zwrotnego – regulacji procesu homeostazy w organizmie. Może działać pozytywnie lub negatywnie. Może działać albo szybko (odpowiedzialny za to układ nerwowy) albo wolno (odpowiedzialny za to układ hormonalny).

a) Sprzężenie zwrotne ujemne (negatywne) – przeważa reakcja odwrotna do zaistniałego bodźca (stany fizjologiczne), np. temperatura ciała – każdy może mieć inną temp., gdyż zależy ona m.in. od pory dnia. Temp. skóry waha się w granicach 34⁰C (u kobiet zależy od cyklu miesięcznego).

Receptory -> drogą nerwową do centrum kontroli, np. podwzgórza -> drogą nerwową do efektora

W skórze znajdują się gruczoły potowe. Woda ma dużą pojemność temperatury cieplnej. Wraz z potem tracimy ciepło.
b) Sprzężenie zwrotne dodatnie (pozytywne) – reakcja wzmagająca zaistniały bodziec (stany patologiczne) np. w czasie stresu

- w czasie rodzenia naturalnego – noworodek znajduje się w macicy -> robi mu się ciasno i kopie w ścianę macicy, na której są receptory -> macica skurcza się dzięki oksytocynie (hormon, który spływa do tylnego płata przysadki mózgowej, jest wydzielana do krwi i obkurcza macicę. Jest to też tzw. hormon szczęścia – wydzielany u kobiety podczas orgazmu, pod jego wpływem macica obkurcza się, aby „zassać” nasienie).

- silna sytuacja stresowa/ emocjonalna – układ współczulny pobudza rdzeń -> wydzielana jest adrenalina i noradrenalina oraz kortyzol (z kory nadnerczy) -> pojawiają się związki stresowe -> organizm zostaje pobudzony -> może nastąpić śmierć (stres emocjonalny = tzw. śmierć voodoo), gdyż w organizmie jest za dużo substancji i nie radzi on sobie z nimi

3. UKŁAD HORMONALNY

Inaczej układ wydzielniczy – działa tu mechanizm sprzężenia zwrotnego ujemnego.

- podwzgórze – część układu nerwowego, pełni też funkcje układu hormonalnego. Ma około 4 g i bardzo kolosalne znaczenie. Znajdują się tu m.in. ośrodki głodu i sytości. W jądrach podwzgórza wydziela do przysadki w części tylnej: oksytocynę oraz ADH (hormon antydiuretyczny - wazopresynę). Wazopresyna jest odpowiedzialna za diurezę, czyli to, ile wody wydalimy z moczem (niedobór -> odwodnienie, moczówka prosta; nadmiar -> ) i za zwrotne wchłanianie wody.

- przysadka mózgowa – łączy się siecią naczyń żylnych z podwzgórzem. Wyróżniamy tu 3 części:

Część tylna: wydziela ADH, oksytocynę

Część środkowa

Część przednia: wydziela ACTH, TSH, GH, PRL (prolaktyna), FSH, LH, MSH - Wydzielanie tych hormonów zależy od tego, czy podwzgórze wydzieli neurohormony (dzielą się one na liberyjny, czyli czynniki uwalniające hormony i statyny, czyli czynniki hamujące hormony). Podwzgórze hamuje lub pobudza przysadkę mózgową.

Hormony organotropowe – ACTH, MSH, TSH, GH

Hormony gonadotropowe – PRL, FSH, LH

- tarczyca – wydziela parathormon i kalcytoninę (CT), odpowiedzialne za poziom jonów wapnia. Kalcytonina obniża, a parathormon podwyższa ilość jonów wapnia.

Wydzielane są tu też hormony: T₃ (trójodotyronina) i T₄ (tyroksyna) – są odpowiedzialne za przemianę syntezy (anabolizm) białek.

Kretynizm tarczycowy -

- nerka – odpowiedzialna za produkcję EPC (erytropoetyna), znana jako EPO (sztuczne EPC, środek dopingowy – odpowiada za produkcję erytrocytów).

- trzustka – wydzielane są tu: insulina i glukagon przez gruczoły - wyspy trzustkowe.

Insulina – odpowiada za obniżenie poziomu cukru we krwi (wychwytuje cukier z krwi, działa antagonistycznie z glukozą – sprzężenie zwrotne ujemne).

Glukagon – odpowiada za podwyższenie poziomu cukru we krwi (pobudza proces glukoneogerezy i glikogenolizy).

- nadnercza – gruczoł dokrewny nad nerkami

Dzielą się na:

Rdzeń – produkuje epinefrynę i norepinefrynę (odpowiednio: adrenalinę i noradrenalinę).

Korę – wydziela kortyzol, kortykosteron, kortyzon, aldosteron, androgeny, glikokortykoidy i minerały glikokortykoidowi.

Kortyzol - wydzielany w dużych ilościach w sytuacji stresowej

Aldosteron – odpowiada za gospodarkę sodu w organizmie

Androgeny – męskie hormony płciowe, np. testosteron (Płeć hormonalna – stosunek hormonów płciowych męskich do hormonów płciowych żeńskich. Przy zaburzeniach – mężczyzna zachowuje się jak kobieta, a kobieta – jak mężczyzna. Kobiety z nadmiarem męskich hormonów mogą mieć np. wąs).

- jajniki – u kobiet, wydzielane są tu estrogeny, progesteron i inhibiny. U mężczyzn hormony płciowe wydzielane są przez korę nadnerczy.

Estrogeny – odpowiadają za cykl menstruacyjny, żeńską budowę,

Progesteron – reguluje cykl menstruacyjny, jest to też hormon ciążowy

Somatotropina – bezpośrednie działa na organizm

FSH – pobudza wydzielanie estrogenów.

LH – stymuluje jajeczkowanie, powstawanie estrogenów i ciałka żółtego.

Przysadka -> gonady -> tkanki i narządy -> przysadka

Liberyna ->przysadka mózgowa -> hormon 1 (TSH - TRH, ACTH – CRH, FSH i LH - GnRH) -> gruczoł wydzielania wewnątrzwydzielniczy -> hormon 2 -> tkanki

4. Stres – w sensie biologiczna (H. Selye) reakcja organiczna, stan wywołany przez bodziec, działający na organizm oraz zapoczątkowany przezeń. Tzw. ogólna reakcja adaptacyjna, przebiegająca przez fazy: alarmowa (mobilizacyjna), adaptacyjna (względna równowaga), czasem – wyczerpania (po załamaniu się mechanizmów obronnych); faza alarmowa, wyczerpania mogą mieć znaczenie w powstawaniu chorób. Stres psychologiczny oznacza bodźce (trudne sytuacje) i reakcje (mechanizmy radzenia sobie, mechanizmy obronne) rozgrywające się w zakresie zjawisk psychicznych. Mechanizmy radzenia sobie (np. unikanie, wybór postępowania) mają charakter działań zamierzonych, uświadamiających sobie, mechanizmy obronne (np. racjonalizacje, mało skuteczne mechanizmy obronne mogą prowadzić do zaburzeń psychicznych).

Stres powstaje pod wpływem stresora, Czynnikami stresującymi mogą być:

- czynniki fizyczne, np. choroba, uszkodzenie ciała

- czynniki emocjonalne (depresja lub strach, niepokój)

- czynniki środowiskowe, ekstremalne temperatury, np. gorąco czy chłód

- czynniki metaboliczne, odwodnienie czy głód organizmu

Stres - „Stereotypowa lub niespecyficzna część odpowiedzi organizmu na każde obciążenie”.

a) W przebiegu reakcji stresowej Selye wyróżnia 3 stadia:

- reakcja alarmowa – aktywacja ogólnych mechanizmów obronnych ustroju, z pobudzeniem układu adrenergicznego i czynności kory nadnerczy. Ten obraz to typowa reakcja alarmowa (zespół ataku ucieczki – glight-or-fight, ułatwiający walkę z wpływem otoczenia (zmniejszenie tego wpływu)).

- stadium odporności (przystosowania) – zwiększenie odporności organizmu na działanie stresora, będąca wynikiem działania steroidów nadnerczy

- stadium wyczerpania – zmniejszenie się odporności, załamanie mechanizmów obronnych i ewentualnie nawet zejście śmiertelne, wyczerpanie się możliwości przystosowawczych organizmu w tej fazie tłumaczy Selye wyczerpywaniem się „energii przystosowania” (adaptation energy).

Stan zagrożenia „walka czy ucieczka” – natychmiastowa odpowiedź w sytuacji kryzysowej:

mobilizacja rezerw glukozy zmiany w układzie krążenia przyspieszenie rytmu serca i oddychania wzrost zużycia energii przez wszystkie komórki

MÓZG

Aktywacja układu

współczulnego

adrenalina

noradrenalina

RDZEŃ

NADNERCZY

Glikogenoliza – rozpad glikogenu

Stężenie glukozy we krwi

Glukoneogeneza – tworzenie glukozy

Stresor (zimno)

Kora nadnerczy zwiększa wydzielanie hormonów steroidowych – glikokortykosteroidy

Steroidy pobudzają glikoneogenezę oraz procesy hi polityczne (rozkład tkanki tłuszczowej)

Odpowiedź na stresor

CIEPŁO

b) W sytuacji stresowej wytwarzają się różne związki, które są spalane – jeśli sytuacja stresowa się skończy, to może dojść do zaburzenia np. pracy serca i można umrzeć.

Obciążenie fizjologiczne organizmu (strach) wynikiem nie tylko zakłócenia homeostazy, lecz także reakcji układów regulacyjnych, których aktywacja skierowana jest na wyrównanie tego zakłócenia (np. stres + podwyższenie ciśnienia).

c) Organizm przystosowuje się do sytuacji stresowej:

Aklimatyzacja - przystosowanie się do innych (nowych dla danego organizmu) warunków klimatycznych lub geograficznych. Aklimatyzacją nazywamy też czas niezbędny dla dostosowania się do rozrzedzonego powietrza na dużych wysokościach. Rodzaje: wysokościowa i termiczna

Bardziej ogólnie (potocznie) nazywamy też przystosowanie się człowieka lub zwierzęcia do jakichkolwiek nowych warunków lub otoczenia.

Aklimatyzacja dotyczy przystosowania zachodzącego w warunkach naturalnych; przeciwnie do aklimacji zachodzącej w warunkach laboratoryjnych.

d) Adaptacja – w biologii teoretycznej adaptacja oznacza te przemiany, które zachodzą we właściwościach dziedzicznych populacji w trakcie przystosowywania się do warunków konkretnego środowiska. Jest to adaptacja genetyczna polegająca na stopniowym przeobrażeniu struktury genetycznej populacji zachodząca głównie pod wpływem działania doboru naturalnego. Zjawiska adaptacji genetycznej są uchwytne w obserwacjach przemian międzypokoleniowych, a więc gdy możemy brać pod uwagę minimum 2 pokolenia. Zmiany te nie dotyczą osobników – jednostek, lecz populacji.

Adaptabilność (przystosowawczość)a środowisko – przez adaptabilność rozumiemy właściwości biologiczne nabywane w trakcie rozwoju osobniczego, pod bezpośrednim wpływem czynników środowiska (właściwości fenotypowe)m które nie są utrwalone i przekazywane dziedzicznie. Genotyp zapewnia jednostce plastyczność w stosunku do czynników środowiskowych. Środowisko działa tutaj bezpośrednio na geny danego osobnika (tzw. genotyp).

Adiustacja (dostosowalność) a środowisko – rodzaj zmian przystosowawczych zachodzących u osobników i nie utrwalające się w materiale dziedzicznym. Adiustacja określa przemiany, jakie zachodzą u osobników w odcinkach krótszych niż życie jednostkach czasu i mają charakter odwracalny. Przemiany te nie mają wpływu na dalszy przebieg autogenezy, wpływają one raczej na kondycję osobnika. Decydują one np. o poziomie wytrenowania czy stopnia aklimatyzacji. Np. praca fizyczna, trening sportowy, powoduje wzrost masy mięśni oraz ich twardości i elastyczności. Zmiany te trwają tak długo, jak długo trwa określona aktywność fizyczna.

W fizjologii pod pojęciem adaptacji rozumie się reakcję przystosowawczą adiustacje organizmu czy jego układów, narządów, tkanek, jako odpowiedź na zmiany zachodzące w środowisku i wewnątrz organizmu. Zadaniem adaptacji fizjologicznej (adiustacji) jest przeciwdziałanie i lepsze znoszenie efektów zakłócających homeostazę.

5. UKŁAD MIĘŚNIOWY/ UKŁAD RUCHOWY – jest to układ umożliwiający przemieszczanie się organizmu w przestrzeni oznaczającej go oraz utrzymywanie lub zmianę wzajemnego ułożenia poszczególnych jego elementów.

a) Narząd ruchowy:

*Czynny: część układu nerwowego (kontrolujemy ruchy) – mięśnie, w których wyróżnia się elementy kurczliwe i elastyczne

*Bierny: układ kostny (kości tworzą strukturę podporową oraz dźwignie) i więzadła (stabilizatory stawów ogranicza ruch w stawie), także stawy(ruchome połączenia kości)

b) neuron ruchowy – tworzy jednostkę motoryczną. 1 neuron umięśnia kilka tysięcy włókien mięśniowych.

c) Tkanka mięśniowa – składa się z włókien mięśniowych, zbudowanych z miocytów (zespołów komórek mięśniowych), posiadających zdolność do aktywnego kurczenia się. 43%masy ciała dorosłego człowieka. Każda komórka mięśniowa musi być oddzielnie pobudzona.

Rodzaje tkanki mięśniowej:

• mięsień poprzecznie prążkowany – wykonuje pracę zależnie od naszej woli. Stanowią ok. 43% ciała dorosłego człowieka.

• mięsień gładki - odpowiada za skurcze naczyń krwionośnych. Działa niezależnie od naszej woli. Układ wegetatywny.

• mięsień sercowy – wykonuje pracę niezależnie od naszej woli.

Funkcje tkanki mięśniowej:

• wykonywanie wszystkich ruchów,

• lokomocja,

• realizacja podstawowych funkcji życiowych (oddychanie, trawienie, wydalanie),

• utrzymanie postawy ciała,

• wytwarzanie ciepła,

• kształtowanie sylwetki,

• ochrona dla tkanek znajdujących się pod nią,

• ochrona dla naczyń i nerwów

d) poziomy organizacji funkcjonalnej włókna mięśnia szkieletowego:

Mięsień poprzecznie prążkowany szkieletowy – typ tkanki mięśniowej, zbudowanej z silnie wydłużonych, walcowatych komórek, zawierających wiele położonych obwodowo jąder.

Mięsień bogaty jest w pęczki włókien mięśniowych. Włókno składa się z pojedynczych włókienek - prostych, podłużnych i cylindrycznych. W centrum znajdują się liczne miofibryle (składa się z miofilamentów). Miofilamenty aktynowe i miozynowe ułożone są naprzemiennie na całej długości włókna.

Do skurczu mięśnia szkieletowego dochodzi w następujący sposób: najpierw z pęcherzyków końcowych uwolnione zostają jony wapnia, które łączą się jednostką C troponiny na aktynie i odsłaniają tym samym miejsca aktywne na aktynie (podjednostki I). Główki miozyny łączą się z aktyną i przesuwają miofilament cienki w głąb sarkomeru (podstawowa jednostka funkcjonalna, odpowiedzialna za skurcz mięśnia. Składa się z prążka A – prążek anizotropowy, prążka Z i prążka I – prążek izotropowy, jest jaśniejszy). Dochodzi do skurczu mięśnia. Następnie główki miozyny odłączają się, potem to samo czynią jony wapnia, które wracają do pęcherzyków końcowych. Następuje rozkurcz.

Podczas skurczu szerokość prążka A pozostaje taka sama, natomiast prążki Z zbliżają się do siebie, a prążek I zwęża.

???[miozyna – białko,często może pełnić funkcje enzymatyczne -> Tropomiozyna, a na niej troponina (troponina C - przyłączającą wapń podczas skurczu mięśnia, I - wiążącą aktynę i hamującą jej kontakt z miozyną, T - wiążącą tropomiozynę)].

Kanaliki poprzeczne (T), podłużne (C), jest też zbiorniczek końcowy, wypełniony jonami wapnia.

e) Depolaryzacja - zmniejszenie elektroujemnego potencjału elektrycznego błony komórkowej spowodowane napływem przez kanały jonowe w błonie komórkowej jonów sodu do cytoplazmy komórki. Prowadzi do pobudzenia komórki nerwowej lub mięśniowej.

Sprzężenie mechaniczno- chemiczne - czerpanie energii z hydrolizy ATC niezbędne do czynności mechanicznej komórki mięśniowej (skurcz mięśnia możliwy dzięki hydrolizie ATC).

Sprzężenie elektro – mechaniczne – depolaryzacja błony i otrawcie się kanału wolnego jonu jonów wapniowych i wsuwanie się nitek cienkich pomiędzy nitki grube (dzięki wypływowi jonów wapnia ze zbiorniczków końcowych możliwy jest skurcz mięśnia).

f) Włókna mięśniowe dzielimy na:

1. czerwone (wolnokurczliwe, oksydacyjne – inaczej tlenowe) ST (slow tension) – mała prędkość skracania; wykorzystują tlenowe źródła energii (tlenowe procesy metaboliczne jako żrodło energii).

2. białe (szybkokurczliwe, glikolityczne) FT (Fast tension) - szybko kurczące się, duża prędkość skracania. Cechuje je beztlenowe procesy metaboliczne w pozyskiwaniu energii, mają dużą siłę i prędkość, większe moce

Dzielimy je na:

- FTa – włókna szybkokurczące się glikoli tyczne o małym potencjale oksydacyjnym

- FTb – włókna szybkokurczące się glikoli tyczne o dużym potencjale oksydacyjnym