Физиология человека и животных: Рабочая программа дисциплины

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА БИОХИМИИ И ФИЗИОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ

Одобрено на заседании Ученого Совета факультета декан биологического факультета Савченко А.П_____________________ «_______»_____________________2002

Программа составлена в соответствии с государственным стандартом высшего профессионального образования по специальности 012300 «Биохимия», 011600 «Биология», 320200 «Биоэкология», 130100 «Экология».

УДК 612 Автор- составитель канд. биол. наук. Э.Я. Олада ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ Рабочая программа дисциплины для специальностей 012300 «Биохимия», 011600 «Биология», 320200 «Биоэкология», 130100 «Экология»,

Физиология человека и животных: Рабочая программа дисциплины. Красноярск: РИО КрасГУ, 2002. 11 с. (экспресс-издание). Предназначена для специальностей 012300 «Биохимия», 011600 «Биология», 320200 «Биоэкология»,130100 «Экология» для дневной формы обучения.

© КрасГУ, 2002

Красноярск 2002

2

Тема 1. Физиология возбудимых тканей. Типы возбудимых клеток. Основные структурно-функциональные элементы нейрона, тело нейрона, дендриты, аксон. Современные представления о структуре и свойствах мембраны возбудимых клеток. Потенциал покоя или мембранный потенциал, и метод его регистрации. Природа потенциала покоя, соотношение концентраций основных потенциал образующих ионов внутри клетки и в межклеточной жидкости. Соотношение проницаемостей мембраны для этих ионов, роль "натриевого насоса" в генезе и поддержании потенциала покоя. Потенциал действия и ионный механизм его возникновения, ионные каналы, зависимость натриевой и калиевой проницаемости мембраны от уровня мембранного потенциала, закон "все или ничего". Законы раздражения. Механизм раздражения клетки электрическим током. Полярный закон раздражения. Зависимость пороговой силы раздражения от его длительности. Критический уровень деполяризации. Локальный ответ. Изменение критического уровня деполяризации при действии на клетку постоянного тока. Явление аккомодации. Изменение возбудимости при возбуждении, фазы абсолютной и относительной рефрактерности, фаза повышенной возбудимости. Механизм проведения возбуждения в нервном волокне. Электротоническое и импульсное проведение возбуждения. Зконы проведения возбуждения в нервном волокне. Миелинизированные и немиелинизированные нервные волокна. Роль перехватов Ранвье. Механизмы связи между нейронами. Синапы, классификация синапсов. Нейронейрональные и неро-мышечные синапсы. Электрический и химический синапсы, возбуждающий и тормозной синапс, их принципиальные отличия. Механизм проведения возбуждения в химическом и электрическом синапсе. Законы проведения возбуждения в синапсе. Медиаторы, их классификация. Блокаторы проведения возбуждения в синапсе.

Тема 2. Общая физиология мышечной системы. Поперечно-полосатая мышца. Основная функция, строение. Свойства, положенные в основу классификации фазных (быстрых, медленных) и тонических мышечных волокон. Структурная единица мышечного волокна - саркомер. Характеристика и функция основных сократительных белков. Теория скольжения. Электромеханическое сопряжение. Сарко-плазматическая система. Место хранение и роль кальция в сокращении. Мембранный потенциал и сокращение. Механизм мышечного расслабления Потенциал действия и ионный механизм его возникновения, ионные каналы, зависимость. Механические свойства мышц. Изометрическое и изотоническое сокращение. Одиночное сокращение, тетанус. Сила изометрического сокращения и длина мышцы. Энергетическое обеспечение мышечного сокращения, теплопродукция, работа. Нервный контроль мышечного сокращения. Понятие о нейро-моторной единице. Нервно-мышечный синапс: особенности его морфологической структуры. Миниатюрный потенциал концевой пластинки, его генерация. Потенциал действия мышечного волокна. Гладкие мышцы. Основные морфологические и функциональные особенности. Роль межклеточных контактов в организации функциональных единиц. Особенности электромеханического сопряжения. Роль наружного кальция в генерации потенциала действия мышечной клетки. Иннервация гладких мышц. Природа спонтанной активности гладких мышц. Факторы, контролирующие двигательную активность гладкой мускулатуры. Тема 3. Общая физиология нервной системы. Типы нейронов. Клетки нейроглии их классификация, функции. Типы нервных сетей. Понятие о нервном центре. Торможение. Виды торможения. Пресинаптическое и постсинаптическое торможение, функциональная роль этих видов торможения. Дивергенция и конвергенция нервных импульсов. Временная и пространственная суммация. Принцип общего пути Шеррингтона. Явление облегчения, окклюзи, последействия и трансформации ритма возбуждения в нервных центрах. Взаимодействие между процессами возбуждения и торможения, принципы координации нервных процессов. Понятие о рефлексе и рефлекторной дуге. Время рефлекса. Тема 4. Частная физиология нервной системы. Общая схема строения ЦНС. Спинной мозг. Проводящая функция спинного мозга. Рефлекторная функция спинного мозга: миотатические, сгибательные, разгибательные и ритмические рефлексы спинного мозга. Строение и функции ствола мозга (продолговатый мозг, мост, мозжечок, средний мозг, промежуточный мозг). Двигательная система ствола головного мозга: роль ядер моста, ядер мозжечка, среднего мозга и коры. Функции двигательной коры (сенсорномоторной, премоторной и дополнительной моторной областей), базальных ганглиев (полосатого тела и бледного тела) и таламуса. Возбуждающие и тормозные влияния ретикулярной формации ствола мозга. Лимбическая система мозга. Корковые области лимбической системы (гиппокамп, поясная извилина), миндалина, гипоталамические и таламические ядра, входящие в лимбическую систему. Лимбическая система и ее роль в информационных, мотивационных и регуляторных процессах. Вегетативная нервная система, ее роль в поддержании гомеостаза. Строение вегетативной нервной системы. Симпатический отдел вегетативной нервной системы: преганглионарные нейроны, паравертебральные ганглии симпатических стволов и превертебральные ганглии. Передача возбуждения в вегетативных ганглиях. Медиаторы вегетативной нервной системы и их рецепторы. Парасимпатический отдел нервной системы ( строение и функции). Примеры влияния вегетативной нервной системы на эффекторные органы. Роль продолговатого мозга в регуляции вегетативных функций. Интегративные функции гипоталамуса как высшего центра вегетативных регуляций.

3

4

I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ ПРОГРАММЫ Физиология человека и животных - одна из фундаментальных глав биологии. Целью курса является изучение взаимодействия регуляторных систем и механизмов поддерживающих постоянство внутренней среды и адекватную реакцию организма на события в окружающем его мире. Задачи курса: изучение как функции отдельных клеток, так и взаимодействия этих клеток в процессе формирования функций тканей и органов, объединяемых в регуляторные системы организма. Место курса в системе социогуманитарного образования. Физиология человека и животных - дисциплина позволяющая увидеть место человек в живом мире, понять основы психосоматических взаимоотношений, взаимосвязь социального и биологического в личности и ознакомиться с физиологическими основами переработки информации, мышления и сознания. Требования к уровню освоения содержания курса. Дипломированный специалист должен свободно владеть терминологией предмета, понимать механизмы физиологических процессов и механизмы регуляции функций, знать физиологические нормы и ряд константы организма, владеть современными методами оценки основных функций организма. II. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

Основы физиологии коры больших полушарий. Функциональная гистология коры (слои, нейронные цепи коры). Локализация функций в коре больших полушарий. Методы изучения локализации функций. Понятие о проекционных и ассоциативных зонах в коре больших полушарий. Электрофизиологическая активность коры головного мозга. Электроэнцефалограмма. Функциональная асимметрия мозга. Принципы регуляции физиологических функций.. Архитектоника функциональной системы ( по П.К. Анохину). Тема 5. Физиология сенсорных систем. Понятие о рецепторах, органах чувств, анализаторах, сенсорной системе. Учение И.П. Павлова об анализаторах. Структура анализатора. Классификация рецепторов. Возбудимость рецепторов. Адекватный и неадекватный раздражители. Механизм возбуждения рецепторов; рецепторный и генераторный потенциалы, импульсная активность. Адаптация рецепторов. Кодирование сенсорной информации. Кожные рецепторы: тактильные, температурные, болевые, мышечно-суставная рецепция (проприорецепция). Вкусовые и обонятельные рецепторы. Строение и функция вестибулярного аппарата, оттолитовых органов и полукружных каналов. Орган слуха, его строение и функция. Механизмы восприятия высоты, силы звука. Глаз, его строение и функция. Элементы сетчатки: фоторецепторы, биполяры, ганглиозные, амакриновые и горизонтальные клетки. Механизм фоторецепции. Теория цветоощущения. Обработка информации нервными элементами сетчатки. Глаз как оптическая система. Преломление света в оптических средах глаза. Построение изображения на сетчатке. Механизм аккомодации. Механизм возникновения близорукости. Острота зрения. Бинокулярное зрение. Пути соматосенсорных, слуховых, обонятельных и зрительных сигналов к коре. Специфическая и неспецифическая афферентные системы. Корковое представительство рецепторных систем. Межсенсорная интеграция информации. Тема 6. Физиология высшей нервной деятельности. Понятие о врожденном (безусловном) рефлексе. Классификация безусловных рефлексов. Локализация безусловных рефлексов в ЦНС (центры голода, насыщения, жажды, агрессии, ярости и т.д.). Условный рефлекс как универсальный приспособительный механизм в животном мире. Физиологическая основа и правила выработки условных рефлексов. Классификация уловных рефлексов. Механизм замыкания условного рефлекса. Ориентировочный рефлекс. Торможение условных рефлексов, его виды. Внешнее торможение и его механизмы. Запредельное торможение и его механизм. Угасательное и дифференцировочное торможение. Условный тормоз. Регулирование уровня бодрствования. Теория сна. Нейрофизиологические механизмы сна и бодрствования. Обучение и память. Нейро-анатомия памяти, виды памяти, механизмы долговременной и кратковременной памяти. Нейроанатомия и нейрохимия эмоций. Типология высшей нервной деятельности человека и животных (гуморальная, морфологическая и нервная гипотезы. Учение И.П. Павлова о типах высшей нервной деятельности. Четыре основных типа высшей нервной деятельности, их физиологическая характеристика. Способы определения типов нервной системы животных и типологических особенностей человека. Учение И.А. Павлова о первой и второй сигнальных системах. Речевая функция новый принцип деятельности больших полушарий головного мозга. Мышление и сознание. Материальный субстрат сознания.

Тема 7. Эндокринная система. Эндокринная система и ее регуляторные физиологические функции. Понятия «внутренняя секреция» и «гормон». Основные свойства гормона. Гипоталамо-гипофизарная система. Главные эндокринные железы позвоночных и секретируемые ими гормоны: гипоталамус и рилизинг-фвкторы (либерины и статины); гипофиз и гормоны передней, задней и средней долей (ЛГ, ФСГ, АКТГ, ТТГ, СТГ, пролактин, МСГ, вазопрессин и окситоцин); эпифиз и меланотонин; гонады и половые гормоны; кора надпочечников и кортикостероиды (глюко- и минералокортикоиды); щитовидная железа и тиреоидные гормоны (трийодтиронин и тироксин); околощитовидные железы и паратгормон; ультимабронхиальные клетки и кальцитонин; островковый аппарат поджелудочной железы и его гормоны (инсулин, глюкагон, секретин, соматостатин); тимус и его гормоны, эндокринная функция печени и почек эндокринные функции плаценты. Тема 8. Кровь и лимфа. Основные функции крови. Количество и состав крови. Объем циркулирующей крови и его изменения. Кровопотеря и ее последствия. Физикохимические свойства крови. Плазма и сыворотка крови. Белки и липопротеины плазмы. Коллоидно-осмотическое давление. Буферные свойства крови. Кровезаменители. Форменные элементы крови (эритроциты, тромбоциты, лейкоциты) и их функция. Понятие об эритроне. Группы крови. Резус-фактор. СОЭ. Гемостаз и свертывание крови, этапы свертывания крови. Сосудисто-тромбоцитарное звено гемостаза и его регуляция. Белки свертывания крови и ингибиторы этого процесса. Фибринолиз. Нейрогуморальная регуляция жидкого состояния крови и ее свертывания. Противосвертывающая система. Защитная функция крови и лимфатической системы. Современные представления о клеточном и гуморальном иммунитете. Схема иммунного ответа. Понятие о лейкоцитарной формуле и лейкоцитарном профиле. Морфологическая и функциональная характеристика различных видов лейкоцитов. Кроветворение и его регуляция. Тема 9. Кровообращение. Основные этапы развития сердечно-сосудистой системы в процессе эволюции. Замкнутость сердечно-сосудистой системы у высших организмов. Большой и малый круги кровообращения. Сердце, представление об эволюции его структуры и функции. Сердце млекопитающих животных и человека, его строение. Функциональная роль предсердий и желудочков. Динамика сердечного цикла: основные фазы, давление в полостях сердца и аорте, клапанный аппарат, тоны сердца. Понятие о систолическом и минутном объемах. Общие свойства сердечной мышцы. Возбудимость. Потенциалы действия различных отделов сердца и проводящей системы. Рефрактерный период и его особенности. Соотношение длительности процесса возбуждения и торможения. Автоматия сердца и его природа. Градиент автоматии. Представление об истинном и латентном водителе ритма. Проведение возбуждения в сердце. Сердце как функциональный синцитий. Проводящая система сердца. Синусный узел и его значение. Атриовентрикулярный узел и его функции. Пучок Гисса. Волокна Пуркинье. Сократимость. Электрокардиограмма и ее компоненты. Электрокардиографический метод и его роль в изучении физиологии сердца и в медицине. Коронарные сосуды и особенности кровоснабжения сердечной мышцы. Регуляция деятельности сердца: миогенная, нейрогенная и гуморальная. Авторегуляторные механизмы сердца. Иннервация сердца: роль симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы в регуляции сердца, рефлекторные механизмы регуляции. Рефлексогенные зоны сердца и сосудов. Эмоциональное состояние и работа сердца. Физиологическая и патологическая гипертрофия сердца. Особенности строения различных частей сосудистого русла. Артерии, артериолы, капилляры, венулы, вены. Законы гемодинамики. Кровоток и методы его исследования.

5

6

Крвяное давление в различных частях сосудистого русла. Градиент давления. Скорость кровотока. Факторы, определяющие скорость кровотока. Сопротивление сосудов. Артериолы и их роль а перераспределения крови. Причины движения крови по венам. Особенности кровотока в капиллярах. Тонус сосудов и его регуляция нервным и гуморальным путем. Иннервация сосудов. Вазомоторный центр. Нейрогенный тонус и его регуляция. Рефлексогенные зоны сосудов (барорецепторы, хеморецепторы). Рабочая гиперемия. Современные представления о ее происходении, авторегуляция сосудов. Процессы при физической нагрузке как пример регуляции системы кровообращения. Лимфатическая система и ее роль в организме. Тема 10. Физиология дыхания. Эволюция типов дыхания. Легочное дыхание. Аппарат вентиляции легких. Воздухоносные пути и альвеолы. Этапы дыхания. Внешнее дыхание. Механизм дыхательных движений. Внутриплевральное давление и его значение для дыхания и кровообращения. Значение сурфактанта в функции легких. Понятие о легочных объемах. Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха. Особенности легочного кровообращения. Основной принцип процессов обмена газов в легких и тканях (диффузионная теория). Парциальное давление О2 и СО2 в альвеолярном воздухе, венозной и артериальной крови и тканевой жидкости. Механизм переноса кровью О2 и СО2 и роль эритроцитов в его осуществлении. Гемоглобин. Механизм присоединения О2 к гемоглобину. Кривая диссоциации оксигемоглобина, перенос кислорода кровью у низших позвоночных и беспозвоночных. Механизм переноса СО2, карбоангидраза и ее роль в переносе СО2. Регуляция дыхания. Центральный дыхательный механизм. Бульбарный дыхательный центр. Современные представления о механизме возникновения первичной ритмики дыхательного центра. Пневмотаксический центр и его роль в смене дыхательных фаз. Рецепторы органов дыхания, их роль в создании оптимального режима дыхания. Периферические и центральные хеморецепторы, их роль в создании адекватного уровня легочной вентиляции. Понятие о ситстеме обеспечения организма кислородом. Виды гипоксий. Тема 11. Физиология пищеварения. Характеристика системы пищеварения. Методы изучения. Оперативно-хирургический метод И. П. Павлова. Пищеварительные ферменты. Строение стенки пищеварительного тракта. Иннервация желудочно-кишечного тракта. Секреторная функция пищеварительного тракта. Слюнные железы. Состав слюны. Регуляция слюноотделения. Желудочный сок, его состав и ферментативное действие. Механизм выделения желудочного сока: сложно-рефлекторная и гуморальная фазы. Методы изучения желудочной секреции. Пищеварение в двенадцатиперстной кишке. Поджелудочная железа и ее ферменты. Регуляция их выделения. Печень. Роль желчи в пищеварении. Пищеварение в кишечнике. Ферменты кишечных желез. Полостное и пристеночное пищеварение. Моторная функция пищеварительного тракта. Регуляция моторной функции кишечника. Роль илеоцекального сфинктера. Процесс всасывания в пищеварительном тракте. Строение и функции ворсинки. Всасывание воды, солей, продуктов переваривания белков, углеводов, жиров. Роль бактерий в кишечном пищеварении. Тема 12. Физиология обмена веществ и энергии. Обмен веществ и энергии как обязательное условие жизни. Этапы обмена веществ. Физиологические подходы к изучению обмена веществ и энергии. Типы обмена: азотистый, углеводный, липидный, биоэнергетический, обмен воды, натрия и калия, кальция и фосфора. Роль гормонов в регуляции углеводного, жирового и белкового обмена. Энергообмен. Основной обмен, общий обмен, рабочая прибавка. Витамины их роль в обмене веществ. Водорастворимые и жирорастворимые витамины. Авитаминозы, гипо-и–гипервитаминозы. Значение

изучения процессов обмена веществ и энергии для возрастной физиологии, физиологии труда и спорта. Составление норм питания. Тема 13. Выделительная система. Сравнительно-физиологический обзор выделительных систем. Почки, их строение и выделительная функция. Нефроны, капсула Шумлянского-Боумена и почечные канальцы, их структура. Специфика кровоснабжения почек. Клубочковая ултрафильтрация. Состав первичной мочи. Реабсорбция. Механизмы реабсорбции глюкозы, аминокислот и других соединений. Транспорт натрия в канальцевом аппарате нефрона. Осмотическое давление тканевой жидкости в разных частях почки. Противоточная система и принципы ее работы. Концентрирование мочи. Гормональная регуляция почечной функции и водно-солевого равновесия. Ренинангиотензиновая система. Альдостерон. Антидиуретический гормон. Функция мочевого пузыря и мочевыделения. Олигурия и анурия. Механизмы мочеиспускания. Дополнительные органы выделения. Потовые железы, состав пота. Экскреторная функция печени и легких. Тема 14. Физиология репродуктивной системы. Половые железы. Половой цикл. Оплодотворение. Беременность. Плацента. Взаимоотношения мать-плод. Состояние организма матери во время беременности. Факторы среды, влияющие на репродуктивную функцию. Тема 15. Адаптация человека к условиям внешней среды. Общие принципы и механизмы адаптации, фазы развития процесса адаптации. Срочная и долговременная адаптация. Понятие о стрессе и стрессорном воздействии. Особенности адаптации и физиология человека в высоких широтах, в горах, в жарком климате. Тема 16. Биологические ритмы человека. Классификация и характеристика биологических ритмов. Физиологические механизмы ритмогенеза. Возможности биоритмологической адаптации человека.

7

8

III. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Возбудимые ткани. Определение порогов возбуждения в двигательных точках. Изучение законов раздражения (закон силы - времени). Коллоквиум по возбудимым тканям. ЦНС. Изучение рефлекторной деятельности. Оценка вегетативного статуса. Сенсорные системы. Оценка функционального состояния зрительной системы, профилактика близорукости. 7. Оценка функционального состояния ЦНС с использованием компьютерной методики. 8. Высшая нервная деятельность. Оценка силы, подвижности и уравновешенности нервных процессов. 9. Функциональная асимметрия мозга. 10. Коллоквиум по теме ЦНС. 11. Кровь. Эритроциты. 12. Лейкоциты, морфология и функции. 13. Группы крови, СОЭ. Резус-фактор. Рассчетные показатели крови. 14. Коллоквиум по теме «Кровь». 15. Сердечно-сосудистая система. Тоны сердца, Артериальное давление, пульсовое давление. 16. Функциональные пробы. Функциональное состояние кардиореспираторной системы. Резервы сердца.

17. ЭКГ. 18. Коллоквиум по теме «Кровеносная система». 19. Дыхательная система. Дыхательные объемы. Спирография. 20. Обмен веществ. Составление рационального рациона питания. 21. Коллоквиум по теме «Дыхание». 22. Коллоквиум по теме «Обмен веществ».

4. Эккерт Р., Рэнделл Д., Огастин Дж. Физиология животных. Механизмы и адаптация. М.: Мир, 1991. 1,2 том. 5. Основы физиологии человека. /под ред. Б.И. Ткаченко Спб.: Международный фонд истории науки, 1994. 1,2 том. 6. Руководство по физиологии. Физиология ВНД. Л.: Наука, 1973.

Тематика рефератов

7. Руководство по физиологии. Физиология дыхания. Спб.: Наука, 1994.

1. Сенсорные системы. 2. Витамины. 3. Гормоны. 4. Адаптация к экстремальным условиям среды.

8. Руководство по физиологии. Физиология почек. Л.: Наука, 1972. 9. Руководство по физиологии. Физиология пищеварения. Л.: Наука, 1974. 10.Руководство по физиологии. Физиология системы кровообращения. Наука, 1974. 11.Руководство по физиологии. Физиология ВНС. Л.: Наука, 1981.

IV. ФОРМЫ КОНТРОЛЯ Рефератов – 1. Коллоквиумов – 6. Экзаменов -1.

12.Руководство по физиологии. Физиология ЦНС. Л.: Наука, 1983. 13.Руководство по физиологии. Механизмы памяти. Л.: Наука, 1987. 14.Руководство по физиологии. Биология старения. Л.: Наука, 1982.

V. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА Основной список литературы 1. Общий курс физиологии человека и животных. /Под ред. проф. А.Д. Ноздрачева. М.: Высшая школа, 1991. 1,2 том. 2. Физиология человека. /Под ред. Г.И. Косицкого. М.: Мед.,1985. 3. Физиология человека и животных (общая и эволюционно-экологическая). /Под ред. А.Б. Когана. М.: Мед.,1985. 4. Агаджанян Н.А. Физиология человека. Спб.: «Сотис», 1998. 5. . Фомин Н.А. Физиология человека. М.: Просвещение, 1995. Дополнительный список литературы 1. Чайченко Г.М. Физиология высшей нервной деятельности. Киев: 1981. 2. Руководство по физиологии труда. / Под ред. З.М. Золиной. М.: Медицина, 1983. 3. Словарь физиологических терминов. М.: Наука, 1987.

9

10

Л.:

ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ

Составитель: Олада Элла Яковлевна Редактор: О.Ф. Александрова Корректура автора

Подписано в печать 21.02.2003 Тиражируется на электронных носителях Заказ 264 Дата выхода 25.02.2003 Адрес в Internet: www.lan.krasu.ru/studies/editions.asp Отдел информационных ресурсов управления информатизации КрасГУ 660041 г. Красноярск, пр. Свободный, 79, ауд. 22-05, e-mail: [email protected]

Издательский центр Красноярского государственного университета 660041 г. Красноярск, пр. Свободный, 79, e-mail: [email protected]

11