Анализ системы функциональный ( правило АСФ)

 

Это правило аналогично правилу АСС. Разница состоит в том, что в данном случае анализ проводят по отношению не к структурному элементу, а функциональному. Соответственно обращают внимание не на особенности структуры данного элемента, а на то как он работает, в чем состоят особенности процессов, которые он обеспечивает.

Пример 4.4. У кальмаров и некоторых других головоногих моллюсков имеются гигантские аксоны. Их диаметр в сотни раз превышает таковой у обычных аксонов. Неслучайно именно на гигантских аксонах были проведены исследования, послужившие основой для разработки современной теории биопотенциалов. Очевидно, в ходе эволюции гигантские аксоны появились не потому что это очень удобный объект для ученых. В чем же истинная причина?

Ответ. В условии задачи упоминается система («кальмар») и один из элементов этой системы («гигантский аксон»). Взаимодействие с какой-либо другой системой в условие задачи не входит. Нас интересует функционирование элемента «гигантский аксон» в системе «кальмар». Значит, будем использовать правило АСФ. Теперь решим, на уровне какой системы целесообразно работать. Вспомните пример с большим пальцем руки. Если выяснять его значение на уровне системы «человек» или даже «рука», то найти решение будет весьма затруднительно.

Слишком много в этих системах элементов, не имеющих прямого отношения к большому пальцу. Так и в данном случае многие студенты, которым предлагали эту задачу, пытались начать с системы «кальмар» и соответственно выяснять, где кальмар живет, каковы особенности его строения и т.д. Но эта система слишком велика для элемента «аксон» и на таком уровне можно быстро и безнадежно запутаться. Какую же систему выбрать для последующей работы?

В условии задачи о такой системе ничего не говорится. Тогда придется задать ряд вопросов, чтобы получить необходимую дополнительную информацию. Такие вопросы нужно научиться ставить перед собой всегда при решении подобных задач. Они позволяют выделить ту минимальную систему, в которой наглядно проявляется функция интересующего нас элемента. Практика показывает, что обычно бывает достаточно задать от двух до четырех-пяти таких последовательных вопросов. Не более.

Вопрос 1. Что такое аксон, в чем состоит его функция?

Ответ. Аксон – это отросток (обычно длинный), отходящий от тела нервной клетки. Его функция – проводить импульсы к исполнительному органу или к другой нервной клетке.

Вопрос 2. В чем конкретно состоит функция гигантского аксона кальмара?

Ответ. Он проводит импульсы от нервного центра к реактивному органу, который имеется у головоногих моллюсков.

Таким образом уже после двух вопросов мы получили искомую систему (рис. 4.2).

Теперь продолжим задавать вопросы в соответствии с правилом АСФ, т. е., выясняя как функционируют элементы системы, выбранной нами для рассмотрения.

Вопрос 3. В чем состоит функция реактивного органа кальмара?

Ответ. Этот орган обеспечивает защиту от опасности. Он выбрасывает облако чернильной жидкости, лишая врага видимости, а сам кальмар, как ракета, совершает резкий скачок в противоположном направлении.

Понятно, что реактивный орган должен срабатывать очень быстро, иначе его хозяин будет съеден. Но для того чтобы реактивный орган мог при появлении противника быстро сработать, он должен быстро получить соответствующую команду.

Теперь осталось найти связь между элементами, о чем мы уже много раз говорили. С одной стороны большой диаметр, с другой – необходима большая скорость проведения возбуждения.

Вопрос 4 и последний. Как зависит скорость проведения возбуждения от диаметра нервного волокна?

Ответ. (Он Вам уже ясен). Скорость повышается с увеличением диаметра.

Примечание» У высокоразвитых организмов эволюция пошла другим путем. У них нервные волокна покрыты миелиновой оболочкой, а возбуждение движется скачками по перехватам Ранвье. Поэтому даже в тонких волокнах обеспечивается достаточно большая скорость проведения.

Внимательно разберите этот пример. Он поможет Вам самостоятельно решить остальные.

Пример 4.5. Среди великого множества клеток организма эритроциты выделяются тем, что не имеют ядра. В чем физиологический смысл этого?

Решение. Система – «эритроцит». Элемент – «ядро» (которого нет). Взаимодействие с другой системой не рассматривается. Применяем правило АСФ. В данном случае система, указанная в условии, полностью подходит для того чтобы провести анализ именно на ее уровне. Начинаем задавать вопросы.

Вопрос 1. Для чего клеткам нужно ядро?

Ответ. Оно содержит генетическую информацию, необходимую для синтеза различных белков.

Вопрос 2. Что необходимо для синтеза белка, кроме соответствующей генетической информации?

Ответ. Набор аминокислот и энергия, используемая для образования пептидных связей в молекуле белка, а также для работы ряда ферментов.

Вопрос 3. В чем состоит главная функция эритроцитов? Ответ. Захват кислорода и доставка его во все клетки организма.

Вопрос 4. Для чего клеткам необходим кислород?

Ответ. Для обеспечения протекания различных химических реакций, в результате чего освобождается необходимая клеткам энергия.

Пусть Вас не смущает то, что некоторые вопросы могут показаться «детскими». Главное – последовательность рассуждений. Не стесняйтесь задавать себе подобные вопросы хотя бы мысленно. Они помогают прокладывать дорогу к цели.

А в рассматриваемом примере мы пришли к решению. Благодаря тому, что в эритроците нет ядра, он из того количества кислорода, которое «перевозит», потребляет лишь очень небольшую часть. Расчеты показывают, что при наличии ядра эритроцит потреблял бы в 200 раз больше кислорода. А что тогда доставалось бы бедным остальным клеткам! Еще раз восхитимся мудростью природы и подумаем о понятии «биологический смысл».

Примечание. Из полученного ответа возникают новые интересные вопросы. Раз в эритроците нет ядра, значит, не идет синтез белков в том числе и гемоглобина. К чему это должно приводить? А почему в несозревших окончательно эритроцитах ядро есть? Во всех клетках матричная РНК разрушается довольно быстро, а в созревшем эритроците сохраняется дольше. В чем физиологический смысл этого? Почему в крови иногда обнаруживаются эритроциты с ядрами? Попробуйте разобраться в этих хитростях самостоятельно.

Пример 4.6. Как доказать в эксперименте на животном, что в каком- либо органе идет усиленное образование тепло? Сам орган труднодоступен и поэтому установить непосредственно на его поверхности датчики нельзя.

Ответ. Очевидно, что орган – это и есть та система, на уровне которой нужно начинать работу. Проще всего было бы измерить температуру поверхности органа, но по условию задачи это невозможно. Значит, поищем другой элемент, который отражает температурные изменения, происходящие в органе, но при этом не является его составной частью. Если этот элемент не входит в состав самого органа, то он должен «проходить» через орган и по дороге нагреваться. Понятно, что это кровь. Полученная система очень проста (рис. 4.3).

Остается сравнить температуру крови, притекающей к органу и оттекающей от него. Оттекающая кровь будет теплее. Можно также сравнить температуру стенок соответствующих сосудов с тем же результатом.

В некоторых задачах будут встречаться ситуации, в которых речь идет не об одной, а двух системах, не взаимодействующих между собой. В таких случаях потребуется сравнить эти системы, применив как бы

удвоенное правило АСС или АСФ. Здесь будем использовать правила САС – сравнительный анализ систем.