Среди отраслей биологии и медицины, занимающихся изучением организма человека, особое место занимает физиология. Что такое физиологическая система, по каким принципам она функционирует и за что отвечает – эти вопросы исследовались известными отечественными учеными: И. П. Павловым, П. К. Анохиным, И. М. Сеченовым. В нашей работе мы рассмотрим этапы становления и формирования физиологии. Далее ознакомимся с направлениями, изучающими процессы обмена веществ не только организма человека, но и животных, и растений. Также приведем примеры, подтверждающие практическое значение науки о функциях систем, органов и клеток человеческого организма для развития медицины и сохранения здоровья.
История физиологии
Одним из первых исследователей, изучивших особенности обмена веществ человека, был основоположник медицины – Гиппократ. Английский врач Гарвей, живший в 17-м столетии, установил принципы движения крови по замкнутой системе кровеносных сосудов и открыл большой круг кровообращения. Итальянский физик и естествоиспытатель Л. Гальвани проводил опыты, выясняющие природу нервных импульсов, и заложил основы нейрофизиологии. Эта отрасль науки в дальнейшем развивалась благодаря трудам М. И. Сеченова, В. М. Бехтерева, П. К. Анохина. Весомый вклад в изучение функций дыхательной системы внесли ученые-химики: А. Лавуазье и Д. Пристли.
Место физиологии в системе биологических дисциплин
Изучая жизненные проявления не только клеток, органов и тканей, но и всего человеческого организма как открытой биологической системы, основы физиологии объединили целую когорту специальных – прикладных - отраслей биологии. К ним относятся биохимия, цитология и гистология. Они рассматривают реакции обмена веществ на молекулярном, клеточном и тканевом уровне. Далее следуют эмбриология и генетика, изучающие функции размножения и передачи наследственных свойств. И наконец, наиболее значимой является связь физиологии с анатомией, без которой невозможно правильное определение процессов, происходящих в каждой из функциональных систем: нервной, эндокринной, кровеносной и т. д.
Вклад И. П. Павлова в изучение процессов пищеварения
Научное определение, что такое физиология, можно сформулировать следующим образом: это наука, изучающая жизненные функции всех систем, входящих в организм. Биохимические реакции, происходящие в пищеварительном тракте человека, а также механизмы, регулирующие их, были определены выдающимся русским ученым И. П. Павловым. Его методика наложения фистулы помогла раскрыть секреты дуоденальных желез. Были также установлены этапы пищеварения в желудке и изучен химический состав желудочного сока, выделяющегося еще до того, как химус попадет в полость органа. Стало понятным, что такое физиология пищеварения.
Благодаря уникальным по своей точности операциям на животных, ученый представил полную клиническую картину функционирования слюнных желез, печени, желудка. Выработка ферментов их секреторными клетками происходит под влиянием возбуждения центров безусловных рефлексов в стволовой части головного мозга.
Ученый также раскрыл нервно-гуморальные механизмы регуляции процессов пищеварения, за что в 1904 году был удостоен Нобелевской премии. Исследования И. П. Павлова имели решающее значение для ответа на вопрос "Что такое физиология человека и какова ее роль системе биологических дисциплин?".
Практическое значение работ И. М. Сеченова
Гениальные открытия основоположника учения о торможении в центральной нервной системе Ивана Михайловича Сеченова до сих пор служат теоретической базой для изучения процессов мышления, памяти, речи. Ученый обосновал основные направления исследований рефлексов головного мозга и определил наличие в таламусе промежуточного мозга локального центра торможения. Согласно представлениям И. М. Сеченова, сигнальную роль в процессе иррадиации тормозных процессов выполняют особые молекулы – трансмиттеры, синтезируемые в организме и накапливающиеся в плазме крови.
Ученый одним из первых дал определение, что такое физиология больного организма. Оно послужило основой для медицины в вопросе правильной постановки диагноза и выбора оптимальных способов лечения. Учение И. М. Сеченова об обратных связях в рефлекторной деятельности мозга явилось предпосылкой для создания науки кибернетики.
Понятие о функциональных системах
Жизнедеятельность организма человека как наиболее совершенной биологической системы открытого типа выходит далеко за рамки рефлекторных реакций. Известный российский ученый П. К. Анохин создал теорию, объясняющую поддержание постоянства внутренней среды с помощью комплекса физиологических органов и систем. Их слаженная работа сохраняет уровень гомеостаза, соответствующий здоровому организму, и регулируется сложными поведенческими актами. Исследования ученого помогли ответить на вопрос, что такое физиология высшей нервной деятельности, подтвердили мысли И. М. Сеченова о роли высших центров коры головного мозга в обеспечении выбора установок, достижения цели и способов мотивации человеческой деятельности.
В нашем организме присутствуют функциональные системы двух уровней. В первую входят механизмы, способствующие поддержанию гомеостаза с помощью нейрогуморальной регуляции. Они обеспечивают нормальный уровень сахара в крови, состав кровяной плазмы, кровяное давление и т. д. Вторая система поддерживает жизнеобеспечение организма с помощью взаимодействия со средой обитания через изменение поведенческих реакций.
Внутреннее дыхание
Как мы теперь знаем, принципы работы биологических систем на разных ступенях организации живой материи – молекулярной, клеточной, тканевой и органогенной – изучает наука физиология. Что такое обмен веществ на каждом из перечисленных уровней и как он происходит – ответы на эти вопросы дают прикладные отрасли.
Так, биохимия газообмена рассматривает физиологию клеточного дыхания, лежащего в основе обеспечения всего человеческого организма кислородом. Он вступает в окислительно-восстановительные реакции с органическими веществами клеток, вследствие чего выделившаяся энергия аккумулируется в виде молекул АТФ, которые используются организмом на мышечную работу, рост и развитие. Как видим, физиологические процессы являются неотъемлемой характеристикой всех биологических систем на различных этапах их организации.
