E π A π π ª π ÂÓÂÙÈÎ TfiÌÔ B' AÓÙÈÁfiÓË Ô º ÛÈÔÏÔÁ
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας Πρόγραµµα Σπουδών ΣΠΟΥ ΕΣ ΣΤΙΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ Θεµατική Ενότητα ΓENETIKH Τόµος B' Φυσιολογία ANTIΓONH ΛAZOY Aναπληρώτρια Καθηγήτρια Τµήµατος Bιολογίας Aριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης ΠATPA 2001
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας Πρόγραµµα Σπουδών ΣΠΟΥ ΕΣ ΣΤΙΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ Θεµατική Ενότητα ΓENETIKH Τόµος B' Φυσιολογία Συγγραφή ANTIΓONH ΛAZOY Aναπληρώτρια Καθηγήτρια Τµήµατος Bιολογίας Aριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης Kριτική Aνάγνωση IΣI ΩPOΣ MΠEHΣ Καθηγητής Τµήµατος Bιολογίας Πανεπιστηµίου Aθηνών Ακαδηµαϊκός Υπεύθυνος για την επιστηµονική επιµέλεια του τόµου BAΣIΛHΣ MAPMAPAΣ Καθηγητής Τµήµατος Bιολογίας Πανεπιστηµίου Πατρών Επιµέλεια στη µέθοδο της εκπαίδευσης από απόσταση MAPIA POZITA TΣEΛEΠH Γλωσσική Επιµέλεια ΛOYΪZA MΠANTH Tεχνική Eπιµέλεια EΣΠI EK OTIKH E.Π.E. Καλλιτεχνική Επιµέλεια, Σελιδοποίηση TYPORAMA Συντονισµός ανάπτυξης εκπαιδευτικού υλικού και γενική επιµέλεια των εκδόσεων ΟΜΑ Α ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ ΕΡΓΟΥ ΕΑΠ / 1997 2001 ISBN: 960 538 106 0 Kωδικός Έκδοσης: ΦYE 43/2 Copyright 1999 για την Ελλάδα και όλο τον κόσµο ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Οδός Παπαφλέσσα & Υψηλάντη, 26222 Πάτρα Τηλ: (0610) 314094, 314206 Φαξ: (0610) 317244 Σύµφωνα µε το Ν. 2121/1993, απαγορεύεται η συνολική ή αποσπασµατική αναδηµοσίευση του Βιβλίου αυτού ή η αναπαραγωγή του µε οποιοδήποτε µέσο, χωρίς την άδεια του εκδότη.
ÂÚÈ fiìâó Πρόλογος K º π 1 EÈÛ ÁˆÁ B ÛÈÎ ÓÓÔÈ Έννοιες κλειδιά, Εισαγωγικές παρατηρήσεις... 13 1.1 Tι είναι Φυσιολογία... 15 1.1.1 O Bιταλισµός... 15 1.1.2 Η µηχανιστική άποψη... 16 1.1.3 Οι βάσεις για τη σύγχρονη Φυσιολογία... 16 1.2 Aπό τα κύτταρα στα συστήµατα οργάνων... 18 1.2.1 Από το ωάριο στους ιστούς... 20 1.2.2 Τύποι ιστών... 21 1.2.3 Όργανα Συστήµατα οργάνων... 22 1.3 Bασικές αρχές της Φυσιολογίας... 24 1.3.1 Η λειτουργία βασίζεται στη δοµή... 24 1.3.2 Γενετική και Φυσιολογία... 24 1.3.3 Η διατήρηση της σταθερότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος των οργανισµών... 25 1.3.4 Αρχή του August Krogh... 25 1.4 Oµοιοστατικός έλεγχος του εσωτερικού περιβάλλοντος... 26 1.4.1 Ανάδραση... 27 1.4.2 Ανταλλαγές µεταξύ περιβάλλοντος και κυττάρων ιάχυση... 28 Σύνοψη Kεφαλαίου... 30 Βιβλιογραφία... 31 Oδηγός για περαιτέρω µελέτη... 31 K º π 2 ÛÙ Ì Ù EappleÈÎÔÈÓˆÓ Έννοιες κλειδιά, Εισαγωγικές παρατηρήσεις... 33 2.1 Eπικοινωνία µεταξύ των κυττάρων... 35
6 ºY IO O IA 2.1.1 Με ποιους τρόπους µεταδίδονται οι πληροφορίες... 36 2.2 Nευρικά κύτταρα... 38 2.3 Mεταφορά των πληροφοριών στο νευρικό κύτταρο... 39 2.3.1 Το δυναµικό της µεµβράνης... 39 2.3.2 Το δυναµικό δράσης... 42 2.3.3 Ιοντικά κανάλια... 45 2.3.4 Ιοντικοί µηχανισµοί κατά τη διάρκεια του δυναµικού δράσης... 45 2.3.5 ιάδοση του δυναµικού δράσης... 47 2.4 Συνάψεις... 48 2.4.1 Μετάδοση των παλµών µέσα από τις συνάψεις... 50 2.4.2 Μετασυναπτικά δυναµικά... 51 2.4.3 Τύποι συνάψεων ιαβιβαστές... 53 2.5 Xηµικοί µηνύτορες Oρµόνες... 53 2.6 Eνδοκυτταρική επικοινωνία... 55 2.6.1 Υποδοχείς χηµικών µηνυτόρων... 56 2.6.2 εύτεροι µηνύτορες... 57 Σύνοψη Kεφαλαίου... 58 Βιβλιογραφία... 60 Oδηγός για περαιτέρω µελέτη... 60 K º π 3 Â ÚÈÎfi ÛÙËÌ Έννοιες κλειδιά, Εισαγωγικές παρατηρήσεις... 61 3.1 Oργάνωση του Nευρικού Συστήµατος... 64 3.1.1 Τα κύτταρα του νευρικού συστήµατος... 65 3.1.2 Νευρικά κυκλώµατα... 71 3.2 Κεντρικό Νευρικό Σύστηµα... 72 3.2.1 Νωτιαίος µυελός... 73 3.2.2 Ο εγκέφαλος... 74 3.3 Αισθητικές οδοί προς τον εγκέφαλο... 78 3.4 Κινητικές οδοί... 80 3.4.1 Αντανακλαστικά του νωτιαίου µυελού... 81
EPIEXOMENA 7 3.5 Αυτόνοµο Nευρικό Σύστηµα... 82 Σύνοψη Kεφαλαίου... 85 Βιβλιογραφία... 86 Oδηγός για περαιτέρω µελέτη... 86 K º π 4 EÓ ÔÎÚÈÓ ÛÙËÌ Έννοιες κλειδιά, Εισαγωγικές παρατηρήσεις... 87 4.1 Γενικές αρχές της Φυσιολογίας του Eνδοκρινούς Συστήµατος... 90 4.1.1 Σύνθεση και αποθήκευση ορµονών... 90 4.1.2 Έκκριση των ορµονών... 90 4.1.3 Η αρνητική ανάδραση στον έλεγχο του ενδοκρινούς συστήµατος... 92 4.1.4 Χρόνος ηµιζωής και διάρκεια δράσης των ορµονών... 93 4.1.5 Μεταφορά των ορµονών στο αίµα... 94 4.1.6 Συγκέντρωση των ορµονών στο αίµα και µέθοδοι προσδιορισµού... 94 4.1.7 Φυσιολογικές επιδράσεις Μηχανισµοί δράσης των ορµονών... 95 4.1.8 Ενδοκρινείς αδένες... 96 4.2 Σύστηµα Yποθαλάµου Yπόφυσης... 97 4.2.1 Νευροϋπόφυση... 98 4.2.2 Αδενοϋπόφυση... 100 4.2.3 Υποθαλαµικός έλεγχος... 102 4.2.4 Αυξητική ορµόνη... 103 4.2.5 Προλακτίνη... 104 4.3 Θυρεοειδής αδένας... 104 4.3.1 Σύνθεση και έκκριση των θυρεοειδικών ορµονών... 105 4.3.2 Φυσιολογικές δράσεις των θυρεοειδικών ορµονών... 106 4.4 Oρµονική ρύθµιση της συγκέντρωσης του ασβεστίου... 107 4.4.1 Παραθυρεοειδείς αδένες ενεργοί µεταβολίτες της βιταµίνης D 3... 107
8 ºY IO O IA 4.4.2 Καλσιτονίνη... 109 4.5 Tα επινεφρίδια και οι ορµόνες τους... 109 4.5.1 Φλοιός των επινεφριδίων... 109 4.5.2 Μυελός των επινεφριδίων... 111 4.5.3 Ορµόνες των επινεφριδίων και stress... 113 4.6 Tο πάγκρεας και οι ορµόνες του... 113 4.6.1 Ινσουλίνη... 114 4.6.2 Γλουκαγόνο... 114 Σύνοψη Kεφαλαίου... 115 Βιβλιογραφία... 117 Oδηγός για περαιτέρω µελέτη... 117 K º π 5 M ÈÎfi Û ÛÙËÌ Έννοιες κλειδιά, Εισαγωγικές παρατηρήσεις... 119 5.1 Λειτουργία και τύποι των µυών... 121 5.1.1 Χαρακτηριστικά και λειτουργίες των µυών... 121 5.1.2 Τύποι µυϊκού ιστού... 121 5.2 Σκελετικός µυς... 122 5.2.1 οµή του σκελετικού µυός... 122 5.2.2. Ο µηχανισµός της µυϊκής σύσπασης... 125 5.2.3 Ο έλεγχος της σύσπασης... 129 5.2.4 Η ηλεκτροµηχανική σύζευξη... 130 5.2.5 Μηχανικές ιδιότητες του σκελετικού µυός... 131 5.2.6 Η ενεργητική της σύσπασης Μεταβολισµός του µυός... 133 5.2.7 Τύποι µυϊκών ινών... 134 5.3 Ο λείος µυς... 135 5.3.1 οµή των λείων µυϊκών κυττάρων... 135 5.3.2 Μηχανισµός σύσπασης του λείου µυός... 136 5.3.3 Νευρικός έλεγχος της σύσπασης του λείου µυός... 138 5.4 Ο καρδιακός µυς... 138
EPIEXOMENA 9 Σύνοψη Kεφαλαίου... 139 Βιβλιογραφία... 141 Oδηγός για περαιτέρω µελέτη... 141 K º π 6 H K ÎÏÔÊÔÚ ÙÔ A Ì ÙÔ Έννοιες κλειδιά, Εισαγωγικές παρατηρήσεις... 143 6.1 Γενική οργάνωση του Kυκλοφορικού Συστήµατος... 146 6.2 Aίµα Kύτταρα Λειτουργίες... 148 6.2.1 Το πλάσµα... 149 6.2.2 Τα κύτταρα του αίµατος... 149 6.2.3 Η πήξη του αίµατος... 153 6.3 Η Καρδιά... 155 6.3.1 Ανατοµία της καρδιάς... 155 6.3.2 Κύτταρα της καρδιάς... 156 6.4 Ο καρδιακός κύκλος... 158 6.4.1 Παροχή της καρδιάς... 160 6.4.2 Ρύθµιση της παροχής της καρδιάς... 160 6.5 οµή και λειτουργία των αιµοφόρων αγγείων... 162 6.5.1 Αρτηρίες... 164 6.5.2 Τριχοειδή... 164 6.5.3 Φλέβες... 165 6.5.4 Η αρτηριακή πίεση... 165 6.6 Το λεµφικό σύστηµα... 166 Σύνοψη Kεφαλαίου... 169 Βιβλιογραφία... 171 Oδηγός για περαιτέρω µελέτη... 171 K º π 7 ÕÌ Ó ÙÔ OÚÁ ÓÈÛÌÔ Έννοιες κλειδιά, Εισαγωγικές παρατηρήσεις... 173
10 ºY IO O IA 7.1 Μηχανισµοί άµυνας... 175 7.2 Μη ειδικοί αµυντικοί µηχανισµοί (Μη ειδική ανοσία)... 175 7.3 Επίκτητος ή προσαρµοστική ειδική ανοσία... 179 7.3.1 Όργανα του ανοσοποιητικού συστήµατος... 180 7.3.2 Κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήµατος... 181 7.3.3 Αλληλοεπίδραση αντιγόνων µε κύτταρα Β και Τ... 183 Σύνοψη Kεφαλαίου... 186 Βιβλιογραφία... 187 Oδηγός για περαιτέρω µελέτη... 187 K º π 8 H AÓÙ ÏÏ Á AÂÚ ˆÓ Έννοιες κλειδιά, Εισαγωγικές παρατηρήσεις... 189 8.1 Tο Aναπνευστικό Σύστηµα... 192 8.1.1 Ανατοµία του αναπνευστικού συστήµατος... 192 8.2 Mηχανική της αναπνοής... 194 8.2.1 Αερισµός των πνευµόνων... 194 8.2.2 Εισπνοή και εκπνοή... 196 8.2.3 Όγκοι και χωρητικότητες του αναπνευστικού συστήµατος... 197 8.3 Mεταφορά και ανταλλαγή αερίων... 198 8.3.1 Μεταφορά του οξυγόνου στο αίµα... 200 8.3.2 Μεταφορά του διοξειδίου του άνθρακα... 202 8.4 Pυθµιστικοί µηχανισµοί και έλεγχος της αναπνοής... 202 Σύνοψη Kεφαλαίου... 205 Βιβλιογραφία... 207 Oδηγός για περαιτέρω µελέτη... 207 Απαντήσεις Aσκήσεων αυτοαξιολόγησης... 209 Eνδεικτικές απαντήσεις δραστηριοτήτων... 224 Eυρετήριο... 229