Sifat biologis umum makhluk hidup adalah proses pertumbuhan dan perkembangan yang dimulai dari saat pembuahan sel telur dan merupakan proses progresif berkelanjutan yang terjadi sepanjang hidup. Tubuh berkembang dengan pesat, dan perbedaan antara tahapan kehidupan individu bermuara pada perubahan kuantitatif dan kualitatif.

Pertumbuhan adalah peningkatan ukuran dan volume organisme yang sedang berkembang karena perkembangbiakan sel-sel tubuh dan peningkatan massa makhluk hidup. Perubahan tersebut terutama menyangkut indikator antropometrik. Di beberapa organ (seperti tulang, paru-paru) pertumbuhan dilakukan terutama karena peningkatan jumlah sel, di organ lain (otot, jaringan saraf) proses peningkatan ukuran sel itu sendiri mendominasi. Harus dikatakan bahwa definisi pertumbuhan ini tidak mempengaruhi perubahan akibat penumpukan lemak atau retensi air.

Indikator mutlak pertumbuhan tubuh adalah peningkatan jumlah total protein di dalamnya dan peningkatan ukuran tulang. Pertumbuhan umum ditandai dengan bertambahnya panjang tubuh, tergantung pada pertumbuhan dan perkembangan kerangka, yang pada gilirannya merupakan salah satu indikator utama kesehatan dan perkembangan fisik anak.

Pertumbuhan dan perkembangan fisik terjadi secara bersamaan. Dalam hal ini, terdapat komplikasi

struktur, yang disebut diferensiasi morfologi jaringan, organ dan sistemnya; bentuk organ dan seluruh organisme berubah; fungsi dan perilaku meningkat dan menjadi lebih kompleks. Ada hubungan alamiah yang saling menguntungkan antara pertumbuhan dan perkembangan. Selama proses ini, perubahan kuantitatif terakumulasi, yang mengarah pada munculnya kualitas-kualitas baru. Adanya ciri-ciri yang berkaitan dengan usia dalam struktur atau aktivitas berbagai sistem fisiologis tidak dapat dianggap sebagai bukti inferioritas tubuh anak pada tahap usia tertentu, karena setiap usia dicirikan oleh kompleksnya ciri-ciri yang serupa.

Hubungan antara perkembangan fisik dan mental anak. Guru dan ahli anatomi terkenal P.F. Lesgaft mengemukakan kedudukan tentang hubungan antara perkembangan jasmani dan mental anak: pendidikan jasmani dilakukan dengan mempengaruhi jiwa anak, yang pada gilirannya mempengaruhi perkembangan jiwa. Dengan kata lain, perkembangan fisik menentukan perkembangan mental. Hal ini terutama terlihat jelas pada keterbelakangan bawaan belahan otak, yang memanifestasikan dirinya dalam demensia. Anak-anak yang memiliki cacat seperti itu sejak lahir tidak dapat diajari berbicara dan berjalan; mereka kurang memiliki sensasi dan pemikiran yang normal. Atau contoh lain: setelah pengangkatan kelenjar seks dan dengan fungsi kelenjar tiroid yang tidak mencukupi, terjadi keterbelakangan mental.

Telah ditetapkan bahwa kinerja mental meningkat setelah pelajaran pendidikan jasmani, serangkaian kecil latihan fisik

pelajaran pendidikan umum dan sebelum menyiapkan pekerjaan rumah.

Perkembangan bicara dan fisik dan mental anak. Peranan tuturan terhadap perkembangan fisik dan mental anak tidak dapat dianggap remeh, karena fungsi tuturan mempunyai pengaruh utama terhadap perkembangan emosi, intelektual dan fisik mereka. Pada saat yang sama, peran pidato dalam pembentukan kepribadian dan kesadaran siswa, serta dalam pembelajarannya untuk bekerja dan latihan fisik, meningkat. Dengan bantuan ucapan, pikiran dibentuk dan diungkapkan; melalui ucapan, anak-anak diajar dan dibesarkan. Ketika anak-anak tumbuh dan berkembang, kemampuan mereka untuk mencerminkan realitas objektif dalam konsep, abstraksi dan generalisasi, dalam hukum alam dan masyarakat meningkat.

Pada awalnya, pada usia sekolah dasar, pemikiran konkrit, visual-figuratif dan praktis efektif mendominasi. Gambaran dan tindakan tertentu mengembangkan memori spesifik pada anak sekolah dasar, yang pada gilirannya berdampak signifikan pada pemikiran mereka. Usia sekolah menengah ditandai dengan dominasi pemikiran abstrak verbal, yang menjadi dominan pada anak sekolah yang lebih tua. Pada usia ini, memori verbal dan semantik mendominasi.

Dengan bantuan pidato lisan, anak-anak mempelajari pidato tertulis, dan peningkatan pidato tertulis memerlukan pengembangan pidato lisan dan proses berpikir yang lebih besar. Ketika kemampuan untuk menggeneralisasi dan berpikir abstrak berkembang, terjadi transisi dari perhatian yang tidak disengaja ke perhatian yang disengaja dan ditargetkan. Dalam proses mental

dan aktivitas fisik anak, pendidikan dan pelatihan perhatian sukarela dan tidak sukarela terjadi.

Ucapan dan pemikiran berkembang secara paralel dalam proses komunikasi verbal dengan orang lain, selama permainan, latihan fisik dan aktivitas kerja anak. Ucapan mempunyai pengaruh yang besar terhadap perkembangan mental anak.

Psikologi terkait usia. Fisiologi perkembangan erat kaitannya dengan psikologi perkembangan, yang mempelajari pola kemunculan, perkembangan dan manifestasi jiwa anak. Subyeknya adalah studi tentang isi jiwa, yaitu apa sebenarnya dan bagaimana seseorang mencerminkan dunia di sekitarnya.

Jiwa adalah hasil aktivitas refleksif atau reflektif otak manusia. Fisiologi hanya mempelajari mekanisme fisiologis otak. Sangat penting untuk mempelajari fungsi aktivitas kerja tubuh manusia dan ucapannya, yang merupakan dasar fisiologis jiwa.

Pola dasar perkembangan tubuh manusia. Sepanjang siklus hidup, dari lahir hingga mati, tubuh manusia mengalami sejumlah perubahan morfologi, biokimia, dan fisiologis (fungsional) yang konsisten dan alami. Seorang anak bukanlah tiruan dari orang dewasa, oleh karena itu, dalam mendidik dan membesarkan anak, seseorang tidak dapat begitu saja mereduksi secara kuantitatif sifat-sifat orang dewasa sesuai dengan umur, tinggi atau berat badan anak tersebut.

Seorang anak berbeda dari orang dewasa dalam ciri-ciri struktural tertentu,

proses biokimia dan fungsi tubuh secara keseluruhan dan organ individu yang mengalami perubahan kualitatif dan kuantitatif pada berbagai tahap kehidupannya. Sebagian besar perubahan ini disebabkan oleh faktor keturunan, yang terutama menentukan tahapan pertumbuhan dan perkembangan. Pada saat yang sama, faktor-faktor seperti pelatihan dan pengasuhan, perilaku (aktivitas otot rangka), nutrisi dan kondisi hidup yang higienis, dan pubertas sangat penting untuk manifestasi faktor keturunan dan kualitas baru tubuh, pembentukan usia- karakteristik anak yang terkait.

Heterokroni dan sistemogenesis. Menurut S.I. Halperin, pertumbuhan dan perkembangan organ individu, sistemnya dan seluruh organisme terjadi secara tidak merata dan tidak bersamaan – heterokronis. Ahli fisiologi Rusia terkemuka P.K. mengusulkan doktrin heterokroni dan memperkuat doktrin sistemogenesis yang dihasilkan. Anohin. Menurutnya, sistem fungsional harus dipahami sebagai “penyatuan fungsional yang luas dari berbagai struktur lokal berdasarkan perolehan efek adaptif akhir yang diperlukan saat ini (misalnya, sistem pernapasan fungsional, sistem fungsional yang menjamin pergerakan tubuh). di luar angkasa, dll).

Struktur sistem fungsionalnya kompleks dan mencakup sintesis aferen, pengambilan keputusan, tindakan itu sendiri dan hasilnya, aferentasi terbalik dari organ efektor dan, akhirnya, akseptor tindakan, perbandingan efek yang dihasilkan dengan yang diharapkan.” Sintesis aferen mencakup pemrosesan, generalisasi berbagai jenis informasi,

memasuki sistem saraf. Sebagai hasil analisis dan sintesis informasi yang diterima, dibandingkan dengan pengalaman masa lalu. Pada akseptor tindakan dibentuk model tindakan yang akan datang, hasil yang akan datang diprediksi, dan hasil sebenarnya dibandingkan dengan model yang telah dibentuk sebelumnya.

Berbagai sistem fungsional matang secara tidak merata; mereka diaktifkan secara bertahap dan diganti secara bertahap, menciptakan kondisi bagi tubuh untuk beradaptasi dengan periode perkembangan intogenetik yang berbeda. Struktur-struktur tersebut, yang bersama-sama akan membentuk suatu sistem fungsional yang sangat penting pada saat lahir, dibentuk dan matang secara selektif dan dengan kecepatan yang dipercepat. Misalnya, otot orbicularis oris dipersarafi dengan cepat dan jauh sebelum otot wajah lainnya dipersarafi. Hal yang sama dapat dikatakan tentang otot dan struktur lain dari sistem saraf pusat yang memberikan tindakan menghisap. Contoh lain: dari semua saraf tangan, saraf yang memberikan kontraksi otot - fleksor jari, yang melakukan refleks menggenggam - berkembang paling awal dan paling sempurna.

Perkembangan formasi morfologi yang selektif dan dipercepat yang membentuk sistem fungsional lengkap yang menjamin kelangsungan hidup bayi baru lahir disebut sistemogenesis.

Heterokroni dimanifestasikan oleh periode percepatan dan perlambatan pertumbuhan dan pembangunan, serta kurangnya paralelisme dalam proses tersebut. Sejumlah organ dan sistemnya tumbuh dan berkembang secara tidak bersamaan: beberapa fungsi berkembang lebih awal, beberapa fungsi berkembang lebih lambat.

Aktivitas saraf yang lebih tinggi. Heterokroni ditentukan tidak hanya oleh filogenesis dan pengulangannya dalam ontogeni, yang merupakan hukum biogenetik; itu ditentukan oleh kondisi keberadaan yang berubah pada semua tahap entogenesis anak. Karena kesatuan organisme dan kondisi kehidupannya dijamin oleh sistem saraf, maka perubahan kondisi keberadaan organisme menyebabkan perubahan fungsi dan struktur sistem saraf. Jadi, dalam pertumbuhan dan perkembangan suatu organisme, organ dan sistem individualnya, peran utama adalah refleks terkondisi dan tidak terkondisi.

Refleks yang terkondisi dan tidak terkondisi merupakan aktivitas saraf yang lebih tinggi dan menjamin kehidupan di dunia yang terus berubah. Semua fungsi tubuh dibangkitkan dan diubah secara kondisional. Refleks bawaan dan tidak terkondisi adalah yang utama; refleks tersebut diubah oleh refleks yang didapat dan terkondisi. Pada saat yang sama, refleks yang terkondisi tidak mengulangi refleks yang tidak terkondisi; mereka berbeda secara signifikan dari refleks tersebut. Ketika kondisi kehidupan yang sama dipertahankan dalam beberapa generasi berturut-turut, beberapa refleks terkondisi menjadi tidak terkondisi.

Ketika aktivitas saraf yang lebih tinggi dilakukan, metabolisme sistem saraf berubah, oleh karena itu, selama beberapa generasi, strukturnya juga berubah. Akibatnya, struktur sistem saraf manusia (terutama otak) pada dasarnya berbeda dengan struktur sistem saraf hewan.

Metabolisme. Aktivitas saraf yang lebih tinggi memainkan peran utama dalam onton dan filogenesis. DI DALAM

Dalam reaksi tubuh saat ini, transisi eksitasi dan penghambatan timbal balik, serta pergeseran hubungan kelenjar endokrin, sangatlah penting.

Penelitian telah menunjukkan bahwa pada hewan, metabolisme secara langsung bergantung pada ukuran permukaan tubuh. Penggandaan berat badan pada mamalia terjadi karena jumlah energi yang sama yang terkandung dalam makanan, terlepas dari apakah hewan tersebut tumbuh dengan cepat atau lambat, yaitu lamanya waktu yang diperlukan untuk menggandakan berat badan berbanding terbalik dengan laju metabolisme (aturan Rubner. Aturan ini juga dipatuhi dalam kaitannya dengan tubuh manusia. Namun baik selama pertumbuhan maupun setelah akhir periode ini, perbedaan kuantitatif dan kualitatif dalam metabolisme tubuh manusia tidak sepenuhnya bergantung pada aturan ini jumlah energi yang sama per 1 kg berat badan, secara relatif, angka ini hampir empat kali lebih tinggi pada seseorang. Hal ini disebabkan oleh kondisi sosial kehidupan seseorang, terutama dengan aktivitas pekerjaannya.

Aktivitas otot. Otot rangka memainkan peran luar biasa dalam entogenesis manusia. Selama masa istirahat otot, 40% energi dilepaskan di otot, dan selama aktivitas otot, pelepasan energi meningkat tajam. Ahli fisiologi terkenal I.A. Arshavsky merumuskan aturan energi otot rangka sebagai faktor utama yang memungkinkan kita memahami ciri-ciri khusus fungsi fisiologis tubuh pada periode usia yang berbeda, dan pola perkembangan individu. Aturan

menyatakan bahwa “ciri-ciri proses energi pada periode usia yang berbeda, serta perubahan dan transformasi aktivitas sistem pernapasan dan kardiovaskular dalam proses entogenesis bergantung pada perkembangan otot rangka yang sesuai.”

Gerakan manusia- suatu kondisi yang diperlukan untuk keberadaannya. Itu merupakan perilakunya, dilakukan dalam proses kerja, saat berkomunikasi dengan orang lain melalui ucapan, saat memenuhi kebutuhan fisiologis, dll. Gerakan adalah kunci kesehatan yang baik dan emosi positif. Artinya aktivitas motorik seseorang ditentukan oleh kebutuhan dan kebutuhan sosial dan fisiologis, dan bukan oleh faktor subjektif - kecintaan pada sensasi otot (kinesofilia).

Selama aktivitas otot, jumlah informasi yang berasal dari lingkungan melalui organ sensorik eksternal - eksteroreseptor - meningkat secara signifikan. Informasi ini memainkan peran utama dalam regulasi refleks kinerja fisik dan mental. Impuls saraf yang berasal dari eksteroseptor menyebabkan perubahan fungsi seluruh organ dalam. Hal ini menyebabkan perubahan (peningkatan) metabolisme dan suplai darah ke sistem saraf, sistem motorik dan organ dalam, yang menjamin penguatan seluruh fungsi tubuh, mempercepat pertumbuhan dan perkembangannya selama aktivitas otot.

Sifat, intensitas dan durasi aktivitas otot anak dan remaja bergantung pada kondisi sosial: komunikasi dengan orang sekitar

melalui pidato, pelatihan dan pendidikan, khususnya pendidikan jasmani, partisipasi dalam permainan luar ruang, olah raga dan kegiatan kerja. Perilaku anak dan remaja di sekolah, di luar sekolah, di dalam keluarga, dan partisipasinya dalam kegiatan yang bermanfaat secara sosial ditentukan oleh hukum sosial.

Ketika sifat fungsi otot rangka berubah, terjadi perubahan refleks pada struktur dan fungsi sistem saraf, timbul perbedaan terkait usia dalam struktur dan perkembangan kerangka dan sistem muskuloskeletal, persarafan organ dalam, pertumbuhan dan perkembangannya. (terutama ini menyangkut organ sistem kardiovaskular, pernapasan, dan pencernaan). Mekanisme fisiologis dari tindakan ini adalah ketika otot rangka tegang dan berkontraksi, reseptor khusus yang ada di dalamnya, pada sendi dan tendon, teriritasi - proprioseptor. Fungsi utama proprioseptor adalah:

a) iritasi selama aktivitas otot merupakan prasyarat untuk pengaturan gerakan sistem saraf, koreksi koordinasinya, pembentukan refleks dan keterampilan motorik baru;

b) memastikan, sebagai akibat dari masuknya impuls sentripetal dari proprioseptor ke dalam sistem saraf, kinerjanya yang tinggi, terutama otak (refleks motorik-serebral);

c) pengaturan refleks kerja organ dalam - memastikan koordinasi gerakan dan perubahan

fungsi organ dalam (refleks motorik-visceral).

Dengan demikian, aktivitas otot merupakan syarat utama kinerja mental dan fisik.

Iritasi proprioseptor, aksi produk metabolisme yang terbentuk selama aktivitas otot, dan masuknya hormon ke dalam darah sebagai akibat dari peningkatan refleks fungsi kelenjar endokrin - semua ini mengubah metabolisme dan menyebabkan penuaan. perubahan pertumbuhan dan perkembangan tubuh secara keseluruhan dan organ-organ individualnya.

Pertama-tama, organ-organ yang menanggung beban terbesar selama kontraksi otot rangka, serta organ-organ yang ototnya berfungsi lebih banyak, tumbuh dan berkembang. Akumulasi zat dan energi dalam struktur tubuh, yang disebabkan oleh pertumbuhan, menjamin pertumbuhan dan perkembangan lebih lanjut, meningkatkan efisiensi, dan peningkatan mekanisme fisiologis untuk mengatur metabolisme berkontribusi pada penggunaan zat dan energi yang lebih ekonomis, yang mengarah pada a penurunan tingkat metabolisme per unit berat badan. Perkembangan penghambatan pada sistem saraf secara langsung bergantung pada fungsi otot rangka: terjadinya penghambatan bertepatan dengan munculnya tonus otot rangka, yang memastikan imobilitas statis atau pergerakan tubuh di ruang angkasa.

Periode pertumbuhan dan perkembangan sangat bergantung pada perubahan sifat tonus otot rangka dan kontraksinya. Dengan demikian, terjadi peralihan dari masa perkembangan bayi ke masa pra-prasekolah

(atau anak-anak) dikaitkan dengan perkembangan postur statis, berjalan dan awal penguasaan bicara. Aktivitas otot rangka ini menyebabkan perubahan struktur sistem saraf dan peningkatan fungsinya, struktur rangka dan otot rangka, pengaturan sistem kardiovaskular dan pernafasan, peningkatan volume dan berat jantung, paru-paru dan jantung. organ dalam lainnya. Penghentian menyusui, perubahan konsistensi dan komposisi makanan serta munculnya gigi susu menyebabkan restrukturisasi saluran pencernaan, perubahan fungsi motorik dan sekretori serta penyerapan. Tingkat metabolisme per 1 kg berat badan meningkat secara signifikan karena partisipasi tonus dan kontraksi otot rangka tidak hanya dalam pergerakan tubuh, tetapi juga dalam produksi panas saat istirahat. Pada akhir masa prasekolah, mekanisme kerja terbentuk dan fungsi bicara terus berkembang.

Selama periode prasekolah, pemeliharaan keteguhan relatif suhu tubuh saat istirahat dengan menegangkan otot rangka berhenti; dengan dimulainya usia prasekolah, otot rangka saat istirahat benar-benar rileks. Neuron motorik otak memperoleh bentuk yang khas pada orang dewasa, dan berat otak meningkat secara signifikan (menjadi tiga kali lebih besar dibandingkan bayi baru lahir). Peningkatan fungsi otak (terutama mekanisme penghambatan) menyebabkan penurunan tingkat metabolisme per 1 kg berat badan, munculnya efek penghambatan sistem saraf pada aktivitas jantung dan pernapasan, dan peningkatan periode kerja. terjaga dan penurunan periode tidur.

Selama peralihan ke usia sekolah dasar, terjadi perkembangan pesat otot-otot tangan, pekerjaan paling sederhana dan keterampilan motorik sehari-hari dikembangkan, dan gerakan-gerakan kecil tangan yang tepat mulai dikembangkan. Perubahan aktivitas motorik berhubungan dengan awal masuk sekolah, terutama dengan belajar menulis dan bekerja sederhana.

Akibat komplikasi dan peningkatan jumlah gerakan serta mobilitas yang lebih besar, pada awal usia sekolah dasar, perkembangan neuron otak pada dasarnya telah selesai, dan fungsinya meningkat. Pertama-tama, ini berkaitan dengan penghambatan, yang menjamin koordinasi gerakan yang halus dan tepat. Pada dasarnya, pada usia ini, pembentukan efek penghambatan sistem saraf pada jantung selesai, berat jantung dan paru-paru meningkat, dan peningkatan regulasi metabolisme menyebabkan penurunan kadarnya sebesar 1 kg berat badan. Ketika gigi susu digantikan oleh gigi permanen, terjadi restrukturisasi lebih lanjut pada saluran pencernaan, yang berhubungan dengan konsumsi makanan yang sesuai untuk orang dewasa.

Peralihan ke sekolah menengah atau masa remaja ditandai dengan dimulainya masa pubertas, perubahan fungsi otot rangka, peningkatan pertumbuhan dan perkembangan, penguasaan keterampilan motorik, dan latihan fisik. Pematangan morfologi sistem motorik telah selesai, hampir mencapai tingkat fungsi yang cukup sempurna yang merupakan karakteristik orang dewasa. Pada saat yang sama, pembentukan zona motorik di otak praktis berakhir, denyut nadi dan pernapasan menurun, dan terjadi penurunan lebih lanjut.

tingkat metabolisme relatif, yang bahkan lebih besar daripada orang dewasa. Penggantian gigi susu dengan gigi permanen telah selesai.

Transisi ke masa remaja ditandai dengan peningkatan pertumbuhan otot dan pembentukan serat otot besar-besaran, peningkatan tajam dalam kekuatannya dan komplikasi yang signifikan serta perluasan aktivitas sistem motorik. Berat otak dan sumsum tulang belakang hampir mencapai berat orang dewasa. Proses osifikasi tulang sesamoid dimulai.

Ada bukti lain tentang ketergantungan pertumbuhan dan perkembangan anak pada aktivitas otot rangka: dalam kasus di mana, karena suatu penyakit (misalnya, radang saraf motorik), terjadi pembatasan gerakan, ada keterlambatan dalam perkembangan tidak hanya otot rangka dan kerangka (misalnya, perkembangan dada), tetapi juga penurunan tajam dalam pertumbuhan dan perkembangan organ dalam - jantung, paru-paru, dll. Anak-anak yang menderita polio dan karenanya menderita polio gerakan yang sangat terbatas berbeda dengan anak-anak yang tidak sakit dengan frekuensi detak jantung dan gerakan pernapasan dada yang lebih tinggi. Pada anak yang kehilangan kesempatan untuk melakukan kerja dinamis normal, terjadi penghambatan pada jantung dan pernapasan, sehingga frekuensi pernapasan dan kontraksi jantung sama dengan pada anak kecil.

Keandalan sistem biologis. Tentang hukum umum perkembangan individu, ahli fisiologi dan guru Soviet terkenal A.A. Markosyan mengusulkan untuk memasukkan keandalan sistem biologis, yang biasanya dipahami sebagai “tingkat seperti itu

pengaturan proses-proses dalam tubuh, ketika jalur optimalnya dipastikan dengan mobilisasi darurat kemampuan cadangan dan pertukaran, menjamin adaptasi terhadap kondisi baru, dan dengan cepat kembali ke keadaan semula.”

Sesuai dengan konsep ini, seluruh jalur perkembangan mulai dari pembuahan sampai kematian berlangsung dengan adanya cadangan kesempatan hidup. Cagar alam ini menjamin perkembangan dan proses kehidupan yang optimal dalam kondisi lingkungan yang berubah. Misalnya, dalam darah satu orang terdapat sejumlah trombin (enzim yang terlibat dalam pembekuan darah) yang cukup untuk membekukan darah 500 orang. Tulang paha dapat menahan regangan 1500 kg, dan tulang kering tidak patah karena beban beban 1650 kg, yaitu 30 kali beban normal. Banyaknya jumlah sel saraf dalam tubuh manusia juga dianggap sebagai salah satu faktor yang memungkinkan keandalan sistem saraf. Keandalan sistem biologis adalah tingkat cadangan fungsional dan peraturan dari semua elemen tubuh yang memastikan aktivitas konstan yang optimal dari organisme ini dalam kondisi lingkungan yang dinamis. Keandalan adalah dasar kelangsungan hidup, sifat adaptif dan banyak kelebihan kemampuan tubuh, termasuk peningkatan mental dan fisik.

Keandalan Sistem Biologis- ini adalah tingkat cadangan fungsional dan pengaturan semua elemen tubuh itu

memastikan aktivitas konstan yang optimal dari organisme ini dalam kondisi lingkungan yang dinamis

Semua makhluk hidup, organ individu, jaringan, dan bahkan sel berkembang dengan batas yang dapat diandalkan. Misalnya tulang paha manusia, seperti yang ditunjukkan

lebih tinggi, dapat menahan beban 1,5 ton, dan tibia - 1,65 ton, yang 30 kali lebih tinggi dari beban biasa pada tulang ini saat ini. Sistem alveolar paru-paru mampu melakukan asimilasi dalam 1 menit. hingga 17.000 ml oksigen, bahkan dengan aktivitas fisik paling kuat sekalipun, kebutuhan tubuh tidak melebihi 5.000 ml. Potensi sistem saraf hanya digunakan sebesar 7-15% sepanjang hidup, dan contoh berikut dapat dilanjutkan.

Menurut A. A. Markosyan (1974), ada empat tingkat keandalan sistem biologis:

Redundansi elemen kontrol dan struktur individu tubuh;

Pertukaran sarana pengaturan atau elemen struktur individu ketika, misalnya, terjadi regulasi saraf atau humoral; ketika satu ginjal dapat mengambil alih fungsi ginjal kedua, dan seterusnya;

Kemampuan untuk dengan cepat mengembalikan tingkat aktivitas organ dan sistem setelah aktivitas ke keadaan konstan;

Dinamisme interaksi sirkuit semua sistem tubuh.

(lihat ringkasan)

Homeostatis. Cara memfungsikan organisme sebagai sistem biologis secara andal.

HOMEOSTASIS adalah properti organisme hidup untuk mempertahankan keteguhan dinamis relatif dari lingkungan internal. Homeostasis dinyatakan dalam keteguhan relatif komposisi kimia, tekanan osmotik, dan stabilitas fungsi fisiologis dasar. Homeostasis bersifat spesifik dan ditentukan oleh genotipe.

Irama fungsi biologis, proses dasar biofisik, biokimia, dan fisiologis yang menjadi dasar kehidupan, merupakan salah satu syarat keberadaan organisme hewan dan tumbuhan. Sistem hemostatik memiliki ritme fungsi biologisnya sendiri (harian, beberapa hari, musiman, tergantung aktivitas matahari).

Konsep keandalan sistem biologis dikemukakan oleh Profesor A.A. Markosyan. Esensinya adalah bahwa dalam proses pertumbuhan dan perkembangan tubuh, tercipta redundansi struktur, duplikasi fungsi, dan cadangan kemampuan cadangan yang besar. Hal ini menjamin keandalan sistem biologis apa pun. Mari kita ilustrasikan apa yang telah dikatakan dengan beberapa contoh: dinding arteri karotis dapat menahan tekanan 20 atm, yaitu 60-70 kali lebih tinggi dari tekanan yang mungkin. Transmisi informasi visual terjadi melalui 1 juta serabut saraf, dan retina mata mengandung sekitar 100 juta sel perseptif, yaitu 100 kali lebih banyak.

Duplikasi struktur dan fungsi merupakan karakteristik banyak organ dalam; dua paru-paru, dua ginjal, dua belahan otak. Hal ini dianggap sebagai kemanfaatan biologis yang menjamin berfungsinya sistem secara andal, yaitu tubuh anak memiliki potensi kemampuan yang sangat besar.

Pendidikan jasmani dan kegiatan olahraga yang terorganisir dengan baik, yang mengungkapkan potensi luar biasa dari organisme yang sedang tumbuh, memberikan batas keamanan yang tinggi.

Daftar hukum biologi

1. Penentuan tumbuh kembang berdasarkan faktor genetik dan lingkungan (hukum pertama).

2. Laju pertumbuhan dan pembangunan yang tidak merata (hukum kedua).

3. Nonsimultanitas (heterokroni) perkembangan organ dan sistem individu (hukum ketiga).

4. Ciri-ciri pertumbuhan dan perkembangan menurut jenis kelamin (hukum keempat).

5. Menjamin keandalan sistem biologis tubuh (hukum kelima).

6. Percepatan dan perlambatan (hukum keenam).

Peraturan. Jenis regulasi. Peraturan Daerah. Regulasi saraf. Regulasi humoral

Aktivitas terkoordinasi dari berbagai sistem tubuh, menjaga keteguhan relatif komposisi seluler dan sifat fisikokimia lingkungan internal (homeostasis) disediakan oleh mekanisme pengaturan fungsi saraf dan humoral.

Mekanisme regulasi fisiologis:

lucu.

Regulasi fisiologis humoral menggunakan cairan tubuh (darah, getah bening, cairan serebrospinal, dll.) untuk mengirimkan informasi melalui bahan kimia: hormon, mediator, zat aktif biologis (BAS), elektrolit, dll.

Ciri-ciri regulasi humoral:

tidak memiliki tujuan pasti - dengan aliran cairan biologis, zat dapat dikirim ke sel mana pun di tubuh;

kecepatan penyampaian informasi rendah - ditentukan oleh kecepatan aliran cairan biologis - 0,5-5 m/s;

durasi tindakan.

Regulasi fisiologis saraf untuk pemrosesan dan transmisi informasi dimediasi melalui sistem saraf pusat dan perifer. Sinyal ditransmisikan menggunakan impuls saraf.

Fitur regulasi saraf:

memiliki penerima yang tepat - sinyal dikirim ke organ dan jaringan yang ditentukan secara ketat;

penyampaian informasi berkecepatan tinggi – kecepatan transmisi impuls saraf – hingga 120 m/s;

durasi tindakan yang singkat.

Untuk pengaturan normal fungsi tubuh, diperlukan interaksi antara sistem saraf dan humoral.

Regulasi neurohumoral mengintegrasikan seluruh fungsi tubuh untuk mencapai suatu tujuan, sedangkan tubuh berfungsi sebagai satu kesatuan.

Mekanisme pengaturan fungsi saraf dan humoral saling terkait erat. Faktor humoral mempengaruhi aktivitas sel-sel saraf pada sistem saraf pusat, yang pada gilirannya mengubah aktivitas organ. Di sisi lain, pembentukan dan masuknya zat humoral ke dalam darah diatur oleh sistem saraf

Jadi, di dalam tubuh terdapat sistem neuro-humoral tunggal yang memastikan pengaturan fungsi secara mandiri, yang tanpanya keberadaan tubuh tidak mungkin terjadi.

Regulasi fisiologis adalah pengendalian aktif fungsi tubuh dan perilakunya untuk mempertahankan tingkat aktivitas vital yang optimal, keteguhan lingkungan internal dan proses metabolisme untuk menyesuaikan tubuh terhadap perubahan kondisi lingkungan.

Regulasi humoral secara kondisional dibagi menjadi regulasi diri lokal dan regulasi hormonal.

Pengaturan diri lokal dipastikan melalui transmisi sinyal kimia dalam satu jaringan atau organ dengan bantuan metabolit sederhana dan produk metabolisme yang lebih kompleks - “hormon jaringan”.

Metabolit paling sederhana adalah zat yang diperoleh sebagai hasil reaksi biokimia. Mereka bertindak sebagai pengatur proses metabolisme dan fungsi organ berdasarkan prinsip umpan balik. Misalnya, pembentukan asam laktat dan asam piruvat selama aktivitas otot yang intens menyebabkan perluasan arteriol dan prakapiler untuk meningkatkan aliran darah dan oksigen. Pada saat yang sama, kontraktilitas otot melemah. Efek pengaturan metabolit tidak spesifik.

“Hormon jaringan” atau histohormon adalah metabolit dengan struktur kimia kompleks, yang, tidak seperti hormon “klasik”, diproduksi oleh sel yang tidak terspesialisasi (misalnya kinin, prostaglandin). Ciri khas histohormon adalah kemampuannya untuk memastikan interaksi dan regulasi sel pada tingkat “lokal”, tanpa adanya gangguan dari sistem saraf.

Histohormon dibagi menjadi 2 kelompok:

1. Histohormon spesifik jaringan yang bekerja secara lokal: faktor pertumbuhan saraf, trombosit (trombopoietin), eritrosit (eritropoietin). Ini juga termasuk keylon atau halon - protein sederhana atau glikoprotein yang menekan pembelahan sel dan sintesis DNA. Ada juga anti-keylon - zat yang merangsang pembentukan struktur baru. Gangguan pada koneksi tersebut mungkin mendasari sejumlah penyakit (misalnya pertumbuhan tumor), dan juga berperan dalam proses penuaan.

2. Histohormon spesifik jaringan dengan spektrum aksi yang luas - misalnya prostaglandin, bradikinin, histamin, dll. Pembentukan zat-zat ini, tidak seperti hormon, dilakukan oleh sel-sel yang tidak terspesialisasi.

Pusat saraf. Sifat dasar pusat saraf.

Struktur dan fungsi sumsum tulang belakang. Organisasi fungsional segmen sumsum tulang belakang. Neuron sumsum tulang belakang.

Inti thalamus spesifik dan nonspesifik.

Pengaruh sistem saraf pusat dan zat aktif biologis terhadap sirkulasi darah.

Pertukaran gas di paru-paru.

Pertukaran gas adalah pertukaran gas antara tubuh dan lingkungan luar. Oksigen terus menerus disuplai ke tubuh dari lingkungan, yang dikonsumsi oleh seluruh sel, organ dan jaringan; Karbon dioksida yang terbentuk di dalamnya dan sejumlah kecil produk metabolisme gas lainnya dilepaskan dari tubuh. Pertukaran gas diperlukan untuk hampir semua organisme; tanpanya, metabolisme dan energi normal, dan akibatnya, kehidupan itu sendiri tidak mungkin terjadi.

Mekanisme pertukaran gas di paru-paru merupakan proses yang sangat menarik. Paru-paru sendiri tidak akan meregang atau berkontraksi tanpa kerja otot. Pernapasan paru melibatkan otot interkostal dan diafragma (otot datar khusus di perbatasan rongga dada dan perut). Ketika diafragma berkontraksi, tekanan di paru-paru menurun, dan udara secara alami mengalir ke dalam organ. Pernafasan terjadi secara pasif: paru-paru yang elastis sendiri mendorong udara keluar. Meski terkadang otot bisa berkontraksi saat menghembuskan napas. Hal ini terjadi dengan pernapasan aktif.

Seluruh proses berada di bawah kendali otak. Medula oblongata memiliki pusat khusus untuk mengatur pernapasan. Bereaksi terhadap keberadaan karbon dioksida dalam darah. Segera setelah ukurannya menjadi lebih kecil, pusatnya mengirimkan sinyal ke diafragma di sepanjang jalur saraf. Terjadi proses kontraksi, dan terjadilah pernafasan. Jika pusat pernapasan rusak, paru-paru pasien diberi ventilasi buatan.

Tugas utama paru-paru bukan sekedar mengangkut udara, melainkan melakukan proses pertukaran gas. Komposisi udara yang dihirup di paru-paru berubah. Dan di sini peran utama adalah milik sistem peredaran darah. Bagaimana sistem peredaran darah pada tubuh kita? Dapat dibayangkan sebagai sebuah sungai besar dengan anak-anak sungai kecil yang menjadi alirannya. Ini adalah aliran kapiler yang menembus seluruh alveoli.

Oksigen yang masuk ke alveoli menembus dinding kapiler. Hal ini terjadi karena darah dan udara yang terdapat di dalam alveolus mempunyai tekanan yang berbeda. Darah vena memiliki tekanan lebih rendah dibandingkan udara alveolar. Oleh karena itu, oksigen dari alveoli mengalir ke kapiler. Tekanan karbon dioksida di alveoli lebih kecil dibandingkan di dalam darah. Oleh karena itu, karbon dioksida diarahkan dari darah vena ke dalam lumen alveoli.

Ada sel khusus di dalam darah - sel darah merah - yang mengandung protein hemoglobin. Oksigen menempel pada hemoglobin dan mengalir dalam bentuk ini ke seluruh tubuh. Darah yang diperkaya dengan oksigen disebut arteri.

Darah kemudian diangkut ke jantung. Jantung, salah satu pekerja kita yang tak kenal lelah, mengangkut darah yang kaya oksigen ke sel-sel jaringan. Dan kemudian melalui “aliran sungai” darah bersama oksigen dikirim ke seluruh sel tubuh. Di dalam sel, ia mengeluarkan oksigen dan menyerap karbon dioksida, produk limbah. Dan proses sebaliknya dimulai: jaringan kapiler - vena - jantung - paru-paru. Di paru-paru, darah yang diperkaya dengan karbon dioksida (vena) kembali ke alveoli dan, bersama dengan sisa udara, didorong keluar. Karbon dioksida, seperti oksigen, diangkut oleh hemoglobin.

Jadi, pertukaran gas ganda terjadi di alveoli. Seluruh proses ini dilakukan secepat kilat, berkat luas permukaan alveoli yang besar.

Fisiologi sebagai ilmu. Keterkaitan fisiologi dengan ilmu-ilmu lain. Metode penelitian.

(lihat ringkasan)

fisiologi sebagai ilmu tidak dapat dipisahkan dengan disiplin ilmu lain. Hal ini didasarkan pada pengetahuan fisika, biofisika dan biomekanik, kimia dan biokimia, biologi umum, genetika, histologi, sibernetika, anatomi. Pada gilirannya, fisiologi adalah dasar kedokteran, psikologi, pedagogi, sosiologi, teori dan metode pendidikan jasmani. Dalam proses perkembangan ilmu fisiologi, muncul berbagai bagian khusus fisiologi umum: fisiologi ketenagakerjaan, fisiologi olahraga, fisiologi dirgantara, fisiologi ketenagakerjaan bawah air, fisiologi terkait usia, psikofisiologi, dll.

KEANDALAN BIOLOGIS

Suatu organisme, dalam berinteraksi dengan lingkungannya, memiliki mekanisme yang menjamin kelangsungan hidupnya. Dalam proses filogenesis (perkembangan sejarah suatu spesies tertentu), semacam cadangan diciptakan dalam organisme, yang disebut dengan keandalan biologis tubuh.

Keandalan biologis melekat baik pada seluruh organisme secara keseluruhan maupun pada organisme itu sendiri
sistem fungsional. Akumulasi keandalan pada organ dan sistem individu
ayunan terjadi secara heterokronis. Pertama-tama, peningkatan biologis secara maksimal
keandalan teknis terjadi pada sistem yang berada pada tahap pengembangan ini
tia tubuh lebih signifikan. Misalnya saja konsentrasi faktor-faktor yang terlibat
dalam pembekuan darah pada bayi baru lahir sudah mendekati tingkat orang dewasa.
Selama dua tahun pertama kehidupan, konsentrasi ini meningkat 2-3 kali lipat. Ini
peningkatan tersebut bertepatan dengan masa anak menguasai keterampilan berjalan dan berdiri
melindungi keandalan biologis organisme yang dapat terkena tumbuh-tumbuhan
ibu dan kerusakan. "

Keandalan biologis beberapa sistem dijamin melalui duplikasi organ (pasangan ginjal, paru-paru, mata, dll.); lainnya - dapat dipertukarkan (kehilangan penglihatan menyebabkan peningkatan sensitivitas pendengaran dan sentuhan).

Keandalan biologis ditetapkan secara turun-temurun dan memungkinkan Anda untuk memperluas atau. mengurangi batas kesempatan hidup seseorang tergantung pada kondisi kehidupan. Dengan demikian, pengerasan tubuh memperluas kemampuan cadangan adaptasi suhu, dan kekurangan gizi pada anak-anak menyebabkan gangguan pada fungsi tubuh.

Berkat keandalan biologis, hal ini tercapai penghematan fungsi tubuh. Tubuh saat istirahat hanya menggunakan sebagian dari kemampuan fungsionalnya untuk beradaptasi dengan berbagai pengaruh, menjaga cadangan respons dalam situasi ekstrem. Misalnya, detak jantung maksimal pada manusia adalah sekitar 170-180 siklus per menit. Pada usia dini, detak jantung pada anak-anak, bahkan saat istirahat, adalah 120-130 detak/menit, sedangkan pada orang dewasa yang tidak terlatih 80 detak/menit, dan pada atlet terlatih 60 detak/menit. Dengan menurunkan detak jantung, cadangan fungsional jantung meningkat.

1.6. KEMAMPUAN ADAPTASI

Adaptasi - kemampuan tubuh untuk beradaptasi dengan pengaruh faktor lingkungan. Perbedaan dibuat antara adaptasi fisiologis dan sosial. Adaptasi fisiologis adalah serangkaian reaksi fungsional tubuh terhadap pengaruh buruk lingkungan eksternal, yang bertujuan untuk mempertahankan tingkat karakteristik homeostasis tubuh (keteguhan fisik dan kimia relatif dari lingkungan internal tubuh).

Saat ini, adaptasi dipahami sebagai pembentukan reaksi adaptif tubuh tidak hanya di bawah pengaruh faktor lingkungan yang merugikan atau ekstrim, tetapi juga di bawah pengaruh faktor biasa (non-ekstrim).

Setiap reaksi adaptif dalam tubuh dilakukan di bawah kendali sistem saraf pusat karena pembentukan sistem adaptasi fungsional khusus, yang meliputi bagian kortikal dan subkortikal otak dan kelenjar endokrin. Ketika membentuk reaksi perlindungan tubuh dalam kondisi pengaruh ekstrim (stres), kelenjar pituitari dan kelenjar adrenal sangat penting; mereka mensintesis hormon adaptif.

Adaptasi sosial terletak pada kenyataan bahwa seseorang harus beradaptasi dengan tindakan faktor-faktor lingkungan sosial dan mengembangkan respons perilaku untuk kelompok mikro sosial tertentu: keluarga, taman kanak-kanak, taman kanak-kanak, sekolah, dll.

Kemampuan adaptif anak-anak dan remaja jauh lebih rendah dibandingkan orang dewasa, sehingga guru dan orang tua harus melindungi anak-anak dari perubahan kondisi kehidupan yang tiba-tiba dan paparan terhadap faktor-faktor menjengkelkan yang tidak biasa bagi mereka. Riwayat kesehatan anak yang buruk* membuat adaptasi menjadi sulit: kehamilan patologis pada ibu, kelahiran yang tidak menguntungkan, seringnya anak sakit, cedera otak. Kemampuan adaptif tubuh anak menurun tajam pada masa kritis perkembangan.

Masuknya anak-anak ke sekolah secara radikal mengubah sifat kehidupan mereka. Mereka harus beradaptasi dengan tuntutan sekolah – fisik, mental dan emosional. Menghabiskan beberapa jam sehari di meja sekolah atau di meja di rumah menyebabkan ketegangan pada otot statis yang menopang postur. Belum matangnya sistem muskuloskeletal anak usia sekolah dasar, serta kurang berkembangnya mekanisme koordinasi pada korteks serebral, menyebabkan fungsi motorik tidak sempurna. Karena kekuatan proses saraf yang tidak mencukupi, dominasi proses eksitasi atas proses penghambatan, perhatian yang tidak stabil, gangguan memori dan kelelahan yang cepat mungkin terjadi. Banyak anak sekolah mengalami ketidakaktifan fisik (penurunan aktivitas motorik), yang menyebabkan penurunan fungsi sistem saraf, organ dalam, sistem rangka dan otot, serta postur tubuh yang buruk.

* Anamnesis - informasi tentang keturunan, penyakit masa lalu dan kondisi kehidupan pasien sebagai bahan diagnosis.

Adaptasi siswa kelas satu terhadap beban sekolah terjadi dalam tiga tahap.

1. Fase adaptasi orientasi - berlangsung 2 minggu dan ditandai dengan peningkatan rangsangan anak, peningkatan reaktivitas semua sistem. 40% anak mengalami peningkatan aktivitas fisik. Guru perlu melaksanakan kegiatan ini melalui sesi pendidikan jasmani dan mengatur waktu istirahat dengan paparan udara segar yang maksimal.

2. Fase adaptasi yang relatif stabil - berlangsung hingga 6 minggu. Pada fase ini, anak lambat laun menjadi terbiasa dengan kondisi dan rutinitas baru. Namun, kecanduan ini tidak stabil, dan kelebihan beban apa pun dapat menyebabkan kelelahan tubuh, gangguan jiwa anak, agresi, dan berbagai bentuk neurosis (takut disakiti, takut pada guru, nilai buruk, dll.). Diketahui bahwa sekitar 15% anak tidak dapat mengatasi beban sekolah, yang menyebabkan berbagai penyakit pada sistem pernafasan, saluran pencernaan, dan penyakit menular. Dalam hal ini harus diterjemahkan. anak untuk pendidikan perseorangan atau ditunda pendidikannya..

3. Fase adaptasi tidak lengkap - berlangsung dari 16 hingga 20 minggu. Semua sistem tubuh dilatih, kinerja siswa meningkat, ia menguasai keterampilan menulis, membaca, dan berhitung. Perkembangan dan lamanya fase ini bergantung pada kondisi yang diciptakan oleh guru dan orang tua. Rutinitas sehari-hari yang dirancang secara rasional, makanan bergizi teratur dan tidur yang cukup memudahkan anak beradaptasi dengan beban sekolah. Harus diingat bahwa tidak ada skema rutinitas sehari-hari yang bersifat universal; karakteristik individu anak harus diperhitungkan.

Karena adaptasi anak sekolah yang lebih muda terjadi pada tingkat yang berbeda (neuropsikis, perilaku motorik, vegetatif, biokimia, dll.), berbagai tes dan metode digunakan untuk menilai adaptasi.

Ada adaptasi pasif, yang terdiri dari menghindari pengaruh faktor lingkungan atau tunduk padanya. Manifestasi adaptasi ini tidak menguntungkan bagi perkembangan lebih lanjut anak dan menunjukkan perlunya memperbaiki kondisi kehidupannya.

Secara alami, suatu organisme, yang terus-menerus berinteraksi dengan lingkungannya, harus memiliki mekanisme yang menjamin kelangsungan hidupnya dalam batas-batas fluktuasi luas kondisi lingkungan. Oleh karena itu, dalam proses filogenesis, terjadi akumulasi peluang hidup yang luas, terciptanya semacam cadangan, yang merupakan apa yang disebut keandalan biologis organisme. Contoh yang menegaskan hal ini adalah perkembangan sistem pembekuan darah. Diketahui bahwa jumlah trombin (enzim yang menyebabkan pembekuan darah) yang terkandung dalam 10 ml darah cukup untuk membekukan seluruh darah manusia; rata-rata ada sekitar 5 liter darah di dalam tubuh; oleh karena itu, trombin satu orang cukup untuk mengubah 500 orang menjadi bekuan darah. Mengingat bahwa hanya sebagian dari faktor ini yang digunakan selama pembatasan, tidak sulit untuk membayangkan kemampuan cadangan yang sangat besar dari keseluruhan sistem.

Prinsip keandalan melekat pada seluruh tubuh dan sistemnya (sistem saraf pusat, pernapasan, pencernaan, dll). Akumulasi keandalan biologis pada organ dan sistem individu terjadi secara heterokronis. Pertama-tama, peningkatan maksimum dalam keandalan terjadi pada sistem yang menjadi sangat penting pada tahap pengembangan ini. Misalnya, konsentrasi faktor-faktor yang terlibat dalam pembekuan darah pada bayi baru lahir sudah mendekati konsentrasi orang dewasa. Selama dua tahun pertama kehidupan, jumlahnya meningkat 2-3 kali lipat. Peningkatan ini bertepatan dengan periode ketika anak menguasai keterampilan berjalan dan tidak diragukan lagi meningkatkan keandalan biologis organisme, yang pada tahap perkembangan ini menghadapi peningkatan ancaman cedera dan kerusakan.

Ciri penting dari keandalan biologis adalah bahwa dalam kondisi normal tubuh dan semua sistemnya tidak berfungsi pada batas kemampuannya, namun tetap mempertahankan cadangan tertentu yang dapat digunakan dalam situasi ekstrim. Hal ini disebabkan adanya unsur-unsur mubazir yang terlibat dalam pelaksanaan fungsi apapun. Jadi, dua ginjal mengandung sekitar 2 juta nefron, sedangkan 400-500 ribu unit cukup untuk menjaga homeostasis lingkungan internal tubuh. Bukan suatu kebetulan bahwa selama transplantasi ginjal terkait, seorang donor dapat memberikan satu ginjal kepada penerimanya tanpa membahayakan kesehatannya. Hanya 15% jaringan paru-paru yang terlibat dalam ventilasi paru-paru, dan selama pekerjaan fisik yang intens - 25-30%; sisa jaringan paru-paru mencerminkan adanya unsur berlebih. Di korteks serebral, 4-15% sel saraf aktif, yang menunjukkan besarnya kemampuan cadangan sistem saraf. Oleh karena itu, peningkatan jumlah elemen yang berfungsi dari berbagai sistem tubuh dengan menarik struktur cadangan merupakan salah satu pendekatan strategis yang penting untuk meningkatkan fungsinya.

Salah satu faktor yang menjamin keandalan biologis sistem adalah partisipasi bersama dari berbagai proses, organ, dan mekanisme pengaturan dalam memastikan homeostasis. Dengan demikian, penyediaan oksigen bagi sel dicapai melalui kerja terkoordinasi dari sistem pernapasan, peredaran darah, dan darah. Dalam hal ini perpindahan oksigen melalui darah terjadi dalam bentuk senyawa yang terlarut secara fisik dan terikat secara kimia. Bahkan jantung, yang merupakan satu-satunya pompa yang memompa darah melalui sistem peredaran darah, memiliki sekitar 600 asisten - otot rangka, yang kontraksinya membantu menggerakkan darah melalui pembuluh. Bukan suatu kebetulan bahwa aktivitas fisik sedang memiliki efek menguntungkan pada fungsi jantung. Kadar gula darah diatur oleh sekelompok besar hormon: beberapa (glukagon, kortisol, adrenalin, somatotropin) meningkatkan konsentrasi glukosa dalam darah, sementara yang lain (insulin, somatostatin) menurunkannya. Dengan demikian, aktivitas bersama dari beberapa mekanisme bersahabat memastikan stabilitas dan keandalan sistem homeostatis yang lebih besar. Prinsip ini terutama terlihat jelas ketika menganalisis fungsi sistem fungsional tubuh. Setiap sistem fungsional, untuk memastikan hasil yang bermanfaat bagi tubuh, secara selektif menggabungkan elemen jaringan dari berbagai tingkat yang termasuk dalam formasi anatomi berbeda. Pada gilirannya, sistem fungsional yang berbeda dapat menggunakan organ yang berbeda atau sama untuk mencapai hasil adaptif. Dengan demikian, aktivitas jantung dapat ditingkatkan untuk mempertahankan tingkat tekanan darah yang konstan, dan untuk pertukaran gas paksa, dan untuk melakukan aktivitas fisik, dan untuk mempertahankan suhu tubuh yang optimal saat kepanasan, dll. Artinya, masing-masing organ termasuk dalam sistem fungsional menurut prinsip interaksi untuk partisipasi bersama dalam mencapai hasil adaptif yang bermanfaat, oleh karena itu terdapat pertukaran sebagian dan kompensasi jika terjadi gangguan pada aktivitas organ mana pun.

Keandalan sistem biologis ditetapkan secara turun temurun dan memungkinkan seseorang untuk memperluas atau mengurangi batas-batas kemungkinan hidup seseorang tergantung pada kondisi kehidupan. Dengan demikian, pengerasan tubuh memperluas kemampuan cadangan adaptasi suhu. Faktor lingkungan yang kurang baik menyebabkan terjadinya disfungsi berbagai organ dan sistem, termasuk sistem saraf pusat, yang tercermin pada penurunan kesehatan, indikator perilaku dan kemampuan belajar.

Ciri lain dari perkembangan intogenetik terkait erat dengan keandalan biologis - penghematan fungsi. Hal ini terletak pada kenyataan bahwa seiring bertambahnya usia, dalam keadaan istirahat fisiologis, tingkat aktivitas fungsional semua organ menurun, sehingga memastikan peningkatan rentang respons. Jadi, jika detak jantung bayi baru lahir adalah 120-140 detak per menit, maka pada usia 10 tahun menjadi 80-90, dan pada orang dewasa - 60-80. Demikian pula frekuensi pernapasan pada bayi baru lahir berfluktuasi antara 40-60 siklus per menit, pada usia 10 tahun - 20, dan pada orang dewasa - 16-18. Secara alami, dengan aktivitas fisik yang intens, detak jantung dan pernapasan meningkat hingga bisa mencapai 170-180 detak dan 30-40 siklus per menit. Dengan demikian, peningkatan detak jantung dan pernapasan yang lebih besar pada orang dewasa menunjukkan semakin besarnya kemampuan organ dan sistemnya, yaitu. meningkatkan kapasitas cadangan.

Keandalan sistem biologis

Keandalan suatu sistem biologis adalah kemampuannya untuk mempertahankan integritas dan menjalankan fungsi bawaannya selama jangka waktu tertentu, yang biasanya merupakan jangka waktu hidup.

Prinsip keandalan

Properti keandalan dijamin oleh sejumlah prinsip:

1. Prinsip redundansi

Prinsip redundansi disebabkan oleh adanya lebih dari jumlah elemen yang diperlukan untuk melaksanakan fungsi, misalnya banyak sel saraf dan hubungan di antara mereka (redundansi struktural), banyak saluran untuk transmisi informasi, volumenya yang berlebihan (redundansi informasi) , dll.

2. Prinsip reservasi fungsi

Prinsip reservasi fungsi dijamin dengan adanya elemen-elemen dalam sistem yang mampu bertransisi dari keadaan istirahat ke aktivitas. Hal ini terjadi, misalnya, jika diperlukan peningkatan intensitas fungsi yang melibatkan unsur cadangan. Jadi, selama pernapasan tenang, tidak semua alveoli paru-paru berfungsi (berventilasi), tetapi ketika pernapasan meningkat, alveoli cadangan diaktifkan; pada otot yang bekerja, kapiler yang tidak berfungsi saat istirahat terbuka. Varian penerapan prinsip redundansi di atas menyebabkan peningkatan jumlah elemen yang berfungsi dalam sistem. Yang paling penting adalah keberadaan elemen cadangan jika terjadi kerusakan atau kegagalan pada sebagian struktur yang ada. Pada saat yang sama, keterlibatan unsur cadangan menjamin terpeliharanya fungsinya.

3. Prinsip operasi periodik

Prinsip fungsi periodik memastikan struktur sistem berubah-ubah dan dalam keadaan fisik

kedamaian yang logis. Jadi, di paru-paru terjadi perubahan konstan pada alveoli yang berventilasi, di ginjal - pada nefron yang berfungsi, di otak - pada sel-sel saraf pusat yang bersemangat, dll. Periodisitas berfungsinya struktur “tugas” dan “istirahat” memastikan peran protektif dari keadaan istirahat untuk semua elemen sistem yang beroperasi secara permanen.

4. Prinsip pertukaran dan substitusi fungsi

Prinsip pertukaran dan substitusi fungsi - memberikan kemungkinan restrukturisasi fungsionalitas

sifat-sifat elemen sistem, yang berkontribusi pada pelestarian fungsi dalam kondisi kegagalan atau kerusakan elemen lain. Untuk sistem saraf pusat, hal ini diwujudkan dalam plastisitas otak, yaitu. mengubah efisiensi dan arah koneksi antar neuron, memfasilitasi pembelajaran atau memulihkan fungsi setelah kerusakan. Contoh penggantian fungsi dapat berupa perubahan pernapasan, aktivitas ginjal akibat perubahan pH darah dan

efisiensi sistem penyangga yang tidak memadai.

5. Prinsip duplikasi

Prinsip duplikasi dikaitkan, misalnya dengan adanya pasangan organ dalam tubuh (paru-paru, ginjal). Dalam sistem pengaturan, prinsip ini dimanifestasikan tidak hanya dengan adanya elemen struktural yang identik - susunan paralel dalam saraf dari sejumlah besar serabut saraf yang identik, keberadaan banyak sel atau struktur multiseluler dengan fungsi yang sama (neuron di otak). , nefron di ginjal, kapiler jaringan). Ini juga memberikan efek yang sama melalui jalur regulasi yang berbeda (jalur simpatis dan parasimpatis untuk mengatur fungsi jantung, banyak hormon pengatur gula, dll.). Multi-sirkuit dalam sistem untuk mengatur parameter fisiologis adalah salah satu cara utama untuk menerapkan duplikasi.

6. Prinsip perpindahan pada deret fungsi konjugasi

Prinsip perpindahan serangkaian fungsi terkonjugasi memastikan tercapainya hasil adaptif ketika salah satu fungsi dilanggar karena aktivasi fungsi lainnya. Misalnya, jika pernapasan eksternal dan suplai oksigen ke darah terganggu, pembentukan sel darah merah diaktifkan, fungsi peredaran darah berubah, sehingga pengiriman oksigen ke jaringan tidak terganggu.

7. Prinsip amplifikasi yang ada dalam sistem regulasi

Prinsip amplifikasi yang ada dalam sistem kontrol memastikan efisiensi energinya dan pada akhirnya juga berkontribusi terhadap keandalan. Untuk memperoleh efek regulasi yang kuat, sama sekali tidak perlu mengirimkan sinyal dalam jumlah yang sama melalui saluran informasi. Jadi, sejumlah kecil molekul hormon dapat menyebabkan perubahan fungsi yang signifikan. Perubahan hanya pada satu asam amino pada kelompok determinan suatu protein dapat menjadikannya asing, dan sejumlah kecil molekul asing diperlukan untuk respon imun.

Keandalan sistem biologis dijamin oleh kemampuan untuk meningkatkan massa unsur-unsur yang mengalami beban kerja konstan (hipertrofi), dan oleh proses regeneratif yang memulihkan struktur ketika sel-sel mati. Bagi organisme secara keseluruhan, cara terpenting untuk meningkatkan keandalan adalah perilaku adaptif.

18. Konsep kompensasi, tahapannya.

Kompensasi (proses kompensasi) - adaptasi dalam kondisi penyakit, adaptasi terhadap kondisi patologis keberadaan organisme. Adaptasi yang terbentuk dengan cara ini (tahap kompensasi) cepat atau lambat berakhir dengan penipisan kemampuan fungsional dan kegagalan kompensasi – dekompensasi (tahap dekompensasi). Dengan dekompensasi fungsi vital, kematian tubuh terjadi. Kompensasi hanya dapat dilakukan dengan mengganti organ yang “usang” dengan organ donor yang lengkap (transplantasi organ). Oleh karena itu, penyelesaian masalah kompensasi bergantung pada keberhasilan pengobatan transplantasi.

Morfologi proses adaptif

Dalam anatomi patologis domestik, di antara proses adaptif, selain peradangan, respon imun dan trombosis, proses volumetrik (atrofi dan hipertrofi), regenerasi, displasia, organisasi dan sindrom stres secara tradisional dipertimbangkan.

Informasi terkait.

KGB dan UFO - informasi yang dideklasifikasi dokumen rahasia KGB dan UFO

Persamaan garis dalam ruang adalah persamaan dua bidang yang berpotongan