1) Химические процессы
Организм человека является сложной биологической системой и состоит из клеток, тканей, органов и систем органов. При всей сложности строения организма все ткани и органы в нем работают в тесной взаимосвязи. Такая связь регулируется нервным и гуморальным путем. Поэтому организм человека, все клетки, ткани и органы его представ¬ляют собой единое целое. Все ткани и органы человека тесно связаны друг с другом. Вместе с тем сам организм находится в постоянной связи с окружающей средой.
Гуморальные механизмы регуляции в организме осуществляются с помощью химических веществ, которые образуются в процессе различных биохимических реакций. Биохимические процессы в организме основываются на молекулярном строении вещества, атомы которого соединены разными связями. При определенных условиях, делающих возможным течение химических реакций, молекулы веществ обмениваются своими составляющими (атомами или ионами). В результате комбинации атомов и молекул образуются тысячи новых химических веществ. При этом может создаться впечатление, что вещества в клетке находятся в относительном покое. Однако молекулы веществ перемещаются в заданных направлениях, периодически обмениваясь между собой. При рассмотрении функционирования клетки и ее составляющих (мембраны, цитоплазмы, органелл, ядра), в том числе генетического аппарата с биохимической точки зрения все происходящие в них процессы сводятся к разрыву одних химических связей и образованию других. Это дает возможность клетке поддерживать свою жизнедеятельность получая энергию, необходимую для поддержания подсистемы жизнеобеспечения, и выполняя специфические функции. Сам по себе человеческий организм – это уникальный “Химический реактор”, в котором идет множество разнообразных химических реакций. Их главное отличие от процессов, протекающих в пробирке, колбе, промышленной установке, состоит в том, что в организме все реакции протекают в “мягких” условиях (атмосферное давление, невысокая температура), при этом образуется мало вредных побочных продуктов.
Вспомним, что одной из характеристик живого организма является метаболизм. Он делится на 2 процесса – ассимиляция и диссимиляция. Это противоположные процессы: в первом случае происходит образование веществ, на что тратится энергия, а во втором – распад веществ с выделением и запасанием энергии. Эти процессы невозможны друг без друга, так как если не синтезировать и не запасать органическое вещество, то и распадаться будет нечему. Ассимиляция и диссимиляция всегда строго сбалансированы и скоординированы, а нарушение этого баланса всегда приводит к развитию какого-либо заболевания, как отдельных клеток, так и целого организма или даже его гибели. Метаболизм представляет собой сумму всех химических реакций, протекающих для поддержания здоровья и жизни этого организма. Биохимические процессы являются основой обмена веществ. Питательные вещества, поступающие в клетку через один из ее функциональных входов, превращаются в вещества, необходимые для поддержания жизнедеятельности клетки и выполнения ею специфических функций. Остаточные продукты обмена выводятся через выходы системы. Конечной целью всех биохимических реакций, протекающих в организме, является выполнение двух основных функций. Первая из них – обеспечение постоянства внутренней среды (гомеостаза), непосредственное поддержание стабильности подсистемы жизнеобеспечения. Вторая – выполнение специальных функций, заключающихся в реагировании на определенные внешние воздействия (например, проведение нервного импульса нейроном, выработка гормона, перенос кислорода эритроцитом, сокращение).
Для того чтобы вещество поступило к клеткам, оно должно сначала попасть в кровь. Только после этого, преодолев ряд внутренних барьеров, оно сможет дойти до цели, связаться с клетками-мишенями, вызвать нужные изменения в функционировании тканей, органов и систем и, наконец, подвергнувшись превращениям (биотрансформации), или в неизмененном виде покинуть организм. При этом, как правило, происходит выделение энергии, в некоторых случаях – ее поглощение. Из желудочно-кишечного тракта питательные вещества проникают в кровь, которая переносит их по организму и доставляет в различные ткани органов и систем. Этот процесс обозначают термином всасывание - сорбции. При поступлении белки, углеводы и липиды преобразуются в желудочно-кишечном тракте при участии активных ферментов, которые выделяются железами желудка, кишечника, поджелудочной железой и поступают с желчью. При всасывании вещества проходят через клеточные мембраны, играющие основную роль в процессах транспорта веществ. В дальнейшем из кровяного русла питательные вещества проникают в ткани, где подвергаются различным биохимическим процессам, в ходе которых превращаются в необходимые для клетки формы химических соединений. Источниками материалов для обновления структур и энергообеспечения служат пищевые продукты, в составе которых организм получает углеводы, липиды, белки, некоторые биологически активные соединения (например, витамины) и минеральные вещества. Исходные соединения поступают в клетку не в готовом виде, а в виде “заготовок” из питательных веществ, которые она, по мере необходимости, перерабатывает для своих нужд и нужд организма. Изготовление “заготовок” происходит в процессе пищеварения, когда пища в желудочно-кишечном тракте подвергается расщеплению: белки – до аминокислот, углеводы – до моносахаридов (глюкозы и других соединений), жиры – до жирных кислот и моноглицеридов. Низкомолекулярные биологически активные и минеральные вещества всасываются во внутреннюю среду преимущественно без какой-либо предварительной химической трансформации. Химические соединения с током крови поступают к клеткам, где включаются в процессы синтеза (образование специфических белков, углеводов, липидов и регуляторных соединений для клетки) процессы окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых высвобождается энергия химических связей. Следующий это этап, на котором питательные вещества подвергаются дальнейшему расщеплению с целью получения в процессе биосинтеза собственных веществ. Основными реакциями, которые при этом протекают, являются окисление, восстановление, отщепление, гидролиз, синтез.
2) Физические процессы
Так как мы знаем, что человек — существо биологическое, значит, нормальное функционирование его организма происходит в полном соответствии и с законами физики. Процессы обмена веществ, энергии и информации, которые являются обязательным условием существования всего живого, протекают согласно первым двум законам термодинамики.
Кости являются рычагами, с помощью которых совершаются разнообразные движения тела и его частей в пространстве. Рычаги позволяют уменьшить нагрузку на скелет. Позвоночный столб, как правило, подвергается сжатию, как под воздействием веса тела, так и натяжения различных мышц и сухожилий.
Мышцы растягиваться и сокращаться, и также им присущи эластичность и упругость.
Сердце создаёт условия для возникновения электрического тока. А также артериальное давление, которое определяется объемом крови, который выталкивает сердце за единицу времени, и силой ответного сопротивления сосудов.
Процесс терморегуляции тоже протекает на основе законов физики, то есть за счёт теплопроводности, конвекции, излучения и испарения воды. В результате теплопроводности тело непосредственно отдаёт тепло окружающей среде, например воздуху.
Пища, покрывается слюной, которая играет в данном случай роль смазки. Она обволакивает пищу, тем самым уменьшая силу трения.
При питье мы расширяем грудную клетку, под давлением наружного воздуха жидкость устремляется в легкие. Газообмен в лёгких и тканях подчиняется физическим закономерностям.
Роговица, хрусталик и стекловидное тело составляют оптическую систему глаза, преломляющую световые лучи, в результате чего на сетчатке возникает уменьшенное перевёрнутое изображение рассматриваемого предмета.
С помощью органов слуха мы можем услышать звук. Специальная функция слухового аппарата организма, возбуждаемая звуковыми колебаниями окружающей среды, например воздуха.
Химические и физические процессы в организме человека протекают постоянно. Ведь сам по себе человек – это уникальный существо.
За долгое время существования мы постоянно меняемся. Но людям так и не удалось полностью изучить свой организм. Это организм, в котором всё слажено, работают все системы, под управлением нервной системы и железами внутренней секреции. Человек - это очень сложный механизм с разнообразными функциями.