Fiziologija

Fiziologija (grč. φύσις – physis = priroda, porijeklo + λογία – logia = nauka, učenje) jest grana biologije, a izučava funkcije živih sistema^[1], odnosno životne manifestacije organizma.

Vitruvijev čovjek svjetski je poznati crtež Leonarda da Vincija (oko 1487). Često se povezuje s fiziologijom kao naukom.

Fokusira se na to kako organizmi, sistemi organa, organi, ćelije i biomolekule vrše hemijske ili fizičke funkcije koje postoje u nekom živom sistemu.^{[2][3][4][5][6]}

S obzirom na širinu proučavanja, fiziologija se obično dijeli na sljedeća područja:

• fiziologija čovjeka
• fiziologija životinja
• fiziologija biljaka
• fiziologija ćelije
• fiziologija mikroorganizama
• fiziologija bakterija
• fiziologija virusa.^[6]

Najveća nagrada za dostignuća u ovoj nauci jest Nobelova nagrada za fiziologiju ili medicinu, koju od 1901. dodjeljuje Kraljevska švedska akademija nauka.

Pregled

Fiziologija je nauka o funkcijama organizma i njegovih organskih sistema, organa, tkiva i ćelija. Istražuje, opisuje i objašnjava procese svojstvene živim organizmima i uzročno-posljedične veze i odnose funkcija koje omogućavaju preživljavanje u mogućim, permanentno promjenljivim, uvjetima spoljne i unutartjelesne sredine. Fiziologija, dakle, istražuje dinamičko-funkcijsku prirodu održavanja i mijenjanja živih sistema, tj. uzroke, tokove i posljedice životnih procesa koji se u njima dešavaju. Samo ime ove biološke znanosti potiče još iz antičkih vremena, kada je imalo sasvim drugi smisao (fiziolozima su označavani filozofi koji se bave prirodom stvari, tj. prirodnim silama i zakonitostima u najširem smislu. Tek u 16. stoljeću naziv "fiziologija" najprije se povezuje sa biološkom prirodom funkcije ljudskog organima, a u 19. stoljeću njena oblast konačno se izdvaja iz anatomije i razvija kao posebna biološka nauka. Otada, fiziologija ubrzano širi krug svog interesiranja na sva živa bića i u potpunosti poprima današnje značenje.

Polazeći od ograničenih mogućnosti sveobuhvatnog i istovremenog proučavanja životnih pojava i procesa, fiziologija se samo iz praktičnih razloga može izdvojiti iz cjeline ostalih bioloških nauka. Njene neposredne veze najočitije su sa biohemijom, citologijom, genetikom, histologijom i naravno, anatomijom, morfologijom i ekologijom. Između ovih i ostalih bioloških nauka najčešće je nemoguće uočiti jasnu granicu, što se ogleda i u nizu njihovih interdisciplinarnih (mostovnih) područja, kao što su fiziološka biohemija, fiziološka genetika, citofiziologija, histofiziologija, anatomska fiziologija ili funkcijska anatomija, ekofiziologija i dr. Kada je riječ o vezama fiziologije sa drugim (nebiološkim) prirodnim naukama, onda treba posebno istaći da većinu svojih naučnih problema ona rješava primjenom različitih eksprimentalnih metoda iz oblasti hemije i fizike (sa kojima je vežu biohemija i biofizika).

Prema različitim kriterijima, fiziologija se na više načina dijeli na mnoštvo užih oblasti. Najčešća je podjela na opću, specijalnu i uporednu fiziologiju.

Opća fiziologija proučava one pojave i procese koji su u osnovi funkcioniranja većine oblika života, bez obzira na stupanj složenosti tjelesne organizacije. Budući da se takve funkcije primarno odvijaju na ćelijskoj razini, ovo područje fiziologije obično se poistovjećuje sa citofiziologijom.

Specijalna fiziologija bavi se fiziološkim osobenostima pojedinih širih i užih biosistematskih skupina. Na toj osnovi, tj. prema "predmetu" proučavanja, uobičajeno je da se fiziologija dijeli na fiziologiju biljaka, fiziologiju životinja i fiziologiju čovjeka (unatoč suvremenim - naučno prihvatljivijim klasifikacijama živog svijeta). Unutar svake od ovih posebnih oblasti, moguće je izdvojiti još "specijalnije" (uže) cjeline, kao što su fiziologija algi, fiziologija cvjetnica i dr. (u fiziologiji biljaka) ili fiziologija beskičmenjaka i fiziologija kičmenjaka (u fiziologiji životinja). Pojedine oblasti specijalne fiziologije definiraju se i prema drugim, veoma heterogenim kriterijima (ciljevima, proučavanim funkcijama, primjeni i sl.). U tom smislu posebno su razvijene npr. medicinska fiziologija, neurologija, endokrinologija, fiziologija prehrane, fiziologija razvića, te fiziologija rada i sporta. Izrazito uske i praktično usmjerene su npr. podmorska, avijatičarska i kosmička fiziologija.

Uporedna fiziologija se bavi komparativnim istraživanjem fizioloških fenomena i procesa između različitih organizacijskih tipova organizama. Poznavanje međusobnih razlika fiziologije pojedinih vrsta i skupina (čovjeka, domaćih životinja i biljaka, riba, insekata, mehkušaca, rakova, algi, gljiva, mikroorganizama i dr.), uz općebiološko značenje, predstavlja jedan od najbitnijih elemenata za uspješnu primjenu bioloških nauka u zaštiti zdravlja, proizvodnji hrane i drugim djelatnostima i oblastima života.

Izučava sličnosti i razlike u funkcioniranju pojedinih tkiva, organa, organskih sistema i organizmna u ukupnom živom svijetu. Prema posebnim kriterijima, unutar fiziologije (i opće i specijalne i uporedne), izdvajaju se patofiziologija (fiziologija oboljelih organizmna), paleofiziologija (fiziologija živog svijeta minulih geoloških epoha), evolucijska fiziologija (nauka o historijskom razvoju fizioloških procesa - od prapočetnih do suvremenih i budućih oblika života) i dr.

Fiziologija se pojavila i razvijala u krilu nauka koje proučavaju oblik, građu i strukturu živih bića, a svoje najznačajnije početne domete dostigla je na temeljima anatomije, citologije i biotehnike. Zato je po prirodi svog interesiranja suvremena fiziologija u prvom redu usmjerena na proučavanje životnih procesa koji se odvijaju u organizmu, dok se strukturom i građom bavi u onoj mjeri koja je neophodna za razumijevanje određenih cjelina i sistema. Pritom je neophodno imati na umu da organizacija i funkcija žive tvari čine jedinstvenu cjelinu, uobličenu u organizam, te da je održavanje pojedinih živih struktura moguće samo pri kontinuiranom odvijanju životnih funkcija. One su, opet, moguće samo u specijalno organiziranim - živim strukturama. Smrt svake jedinke, tj. potpuni prestanak životnih funkcija, označava početak razgradnje tih struktura i postupnog izjednačavanja nekada živih sistema sa svojom neživom okolinom - pretvaranja organske supstance u njene neorganske sastojke (od kojih je i postala). U tom stnislu, život se može definirati i kao jedinstvo organizacije (građe, strukture) i funkcije.

Ako su univerzalne i najbitnije osobenosti svih oblika života njihova automnost, autoregulacija i autoreprodukcija, onda se i cjelokupna djelatnost fiziologije u suštini može svesti na proučavanje životnih funkcija koje omogućavaju cjelovitost i samostalnost organizma, samopodešavanje u trajno promjenljivim uvjetima životnog okruženja i sposobnost samoponavljanja (razmnožavanja) živih sistema. Iako čine jedinstvenu mrežu životnih pojava i procesa, one se mogu posmatrati i kao složeni skup usaglašenih, ali posebnih životnih aktivnosti. Unatoč nepreglednom mnoštvu i raznorodnosti oblika ispoljavanja, medu njima mogu se uočiti one koje imaju općebiološki značaj i rasprostranjenje. Među takve životne aktivnosti naročito spadaju:

• ishrana (prehrana),
• disanje (respiracija),
• izlučivanje (ekskrecija),
• kretanje (lokomocija organizma, njegovih dijelova, organa i struktura),
• razvoj i razviće (uz rast i diferencijaciju),
• obnavljanje istrošenih ili oštećenih dijelova i struktura (regeneracija i reparacija), i razmnožavanje (reprodukcija). Kao što je već istaknuto, u osnovi života i životnih aktivnosti je metabolizam - uređeno harmonizirani sklop međuzavisnih veza i odnosa u prometu materije i energije, koji ih povezuje i objedinjuje u cjeloviti živi sistem - organizam. Ovaj sistem počiva na istovremenim procesima razgradnje i sinteze odgovarajućih tvari, uz oslobađanje, odnosno potrošnju određenih količina energije. Ti procesi medusobno se uvjetuju, dopunjuju i usaglašavaju putem posebnih regulacijskih supstanci, u održavanju neophodne homeostaze.^[2][3]

^[4][5][6]

Historija

Proučavanje fiziologije ljudi datira barem iz 420. p. n. e, tj. iz vremena Hipokrata, koji je poznat kao "otac medicine".^[7] Aristotelovo kritičko razmišljanje i njegovo stavljanje naglaska na vezu između strukture i funkcije označili su početak fiziologije u staroj Grčkoj dok je Klaudije Galen prvi izvodio eksperimente kako bi ispitao funkcije u tijelu. On je bio osnivač eksperimentalne fiziologije.^[8]

Termin "fiziologija" uveo je 1525. Jean Fernel, francuski ljekar.

U 19. vijeku znanje iz fiziologije počelo se akumulirati veoma brzo, naročito nakon 1838. godine kad su Matthias Schleiden i Theodor Schwann formulirali ćelijsku teoriju. Ta je teorija tvrdila tada radikalnu stvar: da se organizmi sastoje od jedinica zvanih ćelije. Daljnja otkrića Claudea Bernarda na kraju su dovela do njegovog koncepta milieu intérieur (unutrašnja sredina), koji će kasnije prihvatiti američki fiziolog Walter Cannon i promovirati ga pod nazivom homeostaza.

U 20. vijeku biologe je također počelo zanimati kako funkcioniraju i drugi organizmi osim ljudskog, što je na kraju dovelo do nastanka poredbene fiziloogije i ekofiziologije.^[9] Među glavne stručnjake u ovim poljima spadaju Knut Schmidt-Nielsen i George Bartholomew. U najskorije vrijeme kao disciplina se izdvojila i evolutivna fiziologija.^[10]

Reference

1. Ladd P. C. (1991). Comparative Animal Physiology, Environmental and Metabolic Animal Physiology (4th izd.). Hoboken: Wiley-Liss. str. 1–12. ISBN 0-471-85767-X.
2. Voet D., Voet J. G. Biochemistry, 3rd Ed. Wiley. ISBN 978-0-471-19350-0.
3. Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Eds. (2005). Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB) Sarajevo. ISBN 9958-9344-1-8.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
4. Kapur Pojskić L. (2014). Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, 2. izdanje. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo. ISBN 978-9958-9344-8-3.
5. Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2003). Biologija 2. Svjetlost. ISBN 9958-10-222-6.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
6. Hall J. E., Guyton A. C. (2006). Textbook of medical physiology, 11th edition. Elsevier Saunders, St. Louis, Mo. ISBN 0-7216-0240-1.
7. "Physiology". Science Clarified. Advameg, Inc. Pristupljeno 29. 8. 2010.
8. Fell, C.; Pearson, F. (novembar 2007). "Historical Perspectives of Thoracic Anatomy". Thoracic Surgery Clinics. 17 (4): 443–8. doi:10.1016/j.thorsurg.2006.12.001.
9. Feder, ME; Bennett, AF; WW, Burggren; Huey, RB (1987). New directions in ecological physiology. New York City: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-34938-3.
10. Garland Jr., Theodore; Carter, P. A. (1994). "Evolutionary physiology" (PDF). Annual Review of Physiology. 56 (56): 579–621. doi:10.1146/annurev.ph.56.030194.003051. PMID 8010752. Arhivirano s originala (PDF), 12. 4. 2021. Pristupljeno 29. 4. 2014.