Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет»

П.Н. САВИЛОВ, В.Н. ЯКОВЛЕВ

ВВ Е Д Е Н И Е

ВОБЩУЮ ФИЗИОЛОГИЮ

Утверждено Учёным советом университета в качестве учебного пособия для студентов 2, 3 курсов

направлений подготовки 280700, 280202, 280102 дневной формы обучения

Учебное электронное издание комбинированного распространения

Тамбов Издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ»

2013

1

УДК 621.013.5(075.8)

ББК Е903я73

С13

Рецензенты:

Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Биомедицинская техника» ФГБОУ ВПО «ТГТУ»

С.В. Фролов

Кандидат медицинских наук, главный врач ТОГБУЗ «Городская больница г. Котовска»

О.Н. Ямщиков

Савилов, П.Н.

С13 Введение в общую физиологию [Электронный ресурс] : учебное пособие / П.Н. Савилов, В.Н. Яковлев. – Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2013. – 152 с.

Содержит теоретический материал, раскрывающий основные понятия и механизмы развития общефизиологических процессов. Для самоконтроля усвоенного материала в конце каждой главы даются вопросы по изложенному в ней содержанию.

Составлено с учётом базовых знаний по биологии, имеющихся у абитуриентов и студентов, выбравших себе технические специальности, сопряжённые с медициной (медицинская техника, техника безопасности), биологией (бионика), экологией (инженерная защита окружающей среды).

Предназначено для студентов 2, 3 курсов направлений подготовки 280700, 280202, 280102 дневной формы обучения. Может быть полезно и инженерам, разрабатывающим приборы и технологии для применения в различных областях биологии и медицины.

УДК 621.013.5(075.8)

ББК Е903я73

Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком. Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.

©Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «ТГТУ»), 2013

2

ВВЕДЕНИЕ

«Задача физиологии состоит в том, чтобы понять работу машины человеческого организма, определить значение каждой её части, понять, как эти части связаны, как они взаимодействуют»

И.П. Павлов

Современная клиническая и фундаментальная медицина немыслима без огромного количества приборов, используемых как в исследовательских, так и лечебных целях. Однако их создание и техническое обслуживание требует знания основ физиологии человека. Это необходимо, например, при проектировании аппаратов, обеспечивающих жизнедеятельность и работоспособность человека в условиях невесомости или повышенного атмосферного давления. Без знания физиологических процессов невозможно дальнейшее развитие бионики – науки, изучающей возможность использования знаний физиологии животных для создания технических средств различного назначения (например, радиолокаторы или тепловизоры).

Знание основ физиологии необходимо и специалистам, работающим в области природопользования и защиты окружающей среды для проведения объективной оценки влияния загрязнения окружающей среды на живые организмы, грамотно разрабатывать экологически чистые технологии и меры защиты. Следует отметить, что школьники, выбравшие себе технические специальности, как правило, имеют недостаточные базовые знания по биологии и анатомии человека, а также слабую мотивацию к изучению физиологии как предмета, считая его второстепенным в сравнении с техническими дисциплинами. С другой стороны, имеющиеся в настоящее время учебники (учебные пособия) по физиологии, предназначены для обучения студентов медицинских

ибиологических факультетов университетов и по своему содержанию намного превышают тот объём знаний, который необходим для подготовки инженеровспециалистов в области медицинской техники, бионики, природопользования

изащиты окружающей среды, техники безопасности. Поэтому при подготовке данного учебного пособия главное внимание уделялось подбору имеющегося учебного материала и его доступному изложению. Материал составлен на основе источников отечественной и иностранной научной и педагогической литературы. При этом учитывался и уровень базовых знаний студентов технических вузов по основным вопросам биологии и анатомии, равно как и современные научные достижения в физиологии. Поскольку любая работа по

совершенствованию учебного процесса не может не иметь недостатков, то автор готов с благодарностью принять любые критические замечания.

3

4

1. ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ФИЗИОЛОГИИ

1.1. НАБЛЮДАТЕЛЬНЫЙ ЭТАП СТАНОВЛЕНИЯ ФИЗИОЛОГИИ

5

ментального метода исследования в физиологии, так как он первым применил живосечение (вивисекцию) на животных. Правда Гален отрицал циркуляцию крови от сердца к тканям, ошибочно полагая, что кровь образуется в печени, течёт по венам к тканям, где и потребляется. Несмотря на это его научные трактаты, в частности «О назначении частей человеческого тела», были настольными книгами врачей средневековой Европы.

Большую роль в становлении физиологии как науки сыграл таджикский учёный Авиценна (980 – 1037 гг.), более известный в народе как Авиценна, который впервые высказал предположение о существовании мало-

го круга кровообращения, а также одним из первых начал использовать в своей врачебной практике эксперименты. Несмотря на то, что начало первого тысячелетия н.э. было ознаменовано появлением вивисекции как одной из составных частей эксперимента на животных, в целом, основным методом исследования в физиологии с момента её зарождения (VI век до н.э.) до позднего средневековья (XV век н.э.) оставалось наблюдение. Это даёт основание говорить об указанном периоде как

наблюдательном этапе развития физиологии. На данном этапе своего развития физиология ещё не являлась самостоятельной наукой и ещё рассматривалась как часть медицины.

1.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ ФИЗИОЛОГИИ

6

наличие двойного кровообращения у млекопитающих. Если создание ткацких станков называют революцией в технике, то открытие, сделан-

ное У. Гарвеем, есть революция в медицине.

Начавшееся в XVII веке бурное развитие физических (механики и оптики) и химических наук имело решающее значение для физиологии. Так, создание микроскопа позволило А. Ливенгуку (1673 г.) и М. Мальпиги (1661 г.) независимо друг от друга открыть капилляры, те самые «поры», через которые, по мнению У. Гарвея, артериальная кровь, поступающая к тканям от сердца, переходит в вены. Это открытие было последним доказательством циркуляторной системы кровообращения.

«Гарвей был первым, отворившим дворцы тесной клетки средневековой схоластики, в которой, подобно птице, томилась в продолжении многих веков физиологическая мысль, и выпустил её на простор мирового экспериментального исследования»

П.М. Никифоровский

Совершенствуя микроскоп А. Ливенгука (рис. 1.1), учёные в XVII – XVIII веках делали одно за другим открытия отдельных компонентов физиологических систем организма млекопитающих: в 1658 году Сваммердам открывает эритроциты, а Хьюстон открывает в 1770 году – лейкоциты. Мальпиги в 1661 году и А. Ливеншук в 1771 году независимо друг от друга открывают капилляры в тканях. Русский врач А.М Шумлянский в 1772 году впервые описывает капсулу вокруг сосудистого клубочка в почке, открытого Мальпиги ещё в 1664 году.

Рис. 1.1. Первый микроскоп А. Ливенгука

7

Важным толчком к развитию экспериментального направления

вфизиологии явились открытия в области физики. Так, обнаружение

в1643 г. Торричелли (ученик Г. Галилея) наличия у атмосферного воздуха массы и плотности навело англичанина Р. Бойля на мысль о способности воздуха к сжатию. Это привело к созданию им в 1660 году компрессионной камеры для изучения влияния сжатого воздуха на живой организм, а уже в 1664 году другой англичанин Геншоу начинает использование сжатого и разреженного воздуха для лечения больных. В 1738 году Дж. Бернулли использовал закон гидродинамики для изучения кровообращения (1738 г.), тогда как открытие А. Лавуазье кислорода (1775 г.) позволило ему создать учение о дыхании как окислении ве-

ществ в организме. Иными словами, начавшиеся «лавинообразно» в XVII–XVIII веках открытия в области физики и химии не только стимулировали развитие экспериментальной физиологии, открытия в биологии и медицине, но и содействовали началу создания учений, теорий и концепций, объясняющих физиологические процессы в организме.

Однако открытия в области физиологии служили не только толчком для дальнейших исследований в области физики и химии, но сами вели учёных к созданию технических средств, использующих химические и физические явления, открытые у живых организмов. Так, итальянский физиолог Л. Гальвани в 1794 году, открыв «животное электричество», стал не только основателем электрофизиологии, но и прародителем применяемого в современной электротехнике прибора – гальванометра.

Однако «золотым» веком физиологии оказался век XIX, когда прогрессирование научно-технической мысли в значительной мере детерминировало улучшение экспериментальной базы и, как следствие, становление физиологии как самостоятельной науки. Благодаря техническим приспособлениям были установлены потенциалы покоя и

действия, законы электрического раздражения, обнаружено состояние рефрактерности (нечувствительности к действию раздражителя) и измерена скорость проведения возбуждения в нервах (это экспериментальные работы К. Маттеучи, 1838 г.; Э. ДюбуаРеймон,1848 г.; и др.).

В XIX веке получила дальнейшее развитие рефлекторная теория деятельности спинного мозга, которую И.М. Сеченов, открывший центральное торможение, распространил для объяснения деятельности всей нервной системы.

8