Авторы:

Б63

ISBN

978-5-9912-0049-3

 В учебном пособии систематизированы сведения о физических и физико-химических процессах, лежащих в основе жизнедеятельности организмов на всех уровнях их организации, необходимые для инженеров и специалистов, занимающихся разработкой и обслуживанием биомедицинской техники.
В первом томе двухтомного пособия изложены основы биоэнергетики и термодинамики биологических процессов, рассмотрены структура, свойства и функции биологических мембран и биоэлектрогенез. Второй том посвящен биофизическим основам двигательной активности человека, информационных и регуляторных процессов в биологических системах, а также общим принципам функционирования сенсорных систем.
Для студентов, обучающихся по направлению «Биомедицинская техника», будет полезна инженерам и специалистам, занимающимся моделированием физиологических процессов и разработкой аналитической, диагностической и лечебной аппаратуры.

 Заказать сейчас в books.ru

ОГЛАВЛЕНИЕ

Том II. БИОМЕХАНИКА, ИНФОРМАЦИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЕ В ЖИВЫХ СИСТЕМАХ

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

ГЛАВА 5. Биофизика двигательной активности . . . . . . . . . . . . . 5
5.1. Биофизика мышечного сокращения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
5.1.1. Актин-миозиновая система миоцита
поперечнополосатых мышц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
5.1.2. Механизм мышечного сокращения. . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.2. Механические процессы
в опорно-двигательном аппарате человека . . . . . . . . . . . . . . . 23
5.2.1. Биомеханические свойства скелетных мышц . . . . . . . . . . . . 23
5.2.2. Энергетика мышечного сокращения . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5.2.3. Элементы теории мышечного сокращения . . . . . . . . . . . . . 35
5.3. Биомеханика дыхания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.3.1. Легочная вентиляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.3.2. Показатели легочной вентиляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.3.3. Моделирование дыхания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.3.4. Методы и технические средства
для исследования легочной вентиляции . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.4. Биомеханика миокарда . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.4.1. Сокращение миокарда. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Особенности сократимости миокарда:. . . . . . . . . . . . . . 74
5.4.2. Расслабление миокарда . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
5.4.3. Работа сердца . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
5.4.4. Методы исследования механической активности сердца. . . . . . 95
5.5. Биофизические закономерности движения крови по сосудам . . . . 100
5.5.1. Основные показатели гемодинамики . . . . . . . . . . . . . . . . 100
5.5.2. Линейная теория движения крови
по кровеносному руслу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.5.3. Нелинейная теория движения крови по кровеносному руслу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
5.5.4. Биофизические особенности кровеносных сосудов разного типа . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Капилляры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Вены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Аорта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Артериолы большого круга кровообращения . . . . . . . . . 154
5.5.5. Математические модели кровообращения . . . . . . . . . . . . . 160
5.6. Тубулин-динеиновая и тубулин-кинезиновая
молекулярные системы подвижности . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
5.6.1. Системы микротрубочек. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
5.6.2. Биомеханические процессы в жгутиках и ресничках . . . . . . . 173

ГЛАВА 6. Сенсорные системы организма . . . . . . . . . . . . . . . . 182
6.1. Анализ сенсорных систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
6.1.1. Общие принципы
функционирования сенсорных систем . . . . . . . . . . . . . . . 184
6.1.2. Трансформация раздражителей в рецепторах . . . . . . . . . . . 190
6.1.3. Передача и переработка информации в нервных центрах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
6.1.4. Биосенсоры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
6.2. Биофизика слуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
6.2.1.Слуховая рецепция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
6.2.2. Методы и средства проведения
аудиометрических исследований. . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
6.2.3. Акустические поля. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
6.3. Биофизика зрения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
6.3.1. Светопреломляющая система глаза. . . . . . . . . . . . . . . . . 248
6.3.2. Биофизический механизм
восприятия света рецепторами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
6.3.3. Рецепторные потенциалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
454 Биофизика
6.3.4. Чувствительность и адаптация глаза . . . . . . . . . . . . . . . . 266
6.3.5. Разрешающая способность глаза . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
6.3.6. Кодирование информации в органе зрения. . . . . . . . . . . . . 276
6.3.7. Цветовое зрение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
6.4. Биофизика хемосенсорных систем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
6.4.1. Хеморецепция внутренней среды организма. . . . . . . . . . . . 308
6.4.2. Первичные вкусы и их пороги. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
6.4.3. Вкусовые почки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
6.4.4. Вкусовые клетки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
6.4.5. Афферентные пути. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
6.4.6. Механизмы вкусовой трансдукции . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
6.5. Обоняние . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
6.5.1. Запахи и их классификация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
6.5.2. Теории обоняния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
6.5.3. Органы обоняния. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
6.5.4. Микроструктура обонятельной выстилки . . . . . . . . . . . . . 331
6.5.5. Строение обонятельных клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
6.5.6. Механизм обонятельной трансдукции . . . . . . . . . . . . . . . 336
6.5.7. Чувствительность органов обоняния . . . . . . . . . . . . . . . . 342
6.5.8. Техническое моделирование обоняния . . . . . . . . . . . . . . . 342

ГЛАВА 7. Информация и регулирование
в биологических системах . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
7.1. Информация и живой организм. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
7.1.1. Элементы теории информации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
7.1.2. Примеры применения теории информации к анализу
процессов передачи информации в нервных каналах связи. . . . 349
7.1.3. Информация, заключенная в генетическом коде. . . . . . . . . . 353
7.2. Регулирование биологических процессов . . . . . . . . . . . . . . . 358
7.2.1. Содержание кибернетики и бионики . . . . . . . . . . . . . . . . 358
7.2.2. Стратегия управления функциями организма . . . . . . . . . . . 361
7.2.3. Понятие о местной регуляции физиологических процессов. . . . 364
7.2.4. Понятие о гуморальной регуляции физиологических процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
7.2.5. Нервная регуляция физиологических процессов. . . . . . . . . . 367
7.2.6. Обратные связи в рефлекторных актах . . . . . . . . . . . . . . . 370
7.2.7. Приложения теории автоматического регулирования
к анализу рефлекторной деятельности . . . . . . . . . . . . . . . 372
7.2.8. Форпостное регулирование функций организма. . . . . . . . . . 380
7.3. Регуляция температуры тела гомойотермного организма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
7.3.1. Эффекторы теплопродукции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
7.3.2. Эффекторы теплообмена (теплоотдачи) . . . . . . . . . . . . . . 384
7.3.3. Физиологические механизмы терморегуляции . . . . . . . . . . 385
7.3.3.1. Нервная регуляция
постоянства температуры «ядра» тела . . . . . . . . . . . . 385
Условно-рефлекторная регуляция. . . . . . . . . . . . . . . . 386
Безусловнорефлекторная регуляция . . . . . . . . . . . . . . 386
7.3.3.2. Гуморальная регуляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402
7.3.4. Адаптация организма к низкой и высокой температуре . . . . . . 403
7.3.5. Лихорадка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406
7.3.6. Математическое моделирование терморегуляции. . . . . . . . . 408
7.4. Постоянство внутренней среды организма и его регуляция . . . . . 411
7.4.1. Характеристики внутренней среды организма . . . . . . . . . . . 412
7.4.2. Регуляция кругооборота крови . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
7.4.3. Регуляция газового состава крови. . . . . . . . . . . . . . . . . . 422
7.4.4. Регуляция уровня энергетических веществ в крови . . . . . . . . 427
7.4.5. Регуляция осмотического давления крови . . . . . . . . . . . . . 430

Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435

Список использованной литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436