 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ
| Методи фізіологічних досліджень 12
При вивченні будь-якого явища, що відбувається в організмі, насамперед виникає два питання: як змінюється це явище протягом часу і які механізми лежать в основі цих змін. Тому вивчення фізіологічних процесів відбувається шляхом вимірювання і графічної реєстрації механічних, електричних та інших показників змін процесу в часі, а також визначення хімічного складу виділень і рідини, що містяться в організмі або в його клітинах. У дослідженнях використовуються фізичні та хімічні вимірювальні прилади. Головним методом фізіологічних досліджень є спостереження, тобто визначення фізичних і хімічних параметрів процесу. Якщо це спостереження відбувається при створенні певних умов, то його називають експериментом. Та ким чином, у фізіології використовуються два методи досліджень: спостереження процесу в звичайних умовах і експеримент – спостереження у спеціальних умовах. Прогрес фізіології, весь її історичний розвиток, як зазначав у свій час видатний радянський фізіолог І. П. Павлов, визначається прогресом тих методів, якими вона користується. Експерименти поділяють на гострі (вівісекція) та хронічні. При проведенні гострих експериментів тварину, що знаходиться під наркозом, розтинають з метою реєстрації діяльності певного органа. Після закінчення або під час досліду тварина гине. При хронічних– за допомогою хірургічного втручання відкривають доступ до органа, що цікавить дослідника, і встановлюють датчики, які дають змогу після одужання тварини реєструвати фізіологічні процеси. Останнім часом розроблено багато методів реєстрації фізіологічних процесів за допомогою датчиків, встановлених на поверхні тіла. Перевага хронічних дослідів над гострими полягає в тому, що фізіологічний про цес вивчається тривалий час у природних умовах. Вивчення функцій тієї чи іншої частини організму проводять шляхом пригнічення, виключення або стимуляції її діяльності. Це здійснюється за допомогою різних засобів хірургічного втручання, фармакологічних речовин або охолодження. Посилення діяльності досягається шляхом електричної або фармакологічної стимуляції тощо. Останнім часом у зв'язку з розвитком кібернетики значного поширення набув метод моделювання функцій. На основі даних, одержаних в експерименті, завжди робиться припущення про закономірності протікання процесу, що вивчається, механізми його виникнення і регуляції. Точне вимірювання параметрів функції з появою електронно-обчислювальної техніки дозволяє математично моделювати процеси. Але при цьому увага акцентується лише на частині найбільш типових з точки зору експериментатора характеристик процесу, що вивчається, а не на всій різноманітності властивостей. Тому моделювання завжди пов'язане із спрощенням завдань дослідження складної функції і потребує чіткого визначення меж застосування моделі. Крім згаданих методів у фізіології використовуються багато інших способів дослідження органів, видалених з організму. Фізіологія – наука експериментальна. Всі знання про функцію тієї чи іншої частини організму як єдиної системи діяльності (функціональної системи) одержані за допомогою конкретного методу, розробленого і застосованого кимось із численної армії талановитих дослідників. Залежно від мети досліди проводять на тваринах практично всіх типів, класів, видів. Найчастіше використовують жаб, лабораторних білих щурів, кролів, кішок і собак. Підраховано, що при проведенні наукових інавчальних дослідів щорічно гине близько 200 млн. піддослідних тварин. Про це слід пам'ятати майбутньому вчителеві, який повинен виховувати почуття любові і бережного ставлення до природи. Тому обов'язковою умовою, особливо при гострих дослідах, повинно бути знеболювання і наркоз. У зв'язку з цим бажано проводити хронічні експерименти у природному стані об'єктів дослідження.
3. Короткий нарис з історії розвитку фізіології Таємниці життя цікавили людство з давніх часів. Про це свідчать писемні пам'ятки Китаю, Індії, Єгипту, Греції, Риму. Гіппократ (459-377 рр. до н. е), геніальний лікар і анатом Стародавньої Греції, вперше розробив вчення про чотири типи постави й темпераменту, описав будову окремих кісток і м’язів людського тіла, внутрішніх органів, магістральних судин. Арістотель (384-322 рр. до н. е.) вважав, що найважливішим органом людського тіла є серце. Він вивчав будову нервів, опірно-рухового апарата. Клавдій Гален(131-210рр до н. е), найвидатніший лікар-учений Стародавнього Риму, узагальнив анатомічні знання своїх попередників, вивчив будову нервів, м’язів, суглобів, функції органів. Справжнє становлення фізіології як науки пов'язане з ім'ям англійського лікаря В. Гарвея (1578-1657), який за допомогою дослідів натваринах відкрив кровообіг, що було поштовхом для застосування експерименту як методу розкриття закономір ностей діяльності різних органів і систем організму. Відкриття Антоні Левенгуком (1632-1723) мікроскопа дало можливість ученим вивчати мікроскопічну будову клітин та окремих тканин, нервів, дрібних судин. У XVII-XVIII ст. на розвиток фізіологічної думки впливали успіхи в галузі анатомії. Так, детальне дослідження лімфатичних судин кишок Г.Азелі (1581-1626) започаткувало вивчення лімфообігу і відкриття кровоносних капілярів М. Мальпігі (1628-1694). Це дозволило створити уявлення про транспортну систему організму. Протягом цих століть, які можна вважати початком становлення фізіологічної науки, відбулись три події, які спрямували весь її подальшийт розвиток. Це формування французьким математиком і філософом Р.Декартом (1595-1650) поняття про рефлекс, відкриття видатним російським природознавцем М. В. Ломоносовим (1711-1765) закону збереження і перетворення енергії та відкриття Л. Гальвані (1737-1798) електричних явищ у живій тканині. Значних успіхів фізіологія досягла у XIX ст., коли було закладено основи багатьох наукових напрямків, які розвиваються і в наш час. Відкриття нових закономірнос тей функцій окремих органів зумовили створення органної фізіології, яка стала основою уявлень про фізіологічні системи органів та їхній функціональний зв'язок. За словами К. А. Тімірязєва (1843-1920) цей час був «віком природознавства». Еволюційна теорія Ч. Дарвіна (1809- 1882), обгрунтування клітинної теорії Т. Шваном (1810-1882) і праці І. М. Сєченова про рефлекторну діяльність головного мозку зумовили перехід фізіології на шлях обгрунтованих наукових матеріалістичних узагальнень. Серед наукових положень, сформульованих у минулому столітті, особливе значення має вчення К. Бернара (1813-1878) про вирішальну роль внутрішнього середовища для існування багатоклітинного організму за різних умов навколишнього середовища. На його основі розроблено одне з визначальних положень сучасної фізіології – вчення про гомеостаз. Особливою заслугою російських вчених було створення своєрідного напрямку розвитку цієї науки – нервізму. Цьому сприяли матеріалістичні ідеї російських революціонерів-демократів В. Г. Бєлінського, О. І. Герцена, М. Г. Чернишевського, М. О. Добролюбова, Д. І. Писарєва, під впливом яких формувався світогляд І. М. Сєченова (1829-1905). Його матеріалістичні погляди на приро ду, на діяльність нервової системи, викладені у роботі «Рефлекси головного мозку», були блискуче розвинені І. П. Павловим (1849-1936) у вченні про вищу нервову діяльність, рефлекторну природу психічних явищ у людини Справу І. П. Павлова продовжили його учні послі довники Л. А. Орбелі (1882-1958), К. М. Биков (1866- 1959), П. К. Анохін (1898-1974) В. П. Воробйов (1876-1937) опублікував п’ятитомний атлас з анатомії, він заклав основи школи макроскопічної анатомії периферичної нервової системи, розробив спосіб бальзамування трупів. М. Ф. Іваницький (1895- 1969) працював у галузі функціональної анатомії з виходом у спортивну практику, започаткував спортивну морфологію. У XX ст. спостерігається як подальша диференціація фізіології, так і широкі узагальнення щодо фізіологічних процесів. Розвиваються нові напрямки: фізіологія вищої нервової діяльності, нейрофізіологія, ендокринологія, вікова, порівняльна, а останнім часом – екологічна фізіологія.Процес диференціації і спеціалізації фізіології продовжується і тепер. Це пов'язано з появою методів досліджень, що дозволяють одержати точні кількісні характеристики біологічних процесів на більш глибокому рівні.
4. Клітина—структурно-функціональна одиниця живого На сучасному рівні розвитку науки під клітиною (cellula) розуміють живу елементарну одиницю, яка є складною біохімічною самовідтворюючою структурною системою. Форма та розміри живих клітин різноманітні і залежать від походження та функції їх. Клітини бувають кулясті, зіркоподібні, багатогранні тощо. На основі мікроскопічних досліджень доведено, що основними структурними компонентами клітин є клітинна оболонка, цитоплазма та ядро. Клітинна оболонка (cytolemma) має товщину 7-10 нм, і тому її не можна побачити у світовий мікроскоп. При вивченні її в електронному мікроскопі видно, що вона складається з внутрішньої та зовнішньої пластинок і розміщеної між ними світлої зони. Припускають, що ці пластинки складаються з молекул білків, а світла зона - з молекул ліпідів. Клітинна оболонка є бар'єром, що визначає, які речовини можуть виходити з клітини або проникати в неї іззовні. Встановлено, що специфічні функції клітини часто пов'язані з особливостями її оболонки (наприклад, оболонки нервових або м'язових клітин можуть зв'язувати речовини, які виділяються нервовими закінченнями). Під клітинною оболонкою міститься напіврідка, дрібнозерниста речовина - цитоплазма (cytoplasma), яку поділяють на гіалоплазму (hyaloplasma), екзоплазму (exoplasma) та ендоплазму (endoplasma). Під гіалоплазмою розуміють основну речовину цитоплазми, майже безструктурну, навіть якщо розглядати її за допомогою електронного мікроскопа, до складу якої входять білки, жири, вуглеводи, вода та інші органічні та неорганічні речовини. Екзоплазмою називають зовнішній щільний шар цитоплазми, що прилягає до оболонки клітини, а ендоплазмою - внутрішній шар, розміщений навколо ядра. Крім основної речовини в цитоплазмі розміщені загальні та спеціальні органели і численні цитоплазматичні включення. Органели (organellae) обмежені мембраною і виконують важливі, специфічнідля кожної клітини функції. До органел відносять цитоцентр, мітохондрії, внутрішній сітчастий аппарат, а також ендоплазматичну сітку, лізосоми тощо. Цитоцентр розташований біля ядра, складається з центріолі (centriolum) та диплосоми (diplosoma) і являє собою циліндричне тіло, побудоване з дев'яти груп мікротрубочок. Встановлено, що цитоцентр бере участь у русі клітини та її поділі. Мітохондрії(mitochondrium) - дуже поширені органели мають форму ниток, паличок або зерен, відокремлених від цитоплазми зовнішньою та внутрішньою мітохондріальними мембранами між якими є міжмембранний проміжок, заповнений рідким вмістом. Внутрішня мітохондріальна мембрана місцями випинається в порожнину мітохондрії, заповнену напіврідким матриксом, і утворює кристи. У клітинах мітохондрії звичайно розміщені безладно, але можуть нагромаджуватись у тих ділянках клітини, де найбільш інтенсивно здійснюються окислювально-відновні процеси. Це дає змогу припустити, що мітохондрії беруть участь у внутрішньоклітинному диханні. Ендоплазматична сітка (reticulum endoplasmaticum) являє собою складну систему трубочок, цистерн, мішечків, стінки яких утворені тришаровими ліпопротеїдними пластинками. На основі електронно-мікроскопічних досліджень розрізняють незернисту та зернисту ендоплазматичні сітки, які можна вважати частинами однієї системи тому, що за певних умов одна з них переходить в іншу. Зовнішня пластинка ендоплазматичної сітки всіяна численними рибосомами, на яких відбувається синтез білка. В зв'язку з цим зерниста ендоплазматична сітка найбільш розвинена в клітинах, які синтезують та секретують білки. Дуже важливими органелами є лізосоми,які беруть участь у перетравлюванні речовин, що потрапляють у клітинуіззовні. Вони являють собою різної форми міхурці з напіврідким вмістом, обмежені мембраною. Вважають, що лізосоми утворюються або із зернистої ендоплазматичної сітки, або з внутрішнього сітчастого апарату. Гістохімічні дослідження показали, що в лізосомах містяться гідролізуючі ферменти (кисла фосфатаза, рибонуклеаза, дезоксирибонуклеаза тощо). На різних стадіях життя клітини в лізосомах можуть накопичуватись неперетравлені рештки захоплених нею часточок. Такі лізосоми називають фагосомами. Якщо ж неперетравлені часточки залишаються в клітині протягом тривалого часу, то ЇЇ називають залишковим тільцем. Зрозуміло, чому в клітинах, які знаходяться у вогнищах запалення, ця органела найбільш розвинена. У цитоплазмі багатьох тваринних клітин є мікротрубочки, стінка яких складається з глобулярних білкових субодиниць, розташованих по спіралі. Частіше мікротрубочки можна виявити у відростках нейронів та еритроцитах. Вважають, що ці утвори зумовляюють форму клітини та беруть участь в її рухах. Поряд з мікротрубочками в цитоплазмі знаходять різної товщими мікрофіламенти, що складаються з різних білків. Очевидно, вони, як і мікротрубочки, надають клітині міцності і беруть участь в її рухах. Життєво необхідною частиною клітини єядро (nucleus s, karyon), виявлене майже у всіх тваринних і рослинних клітинах. Форма його іноді відповідає формі клітини, але частіше залежить від її функціональних особливостей. Розрізняють ядра кільцеподібної, паличкоподібної, кулястої та інших форм. Ядро складається з каріотеки, каріоплазми та ядерця. Каріотека (karyotheca) оточує ядро; складається із зовнішньої та внутрішньої ядерних мембран, між якими знаходиться цистерна каріотеки. Подекуди зовнішня і внутрішня ядерні мембрани стикаються та формують ядерні пори складної будови, крізь які відбувається обмін речовин між каріоплазмою та цитоплазмою.
12 |
