Физиологические основы физической культуры и спорта

  Рецепторы и анализаторы. Главным условием нормального существования организма является его способность быстро приспосабливаться к изменениям окружающей среды. Эта способность реализуется за счет наличия специальных образований – рецепторов. Рецепторы, обладая строгой специфичностью, трансформируют внешние раздражители (звук, температуру, свет, давление и т. д.) в нервные импульсы, которые по нервным волокнам передаются в центральную нервную систему. Рецепторы человека делятся на две основные группы: экстеро (внешние) и интеро (внутренние) рецепторы. Каждый такой рецептор является составной частью анализирующей системы, в которую поступают импульсы и которая называется анализатором.

Анализатор состоит из трех отделов - рецептора, проводниковой части и центрального образования в головном мозгу. Высший отдел анализатора - корковый. Не вдаваясь в подробности, перечислим только названия анализаторов, о роли которых в жизнедеятельности любого человека многим известно. Это - кожный анализатор (тактильная, болевая, тепловая, холодовая чувствительность), двигательный (рецепторы в мышцах, суставах, сухожилиях и связках возбуждаются под влиянием давления и растяжения), вестибулярный (воспринимает положение тела в пространстве), зрительный (свет и цвет), слуховой (звук), обонятельный (запах), вкусовой (вкус), висцеральный (состояние ряда внутренних органов).

2.1.6. Эндокринная система.  Общая характеристика желез внутренней секреции.  Их роль в мышечной деятельности

Железы внутренней секреции, или эндокринные железы, вырабатывают особые биологические вещества – гормоны. Термин «гормон» происходит от греческого hormo - побуждаю, возбуждаю. Гормоны обеспечивают гуморальную (через кровь, лимфу, интерстициальную жидкость) регуляцию физиологических процессов в организме, попадая во все органы и ткани.

Часть гормонов продуцируется  только в определенный период, большинство  же - на протяжении всей жизни человека. Они могут тормозить или ускорять рост организма, половое созревание, физическое и психическое развитие, регулировать обмен веществ и энергии, деятельность внутренних органов и т. д. К железам внутренней секреции относят щитовидную железу (гормоны – тироксин и трийодтиронин и др., регулируют процессы, связанные с ростом и развитием ребенка, оказывают влияние на минеральный обмен и сопротивляемость организма к инфекционным заболеваниям); околощитовидные (паращитовидные) железы (паратгормон, или паратирин, или паратиреиодный гормон, тирокальциотонин, регулируют обмен кальция и фосфора в организме);  надпочечники – парная железа, состоит из коркового и мозгового слоя (гормоны коркового слоя - кортикостероиды (минералкортикоиды, глюкорткоиды, половые гормоны, преимущественно андрогены)- регулируют минеральный и углеводный обмен, влияют на половые функции и пр. (открыто более 40 веществ); гормоны мозгового слоя - катехоламины (адреналин и норадреналин, физиологические эффекты которых аналогичны активации симпатической нервной системы, но гормональный эффект является более длительным); поджелудочную железу – относится к железам со смешанной секрецией -  (гормоны, участвующие в поддержании уровня сахара в крови – инсулин, глюкагон, соматостатин); гипофиз (более 20 горнов, влияние которых делают гипофиз ведущей железой внутренней секреции, оказывающей воздействие не только на функции организма вообще, но и на функцию почти всех желез внутренней секреции); половые железы, или гонады,(семенники (яички) у мужчин и яичники у женщин – относятся к железам со смешанной секрецией (мужские половые гормоны - андрогены и женские – эстрогены – необходимы для полового созревания, появления вторичных половых признаков), вилочковую ( тимус)  железу (тимозин, участвующий в иммунологических реакциях и процессах, а также в реализации воздействия некоторых гормонов, влияет на рост и развитие организма и обмен кальция), эпифиз (шишковидная железа) вырабатывает серотонин и  мелатонин, а также норадреналин и гистамин, угнетает развитие половых желез, предотвращая преждевременное половое созревание, участвует в регуляции углеводного и водно-солевого (электролитного) обмена, в управлении рядом важнейших функций организма), плаценту (гормоны плаценты обеспечивают нормальное протекание беременности),  

Некоторые из перечисленных желез вырабатывают кроме гормонов еще секреторные вещества (например, поджелудочная железа участвует в процессе пищеварения, выделяя секреты в двенадцатиперстную кишку; продуктом внешней секреции мужских половых желез  является сперматозоиды, а женских - яйцеклетка).

Высшей формой гуморальной  регуляции является гормональная.  Гормоны, как вещества высокой биологической активности, несмотря на чрезвычайно малые концентрации в крови, способны вызывать значительные изменения в состоянии организма, в частности в осуществлении обмена веществ и энергии. Они обладают дистанционным действием, характеризуются специфичностью, которая выражается в двух формах: одни гормоны (например, половые) влияют только на функцию некоторых органов и тканей, другие управляют лишь определенными изменениями в цепи обменных процессов и в активности регулирующих эти процессы ферментов. Гормоны классифицируются по ряду основных признаков. Во-первых, по химической природе, во-вторых, по знаку процесса воздействия (возбуждение или торможение), в третьих , по локализации, месту воздействия и по другим специфическим функциональным особенностям. Они синтезируются и выделяются во внутреннюю среду организма эндокринными железами, или железами внутренней секреции.

 Эндокринная железа  – это анатомическое образование,  лишенное выводных протоков, единственной или основной функцией которого является внутренняя секреция гормонов. Существуют и экзокринные железы, внешняя секреция которых осуществляется через выводные протоки во внешнюю среду. В некоторых органах могут присутствовать одновременно оба типа секреции (поджелудочная и половые железы). Одна и та же железа внутренней секреции может продуцировать неодинаковые по своему действию гормоны и осуществляться разными эндокринными железами (например, половые гормоны продуцируются и половыми железами, и надпочечниками). Продукция биологически активных гормоноподобных веществ может производиться и другими органами (почки, желудочно-кишечный тракт, сердце). Известно, что регуляторные гипоталамические гормоны могут выполнять и медиаторную функцию (медиаторы – химические вещества, образующиеся в нервной ткани, посредством которых осуществляется перенос возбуждения в  синапсах как периферической, так и центральной нервной системе). Поэтому, говоря о гормонах, следует иметь в виду эндокринную систему в целом, объединяющую все железы, ткани,  и клетки организма, выделяющие во внутреннюю среду специфические регуляторные вещества.    

Практически все расстройства деятельности желез внутренней секреции вызывают понижение общей работоспособности человека. Функция эндокринных желез регулируется центральной нервной системой через гипоталамус Нервное и гуморальное (через кровь и другие жидкие среды) воздействие на различные органы, ткани и их функции представляют собой проявление единой системы нейрогуморальной регуляции функций организма.

Роль гормонов в осуществлении  мышечной активности чрезвычайно велика. Вот несколько подтверждающих примеров. При мышечной деятельности активизируется деятельность щитовидной железы и усиливается тканевое расщепление ее гормонов - тираксина, трийодтиронина и тирокальциотонина. Гормон эпифиза мелатонин  под влиянием света в дневное время продуцируется в меньшем количестве, что обусловливает цикличность активности эпифиза, соответствующую периодам дня и ночи, являясь своего рода биологическими часами организма, обеспечивающими естественный уровень работоспособности. Под влиянием адреналина, гормона мозгового слоя надпочечников, ускоряется и усиливается деятельность сердца, повышается его возбудимость и увеличивается скорость проведения импульсов по сердечной мышце; важное значение при мышечных нагрузках имеет сокращение мышц стенок кровеносных сосудов в органах, которые являются кровяными депо, а также расслабление гладких мышц бронхов, что способствует уменьшению сопротивления движению воздуха при форсированном  дыхании и, естественно,  увеличивает транспорт кислорода к активно работающим тканям, органам и системам. С действием адреналина на обмен веществ связан известный факт восстановления работо-способности утомленных мышц при его введении. Во время выполнения физических нагрузок, сопровождающихся усиленным потоотделением, продукция гормона коркового слоя надпочечников - альдостерона усиливается, в результате чего замедляется выделение с мочой натрия и калия, компенсируя этот процесс через механизм потоотделения. Усиленное выделение альдостерона предохраняет организм от существенных изменений содержания натрия и калия в плазме крови, что имеет важное значение при длительных нагрузках на выносливость (например, при длительном беге).

Таким образом, даже далеко не полный ряд примеров роли гормонов в жизнедеятельности организма вообще и, тем более при выполнении различного рода физических нагрузок в частности, говорит о важности и высокой степени биологической активности этих веществ, которые являются продуктами деятельности эндокринной системы.

2.1.7. Репродуктивная система.

 Репродуктивная система  человека -  одна из сложных  биологических образований в  организме, важнейшая функция  которой связана с воспро-изводством себе подобных. Под репродуктивными функциями этой сис-темы подразумевается комплекс процессов, который связан с дифферен-цировкой и созреванием половых клеток, формированием половых мотваций и поведения, половым актом и процессом оплодотворения, беременностью и родами, вскармливанием,  последующим выращива-нием и воспитанием потомства. Протекание, взаимодействие и регуляция этих процессов обеспечивается особой морфофункциональной системой, центром которой является так называемый нейроэндокринный (нервно-гормональный) комплекс «половые железы – гипоталамус – гипофиз».

     Половые железы в процессе формирования и развития организма несут двоякую функцию: 1)осуществляют процессы сперматогенеза и овогенеза, обеспечивая к моменту полового созревания наличие зрелых сперматозоидов и яйцеклеток , 2) выполняют эндокринную функцию, продуцируя половые гормоны, связанные не только с регуляцией функции полового аппарата, но и оказывающие влияние на все виды жизнедеятельности, имеющие отношение к репродуктивной функции и соматическому развитию. Уровнем содержания половых гормонов в крови и их утилизацией в тканях определяется также и функциональная активность гипоталамических центров по принципу обратных связей.

        Гипоталамус - часть промежуточного мозга, многофункциональная система, обладающая важными регулирующими и интегрирующими воздействиями на вегетативные функции, регуляцию деятельности эндокринной системы, теплового баланса, пищевых и половых инстинктов, биологических ритмов, поведенческих реакций, мотиваций и эмоций. Гипоталамус  целенаправленно регулирует секрецию тропных гормонов гипофиза и через нее - секрецию эндокринных желез. Подоб-ное взаимодействие обеспечивает оптимальный для возрастного периода уровень гормонов. При этом гипоталамические центры являются не только главным звеном системы регуляции выработки гормонов, но и играют ведущую роль в формировании полового поведения. Таким образом, становится очевидным, что репродуктивная функция обеспечи-вается не только, хотя и в первую очередь, мужской и женской половыми системами, а связана с целым комплексом функционально взаимодей-ствующих биологических систем и  процессов.

        Гипофиз – играет особую роль в системе желез внутренней секреции. С помощью своих гормонов он регулирует деятельность других эндокринных желез. Состоит из передней, промежуточной и задней долей. В гипофизе человека промежуточная доля практически отсутствует.  Гормоны задней доли гипофиза образуются в гипоталамусе и транспортируются в гипофиз, где депонируются и в дальнейшем поступают в кровь. Антидиуретический гормон, или вазопрессин связан с функционированием почек и способствует выделению излишек воды. Окситокцин действует на мышечный слой матки и миоэпителиальное образование молочной железы. Передняя доля гипофиза выделяет  шесть гормонов. Четыре из них стимулируют активность других желез (щитовидную, кору надпочечников), два остальных -  гонадотропные, стимулируют созревание фолликулов в яичниках и сопровождают овуляцию и образование желтого тела. Помимо этого передняя доля гипоза вырабатывает еще два гормона – гормон роста саматотропин и гормон пролактин, участвующий в формировании функции лактации (образование материнского молока). К факторам, повышающим секрецию гормонов гипофиза, относятся определенные виды стресса и особенно интенсивная мышечная деятельность.            

Репродуктивные органы представляют собой различные морфофункциональные  структуры (половые органы), обеспечивающие половой способ размножения, связанный  со сменой поколений челове-ческих популяций. Слияние сперматозоида с яйцеклеткой называют процессом оплодотворения, что приводит к образованию зиготы, способ-ной расти, развиваться и давать начало новому организму, объединяю-щему отцовские и материнские гены и наследующему их признаки. Мужская половая система образована семенниками ( яичками), семявы-носящими протоками, придаточными половыми железами, предстатель-ной железой, семенными пузырьками, половым  членом. Женская -  представлена яичниками, маточными трубами, маткой, влагалищем, большими и малыми половыми губами, клитером.

Действие половых гормонов проявляется на самых ранних стадиях  эмбрионального развития, определяя  половую дифферецировку растущего организма, формирование полового аппарата и строение ряда систем. Особенно резко влияние гормонов сказывается во время полового созревания, в процессе которого степень полового различия (диморфизма) всё  возрастает. В половом созревании принято различать три фазы – предпубертатную, пубертатную и постпубертатную. Первая имеет место за два-три года до появления признаков полового созревания, вторая – от появления вторичных половых признаков до первых поллюций у мальчиков и первой менструации у девочек. Заключительным этапом полового созревания является половая зрелость, характеризующаяся общим физическим развитием и морфофункциональным состоянием половых органов в такой степени, что может позволять без ущерба для здоровья осуществлять половые функции. У лиц женского пола это возраст 16-18 лет, а улиц мужского пола – 18-20 лет. Однако, надо всегда иметь ввиду, что материнство и отцовство очень ответственные не только биологические, но и социальные функции перед потомством в человеческом обществе. Понятие "половая жизнь" объединяет целую гамму соматических висцеральных, психических, социальных процессов и отношений, в основе которых заложено и посредством которых удовлетворяется половое влечение, должно предусматривать личностное объединение между мужчиной и женщиной, духовное общение между ними. В человеческом обществе взаимоотношение полов регулируется нормами морали, при этом особое значение имеют брачные отношения.

С наступлением половой  зрелости в половых органах женского организма возникают периодические  изменения, называемые циклами. Как  уже говорилось, их регуляция осуществляется эндокринной системой. Во время очередного цикла происходит созревание фолликулов и овуляция – выход зрелых, способных к оплодотворению яйцеклеток. Если оплодотворения не происходит, наступает период, когда на месте лопнувшего фолликула вслед за овуляцией образуется желтое тело – временная железа, продуцирующая гормон прогестерон, главная функция которого в этой ситуации – подготовка к обеспечению беременности. У небеременных женщин этот гормон участвует в регуляции менструального цикла.  Затем желтое тело начинает рассасываться и тормозится выработка прогестерона, начинают развиваться новые фолликулы и снова усиливается секреция эстрогенных гормонов. Менструальный цикл (в среднем его продолжительность составляет 28 дней с возможными колебаниями от 21 до 32 дней) обеспечивает интеграцию процессов, необходимых для репродуктивной функции. Различают яичниковый (3 фазы) и маточный (4 фазы) циклы. При изменении функционального состояния центральной нервной системы под влиянием различных факторов внутренней и внешней среды менструальный цикл может нарушаться. Первая менструация – наиболее достоверный признак полового созревания женского организма. Средний возраст появления первого маточного кровотечения в нашей географической зоне – 12, 13 лет. Однако следует знать, что первые признаки полового созревания у девочек могут иметь место между 8-12 годами. За последние 100 лет произошло ускорение полового созревания, в связи с акселерацией, выражающейся в увеличении размеров тела и более ранними сроками формирования многих функций, в том числе и половых. Считается, что акселерация является частью общей тенденции к некоторому изменению в биологических особенностях  современного человека. Эта тенденция имеет место и в наши дни, так как предполагается, что в 21 веке молодёжь будет в среднем на 10 см. выше, чем их сверстники 60-х годов 20-го века. К признакам, определяющим половую принадлежность, следует отнести: размеры тела, различие в строении и взаимодействии отдельных систем и органов, которые устанавливаются на субклеточном, клеточном, органном, системном и организменном уровнях. Процессы половой дифференцировки происходят в ходе онтогенеза ( индиивиду-альное развитие), которое охватывает эмбриональный и постэмбриональ-ный периоды. Эмбриональный период определяет будущую генети-ческую программу организма и, в частности, дифференцировку половых желёз. За время эмбрионального развития и внутриутробной жизни организма происходит не только развитие половых органов, но и формирование гормональной системы, о роли которой в двигательной деятельности говорилось выше. В зависимости от периода после рождения (новорождённость, раннее детство, подростковый, юношеский возраст) формируются морфофизиологические взаимоотношения в организме, которые обеспечивают развитие и полное формирование репродуктивной системы. Например, юношеский возраст у девушек – 16-20 лет, а у юношей – 17-21.